PT82705B

PT82705B - Processo e aparelho para a aglomeracao de produtos comestiveis

Info

Publication number: PT82705B
Application number: PT82705A
Authority: PT
Original assignee: Nestle Sa
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1986-06-04
Publication date: 1994-04-29
Also published as: IL78655A0; AU578360B2; YU89986A; EP0204256A3; DD245131A5; KR940005946B1; YU44808B; YU44089B; AU5689486A; ATE70408T1; DK263486A; CA1298730C; CN1012128B; MX168006B; ES555681A0; IL78655A; ES8703255A1; EP0204256B1; KR870000018A; JPH0817657B2

Description

DESCRIÇÃO

DA

PATENTE DE INVENÇÃO

N.° 82 705

REQUERENTE: SOCIÉTÉ DES PRODUITS NESTLÉ S.A., suíça,com sede em Vevey, Suíça.

EPÍGRAFE: PROCESSO E APARELHO PARA A AGLOMERAÇÃO DE

PRODUTOS COMESTÍVEIS

INVENTORES:

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883. Estados Unidos da América em 5 de Ju nho de 1985, sob o n2. 06/741456.

INPr. MOD. 113 R f 10732 “t -J

Memória descritiva referente à patente de invenção de SOCIETE DBS PRODUITS NESTLE S.A., suíça, industrial e comercial, com sede em Vevey, Suíça, para PROCESSO E APARELHO PARA A AGLOMERAÇÃO DE PRODUTOS COMESTÍVEIS.

1'

I

SMAM *

Memória descritiva !

I;

j A presente invenção refere-se a um processo e a um aparelho para a aglomeração de produtos comestíveis.

Os produtos comestíveis em partícuj| las são geralmente aglomerados para ajustar a densidade, a apa;! rência e outras propriedades do produto. Tipicamente, os materiais em partículas solúveis na água, tais como o café solúvel ou café instantâneo são aglomerados expondo as partículas a um vigoroso jactò de vapor. 0 vapor condensa-se nas partículas, j molhando-as e aquecendo-as de modo que cada partícula é revestida com uma cobertura fluida pegajosa de material húmido e ma! cio. Quando as partículas revestidas contactam umas com as ouj tras no ambiente turbulento criado pelo jacto, as partículas i aderem umas às outras e os revestimentos das partículas contí| guas fundem-se, juntando assim as partículas para formar agloI merados. Depois de secar, os revestimentos fundidos entre si solidificam e formam soldaduras .entre partículas adjacentes de cada aglomerado.

Os processos deste género tipicamente produzem aglomerados com uma textura esponjosa e bordos lisos e arredondados. No caso do café solúvel, os aglomerados

tem usualmente uma cor escura uniforme.

Tais aglomerados não têm a aparência de café torrado e moido. 0 café torrado e moido incorpora normalmente partículas com várias formas, incluindo algumas partículas granulares de bordos agudos, com várias cores que vão desde o pardo claro até ao castanho escuro. Os cafés solúveis preparados por processos de liofilização que não implicam a aglomeração, tipicamente incorporam partículas com bordos aguçados. Os consumidores têm a tendência para associar a aparência de café torrado e moido e a aparência do café liofilizado com a qualidade do aroma. Por conseguinte, tem havido a necessidade de melhorar o controlo da forma e da côr das partículas em aglomeração de café solúvel para proporcionar produtos aglomerados que se assemelhem ao café torrado e moido ou ao café liofilizado. Tem também havido a necessidade de melhorar o controlo da densidade do produto. Têm surgido necessidades correspondentes na aglomeração de outros materiais comestíveis, tais como chá, chicória, cacau e outros análogos.

O processo de aglomeração por jacto de vapor tipicamente exige grandes quantidades de vapor por cada unidade de produto para conseguir obter uma fusão satisfatória entre as partículas. Um consumo elevado de vapor conduz a um preço de custo significativo. Além disso, a exposição das partículas ao vapor tipicamente provoca uma perda apreciável dos constituintes voláteis do aroma e esse efeito normalmente está directamente relacionado com a quantidade de vapor aplica do. Surgiu portanto a necessidade de processos de aglomeração que diminuam esses inconvenientes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO ! A presente, invenção proporciona processos e aparelhos destinados a satisfazer as referidas nei cessidades.

! Nos processos de aglomeração seguni do a presente invenção, fonaa-se uma fase fluida na superfície i ~ das partículas e as partículas são depositadas em pelo menos numa de duas superfícies opostas móveis, que podem ser as su-2-

perfícies sem fim de tambores ou correias. As superfícies deslocam-se no sentido de jusante através de um intervalo entre ‘ as superfícies, transportando desse modo as partículas através : do referido intervalo. Quando as superfícies se deslocam para ! o interior do referido intervalo, elas convergem uma com a outra para consolidar as partículas. Quando estas contactam umas

Ij com as outras, os revestimentos fluidos de partículas contí[j guas fundem-se uns nos outros, juntando assim as partículas nu ma massa. Esta massa é retirada das superfícies, solidifica-se novamente a fase fluida para solidificar a massa. Esta pode j ser fragmentada para proporcionar partículas finais com as diί mensões desejadas.

