PT617120E

PT617120E - Dispositivo de fermentacao

Info

Publication number: PT617120E
Application number: PT94810109T
Authority: PT
Inventors: Urs Schmutz; Frank Alex Erich Rindelaub
Original assignee: Linde Brv Biowaste Tech Ag
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 2000-11-30
Also published as: ATE193549T1; CA2116379C; US5521092A; EP0617120A3; NO940644D0; NO314314B1; EP0617120A2; FI940865A0; DK0617120T3; EP0617120B1; CA2116379A1; FI940865A; CH687526A5; FI109708B; DE59409379D1; NO940644L; ES2150976T3

Description

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DESCRIÇÃO " DISPOSITIVO DE FERMENTAÇÃO " A presente invenção diz respeito a um dispositivo de fermentação destinado à decomposição biológica de matéria orgânica e para obter o biogás resultante da decomposição, com um recipiente fechado que apresenta uma abertura de introdução para produtos frescos ou produtos de circulação ou inoculantes, uma abertura de saída para os produtos da decomposição e uma instalação de mistura destinada a misturar o produto de fermentação.

No âmbito da presente invenção, o termo “fermentação” é utilizado num sentido geral, englobando processos de biotransformação aeróbios e anaeróbios controlados ou não controlados, como por exemplo, a fermentação.

No âmbito da presente invenção, o termo “produto de fermentação” diz respeito à matéria utilizada no processo de fermentação em questão.

No âmbito da presente invenção, o termo “produto fresco” diz respeito à matéria orgânica a ser decomposta, enquanto que o produto inoculante representa a matéria orgânica retirada a partir do processo de fermentação, que contem os microorganismos e as enzimas necessárias à fermentação e que nos processos descontinuados é adicionado ao produto fresco com o objectivo de activar a fermentação.

Os dispositivos de fermentação desta natureza já são conhecidos, nomeadamente sob a designação de instalações de fermentação a gás. Neste tipo -2- de instalações, os produtos frescos são parcialmente misturados com o produto inoculante, sendo previamente aquecidos através de uma matéria adicionada no fermentador à temperatura processual e sendo misturados durante este processo por meio de um sistema de mistura. Os gases daí resultantes podem, por exemplo, alimentar um outro dispositivo com alimentação de energia ou podem ser utilizados para cobrir as suas próprias necessidades de energia necessárias a levar o processo a cabo.

As instalações descritas na FR-A-2481873 e a DE-A-3239 304 destinam-se mais a líquidos. Nestes casos, não se colocam os problemas técnicos da mistura e do controlo do processo.

As já conhecidas instalações de fermentação a gás apresentam desvantagens nos mecanismos de mistura com grandes implicações técnicas, isto é, com problemas mecânicos, consomem muita energia e, para além disso, não garantem uma mistura homogénea e uma distribuição ideal da temperatura necessária ao processo de fermentação do produto em questão. A presente invenção tem como objectivo eliminar estas desvantagens, descrevendo um dispositivo de fermentação mais simples no aspecto técnico e consequentemente mais económico, que garanta uma mistura e um distribuição de calor adequadas ao processo. A presente invenção concretiza este objectivo definindo uma instalação de mistura caracterizada pela existência de asas de mistura de movimentações circulares. Estas asas de mistura podem encontrar-se simultaneamente interligadas através de um mecanismo de accionamento ou podem funcionar individualmente, isto é, permitem um accionamento independente de cada uma das asas. -3-

As asas de mistura são, preferencialmente, compostas por pás fixadas a veios por meio de suportes e tirantes transversais, que se encontram transversalmente ordenados em relação à superfície vertical do meio do recipiente.

De acordo com uma forma de execução preferencial da presente invenção, as paredes laterais apresentam um sistema de circulação destinado a um meio de aquecimento e que pode estar dividido em diferentes circuitos de aquecimento, com o objectivo de fazer variar a temperatura nos diferentes sectores da área de aquecimento. De forma preferencial, este sistema de circulação deve ser fixado no lado de fora das paredes do recipiente.

De acordo com uma outra forma de execução preferencial da presente invenção, existem elementos de empurrar na base do recipiente através das quais os restos depositados são transportados para um dispositivo de saída. Estas aberturas podem estar acopladas ao accionamento das asas de mistura ou podem mesmo possuir sistemas de accionamento separados para uma adaptação mais flexível do processo de escoamento.

Em seguida, os exemplos de execução preferenciais da presente invenção são descritos com base nos desenhos anexos. Ilustra-se:

Fig. 1 um dispositivo de fermentação, numa vista em alçado lateral, com as paredes laterais do recipiente cortadas,

Fig. 2 um dispositivo de fermentação, numa vista em planta, com a cobertura do recipiente cortada,

Fig. 3 um dispositivo de fermentação, numa vista em alçado principal, -4- com a parede frontal do recipiente cortada

Fig. 4 detalhes da instalação de mistura,

Fig. 5 uma outra perspectiva detalhada da instalação de mistura,

Fig. 6 um conjunto de diversas instalações interligadas destinado a pré-composição, fermentação e pós-composição. O dispositivo de fermentação ilustrado nas figuras 1 e 2 é composto por um recipiente 1 rectangular fechado com um espaço interior 1.1 delimitado por paredes planas e que é destinado à recepção do produto de fermentação 4.1. O recipiente possui uma abertura de introdução 2 destinada aos produtos frescos, produtos de circulação ou inoculantes e aberturas de saída 4 e 7 para os produtos da decomposição. Para além disso, o recipiente apresenta suportes 8 colocados nas suas paredes laterais para retirar amostras, bem como outros suportes 9 na sua cobertura para retirar gases.

