PT89870B - Dispositivo e processo para a concentracao de solucoes aquosas por congelacao - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

A presente invenção refere-se a um sistema continuo em contracorrente e a um método para a concentração de soluções aquosas por congelamento. Mais particularmente, a invenção refere-se ã concentração por congelamento de solu ções comestíveis aquosas tais como os sumos de frutos, café e ex tractos de chã solúveis em água fria, leite, vinho, cerveja, vinagre e semelhantes utilizando um sistema aperfeiçoado e um meto do para a redução da viscosidade circundante de cristais de gelo formados durante a concentração por congelamento facilitando a remoção do licor absorvido nos cristais de gelo e proporcionando o desenvolvimento dos cristais de gelo no sistema.

Os processos de concentração por congelamento baseiam-se no princípio de que os cristais de gelo que se formam ao arrefecer uma solução aquosa até ao seu ponto de congelamento excluem os solutos dissolvidos, à medida que se formam, para proporcionar cristais de gelo de ãgua pura num lí1

quido mais concentrado. Utiliza-se a concentração por congelamen to em diversos procedimentos comerciais, tanto nos casos em que se deseja recuperar os cristais de gelo como produto do processo, conforme sucede na destilação da água do mar, no tratamento de resíduos industriais e semelhantes para produzir ãgua, como nos casos em que se deseja aumentar a concentração diluída e recuperar um licor concentrado a partir dos cristais de gelo como produto do processo, tal como na concentração de soluções ou suspen soes contendo produtos comestíveis como por exemplo os extractos de café ou de chã, sumos de citrinos, sumos de frutos, leite, vi nho, cerveja, vinagre e semelhantes.

Independentemente de o produto dese jado serem os cristais de gelo ou o licor concentrado, os sistemas de concentração por congelamento implicam basicamente os pa.s sos de arrefecimento da solução aquosa atê se congelar a ãgua na forma de cristais de gelo, separando os cristais de gelo assim formados do licor concentrado resultante, removendo dos cristais o licor absorvido e removendo do sistema os cristais de gelo. Nos procedimentos de concentração por congelamento continuo, faz-se passar a solução que se pretende concentrar através de diversos ciclos ou fases, tornando-se progressivamente mais concentrada, até se alcançar um grau de concentração pretendido. Ã medida que os cristais de gelo se formam em soluções progressivamente mais concentradas, estas tornam-se progressivamente mais viscosas e por conseguinte é mais difícil separã-las dos cristais de gelo. Além disso, a velocidade de crescimento dos cristais de gelo estã inversamente relacionada com a concentração do líquido que os envolve de modo que quando a concentração da solução é relativamente elevada, os cristais de gelo produzidos são relativamente pequenos. Este facto aumenta ainda mais a dificuldade de se remo ver o licor dos cristais de gelo uma vez que ê mais difícil remo ver licor absorvido em cristais pequenos do que em cristais gran des.

A remoção do licor aderente às superfícies dos cristais de gelo constitui um passo crítico no fun cionamento eficiente de todos os procedimentos de concentração por congelamento. Geralmente, o meio mais eficiente para remover

o licor aderente aos cristais é a coluna de lavagem na qual se lava com ãgua um leito de cristais de gelo para se remover o licor absorvido nesses cristais. A eficiência de uma coluna de lavagem é inversamente proporcional à viscosidade do licor aderente, e directamente proporcional ao quadrado do diâmetro eficaz do cristal. Assim, no sentido de facilitar a remoção do licor ab sorvido pelos cristais, ê desejável reduzir a viscosidade do líquido que envolve os cristais de gelo. Um dos procedimentos até agora utilizado para se conseguir este efeito consiste em introduzir a solução que se pretende concentrar entre o cristalizador no qual se formam os cristais de gelo e a coluna de lavagem na qual se purificam os cristais de gelo, criando desse modo um flu xo em contracorrente da solução e dos cristais de gelo no sistema.

A técnica anterior estã apresentada em diversos trabalhos associados a tal fluxo em contracorrente de licor e de cristais de gelo num sistema de concentração por congelamento. Por exemplo, Thijssen, H.A.C., Freeze Concentration, documento apresentado em Symposium onZAflvances In Dehydration and Preconcentration, International Union of Food Science and Technology, Selsdon Park, England, September, 1973, descreve o principio de fluxo em contracorrente de licor e de cristais de gelo num sistema de concentração por congelamento e descreve as vantagens que se obtêm introduzindo a alimentação do li. quido entre o cristalizador e a coluna de lavagem. Do mesmo modo, as Patentes Norte Americanas N9.s 2.540.977 de Arnold; 3.402,047 de Shaul, 3.681.932 de Huber e outros ; 4.338,109 e 4.332.140 de Thijssen e outros; 4.406,679 de Wrobel e outros; 4.459,144 de Van Pelt e outros e 4.557,741 de Van Pelt descrevem individualmente um processo de concentração por congelamento contínuo no qual se utiliza variações do fluxo em contracorrente de cristais de gelo e de licor. Contudo, qualquer destes sistemas e processos anteriores sofrem de uma ou várias desvantagens que afectam desfavoravelmente a sua eficácia e eficiência nas operações comerciais.

'.AZ presente invenção proporciona um sistema de concentração por congelamento contínuo em contracorrente e um método que reduzem eficientemente a viscosidade cir3

cundante dos cristais de gelo que se formam no sistema, facilitando assim o deslocamento do licor absorvido na superficie dos cristais e proporcionando um aumento da velocidade de formação dos cristais de gelo. Na presente invenção, faz-se passar o licor aquoso que se pretende concentrar através de um ou vários dispositivos de concentração, englobando cada um deles um cristalizador associado a uma coluna de gradiente, e um ciclo de realimentação do licor através do qual se remove o licor da coluna do gradiente fazendo-o circular através do cristalizador e de novo através da coluna do gradiente. 0 gelo cristaliza a partir do lá. cor no cristalizador em cada um dos dispositivos para assim aumentar a concentração do licor, introduzindo-se o gelo formado em cada dispositivo na coluna de gradiente desse dispositivo e fazendo-o mover numa direcção contrária ã do fluxo do licor que se pretende concentrar. Deste modo, separa-se do licor os cristais de gelo produzidos no cristalizador de cada dispositivo for mando-se um leito móvel poroso de cristais de gelo aglomerados na coluna de gradiente do dispositivo. O licor absorvido na superfície dos cristais do leito de gelo é removido por um fluxo em contracorrente de mais licor diluído. Os cristais de gelo absorvidos com mais licor diluído são removidos do leito de gelo e transferido para o licor mais diluído o qual se faz circular para o cristalizador do dispositivo anterior ou para a coluna de lavagem. Embora a presente invenção possa funcionar como um sistema de dispositivo único ou de dispositivos múltiplos, ê geralmente preferido que o sistema funcione como um sistema de dois dispositivos.

sistema de dois dispositivos preferidos utiliza dois dispositivos de concentração e contêm duas colunas de gradiente (em cada uma das quais se forma um leito mó vel poroso de cristais de gelo aglomerados), um cristalizador associado a cada coluna de gradiente e uma coluna de lavagem sim pies. Os anéis de realimentação do licor destinam-se a permitir que o licor circula em torno do cristalizador de cada dispositivo de concentração e entre o primeiro dispositivo de concentração e a coluna de lavagem. 0 licor, isto é, a solução aquosa que • se pretende concentrar, a qual contêm tipicamente uma concentra4

ção de sólidos entre 2% e 20%, é concentrado no primeiro disposi. tivo de concentração para produzir licor de concentração intermé dia (isto é com teor de sólidos entre 10% e 30%), e um licor con centrado ou denso (isto ê, um teor em sólidos entre 36% e 50%) no segundo dispositivo de concentração. Retira-se uma porção do licor denso como produto de segundo dispositivo de concentração.