I 0 contacto mútuo íntimo entre as partículas conseguido pela utilização de superfícies móveis i promove a fusão efectiva entre partículas adjacentes. Se a faíj se fluida for formada pela exposição das partículas ao vapor, as quantidades de vapor necessárias para conseguir uma fusão

I satisfatória são tipicamente menores que as necessárias nos processos convencionais de aglomeração por jacto de vapor. Os j processos segundo a presente invenção reduzem assim os custos ; e as perdas de aroma que usualmente estão associados à exposição ao vapor.

i A textura e a densidade do produto podem ser controladas mediante o controlo da acção de consolidação das superfícies móveis. Jazendo variar as relações entre a caudal de partículas através do intervalo entre as superfíi cies, a dimensão desse intervalo e a velocidade das superfíί cies móveis, pode fazer-se variar como se desejar o grau de consolidação, para proporcionar a textura desejada no produto final. Menores graus de consolidação tendem a proporcionar uma j textura esponjosa. Maiores graus de consolidação tendem a proi porcionar uma textura firme. A fragmentação de uma tal massa com textura firme produz grânulos com arestas vivas que se asi semelham ao café liofilizadõ. Asbim, um pó de café preparado por um processo de secagem de uma pulverização económico pode ser aglomerado para proporcionar um produto final que se assemelha ao produzido por liofilização.

As superfícies móveis podem dispor-3[60$00

-se por forma a consolidar as partículas de maneira não unifor! me, para assim proporcionar uma variedade de texturas no produto final. As porções do material consolidado em grau máximo poi ; dem ser expostas a quantidades de vapor particularmente baixas ) e portanto menos escurecidas que o resto do material, proporI cionando assim um produto com cores variadas, com uma textura que se assemelha ao café torrado e moido.

j Tipicamente, a distância entre as

H superfícies móveis no intervalo entre as superfícies é significativamente maior que a dimensão média das partículas; as partículas podem ter dimensões entre 20 e 40 micrómetros, enquanto a distância no intervalo entre as superfícies é tipicamente i de váriosmilímetros. As partículas normalmente não são consolidadas até obter uma massa completamente sólida e a massa que sai do intervalo entre as superfícies tipicamente inclui espaí, ços vazios significativos. 0 processo segundo a presente invenL ção proporciona a fusão satisfatória das partículas, ao mesmo !! tempo que ainda mantém a densidade do produto final dentro de limites desejados.

’ A presente invenção refere-se igua_L j mente aos aparelhos para a realização do processo de aglomeraí ção.

!' Outros objectos, características e : vantagens da presente invenção serão visíveis na descrição de ; pormenor que vai seguir-se de algumas formas de realização, íj feita com referência aos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS ί

! As figuras representam:

! A fig. 1, uma vista esquemática do ^! aparelho segundo uma forma de realização da presente invenção; íj A fig. 2, uma vista parcial segundo a linha (2—2) da fig. 1; e í A fig. 5, uma vista parcial segunj do a linha (3-3) da fig. 1.

'i DESCRIÇÃO DAS FORMAS BE REALIZAÇÃO ij O aparelho ilustrado nas fig. 1 a compreende uma tremonha de alimentação (10), ligada através !j de uma unidade (12) de doseamento e transporte a um pulverizap dor (14). A saida do pulverizador está ligada, através de um ! permutador de calor (16), a uma tremonha de armazenamento (18). !i Três alimentadores doseadores (20) que podem operar independentemènte estão ligados à tremonha de Ij armazenamento (18). Por sua vez, cada um dos alimentadores esH _z ta ligado a um tubo alimentador (22) orientado verticalmente.

|i A extremidade inferior ou de jusante de cada tubo alimentador ; termina num orifício de alimentação (24) voltado para baixo, ! para o interior da extremidade superior ou de entrada de uma í| câmara (26) que se estende verticalmente. Cada um dos tubos !j alimentadores é envolvido por uma camisa de vapor (28). Cada ! camisa de vapor comunica com a extremidade de entrada da câmara (26) através de dois injectores anulares de vapor (30) e |, (32) que envolvem o orifício de alimentação associado (24), es |j tando os injectores de vapor também dirigidos para baixo para j o interior da câmara. Pora das aberturas, dos injectores de vapor e dos orifícios de alimentação, a parte superior da câmara : é fechada. Cada camisa de vapor está ligada, através de uma j válvula (34) (fig. 2) que pode ser operada individualmente, a uma conduta distribuidora de vapor (36) que, por sua vez, está ligada a uma fonte de vapor (38).

A câmara (26) possui duas paredes j laterais curtas opostas (42) e duas paredes laterais compridas ji opostas (44). Cada parede lateral comprida está provida de uma câmara alongada de sucção (46) que. se abre, para o interior da j| câmara, junto da sua extremidade de montante. Um deflector ou 'j cupula (47) estende-se para baixo a partir do topo da câmara, í entre os orifícios de alimentação e as aberturas das câmaras j de sucção. As câmaras de sucção (46) eatão ligadas a uma fonte ,! de sucção (50). A jusante das câmaras de sucção, estão colocados vários injectores de ar (54) no interior da câmara ao lon[ go das paredes laterais (42) e (44). Os injectores de ar estão previstos em várias fiadas, afastadas umas das outras ao longo

-5=4

-jj do comprimento vertical da câmara de montante para jusante. Ca, da um dos injectores de ar está dirigido para jusante e orien:j tado contra a parede adjacente da câmara. Os injectores de ar 1 estão ligados a uma fonte de ar quente, ar comprimido seco (56).

Bois rolos cilíndricos alongados (64) θ (66) estão montados na extremidade de jusante da câmara (26). Cada um dos rolos tem um diâmetro uniforme e uma superfíí cie periférica sem fim lisa. 0 rolo (66) está montado rotativamente em suportes fixos (68), um dos quais é visível na fig. 1, < enquanto que o rolo (64) está montado rotativamente em suporei tes (70) (fig. 2) ajustáveis independentemente. Os rolos (64) !' e (66) definem entre si um intervalo de compressão (72). A distância entre as superfícies periféricas dos rolos nesse interi | valo pode fazer-se variar e pode fazer-se uniforme ou não unii- forme ao longo da largura (w) do intervalo, como se desejar, h por ajustamento dos suportes (70). 0 intervalo (72) está alinhado com os orifícios de alimentação (24) e com as extremidar des inferiores dos tubos alimentadores (22) e. o intervalo enii tre os rolos está assim alinhado com os orifícios anulares dos !' injectores de vapor (52) e (50) (fig. 5) que envolvem o orifí!; cio de alimentação.