No interior do recipiente existe uma instalação de mistura 3 destinada à mistura do produto de fermentação e uma instalação de raspamento do chão 12 destinado a retirar os restos pesados depositados no fundo, como por exemplo, areia, pedras, peças metálicas, etc.. O processo de mistura é accionado por um sistema com asas de mistura, que se encontra ilustrado, de forma detalhada, nas figuras 3 e 4.

Tal como é nitidamente visível na figura 3, existem suportes 13 em pares aproximadamente a meio da altura no lado interior das paredes laterais do recipiente 1. Num dos pares de suportes 13 encontra-se apoiado um veio 14. Na -5- totalidade existem quatro veios 14 colocados de modo uniforme entre as paredes laterais ao longo do comprimento do recipiente 1.

No centro, sobre os veios, existe um sistema de accionamento por roda dentada 15, que, no caso anterior, abrange um sector de cerca 180 graus. A roda dentada engrena numa guia de encaixe 16 respectivamente dentada e accionada de forma linear. Através de um suporte 17, esta guia de encaixe 16 encontra-se ligada a um veio 10, que se estende ao longo de todo o comprimento do recipiente 1 e que é accionado para frente e para trás através de um sistema de accionamento colocado no exterior do recipiente. No entanto, é naturalmente possível recorrer a outros sistemas de accionamentos alternativos, como por exemplo, a sistemas de accionamento hidráulico individuais para cada veio. É respectivamente no meio, entre a roda dentada de accionamento e os suportes, que se encontram as asas de mistura 18. Estas asas são compostas por suportes 19 fixados a si no sentido vertical em relação ao veio 14, cujas duas extremidades apresentam cada uma um tirante transversal 20, nos quais se encontram fixadas as pás 21 paralelamente ao veio No presente exemplo de execução, o suporte 19 e o tirante 20 são formados por perfis em forma de H e as pás são de chapa. A ligação entre o veios e os suportes, tal como a ligação entre o veio e o sector da roda dentada, deve ser, preferencialmente, reforçada pela existência de chapas angulares de suporte 22. A função de mistura é bastante bem visível na figura 4b. De acordo com o deslocamento linear do veio e consequentemente do suporte 17 e da guia de encaixe 16 no sentido da seta 26 para a direita, o sector de accionamento da roda dentada 15 , assim, o veio 14 e a asa de mistura 18 rodam no sentido inverso dos ponteiros do relógio, como indicado pela seta 24. É através desta rotação que a pá virada para cima é puxada para baixo pelo produto de fermentação -6- empurrando as camadas superiores do material em questão. Simultaneamente, a pá virada para baixo é puxada para cima pelo material. Este remeximento do material activa um excelente efeito de mistura do produto de fermentação. De acordo com o pretendido, este processo é repetido em determinados intervalos, por exemplo, sempre que o desenvolvimento de gases deste processo de fermentação reduza ou mesmo acabe. A saída dos restos 11 pesados depositados é accionada pelos elementos de empurrar 12, que são nitidamente visíveis na figura 5. Estes elementos 12 encontram-se ligados ao veio 10 e deslizam sobre a base do recipiente 1. Os elementos possuem um corte transversal cuneiforme com o lado traseiro em forma de rampa e o lado da frente de forma íngreme. Ao movimentar os elementos para trás (na figura 5 significa para a esquerda) os restos depositados deslizam sobre a área da rampa para o lado frontal dos elementos. Na movimentação seguinte para a frente o seu lado frontal íngreme empurra-os no sentido do caracol de saída 7.

Em alternativa, este elementos podem também apresentar-se sob a forma de tampa, que se abrem ao serem movimentadas para trás na instalação de mistura (na figura 5 para a esquerda), deslizando, assim, sobre o material depositado, enquanto que o movimento para frente da instalação de mistura (na figura 5 para a direita) a fecha empurrando os depósitos 11 para as proximidades do caracol de saída 7.

De forma preferencial, estes elementos de empurrar 12 devem ser accionados independentemente das asas de mistura.

Tal como é nitidamente visível na figura 6, ao longo das paredes laterais existe na área inferior, um sistema de circulação destinado a um meio de -7- / aquecimento com um circuito para a frente 5 e outro circuito para trás 6. E através do sistema de circulação de aquecimento que se efectua a transmissão de calor directamente para o produto de fermentação. Em consequência das diferentes movimentações da instalação de mistura é obtida uma transmissão dinâmica de calor. Desta forma, o produto de fermentação é aquecido à temperatura processual pretendida e são compensadas as perdas através do revestimento do recipiente. O sistema de circulação para o meio de aquecimento pode encontrar-se dividido em diversos circuitos de aquecimentos, que podem exercer diferentes aquecimentos, a fim de fazer variar a temperatura nos diferentes sectores da área de aquecimento. Deste modo, o controlo do fluxo da temperatura permite uma maior flexibilidade para uma adaptação ideal às exigências do processo.