Os cristais de gelo são produzidos em cristalizadores associados a ambos os dispositivos. 0 gelo produzido no cristalizador do segundo dispositivo estã absorvido com licor denso ou concentrado. Introduz-se uma massa deste gelo em licor denso na coluna de gradiente do segundo dispositivo, transformando-se a fracção de gelo da massa num leito poroso de cristais de gelo aglomerados, o qual sobre através da coluna de gradiente em contracorrente em relação a um fluxo de licor concentrado intermediário, obtido como filtrado a partir da coluna de gradiente do primeiro dispositivo, o qual se escoa através do leito de gelo. 0 licor denso aderente às superfícies dos cris tais de gelo no leite de gelo na coluna de gradiente do segundo dispositivo ê deslocado pelo fluxo em contracorrente do licor de concentração intermediário, à medida que o leito de gelo sobe através da coluna. A fracção de licor da massa realimenta o cris^ talizador do segundo dispositivo, ao passo que o gelo, do qual se retirou o licor denso, removido do leito de gelo na coluna de gradiente do segundo dispositivo e transferido para o licor de concentração intermediário. Introduz-se esta massa no cristaliza dor do primeiro dispositivo no qual se forma gelo adicional. Introduz-se na coluna de gradiente do primeiro dispositivo a massa de gelo e o licor de concentração intermédia produzido no cristã lizador do primeiro dispositivo. A fracção de gelo desta massa, absorvida com licor de concentração intermédia, transforma-se num leito poroso de cristais de gelo aglomerados, o qual sobre através da coluna de gradiente do primeiro dispositivo em contra corrente em relação a um fluxo de alimentação de licor de concen tração. Separa-se do gelo a fracção de licor da massa introduzida na coluna de gradiente do primeiro dispositivo e introduz-se na coluna de gradiente do segundo dispositivo no qual se utiliza para deslocar o licor denso absorvido nos cristais de gelo no lei

'ί -Ν to de gelo e para transportar os cristais de gelo removidos do leito de gelo para o cristalizador do primeiro dispositivo. Na coluna de gradiente do primeiro dispositivo desloca-se o licor de concentração intermédia absorvido nos cristais de gelo com um fluxo em contracorrente do licor concentrado de alimentação. Os cristais de gelo, a partir dos quais se deslocou o licor de concentração intermédia com o licor concentrado de alimentação são removidos do leito de gelo e transferidos para o licor concentra do de alimentação o qual se introduz numa coluna de lavagem onde após a compactação do leite e após um período de desenvolvimento, o licor concentrado de alimentação absorvido ê deslocado do gelo através de ãgua limpa, fazendo-se recircular o licor concentrado de alimentação para a coluna de gradiente do primeiro dispositivo. A presente invenção é particularmente adequada para operações de concentração por congelamento em que se pretenda aumentar a concentração de uma solução diluída para recuperar como produto licor mãe concentrado, tal como sucede na concentração de sumos de frutos, café e extractos de chã solúveis em ãgua fria, leite, cerveja, vinho, vinagre, etc.. A invenção também se aplica âs operações de concentração de congelamento em que se pretenda recuperar como produto a ãgua pura, tal como sucede nos casos de dessalinização da ãgua do mar, purificação de desperdícios industriais, etc.

método e o sistema de concentração por congelamento da presente invenção proporcionam vantagens significativas sobre os métodos e sistemas da técnica anterior.

A invenção proporciona o deslocamento eficiente de licor de concentração intermédia e denso a partir dos cristais de gelo e facilita o desenvolvimento de cristais de gelo relativamente grandes decorrido um curto período de tempo. O periodo de tempo necessário para o desenvolvimento dos cristais ê substancialmente reduzido uma vez que o crescimento ocorre nas concentrações de alimentação. Os cristais de gelo relativamente grandes proporcio nam a lavagem eficaz do gelo com capacidades elevadas na coluna de lavagem, resultando uma redução significativa das perdas de solutos no sistema.

A figura 1 constitui uma representa

ção esquemática de um aspecto do sistema de concentração por con gelamento em contracorrente em dois dispositivos, de acordo com a presente invenção. A figura 2 representa um corte da coluna de gradiente do primeiro dispositivo do sistema de concentração por congelamento da; ELgura 1.

A figura 3 representa uma vista de topo do corte efectuado ao longo da linha 3-3 da figura 2.

A figura 4 constitui uma representa ção esquemática, parcialmente em corte de outro aspecto do siste ma de concentração por congelamento em dois dispositivos de acor do com a presente invenção; e

A figura 5 constitui uma representa ção esquemática, parcialmente em corte, de um sistema de concentração por congelamento num único dispositivo, de acordo com os princípios da presente invenção.

A figura 6 representa um corte de outro aspecto da coluna de gradiente da presente invenção.

Faz-se referência à figura 1 que ilustra de uma forma esquemática um sistema de concentração por congelamento em contracorrente, de acordo com a presente invenção, possuindo 2 dispositivos de concentração genericamente designados por 10 e 12, englobando ambos uma coluna de gradiente e um cristalizador. Fàz-se observar que a presente invenção pode ser utilizada com apenas um único dispositivo de concentração ou com mais do que dois dispositivos de concentração se necessário e apropriado para se conseguir a concentração desejada. O liquido aquoso que se pretende concentrar (ou do qual se pretenda retirar a água) entra no sistema em A e circula através do sistema por meio de três circuitos de realimentação, designadamente o circuito de realimentação de licor de alimentação 14 o qual permite a circulação do licor de concentração de alimentação entre o primeiro dispositivo de concentração 10 e a coluna de lavagem 25; um circuito de realimentação de um licor de concentração intermédia 16 o qual permite a circulação de licor em torno do cris talizador do primeiro dispositivo de concentração e um circuito de realimentação do licor concentrado 18 o qual permite a circulação do licor concentrado em torno do cristalização do segundo

dispositivo de concentração.

primeiro dispositivo de concentra ção 10 é constituído por um cristalizador 21 o qual produz uma massa de gelo no licor de concentração intermédia e por uma colu na de gradiente 20 do primeiro dispositivo para cujo interior é bombeada a massa de licor de concentração intermédia produzida no cristalizador 21. Na coluna do gradiente 20 do primeiro dispo sitivo separa-se do licor a fracção de gelo da massa e transformam-se os cristais de gelo num leito de poroso de cristais de ge lo aglomerados. O licor de concentração intermédia absorvido nos cristais de gelo é deslocado por um fluxo em contracorrente de licor de alimentação introduzido a partir do circuito de realimentação 14 de licor de alimentação e remove-se o gelo do leito poroso e transfere-se para o licor de alimentação que circula num circuito de alimentação 14 para ser introduzido na coluna de lavagem 25. O segundo dispositivo de concentração é constituído por um cristalizador 23 que produz uma massa de gelo num licor denso ou concentrado e por uma coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo a cujo interior se fornece a massa de licor denso produzida no cristalizador 23. Na coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo separa-se do licor denso a fracção de gelo da massa e transformam-se os cristais de gelo num leito poroso de cristais de gelo aglomerados.

O licor denso absorvido nos cristais de gelo ê retirado e substituido por um fluxo em contracorrente de licor de concentração intermédia fornecido a partir do circuito de realimentação 16 de licor de concentração intermédia. Os cristais de gelo absorvidos no licor de concentração intermédia são removidos do leite poroso e transferidos para o licor de con centração intermédia o qual circula no circuito de realimentação 16 e são transportados para o cristalizador 21 do primeiro dispo sitivo. O licor denso da fracção eliminada da coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo entra no circuito de alimentação 18 e passa através do cristalizador 23 do segundo dispositivo e é novamente introduzido na coluna 22. A juzante do cristalizador 23 coloca-se em série um filtro 24 para remover do sistema em B uma porção do licor concentrado.

Os cristalizadores 21 e 23 são cons

tituídos preferencialmente por permutadores do calor convencionais de superfície recortada, os quais englobam meios (não apresentados) para passar um meio de arrefecimento através de invólu cros externos para arrefecer eficazmente o licor que por ai passa. Faz-se circular meio de arrefecimento suficiente através dos invólucros para congelar uma quantidade predeterminada de cristais de gelo a partir do licor que passa através dos cristalizadores. Por exemplo, o cristalizador 23 do segundo dispositivo arrefece o licor no circuito de alimentação 18 para congelar gelo suficiente para aumentar a concentração dos sólidos do licor que por ai passa até valores entre 36% e 50%, de preferência entre 40% e 45%. O cristalizador 21 do primeiro dispositivo arrefe ce o licor no circuito de realimentação 16 para congelar gelo su ficiente para aumentar a concentração dos sólidos do licor para valores entre 10% e 30% aproximadamente, de preferência entre 20% e 25%. Se desejado, ê possível utilizar diversos permutadores de calor de superfície recortada, de tipo convencional, liga dos em série ou em paralelo, tanto no primeiro como no segundo dispositivos de concentração, em vez dos cristalizadores simples 21 e 23 apresentados na figura 1. É possível utilizar outros tipos de cristalizadores ou de equipamento de arrefecimento que possibilite o arrefecimento do licor com a intensidade pretendida.

liquido aquoso que se pretende concentrar, o qual possui um teor em sólidos compreendido entre 2% e 20% aproximadamente é fornecido no ponto A para alimentar o tanque 26 a partir do qual é bombeado através da unidade de arre fecimento 27 para arrefecer inicialmente o licor de alimentação e para o tanque de ondulação 28 onde entra o licor de alimentação do circuito de realimentação 14 combinando-se com o licor de alimentação separado na coluna de lavagem. O licor de alimentação combinado é transportado na conduta 51 através da unidade de arrefecimento 29, na qual o licor é arrefecido até ao seu ponto de congelamento, e depois ê introduzido na parte superior da coluna de gradiente 2 0 do primeiro dispositivo. As unidades de arre: fecimento 27 e 29 podem ser constituídas por permutadores de calor convencionais de superfície recortada os quais englobam meios

(não apresentados) para permitir a passagem de um meio de arrefe cimento através de invólucros externos, para arrefecer o licor com a intensidade desejada.

Como é evidente, ê possivel utilizar outro equipamento de arrefecimento adequado que permita o arrefecimento do licor de alimentação até ao seu ponto de congelamento.

A porção principal do licor de alimentação introduzido na coluna de gradiente 20 permanece no circuito de alimentação 14 do licor de alimentação, isto ê, o licor de alimentação passa da entrada da conduta 51 através da porção superior da coluna 20 para a conduta 52 de descarga e para a coluna de lavagem 25, e serve para transferir o gelo removido do leito de gelo poroso na coluna 20 para a coluna de lavagem. Uma porção menor do licor de alimentação introduzido na coluna de gradiente 20 (equivalente ã quantidade de licor concentrado e de gelo lavado retirados do sistema em B e C, respectivamente) passa de forma descendente na coluna de gradiente 20 em contracorrente relativamente ao leito poroso ascendente de cristais de ge lo aglomerados formados na coluna de gradiente 20 a partir duma massa de gelo no licor de concentração intermédia produzido no cristalizador 21 do primeiro dispositivo. Deste modo, introduz-se no fundo da coluna de gradiente 20 através da conduta 42 uma massa de licor de concentração intermédia e de gelo (dos cristalizadores 21 e 23 tanto do primeiro como do segundo dispositivos), a qual contém tipicamente menos do que aproximadamente 25% de pe so em gelo. Separa-se da fracção de gelo a fracção de licor desta massa e elimina-se a partir da coluna de gradiente 20 através da conduta 43. A fracção de gelo da massa que se encontra absorvida no licor de concentração intermediária transforma-se num leito de gelo poroso fracamente compactado que sobe na coluna 20. O fluxo em contracorrente de licor de alimentação através do lei. to de gelo ascendente remove e desloca o licor de concentração intermédia mais viscoso absorvido nos cristais de gelo. O deslocamento do licor de concentração intermediária absorvido nos cris tais de gelo pelo licor de alimentação, é efectuado na porção in ferior do leito de gelo na coluna de gradiente 20, tipicamente

no terço inferior do leito de gelo, permitindo desse modo o desenvolvimento significativo dos cristais de gelo, no licor de alimentação, ao longo duma porção substancial do leito de gelo.

à medida que o leito de gelo poroso sobe através da coluna, os cristais de gelo absorvidos com o licor de alimentação são removidos da parte superior do leito de gelo por raspagem, corte, etc. e são transferidos para a porção do licor de alimentação que circula no circuito de realimentação 14, o qual transporta a resultante massa de gelo no licor de alimentação da coluna 20 pa ra a coluna de lavagem.

A porção do licor de alimentação que se escoa através do leito de gelo poroso na coluna 20, e o licor de concentração intermédia removido do leito de gelo são combinados com a fracção de licor de concentração intermédia separado da massa introduzida no fundo da coluna 20, juntando-se no circuito de realimentação 16 e depois é tudo transferido para a coluna de gradiente 20 do primeiro dispositivo através da conduta 43 para o interior da parte superior da coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo. A concentração da fracção separada de licor de concentração intermédia da massa introduzida na conduta é ligeiramente reduzida por mistura com a porção residual do licor de alimentação. Todavia, controlando a porosidade do leito de gelo, conforme discutido mais adiante, a quantidade de licor de alimentação que passa através do leito de gelo reduz a concen tração do licor de concentração intermédia introduzido na conduta 42 num valor próximo de 4%, de preferência entre 1% e 3% (base absoluta). A corrente de licor combinado que se introduz na coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo através da conduta ê ainda de concentração intermédia.

A função e modo de operação da colu na de gradiente 22 do segundo dispositivo são análogos aos da co luna 20 do primeiro dispositivo anteriormente descrito, com a ex cepção de se utilizar licor de concentração intermédia para remo ver e deslocar o licor denso absorvido nos cristais de gelo no leito de gelo ascendente. Deste modo, a porção principal do licor de concentração intermédia introduzido na coluna 22 permanece no circuito de realimentação 16 passando pela entrada da con11

duta 43, através da porção superior da coluna 22, através da con duta 52, indo para o interior do cristalizador 21 e para a coluna de gradiente 20 do primeiro dispositivo, e serve para transfe rir o gelo da coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo para a coluna do primeiro dispositivo. Uma porção menor do licor de concentração intermédia introduzido na coluna 22 (equivalente à quantidade do licor concentrado retirado do sistema em B e à quantidade de gelo introduzido na coluna 22) passa de modo descendente na coluna 22 em contracorrente em relação ao leito poro so ascendente de cristais de gelo aglomerados formado na coluna de gradiente 22 a partir de uma massa de gelo no licor denso pro duzido no cristalizador 23 do segundo dispositivo. Através da cai duta 53 introduz-se no fundo da coluna 22 do segundo dispositivo uma massa de licor denso e de gelo, a qual contém tipicamente me nos do que 25% em peso de gelo, produzido no cristalizador 23. Separa-se da fracção de gelo a fracção de licor denso desta massa e remove-se da coluna 22 através da conduta 55. A fracção de gelo da massa, a qual se encontra absorvida no licor denso, é transformada num leito de gelo poroso que sobe através da coluna. O fluxo descendente de licor de concentração intermédia através do leito de gelo ascendente remove e desloca o licor denso visco so absorvido nos cristais de gelo, ocorrendo este deslocamento na porção inferior da coluna, facilitando assim o crescimento dos cristais de gelo no licor de concentração intermédia menos visco so. Ã medida que o leito de gelo poroso sobe através da coluna, os cristais de gelo absorvidos com o licor de concentração inter média são removidos da parte superior do leito de gelo na coluna de gradiente 22 no segundo dispositivo e são transferidos para a porção do licor de concentração intermédia que circula no circui^ to de realimentação 16. Transfere-se a massa resultante da coluna 22 para o cristalizador 21 do primeiro dispositivo, onde gelo adicional é cristalizado e separado do licor aumentando a concen tração do licor ligeiramente, e depois para uma coluna de gradiente 20 do primeiro dispositivo.

Combina-se a porção do licor de con centração intermédia que passa através do leito poroso na coluna de gradiente 22 e o licor denso removido do leito de gelo, com a

fracção de licor denso separada da nassa introduzida no fundo da coluna 22, juntando-se no circuito de realimentação 18, o qual proporciona a circulação do licor através do cristalizador 23 e de novo para a coluna 22. Controlando a porosidade do leito, con trola-se também a quantidade de licor de concentração intermédia assim combinada com o licor denso, de modo que a concentração de licor denso é reduzida num valor não superior a 10%, e normalmen te não superior a 6% (base absoluta) quando a fracção de gelo da massa na conduta 53 for inferior a 25% em peso. O licor que circula através do cristalizador 23 do segundo dispositivo ê arrefe eido para permitir a cristalização de gelo suficiente de modo a aumentar o teor em sólidos do licor, até um grau desejado, normalmente entre 36% e 50% aproximadamente. Depois faz-se passar a massa de gelo no licor concentrado através de um filtro 24 em sé rie, onde uma porção de licor concentrado ê removido do sistema como produto no ponto B, e a porção restante da massa, a qual contém tipicamente entre 10% e 25% em peso da fracção de gelo, passa através da conduta 53 para o fundo da coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo.

A massa de gelo no licor de alimentação removido da parte superior da coluna de gradiente 20 do primeiro 20 do primeiro dispositivo através da conduta 52 é introduzida na coluna de lavagem 25. Na coluna de lavagem os cristais de gelo são acondicionados e elevados por recirculação do licor de alimentação no circuito de realimentação 14. O licor de alimentação flui em sentido ascendente através do leito de gelo acondicionado e é drenado do leito através da malha lateral 31 passando para o tanque ondulatório 28 através da conduta 32. O desenvolvimento significativo dos cristais de gelo ocorre na por ção inferior da coluna de lavagem, isto é, até ao nível de líqui. do da malha lateral. Ã medida que o leito de gelo acondicionado se move sobre a malha lateral o licor de alimentação absorvido no gelo é deslocado por um fluxo descendente de ãgua limpa intro duzido na parte superior da coluna de lavagem através da conduta 34. O gelo limpo emerge na parte superior da coluna de lavagem sendo o gelo raspado do leito por meios convencionais e transpor tado através da conduta 33 atê à unidade de aquecimento 30 na

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qual ο gelo ê fundido. Uma porção do gelo fundido circula pela parte superior da coluna de lavagem na conduta 34 para utilização como ãgua de lavagem. A porção do gelo fundido não utilizada para lavagem é removida do sistema no ponto C.

Conforme se fez observar anteriormente, o desenvolvimento dos cristais de gelo no sistema ocorre com uma velocidade significativa na porção superior da coluna de gradiente do primeiro dispositivo assim como na porção inferior da coluna de lavagem, resultando a produção de cristais de gelo que podem possuir dimensões superiores a 200 micra possuindo os cristais de gelo uma pureza de modo a que contenham apenas aproximadamente entre 0,01% e 0,1% de sólidos absorvidos.

Faz-se notar que o sistema da presente invenção engloba também equipamento auxiliar convencional e adicional, tais como válvulas, motores, bombas, etc., o qual não foi apresentado ou descrito por razões de clareza na ilustra ção da presente invenção. A utilização de tal equipamento auxiliar convencional na presente invenção é evidente para os especialistas na matéria.

A coluna de gradiente 20 do primeiro dispositivo estã ilustrada com mais pormenor na figura 2. Con forme ali se mostra, a colina de gradiente 20 ê constituída por um invólucro cilíndrico 40 fechado nas suas extremidades superior e inferior por placas 56 e 57 respeotivamente. A malha de fil. tragem 41 estã fixa à coluna e adjacente à placa de fundo 57. A malha de filtragem 41 estã adaptada para poder separar a fracção de gelo da massa da respectiva fracção de licor, e pode ser de qualquer tipo adequado, tal como uma malha de fios metálicos, di£_ co de metal perfurado, componentes perfurados que suportam tecidos de filtração, e semelhantes. No sentido de facilitar a separação das fracções da massa, a malha de filtração possui preferai cialmente aberturas com dimensões compreendidas entre 0,15 mm e 0,30 mm aproximadamente. Uma massa de cristais de gelo no licor de concentração intermédia produzido no cristalizador 21 do primeiro dispositivo é bombeada sob pressão através do tubo 42 e distribuída pela superfície superior da malha de filtração 41, passando a fracção de licor da massa no sentido descendente atra

vés da malha e sendo transportada a partir da coluna de gradiente 20 do primeiro dispositivo através da conduta 43 para introdu ção na parte superior da coluna de gradiente 22 do segundo dispo sitivo. Num eixo axial rotativo 45 encontra-se montada uma lâmina de raspagem 44 imediatamente sobre a superfície superior da malha de filtração 41, de modo a conservar a malha relativamente livre de gelo. O eixo 45 gira por meio de um motor convencional (não apresentado) . Os cristais de gelo (que se encontram absorvi, dos num licor de concentração intermédia) depositada sobre a malha 41 movem-se em sentido ascendente na coluna 20 através da in trodução contínua de gelo novo na massa bombeada a partir do crh; talizador 21 e pela acção da lâmina raspadora rotativa 44. Trans versalmente à coluna 20 adjacente à placa superior 56 monta-se um disco rotativo 47 gue possui uma ou várias aberturas por ele disseminadas e que cobre substancialmente a secção transversal da coluna para restringir e regular o movimento ascendente dos cristais de gelo. O movimento ascendente dos cristais de gelo na coluna transforma os cristais em aglomerados, transformando-se os cristais de gelo aglomerados num leito poroso 46 que sobe na coluna 20 à medida que se introduz mais gelo através da conduta 42. Conforme se mostra mais particularmente na figura 3 o disco possui meios de raspagem ou de corte tais como bordos cortantes 49, na sua superfície inferior para cortar ou raspar o gelo da parte superior do leito de gelo e desse modo remover continua mente o gelo a partir do seu leito. O disco 47 possui aberturas disseminadas através dele, de dimensão e número suficiente pa ra permitir que o gelo raspado da parte superior do leito de gelo passe em sentido ascendente através do disco e de modo a permitir o fluxo descendente do licor de alimentação através do dis^ co para o leito de gelo. Como ê evidente, é possivel utilizar ou tros meios adequados para restringir e regular o leito de gelo, tais como por exemplo uma placa metálica que possua diversas aberturas, e meios de corte fixos à sua superfície inferior ou um disco de malha de metal expandido que possua aberturas com dimen sões aproximadas entre 0,2 e 4 cm. O disco 47 é montado para rotação no eixo axial 50 o qual gira movido por um motor convencio nal (não apresentado) susceptível de fazer rodar o veio 50 e o disco 47 a qualquer velocidade desejada e independentemente da rotação da lâmina raspadora 44, por exemplo com uma velocidade diferente e/ou no mesmo ou em sentido oposto.

Um licor de alimentação arrefecido é fornecido ã coluna 20 num ponto acima do disco rotativo 47 através do tubo de entrada 51, dotando-se a parede oposta da lâmina superior com um tubo de saida 52. Uma porção principal do licor de alimentação introduzido na coluna do gradiente 20 através do tubo 51 circula sobre o disco 47 e serve para transportar partículas de gelo raspadas da parte superior do leito de gelo 46 através da conduta 52 para a coluna de lavagem. A parte restante do licor de alimentação passa em sentido descendente através das aberturas 48 no disco 47 em contracorrente em relação ao leito de gelo ascendente. Esta porção do licor de alimentação filtra-se através do leito de gelo poroso e desloca a licor de concentração intermédia absorvido nos cristais de gelo. A deslocação do licor de concentração intermédia absorvido e mais visco so originada pelo licor de alimentação menos viscoso é efectuada na porção inferior do leito de gelo, tipicamente no terço inferior do leito, facilitando desse modo o crescimento significativo dos cristais de gelo no licor de alimentação circundante, ao longo de uma porção substancial do leito de gelo. O licor de ali mentação que se infiltra através do leito de gelo passa através da malha de filtração 41 e combina-se com a fracção de licor de concentração intermédia separado da massa bombeada para o interior da coluna de gradiente 20 no circuito de realimentação 16, e remove-se da coluna 20 através da conduta 43 o licor combinado (o qual possui ainda uma concentração intermediária).

grau de compactação do leito de gelo 46 é controlado para proporcionar o deslocamento eficaz do licor de concentração intermédia absorvido nos cristais de gelo com licor de concentração de alimentação. Isto é, controla-se o grau de compactação dos cristais de gelo aglomerados para propor cionar um leito de gelo que seja suficientemente poroso de modo a permitir o fluxo em contracorrente do licor de alimentação atre vés de todo o leito de cristais de gelo aglomerados, sem queda de pressão excessiva através do leito. Um leito de gelo mais com

pacto, no qual o fluxo de licor de alimentação através do leito seja restringido, é ainda eficaz para impedir a retromistura dos licores de concentração intermédia de alimentação e para deslocar do gelo o licor de concentração intermediária. Tal leito mais compactado ê geralmente indesejável porque origina um fluxo de licor reduzido através do leito de gelo e consequentemente reduz a capacidade do sistema, ou, em alternativa exigiria uma maior queda de pressão para a mesma capacidade. Contudo, o leito de ge lo deverá ser suficientemente compacto para evitar ou minimizar a formação de canais de licor de alimentação através do leito de gelo, os quais poderiam provocar a retromistura indesejável dos licores de concentração intermédia e de alimentação e consequentemente diluiriam excessivamente a concentração do licor de concentração intermédia na conduta 43. 0 leito de gelo devera ser suficientemente compacto de modo a que a quantidade de licor de alimentação que passa através dele seja aproximadamente equivalente ã quantidade de licor concentrado e de gelo lavado retirado do sistema pelo que a concentração do licor de concentração intermédia introduzido através da conduta 42 é reduzida num valor não superior a 4% (base absoluta) quando a fracção de gelo na massa na conduta 42 for inferior a 25%. Isto é, a concentração do licor eliminado da coluna de gradiente na conduta 43 não será inferior em mais do que 4% por base absoluta) à concentração do licor da massa introduzido na coluna de gradiente na colu na 42. Se o leito não for suficientemente compactado, os canais de licor de alimentação através do leito originam uma retromistu ra significativa dos licores de concentração intermédia e de ali. mentação, a qual afectarã desfavoravelmente o deslocamento do l_i cor de concentração intermédia a partir do gelo e aumentará a concentração do licor de alimentação (proporcionando assim fraco desenvolvimento dos cristais). Além disso, o licor de concentração intermédia na conduta 42 é eluído de um modo excessivo e indesejável quando o leito não é suficientemente compactado. Controla-se o grau de compactação do leito de gelo preferencialmente fazendo variar a velocidade rotativa do disco 47, afectando desse modo a velocidade de remoção do gelo a partir do seu leito Assim, uma menor velocidade rotativa do disco 47 remove menos ge

lo da parte superior do leito de gelo 46 e aumenta consequentemente a compactaçâo do leito, ao passo que uma velocidade rotati. va maior remove mais gelo e reduz o grau de compactaçâo do leito. A velocidade de remoção do gelo necessária para manter um grau desejado de compactaçâo do leito do gelo dependerá, de alguma forma, de factores tais como a velocidade de introdução da massa da coluna 20, do conteúdo em gelo da massa, da velocidade de introdução de licor de alimentação na coluna, da capacidade do si£ tema, das dimensões do leito de gelo e semelhantes, e é facilmen te determinada pelos especialistas na matéria. Por exemplo, pode obter-se uma eficiência de funcionamento satisfatória quando o leito de gelo nas colunas de gradiente possuir uma proporção entre a altura e o diâmetro compreendida entre 0,5:1 e 3:1 ou supe rior.

A coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo ê de construção idêntica à coluna 20 do primeiro dis positivo e possui todos os componentes anteriormente descritos relativos à coluna 20. A coluna de gradiente 22 do segundo dispo sitivo funciona de modo idêntico ao da coluna de gradiente 20 do primeiro dispositivo com a excepção de na coluna do segundo dispositivo os cristais de gelo absorvidos com o licor denso (por exemplo teor em sólidos entre 36% e 50%) produzidos no cristalizador 23 se transformarem num leito poroso de cristais de gelo aglomerados, e de o licor denso absorvido nos cristais de gelo ser removido e substituido com licor de concentração intermédia que circula no circuito de realimentação 16. O grau de compactação do leito de gelo na coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo ê controlado pelo processo anteriormente descrito relativo ao leito do gelo 46, com a excepção de a compactaçâo do leito de gelo ser tal que a quantidade de licor de concentração intermédia que passa através do leito de gelo é aproximadamente equivalente à quantidade de licor concentrado retirado do sistema mais a quantidade de gelo introduzida na coluna de gradiente do segundo dispositivo. A compactaçâo do leito é tal que, quando a fracção de gelo da massa na conduta 53 for inferior a 25%, a con centração da fracção de licor denso na conduta 53 é reduzida por um valor não superior a 10% aproximadamente (base absoluta) por

intermédio do licor de concentração que passa através do leito. Os cristais de gelo removidos da parte superior do leito de gelo na coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo são absorvidos com o licor de concentração intermédia e transferidos para uma porção de licor de concentração intermédia que circula no circui. to de realimentação 16 e transportados através do cristalizador 21 e introduzidos no fundo da coluna de gradiente 20 do primeiro dispositivo.

A figura 4 ilustra outro aspecto de um sistema de concentração por congelamento de dois dispositivos, de acordo com a presente invenção, em que a coluna de gradiente 20 do primeiro dispositivo e a coluna de lavagem 25 serem combinadas numa unidade simples, genericamente referida por 60. Todos os outros aspectos, o sistema descrito na figura 4 ê idêntico na sua estrutura e no modo de funcionamento ao descrito na figura 1. Por razões de clareza, utilizaram-se numeros idênticos para designar os componentes idênticos. Assim o sistema é constituído por duas colunas de gradiente: 20 e 22, cristalizadores 21 e 23 associados a cada coluna de gradiente e uma única coluna de lava gem 25. O licor de concentração de alimentação (teor em sólidos entre 2% e 20%) é concentrado para um valor de concentração intermédia (teor em sólidos entre 10% e 30%) no primeiro dispositi vo e para um valor de concentração de licor denso (teor em sólidos entre 36% e 50% no segundo dispositivo, retirando-se como produto no ponto B uma porção de licor denso. Uma vez que a colu na de gradiente do primeiro dispositivo e a coluna de lavagem es tão combinadas numa unidade simples, desempenham a mesma função, e do mesmo modo, conforme descrito na figura 1. Isto ê, bombeia-se uma massa de licor de concentração intermédia e de gelo a partir do cristalizador 21 para a superfície superior do crivo 41 na coluna de gradiente 20 onde a fracção de gelo da massa (absor vida com o licor de concentração intermédia) se transforma no lei to poroso de cristais de gelo aglomerado 46, o qual sobe através da coluna de gradiente. 0 licor de alimentação que entra no sistema no ponto A é arrefecido atê ao seu ponto de congelação na unidade de arrefecimento 29 e entra no circuito de realimentação 14 do licor de alimentação, sendo o licor de alimentação introdu

zido na unidade 60 num ponto intermédio do disco rotativo perfurado 47 e no fundo da coluna de lavagem 25. Conforme descrito na figura 1, uma porção do licor de alimentação escoa-se em sentido descendente através do leito de gelo poroso 46 para deslocar o licor de concentração intermédia absorvido no gelo à medida que o leito de gelo sobe na coluna. Os cristais de gelo absorvidos com o licor de alimentação são removidos da parte superior do lei to de gelo 46 por rotação do disco 47 e são transferidos para o licor de alimentação que circula no circuito de realimentação 14. A massa resultante de gelo no licor de alimentação é transportada para a secção da coluna de lavagem 25 da unidade 60 onde os cristais são acondicionados e elevados por recirculação do licor de alimentação entre a coluna de lavagem, o tanque de ondulação 28 e a coluna de gradiente 20. O licor de alimentação flui no sentido ascendente através do leito de gelo acondicionado na coluna de lavagem 25 e é drenado através da malha lateral 31. Raspa-se o gelo limpo da parte superior do leito de gelo na coluna de lavagem e transporta-se na conduta 33 atê à unidade de aqueci, mento 30, removendo-se no ponto C uma porção de gelo fundido. O licor de alimentação que se escoa através do leito de gelo poroso 46 na coluna de gradiente 20 combina-se com a fracção de licoí de concentração intermédia separada da massa introduzida no fundo da coluna 20 e transfere-se pela conduta 43 para a parte supe rior da coluna de gradiente 22 do segundo dispositivo, o qual funciona de modo idêntico ao anteriormente descrito relativamente à figura 1.

A figura 5 ilustra um sistema de concentração por congelamento de um dispositivo, de acordo com os princípios da presente invenção. Este sistema é idêntico ao da figura 4, tendo a coluna de gradiente B e a coluna de lavagem 25 sido combinadas numa unidade simples, genericamente designada por 71, mas houve uma modificação para englobar apenas um único dispositivo de concentração, isto ê, a coluna de gradiente 20 associada ao cristalizador 21. Abs componentes da coluna 5 que são idênticos aos componentes da figura 1 foram atribuídos os mesmos números. A estrutura e modo de funcionamento da coluna de gradiente 20 e da coluna de lavagem 25 na figura 5 são idênticos aos descritos na figura 4. O licor filtrado através da malha de

- 20 filtração 41 adjacente ao fundo da unidade 71 ê transportado através da conduta 74 para os permutadores de calor de superfície recortada 21 montados numa ou várias séries ou paralelos, os quais arrefecem o licor para proporcionar gelo suficiente para produzir uma massa de gelo no licor concentrado, isto é, um teor em sólidos de pelo menos 36%. Fàz-se passar a massa resultante através de um filtro 24 em série para se remover do sistema no ponto B uma porção do licor concentrado. Introduz-se a massa resultante no fundo da coluna de gradiente 20 através da conduta 42 e a fracção de gelo da massa transforma-se num leito poroso de cristais de gelo aglomerados 46 o qual sobe através da coluna de gradiente, e no qual o licor concentrado absorvido no gelo é removido pelo licor de alimentação arrefecido e introduzido atra vés da conduta 51 na unidade 71 num ponto intermediário da super fície superior do disco rotativo 47 e no fundo da coluna de lava gem 25. Os cristais de gelo absorvidos com o licor de alimentação são removidos da parte superior do leito de gelo 46 pelo di£ co 47 e passam através do disco para o licor de alimentação introduzido através da conduta 51. Os cristais de gelo assim removidos são transportados pelo licor de alimentação para a secção da coluna de lavagem 25 da unidade 71.

A figura 6 apresenta outro aspecto duma coluna de gradiente adequada para utilização no sistema de concentração por congelamento da presente invenção. A coluna de gradiente genericamente designada por 80, é constituída por um envólucro cilíndrico 81 fechado nas suas extremidades superior e no fundo por uma cobertura 82 e por uma tampa de fundo 83. Tendo em consideração este aspecto, utiliza-se um filtro cilíndrico 84 do tipo malha de conductores metálicos, cilindro metálico perfurado e semelhantes, para separar a fracção de gelo da fracção de licor da massa que ê bombeada para o fundo da coluna de gradiente através da conduta de entrada 85. A fracção de licor flui em sentido descendente através do filtro 84 e entra no compartimento anelar 86 existente entre o filtro e o envólucro cilíndrico 81, a partir do qual se procede ã eliminação pela conduta 87. A fracção de cristais de gelo da massa move-se no sentido ascenden te da coluna pela introdução contínua de massa através da condu21

ta 85 e devido à rotação da lâmina 88 montada em posição adjacen te ao fundo da coluna. O veio axial 89, sobre o qual estã montada a lâmina 88, gira continuamente por acção de um motor convencional 90. O disco perfurado rotativo 91 montado sobre o veio 89 sobre a extremidade superior do filtro 84, restringe e regula o movimento ascendente dos cristais de gelo na coluna, de modo que os cristais de gelo depositados na coluna se transformam no leito poroso de cristais de gelo aglomerados 92. Introduz-se o licor diluído na coluna por cima do leito de gelo através da condu ta 93, passando uma porção do licor diluído através das aberturas 94 do disco 91 e em sentido descendente através do leito de gelo poroso ascendente, para remover e deslocar mais licor concentrado nos cristais de gelo. O licor concentrado deslocado dos cristais de gelo, em conjunto com qualquer excesso de licor diluido, passa através do filtro 84 e procede-se à sua eliminação através da conduta 87. O gelo absorvido com o licor diluído é re movido da parte superior do leito de gelo devido à rotação do disco 91 e é transferido através das aberturas 94 para a porção do licor diluido sobre o disco 91, originando uma massa que deixa a coluna através da saida 95.

Os seguintes exemplos 1 a 3 estabelecem os parâmetros para o funcionamento de um sistema de dois dispositivos apresentado e descrito na figura 1, e o exemplo 4 caracteriza o funcionamento de um sistema de dispositivo unico apresentado e descrito na figura 5. Todos os Exemplos se baseiam na concentração de congelamento de um extracto de café aquoso e em que os leitos de gelo poroso possuem uma relação entre altura e diâmetro compreendida entre 0,5:1 e 3:1.

Concentração do licor Temperatu Qualidade Capacidade (% de sólidos) ra do pro do gelo (quilogra- duto (% de só- mas de geAlimenta- Intermé- Produto . . lidos ab- lo removição dia * sorvidos) do por hora)

1	11	21	39	-3.9	.05	950
2	5	15	92	-6.6	. 01	340
3	10	21	39	-3.9	. 05	140
4	10		40	-4.4	.01	20

Como ê evidente, deve subentender-se que é possível concentrar outras soluções aquosas diferentes do extracto de ca-fé, de acordo com a presente invenção, tais como sumos de frutos, extractos de chá solúveis em ãgua fria, leite, vinho, cerveja, vinagre e semelhantes. Os especialistas na matéria sabem perfeitamente que a separação do licor aderente às superfícies dos cristais de gelo constitui um passo crítico em todos os sistemas de concentração por congelamento. 0 sistema e o processo da presente invenção, quer seja de funcionamento num sistema de dispositivo único ou de dois dispositivos, proporciona uma separação prática, eficaz e eficiente do licor absorvido, uma vez que permite uma significativa velocidade de crescimento dos cristais de gelo.

É evidente que ê possível efectuar alterações e modificações em todos os aspectos anteriores sem que haja afastamento do âmbito da presente invenção. Por exemplo para se separar do sistema o licor concentrado, é possível utili zar meios de separação diferentes dos filtros em série, tais como os filtros de centrifugação. Do mesmo modo ê possível utilizar cristalizadores diferentes dos permutadores de calor de superfície recortada, e/ou é possivel utilizar uma diversidade de cristalizadores ligados em paralelo. Pelo exposto, o âmbito da presente invenção serã apenas limitado pelo conjunto das reivindicações anexas.

Claims (1)

1. - 1- Dispositivo para reduzir a viscosidade circundante de cristais de gelo numa massa liquida aquosa formados num sistema de concentração por congelamento, caracterí zado por consistir numa coluna de gradiente possuindo meios de entrada da massa numa extremidade de coluna para introduzir nessa coluna uma massa de cristais de gelo em meio líquido, meios de saída de líquido para remoção do líquido da referida coluna, meios de filtragem na referida coluna intermediários entre os meios de entrada da massa e os meios de salda de líquidos para a separação de cristais de gelo da fracção liquida da massa, meios para a formação de gelo em leito poroso de cristais de gelo aglomerados os quais sobem em direcção à extremidade oposta da coluna e controlam o grau de compactação do leito de gelo, englobando meios perfurados rotativos adjacentes ã extremidade oposta da coluna para restringir e regular o movimento ascendente do leito de gelo e para remover o gelo do seu leito, meios de entrada de liquido na extremidade oposta da coluna para fornecer liquido diluído ao interior da coluna acima dos referidos meios perfurados rotativos, e meios de saída da massa na extremidade oposta para remoção da coluna de uma massa de gelo removida do seu leito no re ferido líquido diluído.

   - 2- Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos meios de filtragem se24 rem constituídos por um elemento de separação montado na coluna entre os meios de entrada da massa e os meios de saída de líquido.

   - 3- Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por englobar uma lâmina montada rotativamente e em posição adjacente aos referidos meios de entrada da massa possuindo o referido disco rotativo meios de raspagem sobre uma superfície adaptada para remover o gelo do seu leito e aberturas que se prolongam ininterruptamente para permitir que o gelo removido do seu leito passe através do referido disco.

   Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por englobar meios para fazer variar a velocidade de rotação do referido disco permitindo controlar o grau de compactação do leito de gelo poroso.

   5- Processo para reduzir a viscosidade circundante dos cristais de gelo numa massa líquida aquosa forma da por um processo de concentração por congelamento caracterizado por formar-se uma massa de cristais de gelo num primeiro liquido aquoso num leito poroso ascendente de cristais de gelo aglomerados em que os cristais de gelo estão absorvidos pelo referido primeiro liquido, fazer-se contactar o leito de cristais de gelo poroso com um fluxo em contracorrente de um segundo liquido aquoso o qual é mais diluído e menos viscoso do que o referido primeiro liquido, controlar-se a porosidade do leito de cristais de gelo de modo que o segundo liquido referido flua através do leito de cristais de gelo para deslocar o primeiro liquido absorvido nos cristais de gelo na porção inferior do leito de cristais de gelo, remover-se do leito de cristais de gelo poroso o gelo absorvido com o segundo liquido referido e transferir-se o gelo removido do leito de cristais de gelo para o segundo liquido referido para formar uma massa que é afastada do leito de cristais de gelo.

   - 6^ Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por introduzir-se continuamente na extremidade de uma zona confinada uma massa de cristais de gelo num primeiro liquido aquoso sob pressão, separar-se a fracção de cristais de gelo da fracção ll quida da referida massa e remover-se a referida fracção liquida da zona confinada, afastar-se a referida fracção de cristais de gelo da referida extremidade da zona confinada, restringir-se o movimento da fracção de cristais de ge lo para formar o referido leito poroso de cristais de gelo aglomerados , introduzir-se o segundo liquido aquoso referido na extremidade composta da zona confinada acima do leito de cristais de gelo permitindo assim que uma porção menor do referido segundo liquido flua através do leito de cristais de gelo e que a por ção principal do segundo líquido referido afaste da zona confina da o gelo removido do leito de cristais de gelo.

   - 7Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a porosidade do leito de cristais de gelo ser controlada actuando sobre a quantidade de gelo removido do leito de cristais de gelo.

   Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a porosidade do leito de cristais de gelo ser tal que se torna suficientemente porosa para permitir o fluxo do segundo líquido aquoso referido através do leito de cristais de gelo, mas ser suficientemente compactada de modo que a quantidade do segundo líquido aquoso que passa através do leito de gelo não dilua excessivamente o primeiro liquido aquoso removido da zona confinada.

   - 9Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o deslocamento do primeiro líquido absorvido nos cristais de gelo pelo segundo liquido ocorrer na porção do leito de gelo adjacente â referida extremidade da zona confinada .

   - 10- Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o primeiro líquido aquoso ser constituído ~ 2₇ - por licor concentrado possuindo um teor em sólidos compreendido entre 36% e 50% ou por licor de concentração intermédia possuindo um teor em sólidos compreendido entre 10% e 30% e em que o se gundo liquido aquoso referido possui um teor em sólidos inferior ao do primeiro liquido.

   - 11- Sistema continuo de concentração por congelamento para concentrar um liquido de alimentação aquoso, caracterizado por compreender pelo menos um passo de concentração que engloba (a) um cristalizador para tratamento de uma primeira corrente contendo um liquido aquoso para cristalizar gelo a partir do referido líquido e para formar uma massa de cristais de gelo no referido líquido, (b) uma coluna de gradiente ligada operacionalmente com o referido cristalizador para reduzir a viscosidade circundante dos cristais de gelo na massa introduzida na coluna de gra diente a partir do cristalizador, incluindo a referida coluna de gradiente meios para separar os cristais de gelo do primeiro líquido aquoso na referida massa, meios para transformar os cristais de gelo num leito poroso ascendente de cristais de gelo aglc merados possuindo uma porosidade controlada, meios para introduzir um líquido aquoso mais diluído na contracorrente da coluna de gradiente do leito de gelo poroso ascendente, pelo que o primeiro liquido absorvido no gelo é deslocado com o referido líqu_i do aquoso mais diluído, e meios para transferir o gelo do seu lei to para o referido liquido aquoso mais diluído no sentido de for mar uma massa sua, e (c) meios de reciclagem ligados operacionalmente com os referida coluna de gradiente e com o referido cristalizador para fornecer ao referido cristalizador o liquido separado do ge lo na coluna de gradiente, e coluna de lavagem ligada operacionalmente com a re ferida coluna de gradiente para recepção da massa de gelo no referido liquido aquoso mais diluído a partir da referida coluna de gradiente, englobando a referida coluna de lavagem meios para ali introduzir ãgua de lavagem, estando adaptados para lavar e para separar o gelo do referido liquido aquoso mais diluído.

   - 12- Sistema de concentração por congelamen to de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por os meios de filtração serem colocados entre o cristalizador e a coluna de gradientes referido, para remoção de uma porção do primeiro liquido aquoso existente na referida massa.

   - 13- Sistema de concentração de congelamento de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a referida coluna de gradiente do primeiro liquido aquoso englobar meios da entrada da massa para introduzir a massa de gelo no referido liquido na coluna de gradiente, meios da saída do líquido para remoção do líquido da coluna de gradiente, meios de filtração entre os meios de entrada da massa e os meios de saída do líquido para separar o gelo do liquido na massa, meios de raspagem montados rotativamente adjacentes aos referidos meios de entrada da massa, meios de disco rotativo montados através da coluna de gradiente adjacentes ã extremidade oposta da coluna para restrin gir o movimento ascendente do leito de gelo e para remover os cristais de gelo do seu leito, possuindo o referido disco rotati ivo aberturas para a passagem dos cristais de gelo removidos do seu leito, através do referido disco, meios de entrada de líquido na referida extremidade oposta da coluna de gradiente para introdução de mais líquido aquoso diluido na referida coluna de gradiente, e meios de salda da massa na referida extremidade oposta da coluna do gradiente para remoção da massa de gelo no liquido aquoso mais diluído, a partir da coluna de gradiente.

   - 14^ Sistema de concentração por congelamen to de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por se englobar meios para fazer rodar os referidos meios de raspagem e os referidos meios de disco em direcções opostas.

   - 15- Sistema de concentração por congelamen to de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a massa de gelo no primeiro líquido aquoso ser introduzida na coluna do gradiente num ponto entre os meios de filtração e os meios de disco rotativo.

   - 16- Sistema de concentração por congelamen to de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por englobar-se um sistema de concentração de dois dispositivos para concentrar uma corrente de alimentação aquosa diluída, constituídas combinadamente por um primeiro dispositivo que engloba um primeiro cristalizador para tratar uma corrente con tendo licor de concentração intermédia para cristalizar o gelo do referido licor e para proporcionar uma massa de cristais de gelo no licor de concentração intermédia, meios para introduzir no referido primeiro cristalizador a corrente contendo o licor de concentração intermédia, primeira coluna de gradiente em que a referida massa é introduzida para redução da viscosidade circundante da fracção de cristais de gelo da referida massa, incluindo a referida primeira coluna de gradiente meios de filtração para separar os cris tais de gelo da referida massa do licor de concentração intermédia, meios para formar os cristais de gelo num leito poroso e ajs cendente de cristais de gelo aglomerados possuindo uma porosidade controlada, e meios para introduzir o licor diluido na coluna de gradiente, em contracorrente relativamente ao referido leito de gelo ascendente, para substituir o licor de concentração intermédia absorvido nos cristais de gelo com licor de alimentação diluído, meios para introduzir na primeira coluna de gradiente a massa de cristais de gelo do licor de concentração intermédia originado no primeiro cristalizador, meios para remover do leito de gelo poroso na primeira coluna de gradiente os cristais de gelos absorvidos com licor di luído e para formação de uma massa de cristais de gelo em licor de alimentação diluido, meios para retirar da primeira coluna de gradiente o licor de concentração intermédia, coluna de lavagem para, a partir do leito de gelo na primeira coluna de gradiente, lavar e separar o gelo removido do seu leito e o licor de alimentação diluído ali absorvido, englobando a coluna de lavagem, meios para ali introduzir a ãgua de lavagem, meios para introduzir na coluna de lavagem a massa de gelo do licor de alimentação diluído da primeira coluna de grad^ ente, e meios para remover o gelo da coluna de lavagem; e por um segundo dispositivo que engloba:

   um segundo cristalizador para tratar uma corrente de licor concentrado para proporcionar uma massa de cristais de ge31 lo no licor concentrado, meios de filtração para retirar uma porção do licor concentrado a partir da massa produzida no referido segundo cris. talizador, segunda coluna de gradiente para separar do licor concentrado os cristais de gelo produzidos no segundo meio de cristalizador e para substituir com licor de concentração intermédia o licor concentrado absorvido nos cristais de gelo, incluindo a referida segunda coluna de gradiente meios de filtração para separar do licor concentrado os cristais de gelo da referida massa, meios para formação de cristais de gelo num leito poroso ascendentes de cristais de gelo aglomerados possuindo uma porosidade controlada, e meios para introduzir o licor de concentração intermédia retirado da primeira coluna de gradiente, na segunda co luna de gradiente, em contracorrente em relação ao leito de gelo poroso ascendente referido, para substituir com licor de concentração intermédia o licor concentrado absorvido nos cristais de gelo, meios para introduzir na referida segunda coluna de gradientes a massa de cristais de gelo do licor concentrado a partir do segundo cristalizador referido, meios para remover do leito de gelo poroso na segunda coluna de gradiente os cristais de gelo absorvidos com licor de concentração intermédia e para formar uma massa dos referidos cristais de gelo no licor de concentração intermédia, meios para transferir para o referido primeiro cristalizador a massa de cristais de gelo no licor de concentração intermédia, e meios para retirar o licor concentrado da referida segunda coluna de gradiente, para introdução no referido segundo cristalizador.

   Sistema de concentração por congelamento de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por tanto a primeira como a segunda coluna de gradiente referidas compreen derem meios de filtração fixos transversalmente à coluna de gradiente adjacente a uma extremidade e que separam o gelo da fracção de licor de uma massa, disco rotativo montado transversalmente à coluna adjacente à extremidade oposta da coluna de gradiente, possuindo o referido disco meios de raspagem para remover o gelo do seu leito poroso e abertura para a passagem através do disco dos cristais de gelo removidos do seu leito, uma lâmina montada rotativamente e de modo adjacente â referida extremidade da coluna, meios motores para fazer rodar o referido disco e a re ferida lâmina e meios para introduzir a massa de cristais de gelo do licor na coluna de gradiente, sob pressão, num ponto entre os meios de filtragem e o disco rotativo.

   - 18- Sistema de concentração por congelamento de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por os meios de filtração serem constituídos por um elemento separador fixo transversalmente ã coluna de gradiente adjacente ao seu fun do, sendo a massa de gelo do licor introduzida na coluna de gradiente pela superfície superior do elemento separador, e sendo o disco rotativo montado transversalmente à coluna adjacente à par te superior da coluna.

   - 19Sistema de concentração por congelamento de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o dis- 33 - co rotativo possuir aberturas de dimensão e numero suficiente pa ra permitir a passagem ascendente através do disco dos cristais de gelo removidos do seu leito, e para permitir o fluxo em contracorrente do licor através do disco para o interior do leito de gelo.

   - 20- Processo de concentração por congelamento em contracorrente continua para concentrar um líquido aquo so, earacterizado por se introduzir uma corrente de um licor de alimentação aquoso em contracorrente em relação a um leito poroso de cristais de gelo aglomerados absorvidos com licor concentrado, sendo o licor concentrado absorvido nos cristais de gelo deslocado pelo licor de alimentação e permitindo que os cristais de gelo aumentem as suas dimensões, se arrefecer o licor deslocado nos cristais de gelo no referido leito para a partir dai cristalizar o gelo e para formar uma massa viscosa de cristais de gelo no licor concentrado, se fazer circular a massa viscosa de cristais de gelo no licor concentrado em relação ao referido leito poroso de cris tais de gelo, se separar da fracção de gelo a fracção de licor concentrado da massa viscosa, se transformar a fracção de gelo da referida massa vis cosa num leito poroso de cristais de gelo aglomerados absorvidos com o licor concentrado, para contacto com o referido licor de alimentação, se controlar a porosidade do leito de cristais de gelo, se remover do leito de gelo os cristais de gelo aumentados absorvidos com licor concentrado de alimentação e se trans ferir os referidos cristais de gelo para o licor concentrado de alimentação para assim formar uma massa, e se introduzir a massa de cristais de gelo aumentados do licor de alimentação numa coluna de lavagem em que se separa do licor de alimentação a fracção de gelo da massa e se remove com água o licor concentrado de alimentação absorvido nos cristais de gelo.

   - 21Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por uma porção da fracção de licor concentrado da massa viscosa ser removida e recuperada como produto ã medida que a massa viscosa circula em relação ao leito de cristais de gelo.

   - 22- Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por uma porção principal da corrente de 1/ cor de alimentação aquoso introduzida no leito de cristais de ge lo ser combinada com os cristais de gelo aumentados removidos do leito de cristais de gelo, para formar uma massa que se introduz na coluna de lavagem, passando a parte restante da referida corrente de licor de alimentação aquoso através do leito de cristais de gelo para remover o licor concentrado ali absorvido.

   - 23- Processo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por o licor de alimentação aquoso possuir um teor em sólidos compreendido entre 2% e 20% aproximadamente e o licor concentrado possuir um teor em sólidos superior a 36%.

   Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por se fazer circular o licor de alimentação separado na coluna de lavagem, para introdução no leito de cristais de gelo.

   - 25- Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por se fazer passar a corrente de licor de alimentação aquoso em contracorrente descendente em relação a um leito poroso ascendente de cristais de gelo.

   - 26- Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por a massa viscosa de cristais de gelo do licor concentrado se transformar no leito de gelo poroso do modo seguinte bombando a massa sob pressão para o interior de uma ex tremidade de uma zona confinada, separando os cristais de gelo da fracção da massa de licor concentrado, removendo-se da zona confinada a referida frac ção de licor concentrado, fazendo movimentar os cristais de gelo numa direcção ascendente na referida zona confinada ao mesmo tempo que se restringe e se regula o fluxo ascendente de cristais de gelo para assim proporcionar um leito poroso de cristais de gelo aglomerados na zona de gradiente, removendo os cristais de gelo da extremidade superior do leito de cristais de gelo.

   - 27- Processo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado por a intensidade de compactação do leito de cristais de gelo ser controlada regulando a velocidade de remoção de cristais de gelo a partir do leito.

   - 28- Processo de acordo com a reivindicação 27, caracterizado por a porosidade do leito de cristais de gelo ser suficiente para permitir que através dele flua em contracorrente o licor de alimentação aquoso, mas também ser sufici^ entemente compactado de modo que a quantidade de licor de alimen tação que passa através do leito de gelo não dilua excessivamente o licor concentrado removido da zona confinada.

   - 29- Processo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado por o licor concentrado removido dos cristais de gelo se combinar com a fracção de licor concentrado da massa viscosa para proporcionar uma corrente combinada de licor concentrado o qual é arrefecido para assim cristalizar o gelo e proporcionar a massa viscosa.

   30- Processo de concentração por congelamento em fases múltiplas e continuo para a concentração de um ll quido aquoso caracterizado por se introduzir uma corrente de licor de alimentação aquoso num primeiro dispositivo de concentração em contracorrente em relação a um leito poroso de cristais de gelo aglomerado absorvidos com licor de concentração intermédia, pelo que o licor de concentração intermédia absorvido nos cristais de gelo é removido pelo licor concentrado de alimentação e permitindo que os cristais de gelo aumentem as dimensões, se remover o licor de concentração intermédia do referido primeiro dispositivo de concentração, se remover do leito de gelo no primeiro dispositivo de concentração os cristais de gelo aumentados absorvidos com licor concentrado de alimentação e transferir os cristais de gelo para o licor concentrado de alimentação para assim formar uma massa, se fazer passar a massa de cristais de gelo no licor concentrado de alimentação para uma coluna de lavagem para separar dos cristais de gelo aumentados o licor concentrado de alimentação, se introduzir o licor de concentração intermédia removido do referido primeiro dispositivo de concentração num segundo dispositivo de concentração em contracorrente em relação a um leito poroso de cristais de gelo aglomerados absorvidos com licor concentrado, sendo o licor concentrado absorvido nos cristaií de gelo removido pelo licor de concentração intermédia, se remover do leito de gelo do segundo dispositivo de concentração os cristais de gelo absorvidos com o licor de concentração intermédia e transferir os cristais de gelo para o licor de concentração intermédia para assim formar uma massa, se arrefecer a massa de cristais de gelo no licor de concentração intermédia para cristalizar o gelo a partir do refe rido licor e para proporcionar uma massa espessa de cristais de gelo no licor de concentração intermédia, sendo os cristais de gelo absorvidos com o referido licor de concentração intermédia, se fazer circular a massa espessa em relação a um leito de gelo poroso no primeiro dispositivo de concentração, se separar a fracção do licor de concentração intermédia da fracção de cristais de gelo da referida massa espessa, com μ

   N binando-se a fracção do licor de concentração intermédia separado da referida massa espessa com o licor de concentração intermé dia deslocado do leito de cristais de gelo do referido primeiro dispositivo de concentração, para proporcionar uma corrente combinada de licor de concentração intermédia que se elimina do referido primeiro dispositivo de concentração se transformar a fracção de cristais de gelo da refer_i da massa espessa num leito poroso de cristais de gelo aglomerados absorvidos com licor de concentração intermédia no primeiro dispositivo de concentração, se controlar a porosidade do referido leito de cristais de gelo, se arrefecer o licor concentrado eliminado do segundo dispositivo de concentração para cristalizar o gelo a partir do licor e para proporcionar uma massa viscosa de cristais de gelo no licor concentrado, se fazer circular a massa viscosa em relação ao leito de gelo poroso no segundo dispositivo de concentração, se remover uma porção do licor concentrado da referida massa viscosa antes de se introduzir a massa viscosa no segundo dispositivo de concentração, se separar da correspondente fracção de licor concentrado a fracção de cristais de gelo da referida massa viscosa, combinando-se a fracção separada de licor concentrado da massa viscosa com o licor concentrado removido do leito de gelo no referido segundo dispositivo de concentração, para proporcionar uma corrente combinada de licor concentrado que se elimina do se gundo dispositivo de concentração, se transformar a fracção de cristais de gelo da referi, da massa viscosa num leito poroso de cristais de gelo absorvidos com licor concentrado no segundo dispositivo de concentração, e se controlar a porosidade do leito de cristais de gelo no segundo dispositivo de concentração.

   - 31- 39

   - 31Processo de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por o licor de alimentação possuir um teor em sólidos entre 2% e 20% aproximadamente, a fracção de licor da massa espessa possuir um teor em sólidos entre 10% e 30% aproximadamente, e a fracção de licor da massa viscosa possuir um teor em sólidos de pelo menos 36%.

   - 32- Processo de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por o leito poroso de cristais de gelo tan to no primeiro como no segundo dispositivo de concentração se formarem por bombagem da massa de gelo do licor para uma extremi. dade de uma zona fechada, por separação dos cristais de gelo da fracção de licor da massa, sendo a fracção de licor removida para a zona fechada, por forçar os cristais de gelo a moverem-se para a extremidade da zona fechada oposta à extremidade em que se introduz a massa, ao mesmo tempo que se restringe e se regula o fluxo de cristais de gelo para assim proporcionar um leito de cristais de gelo aglomerados na zona fechada, e por se remover os cristais de gelo da extremidade do leito de cristais de gelo oposta ã extremidade em que se introduz a massa.

   - 33- Processo de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por se introduzir a massa sob pressão na extremidade do fundo da zona fechada e em que a massa de cristais de gelo na zona se move na direcção ascendente, removendo-se os cristais de gelo a partir da extremidade superior do leito de cristais de gelo.

   - 34- Processo de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por a intensidade de compactação do leito de cristais de gelo se controlar por regulação da velocidade de remoção dos cristais de gelo a partir do seu leito.

   - 35- Processo de acordo com a reivindicação 34, caracterizado por a porosidade do leito de cristais de gelo ser suficiente para permitir o fluxo em contracorrente do licor através do leito de cristais de gelo, mas apresentar compactação suficiente de modo que a quantidade de licor que passa através do leito de gelo não diluir excessivamente o licor removido da zona confinada.

   - 36- Processo definido na reivindicação 30, caracterizado por uma porção principal do licor aquoso de alimen tação introduzido no primeiro dispositivo de concentração se com binar com os cristais de gelo aumentados removidos do leito de gelo no primeiro dispositivo de concentração para se introduzirem na coluna de lavagem, passando a parte restante do referido licor aquoso de alimentação através do leito de cristais de gelo para remover o licor de concentração intermédia ali absorvido.

   - 37- Processo de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por uma porção principal do licor de concentração intermédia introduzido no segundo dispositivo de concentração se combinar com os cristais de gelo removidos do leito de gelo no segundo dispositivo de concentração para proporcionar uma massa que se faz passar para uma primeira zona de cristaliza ção para proporcionar a massa espessa, fazendo-se passar a fase restante do referido licor de concentração intermédia através de um leito de cristais de gelo na segunda zona de concentração para remover o licor concentrado ali absorvido.

   - 38- Processo de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por se fazer circular novamente o licor de alimentação separado dos cristais de gelo na coluna de lavagem para introdução no primeiro dispositivo de concentração.