! Ambos os rolos estão ligados a uma unidade de accionamento convencional (74), disposta por forma a fazer rodar os rolos continuamente, de modo que 0 rolo (64) roda no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio e o rolo (66) roda no sentido dos ponteiross do relógio, como se vê na fig. 1. A unidade de accionamento está disposta por formã que as velocidades de rotação dos rolos podem ser variadas.

Ambos os rolos são ocos. 0 espaço no interior de cada rolo está ligado, através de uma união roJ tativa apropriada e através de uma válvula de regulação ¢76), â fonte de vapor (55), de modo que pode ser admitido vapor no interior dos rolos (55) para manter as suas superfícies periféricas a temperaturas desejadas. Junto dos rolos estão montaí das as lâminas raspadoras (78), de maneira fixa, de modo que as referidas lâminas raspadoras encostam-se â superfície periférica dos rolos com elas associadas respectivamente.

Um secador (80) de leito fluido con

vencional está montado de modo que a sua entrada fica imediatamente por baixo dos rolos, a jusante do intervalo (72) entre os rolos. Um abrigo (não representado) cobre os rolos e a entrada para o secador. A saida do secador está ligada a um cortador rotativo (90) que possui um certo número de lâminas de serra (92), distribuidas ao longo de dois eixos paralelos (94), de modo que as lâminas de serra montadas nos dois eixos estão intercaladas umas nos intervalos das outras. Uma unidade de accionamento (não representada) é montada por forma a fazer rodar os dois eixos. A saida do cortador rotativo está ligada a um classificador ou crivo (96). 0 classificador está disposto por forma a dirigir as partículas com uma dimensão superior a um valor predeterminado, para um moinho (98) que, por sua vez, faz a descarga novamente para o classificador. 0 classificador está também disposto por forma a dirigir as partículas com dimensões menores que um valor mínimo predeterminado para a tremonha de alimentação (10) e. para descarregar as partículas com as dimensões intermédias entre os referidos valores máximo e mínimo através da saida do produto (100).

Num processo segundo a presente invenção fornece-se à tremonha de alimentação (10) café solúvel, em partículas, preparado pelo processo convencional de secagem de uma pulverização, o qual é misturado com as partículas finas provenientes do classificador (96) e pulverizado no moinho (14) até obter uma gama de dimensões de partículas predeterminada, de preferência com dimensões compreendidas entre cerca de 20 e cerca de 40 micrómetros. 0 material pulverizado é arrefecido no permutador de calor (16) e fornecido à tremonha de alimentação (18). Cada um dos alimentadores (20) fornece de maneira contínua partículas para o tubo alimentador correspondente (22) com um caudal determinado. As partículas fornecidas aos tubos alimentadores deslocam-se para baixo através dos tubos alimentadores e dos orifícios de alimentação (24) para o interior da câmara (26), no sentido dos rolos (64) e (66).

vapor fornecido a cada uma das camisas (28) sai através dos injectores anulares associados (30) e (32), sob a forma de jactos anulares que envolvem as partículas que saem do orifício de alimentação (24) associado.

ί!

6O$00

vapor arrasta as partículas e ajuda o seu movimento para jusante, de modo que as partículas são projectadas para os rolos por gravidade e pelo movimento do vapor. 0 vapor condensa-se nas superfícies das partículas, adicionando assim água às porções das superfícies das partículas e aquecendo as mesmas. 0 aquecimento e o humedecimento combinados criam uma camada fina fluida sobre a superfície de cada partícula. Quando as partículas encontram as superfícies periféricas dos rolos, depositam-se nas secções das superfícies periféricas que estão temporariamente colocadas a montante do intervalo (72). Quando os rolos rodam, porções opostas das superfícies periféricas deslocam-se para jusante no mesmo sentido, através do intervalo (72), e as porções opostas convergem uma para a outra quando se aproximam do intervalo. Por exemplo, a porção (102) da superfície periférica no rolo (64) desloca-se para a esquerda quando se aproxima do intervalo, enquanto a porção (104) da superfície periférica no rolo (66) desloca-se para a direita, de modo que as duas convergem uma para a outra até atingirem uma distância mínima (d) no intervalo (72).

movimento para jusante das superfícies periféricas leva as partículas para o interior e através do intervalo. Quando as porções das superfícies que entram no intervalo convergem uma para a outra, as partículas sobre essas porções da superfície são consolidadas umas com as outras. As fases fluidas sobre as superfícies das partículas fundem-se umas com as outras e unem as partículas numa massa. A massa sai do intervalo sob a forma de uma camada, que adere frouxamente a um dos rolos. Quando a massa encontra uma das lâminas raspadoras (78), parte-se em pedaços, que caem para o interior da entrada do secador (80).

As superfícies dos rolos são mantidas a uma temperatura ligeiramente inferior a 100°C, tipicamente a cerca de 90°C, pelo vapor que passa através do interior de cada rolo. Assim, não há qualquer transferência significativa de calor entre as partículas e as superfícies dos rolos quando as partículas são transportadas através do intervalo entre os rolos, e não há qualquer condensação significativa de vapor nas superfícies dos rolos. 0 ar seco e quente fornecido pela fonte

(56) através dos injectores (54), de preferência a temperatura superior a cerca de 90° , cobre as superfícies interiores das j paredes laterais (42) e (44). À almofada de ar quente impede a j, condensação de vapor nas paredes laterais e minimiza a formal| ção de depósitos de pó nas paredes laterais. 0 excesso de vali por é removido da câmara através das câmaras de sucção (46), o ,1 que minimiza ainda mais a condensação nas paredes laterais e nos rolos.

í Quando os pedaços da massa caem no jj secador (80), encontram ar seco e quente, que remove a égua , adicionada pelo vapor e solidifica novamente a fase fluida nas j! superfícies das partículas, deixando as partículas em cada pede ço soldadas umas às outras pelos sólidos primeiramente presenI tes na fase fluida. De preferência, o secador está disposto de jj forma que cada pedaço da massa que entra no secador cai sem Ιοί car nas superfícies interiores do secador até que pelo menos a li porção mais exterior do pedaço esteja substanciaimente seca, li Um tal dispositivo minimiza a adesão dos pedaços ãs superfícies do secador. Um dispositivo de recolha convencional., por !j exemplo um separador de ciclone (não representado) pode ser ligado ao aparelho de tratamento do ar do secador para recuperar •i as partículas finas arrastadas no ar no interior do secador.

I

As partículas recuperadas pelo dispositivo de recolha podem _; ser recicladas para a tremonha de alimentação (10). jj Os pedaços secos e quentes passam do secador para o cortador rotativo (90), onde são fragmentados pelas folhas de serra (92). Os fragmentos passam para o ,i crivo (96). Os fragmentos maiores que a dimensão máxima estaj belecida pelo classificador são descarregados para o moinho j (98) onde são mais fragmentados, sendo os segmentos maiπ finos H resultantes devolvidos para o classificador. Os fragmentos e I as partículas mais pequenos que a dimensão mínima estabelecida ! pelo classificador são devolvidos para a tremonha de alimentação (10), enquanto os fragmento^ com dimensões entre as dimensões máxima e mínima estabelecidas pelo classificador saem do í sistema através da saida (100) do produto.

Podem fazer-se variar a côr, a textura e a densidade do produto final por ajustamento das condi-96o$oo

ções do processo. A intensidade das ligações entre as partículas varia directamente com a extensão da formação da fase fluida. A aplicação de maiores quantidades de vapor aumenta a extensão da fase fluida e portanto a intensidade da ligação entre as partículas. No caso do café que estamos a considerar e de outros produtos comestíveis, tais como chá instantâneo, o vapor tende a escurecer o produto. Este efeito varia directamente com a quantidade de vapor aplicado. Íartícuias mais frias tendem a promover uma maior condensação do vapor sobre as partículas e portanto a promover o escurecimento e a formação da fase fluida. De preferência, as partículas estão pelo menos a uma temperatura de cerca de 40°C quando introduzidas na fase de contacto com o vapor. 0 vapor saturado tende a proporcionar uma maior condensação nas partículas do que o vapor superaquecido.

As fases de contacto das partículas com o vapor, do seu depósito sobre as superfícies sem fim e a consolidação das mesmas seguem-se de preferência numa sucessão rápida. 0 tempo decorrido entre a exposição ao vapor e a consolidação é portanto muito curto para que a água fornecida pelo vapor atinja o equilíbrio da distribuição no interior das partículas, por exemplo por difusão para os centros das partículas. A maior parte da água adicionada mantém-se na fase fluida até que as partículas tenham sido consolidadas. Assim, podem obter-se ligações satisfatórias entre as partículas com uma adição apenas modesta de água na fase de contacto com o vapor. Os processos típicos segundo a presente invenção utilizam vapor saturado com um caudal de massa de cerca de 0,05 a cerca de 0,8 vezes o caudal de massa das partículas. A água adicionada ao material pelo contacto com o vapor tipicamente é menos de 6% e tipicamente menos de 4% do peso da massa consolidada.

Quando aumenta o grau de consolidação no intervalo entre os rolos, a densidade do produto final aumenta ligeiramente e a resistência das ligações entre as partículas aumenta de maneira significativa, dando origem a uma textura mais firme e a uma maior proporção de grânulos de arestas vivas no produto final depois da fragmentação, fiabora a presente invenção não seja limitada por qualquer teoria do seu

funcionamento, crê-se que o aumento da intensidade da ligação entre as partículas e a textura mais firme observada por aumento da consolidação resulta da melhor união das fases fluidas nas partículas adjacentes uma com a outra.

grau de formação da fase fluida ! necessário para proporcionar uma ligação satisfatória entre as partículas diminui quando aumenta o grau de consolidação. Ini versamente, o aumento do grau de formação da fase fluida, por ! exemplo pelo aumento da quantidade vapor aplicada, permite obter uma intensidade de ligação satisfatória com um menor grau de consolidação. Esta relação permite a selecção das condições do processo para proporcionar uma de uma larga variedade de texturas do produto, mantendo no entanto uma intensidade de ligação satisfatória. Se se desejar um produto com uma aparência < extremamente fina e com arestas vivas dos grãos, assemelhàndojí -se ao café solúvel liofilizado comercial típico, pode usar-se um grau de consolidação relativamente elevado em conjunção com um caudal de vapor relativamente baixo. Para proporcionar um produto com uma textura esponjosa assemelhando-se à do café so' lúvel aglomerado de maneira convencional, pode usar-se um cauί dal um tanto maior, em conjunção com um baixo grau de consolii dação.

Mas, mesmo que se deseje uma textura firme, as partículas de preferência não são consolidadas até obter uma massa sólida. Assim, o grau de consolidação de preferência é controlado de forma que fiquem alguns espaços vazios entre as partículas quando passam através do intervalo entre os rolos. Por outras palavras, o volume absoluto total das partículas que entram em qualquer porção do intervalo entre os rolos por unidade de tempo deve ser menor que o produto obtido ' multiplicando a largura da porção do intervalo entre os rolos em questão pela distância mínima entre as superfícies sem fim no intervalo entre as mesmas nessa porção da largura do dito intervalo e depois multiplicando’' pela velocidade das superfícies sem fim (ou pela velocidade mais baixa, se forem diferen' tes as velocidades das duas superfícies). A expressão “volume j absoluto total aqui usada significa a soma dos volumes das partículas individuais, e portanto exclui o volume de quaisquer

espaços vazios entre partículas. Nestas condições controladas de consolidação, os rolos tipicamente não aplicam qualquer pressão substancial ao material que passa pelo intervalo que i os separa.

grau de consolidação está directamente relacionado com o caudal com que as partículas são dej; positadas nas superfícies sem fim, inversamente relacionadas '! com a distância entre as superfícies sem fim e o intervalo enj tre os rolos e inversamente relacionadas com a velocidade com ! que as superfícies sem fim se deslocam para jusante através do

I intervalo entre os rolos. Qualquer destes parâmetros pode ser uniforme ou não uniforme através da largura dõ intervalo entre os rolos. Com o aparelho atrás descrito, no qual ambas as superfícies sem fim são definidas por rolos rígidos com um diâmetro uniforme, a velocidade de cada superfície sem fim será ; constante ao longo da largura do intervalo entre os rolos, í Usualmente, ambos os rolos têm superfícies sem fim com a mesma velocidade. A distância entre as superfícies sem fim no interI , valo entre rolos pôde ser mantida constante ao longo da largura do intervalo entre rolos por ajustamento dos suportes (70) i!

H (fig. 2) em extremidades opostas do rolo (64) para proporcio[í nar uma espaçamento igual entre os eixos dos rolos ao longo de

Η

H toda a largura do intervalo entre os rolos. Em alternativa, os í suportes podem ser ajustados para proporcionar um afastamento 1 diferente entre o eixo do rolo nas extremidades opostas dos rolos e portanto proporcionar uma variação linear da distância ; d entre as superfícies dos rolos no intervalo que os separa ao ί longo da largura (w) do intervalo entre os rolos.

1;

A taxa com que as partículas são depositadas nas superfícies sem fim pode fazer-se não uniforme !! fazendo funcionar os três alimentadores (20) com caudais diferentes para fornecer partículas através de cada um dos orifícios de alimentação (24) com caudais diferentes. Se se funcionar com todos os alimentadores com o mesmo caudal, então as partículas fornecidas por cada alimentador serão aplicadas âs superfícies sem fim com mesma taxa média por unidade de largura do intervalo entre os rolos . Mas, mesmo com uma operação dos alimentadores uniforme, pode haver uma certa variação do

-1260$00 !

y. caudal de deposição por unidade de largura do intervalo entre j os rolos ao longo da largura do intervalo. As partículas podem ' ser depositadas com uma taxa um tanto maior nas porções das superfícies sem fim alinhadas, relativamente à largura, ao longo ; do intervalo entre os rolos, com os orifícios de alimentação do que nas porções situadas entre os orifícios. Por exemplo, i as partículas podem ser depositadas com uma taxa um tanto maior | na porção (106) da superfície do rolo (64) alinhada com um dos j! orifícios de alimentação (24) que na porção (108) alinhada com ii ~ i o intervalo entre furos de alimentaçao adjacentes. 0 grau desί sa variabilidade pode ser controlado controlando o espaçamento ! entre os orifícios de alimentação ao longo da largura do interí, valo entre os rolos. Em alternativa, essa variabilidade pode j eliminar-se praticamente usando um único orifício de alimentação, género fenda, que se estende a toda a largura do intervalo entre os rolos. Numa tal disposição, os injectores de vapor podem incluir orifícios em forma de fenda ou fiadas de pequenos orifícios que se estendem paralelamente ao orifício de alimentação de lados opostos do mesmo.

I A quantidade de vapor aplicada por unidade de produto e portanto a extensão da formação da fase fluida pode também ser uniforme e não uniforme ao longo da largura do intervalo entre os rolos. Com os aparelhos como o ilustrado nos desenhos, o vapor flui para as camisas de vapor indiί viduais (28) (fig. 2) e pode ser regulado, na sua quantidade, ; independentemente uns dos outros por válvulas (34). Por conseguinte, as partículas que saem de cada um dos orifícios de alimentação podem ser expostas ao mesmo caudal de vapor ou a caudais diferentes, A exposição não uniforme ao vapor pode ser combinada com a consolidação não uniforme. Os rolos podem ser ajustados para proporcionar um distanciamento maior no inter;; valo entre os rolos, e portanto uma menor consolidação, junto de um dos bordos no intervalo entre os rolos. Os caudais do vapor podem ser ajustados de modo 'que se aplique mais vapor às partículas dirigidas para as regiões do intervalo entre os rolos onde o distanciamento é maior. Assim, todas as partículas são expostas a combinações de formação da fase fluida e de consolidação que produzem uma ligação satisfatória entre as partí-13-

cuias, mas porções diferentes do produto são providas com texí turas diferentes e diferentes graus de escurecimento. Um tal 'i processo pode converter um pó de café substancialmente uniforme num produto final com cores variadas e com diversas formas das partículas, assemelhando-se muito ao café torrado e moido.

jj Podem empregar-se na presente inven

;) ção numerosas outras variantes das características descritas jj atrás. Por exemplo, a fase fluida nas superfícies das partículas individuais pode ser formada por processos diferentes do contacto das partículas com vapor, por exemplo por aquecimento i das partículas e por aplicação de água líquida atomizada, ou || por aquecimento das superfícies das partículas até à fusão. A fase fluida pode ser formada depois de as partículas serem de| positadas nas superfícies sem fim, e pode ser depois novamente

I |; solidificada antes de a massa ser removida das superfícies sem !| fim. Mas conseguem-se vantagens significativas formando a fase fluida antes de as partículas serem depositadas nas superfícies i sem fim e solidificando-a novamente depois da remoção da massa das superfícies sem fim. Em tais processos, não há a necessidade de qualquer transferência de calor ou de massa enquanto o material está nas superfícies sem fim e portanto não há qualI quer necessidade de uma permanência prolongada do material nas superfícies sem fim, momentaneamente, enquanto é conduzido para o intervalo entre os rolos e consolidado. Por conseguinte, i as superfícies sem fim podem ser deslocadas a velocidades elevadas e recicladas rapidamente através do intervalo entre os ro los;, para conseguir caudais de transferência elevados com superfícies sem fim relativamente pequenas de rolos com um diâmeX i tro razoavel. Alem disso, a massa pode ser removida mais facilmente das superfícies sem fim antes de ter solidificado a fase fluida, '1 ? ~ ~ )! As superfícies sem fim nao sao neí cessáriamente definidas por rolos, podendo sim também ser definidas por duas correias sem fim çora pernas opostas da correia convergentes e que, em cooperação, definem o intervalo. Uma correia sem fim única e um rolo único podem ser dispostos de modo que a superfície periférica do rolo fique em frente de uma das pernas da correia para definir um intervalo entre os dois.

Dado que as correias sem fim são tipicamente mais complicadas que os rolos, preferem-se estes. Também, embora se prefira depositar as partículas nas duas superfícies que definem o inter valo, é também possível fornecer as partículas para o interior do intervalo depositando-as apenas numa dessas superfícies.

As superfícies sem fim não necessitam de ser aquecidas por vapor, podendo antes ser aquecidas poi água ou outro fluido quente, ou por outros meios convencionais de aquecimento, por exemplo por aquecimento por energia radiante ou por resistência eléctrica. Também não é essencial manter as duas superfícies sem fim à mesma temperatura.

Pode usar-se qualquer secador convencional na fase de solidificação da fase fluida. Um secador do tipo utilizado nas operações convencionais de secagem de uma pulverização pode ser equipado quer com injectores de secagem de uma pulverização, quer com o aparelho de rolos ilustrado, de modo que, quer as gotícolas do líquido, quer os pedaços da massa proveniente da aglomeração são fornecidas simultaneamente ao secador. As partículas obtidas por secagem de uma pulverização constituída por gotícolas são tipicamente mais pequenas que os fragmentos obtidos a partir da aglomeração. Por conseguinte, as partículas de secagem de uma pulverização podem ser separadas dos fragmentos por classificação depois das operações de secagem e de fragmentação. As partículas de secagem de uma pulverização podem ser dirigidas para a operação de aglomeração.

Visto que os processos segundo a presente invenção e os aparelhos para a sua realização permitem o controlo e a modificação da textura do produto final, da sua côr e da sua densidade, na operação de aglomeração, não são críticas a côr, a textura e a densidade do material forneci do para a operação de aglomeração. Assim, os processos tais como a secagem de uma pulverização usados para preparar o pó de partida podem ser optimizados noutros aspectos, tais como a retenção do aroma e a economia de operação.

Nos exemplos seguintes são ilustrados certos aspectos da presente invenção.

EXEMPLO I

Eorneceu-se â tremonha de alimenta ção do aparelho ilustrado nas fig. 1 a 3 um pó de café solúvel obtido por secagem das gotícolas de uma pulverização, com uma densidade de cerca de 0,26 Kg/dm^, uma côr castanha média e um teor de humidade de cerca de 2,6 %. Misturou-se o pó com partículas de dimensões insuficientes provenientes da operação de classificação e pulverizou-se a mistura, tendo as partículas

X resultantes uma densidade de cerca de 0,58 Kg/dm e um teor de humidade de cerca de 2,75 %.

As partículas foram fornecidas a¹ través de cada um de dois orifícios de alimentação com um cau! dal de 5,2 Kg/minuto por orifício. Forneceram-se cerca de 0,6

Kg de vapor saturado por Kg de partículas através de injectores anulares que envolvem cada um dos orifícios de alimentação. Os rolos foram dispostos por forma a proporcionar entre si um intervalo uniforme com a largura de cerca de 6 mm e rodaram i por forma a deslocar as suas superfícies periféricas a cerca de 45 metros por minuto. 0 teor médio de humidade da massa que sai do intervalo entre os rolos era aproximadamente 5,2 %. A massa caiu dos rolos em pedaços, que foram secos por exposição a ar quente num secador de leito fluido, fragmentados enquanto ainda quentes e passados para um dispositivo classifica dor com dois crivos, um crivo superior com aberturas de 2,83 mm e um crivo inferior com aberturas de 595 micrómetros. Os

I fragmentos retidos pelo crivo superior foram dirigidos para uma outra operação de fragmentação e voltaram ao classificador. As partículas de dimensões insuficientes voltaram a ser fornecidas para a tremonha de alimentação e misturadas com o pó de secagem de gotícolas de uma pulverização, como atrás se meneio. nou<> 0 produto recolhido entre os crivos superior e inferior é constituido primariamente por grânulos com arestas vivas, as semelhando-se estreitamento aos grânulos de produtos de café liofilizado típicos. 0 produto tem um teor de humidade de cer ca de 3,8 % e uma densidade de 0,29 Kg/dm\ É ligeiramente mais escuro que o pó original obtido por secagem de gotícolas de uma pulverização.

EXEMPLO II

Texturizou-se por um processo na generalidade semelhante ao do Exemplo I, excepto que se forneí ceram aproximadamente 6,5 Kg/minuto do pó pulverizado através de cada orifício de alimentação, que os rolos foram ajustados : i ' para proporcionar um espaço uniforme de 12,5 mm entre os rolos e as superfícies periféricas dos rolos se deslocaram a cerca de 92 metros por minuto, um pó de café obtido por secagem de uma pulverização com um teor de humidade de cerca de 3,5 % e /3 f ~ uma densidade de 0,39 Kg/m . As partículas sao assim consolidadas em grau significativamente menor que no Exemplo I. 0 classificador é equipado com um crivo superior de aberturas de 2,0 mm e um crivo inferior com aberturas de 595 micrómetros.

í 0 produto recolhido entre os crivos tem uma aparência esponjoj sa e uma densidade de cerca de 0,25 Kg/dm .

^!! EXEMPLO III l· ' Processou-se um café obtido por s<e i cagem de uma pulverização com um teor inicial de humidade de cerca de 3,6 % e uma densidade de 0,26 Kg/dm^, substancialmente de acordo com o Exemplo I, excepto que os rolos foram ajusJ tados para proporcionar um intervalo não uniforme entre os roj los, variando de 2,5 mm numa das arestas do intervalo até 10 mm na aresta oposta, e os rolos rodaram com velocidades perifé ricas de aproximadamente 92 metros/minuto. 0 pó pulverizado foi fornecido através de um injector de alimentaçao alinhado ii com a zona do intervalo entre rolos onde a largura deste é peJ quena com um caudal de 4,5· Kg/minuto e o vapor foi aplicado ao _z ~ i! po descarregado desse injector de alimentaçao com um caudal de ! cerca de 0,7 Kg de vapor/Kg de pó. 0 pó foi fornecido através do orifício de alimentação alinhado com a zona do intervalo en tre os rolos onde o intervalo é grande com o caudal de cerca { de 5,4 Kg/min e aplicaram-se cerca de 0,87 Kg de vapor a cada ! Kg de pó fornecido através desse orifício. 0 classificador es.

tava equipado com um crivo superior com aberturas de 2,0 mm e um crivo inferior com aberturas de 420 micrómetros. 0 produto

recolhido entre os crivos tinha uma aparência variegada assemelhando-se muito ao café torrado e moidõ. A sua cor média era consideravelmente mais escura que o pó ohtido por secagem de uma pulverização fornecido e a sua densidade era idêntica à do pó fornecido.

EXEMPLO IV

Processou-se um pó de chá solúvel obtido por secagem de uma pulverização com um teor inicial de humidade de 3,0 % e uma densidade de 0,085 Kg/dm\ substancial mente como no Exemplo I, excepto que o pó pulverizado foi fornecido através de um injector de alimentação com o caudal de

7,5 Kg/minuto, o vapor foi aplicado com o caudal de cerca de 0,25 Kg de vapor/Kg de pó, os rolos foram ajustados por forma a proporcionar um espaço uniforme de 12,5 mm no espaço entre os rolos e as superfícies periféricas dos rolos deslocaram-se a cerca de 100 m/minuto. 0 classificador estava equipado com um crivo superior com aberturas de 2,18 mm e um crivo inferi or com aberturas de 410 micrómetros. 0 produto recolhido entre os crivos tinha uma aparência esponjosa e uma densidade de aproximadamente 0,13 Kg/dm^.

EXEMPLO V

Processou-se uma mistura de cacau obtido por secagem de uma pulverização (leite desnatado, açúcar, cacau e sólidos de soro do leite) com um teor inicial de humidade de 1,0 %, substancialmente de acordo com o Exemplo I, excepto que os rolos foram ajustados para proporcionar um intervalo uniforme de 20 mm entre os rolos e deslocaram-se com a velocidade periférica de cerca de 110 metros/minuto. 0 vapor foi aplicado com a taxa de cerca de 0,01 Kg de vapor/Kg de pó. 0 teor de humidade do pó depois da consolidação era de cerca de 2,0 %.

EXEMPLO VI

Processou-se um pó de chicória so-18-

lúvel obtido por secagem de uma pulverização com um teor inici * al de humidade de 2,5 % substancialmente de acordo com o Exemi' pio I, excepto que os rolos foram ajustados para um intervalo uniforme de 12,5 mm entre os rolos e deslocaram-se com uma velocidade periférica de aproximadamente 110 metros/minuto. 0 vapor foi aplicado ã razão de cerca de 0,15 Kg de vapor/Kg de . pé. 0 teor de humidade do pó depois da consolidação era de cerca de 6,5 %.

Claims

REIVINDICAÇÕES

Processo para a aglomeração de um produto comestível em partículas, caracterizado por compreender as fases de:

a) formação de uma fase fluida nas superfícies das par tícuias;

b) depósito de partículas em pelo menos uma de duas su perfícies sem fim e deslocação das superfícies num sentido de jusante através de um intervalo entre as superfícies para transportar, as partículas através do intervalo, convergindo as superfícies uma para a outra quando se deslocam para o referi| do intervalo, consolidando assim as partículas de modo que a fase fluida nas superfícies das partículas se funda para unir as partículas numa massa;

i c) remoção da massa deis referidas superfícies; e ! d) solidificação da fase fluida, solidificando assim a í: massa.

I «

- 2ô Processo de acordo com a reivindica ção 1, caracterizado por o produto comestível ser solúvel na i água, por se adicionar água apenas ãs porções da superfície

-19u ' das partículas durante a formação da fase fluida e por se fa|i zer passar as partículas através do referido intervalo antes de J a água adicionada ter atingido um estado de equilíbrio através li de toda a partícula,.

f! Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por as partículas serem depositadas nas

J; superfícies por projecção das mesmas no sentido das superfí! cies e por adicionar água às partículas pondo-as em contacto jí com vapor quando elas se deslocam para as superfícies.

p - 4ê i!

)j Processo de acordo com a reivindip cação 3, caracterizado por a distância entre as superfícies no referido intervalo não ser uniforme ao longo da largura do ini! tervalo, sendo aplicado mais vapor às partículas dirigidas para zonas do intervalo onde a distância é maior que às partículas dirigidas para zonas do intervalo onde a distância é menor.

_ ₅g _ í; Processo de acordo com a reivindi| cação 2, caracterizado por a fase de solidificação ser efectua 1 da por secagem do material para remover a água adicionada, sen ! do pelo menos a maior parte da referida fase de secagem efec! tuada depois de a massa ter sido removida das superfícies.

! — 6â — j Processo de acordo com as reivindi cações anteriores, caracterizado por a distância entre as refe ridas superfícies no referido intervalo ser‘maior que o diâmetro médio das partículas.

-206O$OO

Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as partículas serem depositadas de maneira contínua nas superfícies e por as superfícies serem deslocadas de maneira contínua para jusante através do intervalo, sendo a taxa de deposição, a distância entre as superfícies no citado intervalo e as velocidades do movimento escolhidas de modo que fiquem alguns espaços vazios dentro da massa.

- 8â Processo de acordo com qualquer ! das reivindicações anteriores, caracterizado por o produto comestível em partículas ser café solúvel.

- ₉ê í¹

i. Aparelho para a aglomeração de um íi produto comestível em partículas, caracterizado por compreendi der:

N a) um dispositivo para fornecer produto em partículas;

j b) dois elementos opostos, possuindo cada um uma super ! fície sem fim, estando os referidos elementos montados junto ρ

um do outro e definindo entre si um intervalo, estendendo-se d as referidas superfícies sem fim através do referido intervalo l

i e ficando uma em frente da outra no referido intervalo;

c) um dispositivo para deslocar os referidos elementos de modo que porções opoatas sucessivas das referidas superfí^! cies sem fim se desloquem num sentido para jusante para o interior de através do referido intervalo e convirjam uma para a outra quando se deslocam para jusante no sentido do referido intervalo;

d) um dispositivo para depositar partículas fornecidas pelo dispositivo de fornecimento a montante do referido intervalo em pelo menos uma das superfícies sem fim, de modo que as partículas sejam transportadas através do referido intervalo e consolidadas pelas superfícies sem fim móveis;

e) um dispositivo para formar uma fase fluida nas superfícies das partículas antes de elas atingirem o referido in tervalo entre as superfícies de modo que pela consolidação das partículas a fase fluida nas partículas se funda para unir as partículas numa massa;

f) um dispositivo para solidificar novamente a fase fluida depois da passagem através do referido intervalo; e

g) um dispositivo para remover a massa das superfícies sem fim.

í - 10® ]

I, i! Aparelho de acordo com a reivindiH ;! cação 9, caracterizado por o dispositivo de formação da fase ! fluida incluir meios para adicionar humidade ãs superfícies í das partículas, incluindo o referido dispositivo de ressolidi!j ficação meios para secar a massa depois da sua remoção das superfícies sem fim.

- 11 δ Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o dispositivo de depósito incluir um orifício de alimentação colocado afastado dos referidos elemen tos e meios para projectar as partículas através do orifício de alimentação no sentido dos referidos elementos, incluindo os referidos meios de adição da humidade meios para aplicação de vapor de água ãs partículas quando elas passam do referido orifício de alimentação no sentido dos referidos elementos.

- 12® Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por os meios para aplicação de vapor de água incluirem um injector de vapor colocado junto do orifí

-22cio de alimentação e dirigido no sentido dos referidos elementos, e meios para fornecer vapor de água ao injector de modo que o vapor saia do injector sob a forma de um jacto dirigido para o referido intervalo, compreendendo o aparelho ainda uma câmara que tem uma extremidade de montante adjacente ao orifício de alimentação, uma extremidade de jusante adjacente aos elementos e paredes laterais que se estendem entre essas extre midades, e meios para projectar um gás seco ao longo das referidas paredes laterais, sendo o referido orifício de aT imantação e o referido injector de vapor de água dirigidos para o in terior da referida câmara para projectar as partículas e o vapor no sentido dos elementos através da câmara.

A requerente declara que o primeiro pedido desta patente foi depositado nos Estados Unidos da América, em 5 de Junho de 1985, sob o número de série 06/741456.

Lisboa, 4 de Junho de 1986 o «--·—···· ~ —ο

PROCESSO E APARELHO PARA A AGLOMERAÇÃO DE PRODUTOS COMESTÍVEIS

RESUMO i A invenção refere-se a um processo ¹ *·* f p e a um aparelho de aglomeraçao, pelos quais um produto comesti vel em partículas é aglomerado, formando-se uma fase fluida p nas superfícies das partículas, consolidando as partículas faH li zendo-as passar através de um intervalo entre dois cilindros ί de compressão e solidificando novamente a fase fluida. A côr, a textura e a densidade podem ser ajustadas controlando o grau i

de consolidação e as condições da formação da fase fluida.

Figura 1.