Em alternativa ao aquecimento interno, pode existir um sistema de aquecimento situado no lado exterior do recipiente. Este sistema tem como vantagem o facto das paredes interiores serem planas e conduzirem a um menor depósito de material.

Tendo em atenção, que no inicio do processo o produto de fermentação introduzido em fresco tem de ser aquecido, e que para além disso, apenas pode ser sujeito a pequenas diferenças de temperatura para protecçào das bactérias, existe uma área de aquecimento especialmente grande na zona da primeira asa de mistura que, para o efeito, também engloba a parte frontal. No seguimento posterior do processo de fermentação basta apenas que as perdas de calor sejam devidamente repostas e que o calor alimentado de fora possa ser gradualmente reduzido. Desta forma, os elementos exteriores de aquecimento podem ser sempre mais pequenos. Os elementos de aquecimentos apresentam-se, -8- preferencialmente, em forma de sistema de circulação de parede dupla.

Através da movimentação da asa de mistura 18, o produto de fermentação é devidamente misturado, destruindo as forças de cisalhamento que vão aparecendo. Pelo facto da instalação de mistura se estender largamente sobre a totalidade do espaço interior 1.1 ocupado pelo produto de fermentação, é obtido um efeito ideal de mistura do produto a fermentar como um todo, o que juntamente com o referido sistema melhorado de aquecimento conduz a uma elevada estabilidade do processo e permite uma saída eficaz dos gases do produto de fermentação. A fim de aumentar a eficiência da instalação de mistura 3 é ideal que exista um corte transversal de forma rectangular ou quadrado no recipiente com paredes planas. No espaço entre as ultimas asas de mistura e as aberturas de saída 4, 4’, o produto de fermentação encontra-se numa posição de descanso, de modo que na superfície se pudesse formar um bolo consistente suspenso, que poderia facilmente sair pela abertura 4. Com o objectivo de evitar esta saída, existe, nesta área, uma espiral horizontal de transporte 24 transversalmente colocada em relação ao eixo longitudinal da instalação. Esta espiral de transporte apresenta duas metades opostas, de modo que em movimentos rotativos uniformes o material seja deslocado dos dois lados de fora para o centro.

Existe ainda uma outra espiral de tubo 25 que se estende no sentido longitudinal pela instalação e que se destina a transportar o material desde das áreas finais de volta à área inicial da instalação. Este tipo de mistura do material já fermentado com novo produto fresco funciona como influência física e biotecnológica dos parâmetros processuais. A espiral de mistura pode encontrar-se tanto na base, como na área superior, nos lados ou no centro do produto de fermentação. -9- A figura 6 ilustra uma colocação preferencial do presente dispositivo de fermentação F em ligação com uma instalação anterior de pré-composição V e uma instalação posterior de pós-composição. Dependendo do tamanho da instalação de composição pode fazer sentido, conectar paralelamente diversos dispositivos de fermentação, de acordo com o descrito na presente invenção.

Lisboa, 22 de Agosto de 2000

Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Um dispositivo de fermentação destinado à decomposição biológica de matéria orgânica e para obter o biogás resultante da decomposição com um recipiente fechado que apresenta uma abertura de introdução para produtos frescos ou produtos de circulação ou inoculantes, uma abertura de saída para os produtos da decomposição e uma instalação de mistura destinada a misturar o produto de fermentação, caracterizado pelo facto da instalação de mistura (3) apresentar asas de mistura (18) de movimentações circulares, que são individualmente accionadas.
2. Um dispositivo de fermentação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto das asas de mistura (18) serem compostas por suportes (19), tirantes transversais (20) e pás (21), que se encontram fixados a veios (14) colocados transversalmente em relação à área vertical do centro do recipiente.
3. Um dispositivo de fermentação de acordo com uma das reivindicações 1-2, caracterizado pelo facto de, nas paredes laterais, existir um sistema de circulação (5, 6) destinado a um meio de aquecimento.
4. Um dispositivo de fermentação de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto do sistema de circulação para o meio de aquecimento se encontrar dividido em diversos circuitos de aquecimento, com o objectivo de fazer variar a temperatura nos diferentes sectores da área de aquecimento.
5. Um dispositivo de fermentação de acordo com uma das -2- reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de existirem elementos de empurrar (12) na base do recipiente, através dos quais os restos depositados (11) são empurrados para o dispositivo de saída (7).
6. Um dispositivo de fermentação de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de, no sentido transversal da estrutura, existir um meio de transporte para a movimentação do produto de fermentação das áreas finais para a área inicial do processo. Lisboa, 22 de Agosto de 2000

JORGE CRUZ Agente Oficial da Propriedade industriai RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA