WO2017192026A1 - Aparato para deshidratar materia orgánica - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B11/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
- F26B11/02—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
- F26B11/04—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis
Definitions
- the present invention relates to the technical field of mechanics, thermodynamics and food processing, since it provides an apparatus for dehydrating organic matter, such as food.
- Dehydration is one of the oldest methods used by humans to preserve organic matter, such as food.
- the dehydration method is based on the fact that microorganisms that contaminate organic matter cannot grow in dry foods. Meats, fruits, vegetables, etc., were placed in sunlight to evaporate the water they had and in this way, it was made to last longer in optimal conditions for consumption.
- dehydrators Various methods and devices for dehydrating organic matter have been developed, such devices are called “dehydrators.” Some of the dehydration methods are classified according to each type of food, some examples are: dehydration outdoors, by spray, by air, vacuum, by freezing and by dehydro-freezing.
- Air pound dehydration It is limited to warm or temperate regions where wind and air humidity are adequate. It usually applies to fruits and seeds, although it is also common for some vegetables such as peppers and tomatoes.
- Dehydration by dew They require the installation of an appropriate power fan, as well as an air heating system, an atomizer, a drying chamber and the necessary means to remove the dry product.
- the product to be dehydrated, presented as a fluid is dispersed in the form of an atomized spray in a countercurrent of dry and hot air, so that the small drops are dried, falling to the bottom of the installation. It has the advantage of its great speed.
- Vacuum Dashapation This system has the advantage that water evaporation is easier with low pressures.
- the heat transfer is carried out by means of radiation and conduction and they can work by games or by continuous band with vacuum locks at the entrance and exit.
- Freeze dehydration It consists in the elimination of water by direct evaporation from the ice, and this is achieved by maintaining the temperature and pressure below the conditions of the triple point (point at which the three physical states can coexist, taking the water a value of 0.0098 ° C).
- This method has the following advantages: the physical alteration of organic products is minimized, the reconstitution characteristics are improved and the oxidation and heat treatment reactions are minimized.
- dehydration is performed by accelerated freezing, drying can be accelerated by placing the material to be dehydrated between hot plates.
- Dehydration by dashidrocongala It is a compound method in which, after eliminating approximately half of the water content by dehydration, the resulting material freezes rapidly.
- the desiccators used are those of tape, ribbed tape and tires, provided that dehydration occurs uniformly. The advantages of this system are that the time required for dehydration and rehydration is greatly reduced and the space required for storage of the frozen product is reduced by approximately half. However, the final appearance of the product, which seems wrinkle, is not very pleasant for the consumer.
- the drying process starts from the principle of transferring heat from inside the cylinder to the outside, the above From a fluid source that transfers heat to the body of the cylinder and subsequently, by direct contact (conduction) is transferred from the cylinder to the material to be treated outside it, thus achieving said drying process.
- the application ÜS2002034578 (Al) describes a dryer that has a "roller-like” technology and configuration that transfers heat to the material to be dehydrated by conduction, generating high temperatures only in the area where the external surface of the cylinder has contact with the material, generating sharp heat transfer profiles and high temperature gradients, which strongly affects the nutrient biomolecules and degrades them.
- the device described in the document found describes that the raw material must be heated by means of a burner that generates a flame, which comes directly into contact with the raw material generating an abrupt heating (by conduction). Nor does it show that there are controls to monitor and / or manipulate the operational and technical variables.
- said dryer includes a dosing system and air supply through the axis of rotation of the cylinder, it does not have an additional configuration that allows the reduction of the particle size, nor does it allow an air conditioning, as well as it also lacks A system for measuring and controlling the degree of dehydration, which prevents the exact time and level of dehydration from being controlled accurately, the weight of the material to be dehydrated cannot be known.
- Figure 1 shows a rear view of the apparatus for dehydrating organic matter, where the inside of the cylinder can be seen.
- Figure 2 shows a detailed view of the longitudinal section of the cylinder of the apparatus for dehydrating organic matter.
- Figure 3 shows a front view of the apparatus for dehydrating organic matter, where the inside of the cylinder can be seen.
- Figure 4 shows a perspective view of the apparatus for dehydrating organic matter.
- Figure 5 shows a left side view of the apparatus for dehydrating organic matter.
- Figure 6 shows a perspective view of the apparatus for dehydrating organic matter, with the cylinder without the lid.
- Figure 7 shows a right side view of the apparatus for dehydrating organic matter.
- Figure 8 shows a top view of the apparatus for dehydrating organic matter.
- the apparatus for dehydrating organic matter consists of:
- Each base (2) has a hole in the center, to place a bearing which allows a hollow arrow (3) to be secured inside the cylinder (1), remaining as an axis with rotational movement.
- the arrow (3) is configured to hold perpendicularly on its surface, a first set of bars (4) separated equidistant from each other, by no more than 6 millimeters; and behind each bar of the first set of bars (4) the arrow (3) has at least one hole through which hot air exits to dehydrate the organic matter inside the cylinder (1).
- the diameter of the holes in the arrow (3) increases from one end to the other.
- the surface of the cylinder (1) has a longitudinal opening (5), through which the organic matter to be dehydrated enters and the dehydrated organic matter comes out, said opening (5) is configured so that a lid (6) hermetically closes the cylinder and By means of gaskets placed on the edge of the opening (5) and / or on the lid (6) it prevents heat loss from the cylinder (1).
- the cover (6) is secured to the opening (5) by clamping mechanisms (not illustrated) that are placed on both sides, preventing them from separating when the apparatus for dehydrating organic matter is in operation.
- the cover (6) has channels (not illustrated) by means of which a mechanical arm (7) that is in a frame (9) allows to place said cover (6) in the opening (5) without the hands of the operator directly touch said cover (6) and / or opening (5), avoiding any type of accident.
- the mechanical arm (7) moves on the three axes "X", “Y” and “Z” of the three-dimensional Cartesian plane by means of a movement mechanism (8) formed by pivots, pistons, bolts and / or the combination of the previous ones, which are located in the upper and lower part of the frame (9).
- the mechanical arm (7) can have a sensor (not shown) that allows to detect if the cover (6) is placed or not in the opening (5), and send a signal of the state of said cover (6), as well as by means of an electric control (not illustrated) manipulating the movement mechanism (8) to move the mechanical arm (7).
- a second set of bars are placed equidistant apart from each other, by no more than 6 millimeters and arranged in such a way that between each bar of the second set of bars pass a bar of the first set of bars (4) in order to form thin cuts in the organic matter to be dehydrated to increase the area of contact with the hot and dry air, thus allowing the process faster and more uniform dehydration.
- a solids trap (11) is placed inside the cylinder (1), preferably near any of the bases (2), so that it does not accumulate inside the cylinder (1), the matter organic that is in rotation.
- the cylinder (1) is placed on at least four wheels (12) that are in at least two axles (13) attached to a structure (14), by means of bearings (15); the cylinder (1) is secured by means of a chain (16) that is placed at one end of said cylinder and in a gear (17) placed under the cylinder (1) on the structure (14); such that the rotational movement of the cylinder (1) is not affected.
- One of the axes (13) is connected to a transmission (18) that is fixed in the structure (14) next to any base (2) of the cylinder (1), causing the shaft (13) to rotate and transmit the movement to the cylinder (1) by means of the wheels (12).
- the transmission (18) is connected to the arrow (3), so that it rotates at the same speed as the cylinder (1), but in the opposite direction, allowing the first set of bars (4) and the second set of bars make small cuts in organic matter to dehydrate.
- the base (2) where the transmission (18) is not found has two holes adjacent to the arrow (3) in which an outlet pipe (10) is connected of air, which consists of two tubes which have a valve (not illustrated) each, the valves can be butterfly or sphere type. Said valves are attached to an opening mechanism (not shown) which allows that while one of the valves is open the other remains closed; the objective is that when the valves are on the "z" axis, the one below is kept closed and the valve above is opened, making the change when they are on the axis of the M and "according to the three-dimensional Cartesian plane, and contemplating that the rotation is on the "x" axis. This in order that by gravity the air that is released from the organic matter to be dehydrated inside the cylinder (1), leaves while the Organic matter remains inside the cylinder (1).
- the outlet pipe (10) is connected to a filter (19) through which the air passes to remove impurities or small particles of solids that it may contain, and then pass to a distributor (20) which injects the air evenly at about shaped tubes vertical inside a condenser (21) that has a condensate drain; said tubes cover the internal space of the condenser (21), leaving a space necessary for interaction with a refrigerant pipe, which consists of a series of spirals joined together, to cover the total height of the condenser (21).
- the condenser housing (21) is covered by a thermal insulating material.
- a desiccator (22) is connected to the condenser (21) in order to remove moisture from the air that has not been condensed.
- the desiccator (22) is a coil, preferably with a horizontal arrangement and has a sufficient amount of silica inside it so as not to obstruct the flow of air.
- a preheater (23) is connected at its top to the desiccator (22) to receive the air that comes out without moisture and by means of the heat generated in the condenser (21) that is transmitted by A pipe to the preheater (23) increases the air temperature.
- the preheater (23) is a cylindrical housing with a series of spirals joined together inside, to cover the total height of the housing; a coolant gas pipe in the form of spirals enters the upper side of the housing; The refrigerant at this point enters gaseous and the change in pressure causes a change of state, from gas to liquid, that is when the energy obtained in the previous step is released and is returned to the air, in this way we raise the temperature of the air.
- a heater (24) with electric resistors is connected to the preheater (23) to receive the preheated air and heat it to a temperature of 100 to 110 ° C, to subsequently by means of a turbine (25) propel the hot air into the cylinder ( 1) and close the dehydration cycle.
- the structure (14) has at least four legs (26), which are hollow and inserted into hollow pillars attached to the ground, the structure ( 14) is completely seated on these pillars; Inside each pillar there is a hydraulic piston (27) that has a weight sensor at the tip of the rod, when the pistons (27) are activated and the rods come out they make the structure (14) rise by making contact With the weight sensors, in this way we obtain the weight of the organic matter to be dehydrated at the desired time.
- One of the variants of the apparatus for dehydrating organic matter is that it can have power generators (not illustrated), such as solar panels, alternators and / or the combination of the above, which take advantage of the rotary movement of the cylinder (1) and solar energy, in order to obtain renewable energy to achieve the operation of the device in a self-sufficient way.
- power generators such as solar panels, alternators and / or the combination of the above, which take advantage of the rotary movement of the cylinder (1) and solar energy, in order to obtain renewable energy to achieve the operation of the device in a self-sufficient way.
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Abstract
La presente invención se refiere a un aparato para deshidratar materia orgánica, el cual gracias a la configuración de sus características técnicas permite realizar un tratamiento integral de deshidratado, supervisando diversas variables y suprimiendo de esta manera diversos problemas convencionales, entre otros, el choque térmico producido en la biomasa cuando se aplica calentamiento directo al deshidratador; el equipo permite deshidratar y reducir el tamaño de partícula del material tratado en una misma etapa, con la finalidad de aumentar el área de contacto con el aire seco y caliente, de esta manera hacer más rápida y uniforme la deshidratación, y logra obtener el peso del material a deshidratar en cualquier momento del proceso. La tapa del aparto para deshidratar materia orgánica no necesita de la participación humana, lo cual lo hace totalmente seguro.
Description
APARATO PARA DESHIDRATAR MATERIA ORGANICA CAMPO TECNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona al campo técnico de la mecánica, termodinámica y al procesamiento de alimentos, ya que aporta un aparato para deshidratar materia orgánica, tal como, alimentos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La deshidratación es uno de los métodos más antiguos utilizado por el ser humano para preservar la materia orgánica, tal como, los alimentos. El método de deshidratación se basa en el hecho de que los microorganismos que contaminan la materia orgánica no pueden crecer en los alimentos secos. Carnes, frutas, vegetales, etc., eran colocados a la luz solar para que se les evaporara el agua que tenian y de esta manera, se lograba que duraran más tiempo en condiciones óptimas para su consumo.
La conservación de los alimentos por deshidratación es uno de los métodos más antiguos y hay evidencia que nos dice que tuvo su origen en los campos de cultivo, cuando se dejaban deshidratar de forma natural las cosechas de cereales, heno, y otros antes de su recolección o mientras permanecían en las cercanías de la zona de cultivo.
El éxito de este procedimiento reside en que, además de proporcionar estabilidad microbiológica, debido a la reducción de la actividad del agua, y fisicoquímica, aporta otras ventajas derivadas de la reducción del peso, en relación con el transporte, manipulación y almacenamiento.
Para conseguir esto, la transferencia de calor debe ser tal que se alcance el calor latente de evaporación y que se logre que el agua o el vapor de agua que atraviese la materia orgánica lo abandone.
Algunas de las principales ventajas de la deshidratación son:
• Permite conservar cualquier tipo de alimento (frutas, verduras, carnes, pescados, setas, hierbas, especias) , comidas (purés, comidas), entre otros.
• Conservación durante meses o años.
• Los sabores se intensifican, al concentrarse.
• Reduce el espacio de almacenaje, manipulación y transporte.
Su aplicación se extiende a una amplia gama de productos: pescados, carnes, frutas, verduras, té, café, azúcar, almidones, sopas, comidas precocinadas, especias, hierbas, etc.
Se han desarrollado diversos métodos y aparatos para deshidratar materia orgánica, dichos aparatos son denominados "deshidratadores". Algunos de los métodos de deshidratación, se clasifican de acuerdo para cada tipo de alimento, algunos ejemplos son: la deshidratación al aire libre, por roció, por aire, al vacio, por congelación y por deshidrocongelación .
Deshidratación al aira libra: Está limitada a las regiones templadas o cálidas donde el viento y la humedad del aire son adecuados. Generalmente se aplica a frutas y semillas,
aunque también es frecuente para algunas hortalizas como los pimientos y tomates.
Deshidratación por rocío: Requieren la instalación de un ventilador de potencia apropiada, así como un sistema de calentamiento de aire, un atomizador, una cámara de desecación y los medios necesarios para retirar el producto seco. Mediante este método, el producto a deshidratar, presentado como fluido, se dispersa en forma de una pulverización atomizada en una contracorriente de aire seco y caliente, de modo que las pequeñas gotas son secadas, cayendo al fondo de la instalación. Presenta la ventaja de su gran rapidez.
Dashidratación por aire: Para que pueda llevarse a cabo de forma directa este tipo de deshidratación, es necesario que la presión de vapor de agua en el aire que rodea al producto a deshidratar, sea significativamente inferior que su presión parcial saturada a la temperatura de trabajo. Puede realizarse de dos formas: por partidas o de forma continua, constando el equipo de: túneles, desecadores de bandeja u horno, desecadores de tambor o giratorios y desecadores neumáticos de cinta acanalada, giratorios, de cascada, torre, espiral, lecho fluidificado, de tolva y de cinta o banda. Estos equipos están diseñados de forma que suministren un elevado flujo de aire en las fases iniciales del proceso, que luego se va reduciendo conforme se desplaza el producto sometido a deshidratación; posteriormente, conforme va descendiendo el contenido de humedad, se reduce la velocidad del flujo del aire y la temperatura de desecación desciende, hasta que el contenido de humedad resulta inferior al 6 %. En los desecadores de lecho fluidificado y aero transportadores o neumáticos, la
velocidad del aire debe ser suficiente para elevar las partículas del producto a deshidratar, determinando que se comporten como si de un liquido se tratase. Este método se emplea para productos reducidos a polvo, para productos de pequeño tamaño y para hortalizas desecadas.
Dashidratación al vacio: Este sistema presenta la ventaja de que la evaporación del agua es más fácil con presiones bajas. En los secadores mediante vacio la transferencia de calor se realiza mediante radiación y conducción y pueden funcionar por partidas o mediante banda continua con esclusas de vacio en la entrada y la salida.
Deshidratación por congelación: Consiste en la eliminación de agua mediante evaporación directa desde el hielo, y esto se consigue manteniendo la temperatura y la presión por debajo de las condiciones del punto triple (punto en el que pueden coexistir los tres estados físicos, tomando el del agua un valor de 0,0098 °C) . Este método presenta las siguientes ventajas: se reduce al minimo la alteración física de los productos orgánicos, mejora las características de reconstitución y reduce al mínimo las reacciones de oxidación y del tratamiento térmico. Cuando se realiza la deshidratación mediante congelación acelerada se puede acelerar la desecación colocando el material a deshidratar entre placas calientes.
Deshidratación por dashidrocongalación: Es un método compuesto en el que, después de eliminar aproximadamente la mitad del contenido de agua mediante deshidratación, el material resultante se congela con rapidez. Los desecadores empleados son los de cinta, cinta acanalada y neumáticos, siempre que la deshidratación se produzca de forma uniforme.
Las ventajas de este sistema son que se reduce en gran medida el tiempo necesario para la deshidratación y rehidratación y reduce aproximadamente a la mitad el espacio requerido para el almacenamiento del producto congelado. Sin embargo, el aspecto final del producto, que parece arruga, no es muy agradable para el consumidor.
Es vital conocer la velocidad a la que va a tener lugar el proceso de deshidratación, ya que la eliminación de humedad excesivamente rápida en las capas externas puede provocar un endurecimiento de la superficie, impidiendo que se produzca la correcta deshidratación del producto.
Se realizó una búsqueda técnica de patentes para aparatos para deshidratar materia orgánica donde se encontró que se han desarrollado diferentes tipos, por ejemplo, la solicitud de patente número US2002034578 (Al), con fecha de publicación el 21 de marzo de 2002 con titulo "PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE UN PRODUCTO ALIMENTICIO DESHIDRATADO A PARTIR DE UN MATERIAL VEGETAL HÚMEDO" el cual describe un procedimiento para producir un producto alimenticio deshidratado a partir de un material vegetal húmedo, en particular en forma de jugo o de puré, mediante el secado de dicho material en forma de una capa delgada en una pared caliente. Este proceso es notable por el hecho de que una película compuesta exclusivamente por aceite vegetal se distribuye en la dicha pared antes de depositar sobre ella la película delgada a secar. Esto hace que sea posible la obtención de un producto seco, en particular en forma de escamas lisas y brillantes. El proceso de secado, así como el equipo utilizado descritos en la solicitud de patente en mención, parten del principio de transferir el calor desde el interior del cilindro hacia el exterior, lo anterior a
partir de una fuente fluida que transfiere el calor al cuerpo del cilindro y posteriormente, mediante contacto directo (conducción) se transfiere del cilindro al material a tratar que se encuentra en el exterior del mismo, logrando asi dicho proceso de secado. Una de las desventajas que se evidencia de este documento es que el material a tratar tiene un contacto directo con el medio ambiente, por lo que se permite la contaminación del mismo, de igual manera, el control de las variables de operación sobre del material a tratar es muy limitado ya que aparte de estar expuesto al medio ambiente, también se debe considerar que los perfiles de temperatura y transferencia de calor que se manejan para poder calentar la pared del cilindro (120°C a 170 °C) y el material a tratar, se lleva a cabo mediante conducción, resultando en perfiles con cambios "bruscos" que son difíciles de regular.
La solicitud ÜS2002034578 (Al) describe un secador que presenta una tecnología y configuración "tipo rodillo" que transfiere calor al material a deshidratar mediante conducción, generando temperaturas elevadas únicamente en el área donde se tiene contacto de la superficie externa del cilindro con el material, generándose perfiles de transferencia de calor bruscos y altos gradientes de temperatura, lo que afecta fuertemente a las biomoléculas nutritivas y llega a degradarlas.
Otro documento encontrado es la solicitud de patente número US3542348 (A) con título "TAMBOR DE SECADO ROTAROTIO DE CALENTAMIENTO DIRECTO" publicado el 24 de noviembre de 1970 en el cual se da a conocer un tambor de secado giratorio sin forro provisto en un extremo con una cáscara de chapa
metálica cilindrica reemplazable en el mismo que se extiende dentro de la gama de una llama abierta utilizada para la calefacción. El secador está dotado por un cilindro rotatorio, el objetivo de este es homogenizar el calentamiento del material, sin embargo, uno de los problemas del secador descrito en la solicitud de patente citada es que, al homogenizar el material, se generan grumos lo que evita que el deshidratado sea parejo y hace que disminuya la eficiencia de evaporación. El dispositivo descrito en el documento encontrado describe que se debe calentar la materia prima por medio de un quemador que genera una llama, la cual entra directamente en contacto con la materia prima generando un calentamiento brusco (por conducción) . Tampoco evidencia que se cuenta con controles para monitorear y/o manipular las variables operativas y técnicas .
Por último, tenemos la solicitud de patente con número de publicación US4656759 (A) con el título "SECADOR ROTATORIO POR AIREACIÓN" el cual describe un secador rotatorio de calor directo que tiene un cilindro giratorio de una pared, un conducto axial conectado a una fuente de aire caliente para axialmente extender dentro del cilindro, una pluralidad de conductos radiales ramificado desde el conducto axial, cada conducto que se extiende oblicuamente hacia abajo radial cerca de la superficie interior del cilindro y que está formada con una boquilla, por lo que los flujos de aire caliente a través de materiales es de manera que una transferencia de calor eficiente se hace entre los materiales y el aire caliente. Una pluralidad de pasadores se proporcionan en la superficie interna del cilindro a lo largo de un círculo entre dos conductos radiales adyacentes
para evitar que los materiales que se formen grumos. Aun y cuando dicho secador incluye un sistema de dosificación y alimentación de aire a través del eje de giro del cilindro, no cuenta con una configuración adicional que permite la reducción del tamaño de partícula, ni permite un acondicionamiento de aire, así como también carece de un sistema de medición y control del grado de deshidratación, lo que impide controlar con exactitud el tiempo y el nivel de deshidratación deseado, tampoco se puede conocer el peso del material a deshidratar.
Como se puede observar en los documentos anteriormente descritos, si bien es cierto existen varios tipos de deshidratadores, la configuración de sus características técnicas no permiten la integración con un enfoque sinérgico de mecanismos que permiten con un único equipo, realizar un tratamiento integral de deshidratado, supervisando diversas variables, suprimiendo de esta manera diversos problemas convencionales, entre otros, el choque térmico producido en la biomasa cuando se aplica calentamiento directo al deshidratador, de igual manera, por ejemplo, el equipo no permite deshidratar y reducir el tamaño de partícula del material tratado en una misma etapa, con la finalidad de aumentar el área de contacto con el aire seco y caliente, de esta manera hacer más rápida y uniforme la deshidratación; al no tener esta flexibilidad de controlar las variables no se permite generar un producto terminado con una alta calidad, ya que no se trata a la biomasa generada de una manera suave y gentil, logrando el mínimo deterioro de las biomoléculas nutritivas de la misma y el mayor impacto en contra de los microorganismos patógenos.
Otra desventaja técnica que presentan los documentos antes descritos es que la manera en la que está dispuesta la compuerta, necesita de la participación humana, lo cual lo hace totalmente inseguro. Y no se puede obtener el peso del material a deshidratar.
OBJETO DE LA INVENCION
Es, por lo tanto, objeto de la presente invención, proporcionar un aparato para deshidratar materia orgánica, el cual resuelve los problemas antes mencionados.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Los detalles característicos de este novedoso aparato para deshidratar materia orgánica se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que se acompañan, asi como una ilustración de la invención, y siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes mostradas. Sin embargo, dichas figuras se muestran a manera dé ejemplo y no deben de ser consideradas como limitativas para la presente invención.
La figura 1 muestra una vista posterior del aparato para deshidratar materia orgánica, donde se aprecia el interior del cilindro.
La figura 2 muestra una vista a detalle del corte longitudinal del cilindro del aparato para deshidratar materia orgánica.
La figura 3 muestra una vista frontal del aparato para deshidratar materia orgánica, donde se aprecia el interior del cilindro.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva del aparato para deshidratar materia orgánica.
La figura 5 muestra una vista lateral izquierda del aparato para deshidratar materia orgánica.
La figura 6 muestra una vista en perspectiva del aparato para deshidratar materia orgánica, con el cilindro sin la tapa.
La figura 7 muestra una vista lateral derecha del aparato para deshidratar materia orgánica.
La figura 8 muestra una vista superior del aparato para deshidratar materia orgánica.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Para una mejor comprensión de la invención, a continuación, se enlistan las partes que componen el aparato para deshidratar materia orgánica:
1. Cilindro
2. Bases
3. Flecha
4. Primer conjunto de barras
5. Abertura
6. Tapa
7. Brazo mecánico
8. Mecanismo de movimiento
9. Armazón
10. Tubería de salida
11. Trampa de sólidos
12. Ruedas
13. Ejes
14. Estructura
15. Chumaceras
16. Cadena
17. Engrane
18. Transmisión
19. Filtro
20. Distribuidor
21. Condensador
22. Desecador
23. Precalentador
2 . Calentador
25. Turbina
Con referencia a las figuras, el aparato para deshidratar materia orgánica está conformado por:
Un cilindro (1) de material resistente a altas temperaturas, cubierto con aislante térmico, para evitar pérdidas de calor al exterior y una capa interna antiadherente, para evitar que la materia orgánica se pegue; dicho cilindro (1) cuenta con unas bases (2) removibles con la finalidad de facilitar el mantenimiento y limpieza de dicho cilindro; al estar instaladas las bases (2) cierran herméticamente, evitando perdidas de calor en el interior del cilindro (1) . Cada base (2) cuenta con un orifico al centro, para colocar un rodamiento el cual permite que una flecha (3) hueca se asegure en el interior del cilindro (1) quedando como un eje con movimiento rotatorio.
Como se muestra en la figura 2, la flecha (3) está configurada para sujetar perpendicularmente en su superficie, un primer conjunto de barras (4) separados de manera equidistantes entre si, por no más de 6 milímetros;
y detrás de cada barra del primer conjunto de barras (4) la flecha (3) tiene, al menos, un orificio por los cuales sale aire caliente para deshidratar la materia orgánica que se encuentra dentro del cilindro (1) . El diámetro de los orificios de la flecha (3) va incrementando de un extremo a otro.
La superficie del cilindro (1) tiene una abertura (5) longitudinal, por la cual entra la materia orgánica a deshidratar y sale la materia orgánica deshidratada, dicha abertura (5) está configurada para que una tapa (6) cierre herméticamente el cilindro y por medio de empaques colocados en el borde de la abertura (5) y/o en la tapa (6) evita perdidas de calor del cilindro (1). La tapa (6) se asegura a la abertura (5) por mecanismos de sujeción (no ilustrados) que se colocan en ambas partes, evitando que se separen cuando el aparato para deshidratar materia orgánica se encuentra en operación.
La tapa (6) cuenta con canales (no ilustrados) por medio de los cuales un brazo mecánico (7) que se encuentra en un armazón (9) permite colocar dicha tapa (6) en la abertura (5) sin que las manos del operador toquen directamente dicha tapa (6) y/o abertura (5), evitando cualquier tipo de accidente. El brazo mecánico (7) se mueve sobre los tres ejes "X", "Y" y "Z" del plano cartesiano tridimensional por medio de un mecanismo de movimiento (8) conformado por pivotes, pistones, pernos y/o la combinación de los anteriores, que se encuentran en la parte superior e inferior del armazón (9) .
El brazo mecánico (7) puede tener un sensor (no ilustrado) que permita detectar si la tapa (6) se encuentra colocada o
no en la abertura (5), y mandar una señal del estado de dicha tapa (6), asi como por medio de un control eléctrico (no ilustrado) manipular el mecanismo de movimiento (8) para mover el brazo mecánico (7) .
En la parte interna del cilindro (1) en contraposición de la abertura (5) , se colocan un segundo conjunto de barras (no ilustradas) separadas de manera equidistantes entre si, por no más de 6 milímetros y dispuestas de tal manera que entre cada barra del segundo conjunto de barras pase una barra del primer conjunto de barras (4) con la finalidad de formar cortes delgados en la materia orgánica a deshidratar para aumentar el área de contacto con el aire seco y caliente, permitiendo de esta manera hacer el proceso de deshidratación más rápido y uniforme.
Con referencia a la figura 2 una trampa de sólidos (11) se coloca dentro del cilindro (1), preferentemente cerca de cualquiera de las bases (2), con la finalidad de que no se acumule dentro del cilindro (1), la materia orgánica que se encuentre en rotación.
El cilindro (1) se coloca sobre, al menos, cuatro ruedas (12) que se encuentran en, al menos, dos ejes (13) sujetos a una estructura (14), por medio de chumaceras (15); el cilindro (1) se asegura por medio de una cadena (16) que se coloca en uno de los extremos de dicho cilindro y en un engrane (17) colocado debajo del cilindro (1) sobre la estructura (14); de tal manera que el movimiento rotatorio del cilindro (1) no se afecta.
Uno de los ejes (13) está conectado a una transmisión (18) que se encuentra fija en la estructura (14) junto a cualquier
base (2) del cilindro (1), haciendo que el eje (13) gire y transmita el movimiento al cilindro (1) por medio de las ruedas (12) . La transmisión (18) está conectada a la flecha (3) , de tal manera que gire a la misma velocidad que el cilindro (1), pero en sentido contrario, permitiendo que el primer conjunto de barras (4) y el segundo conjunto de barras hagan los pequeños cortes en la materia orgánica a deshidratar .
Como se muestra en las figuras 1, 3, 6 y 8 la base (2) donde no se encuentra la transmisión (18), tiene dos barrenos adyacentes a la flecha (3) en los cuales se conecta una tubería de salida (10) de aire, que consta de dos tubos los cuales tienen una válvula (no ilustrada) cada uno de ellos, las válvulas pueden ser tipo mariposa o de esfera. Dichas válvulas están unidas a un mecanismo de apertura (no ilustrado) el cual permite que mientras una de las válvulas está abierta la otra permanece cerrada; el objetivo es que cuando las válvulas se encuentren en el eje de las "z" se mantenga cerrada la que está abajo y la válvula que está arriba se abra, haciendo el cambio cuando estas se encuentren en el eje de las My" de acuerdo al plano cartesiano tridimensional, y contemplando que el giro es sobre el eje "x" . Esto con la finalidad de que por gravedad el aire que se desprende de la materia orgánica a deshidratar que se encuentra dentro del cilindro (1), salga mientras la materia orgánica permanece dentro del cilindro (1) .
La tubería de salida (10) está conectada a un filtro (19) por el cual pasa el aire para eliminar impurezas o pequeñas partículas de sólidos que pueda contener, para posteriormente pasar a un distribuidor (20) el cual inyecta el aire uniformemente a unos tubos colocados de forma
vertical dentro de un condensador (21) que cuenta con una purga de condensados; dichos tubos cubren el espacio interno del condensador (21), dejando un espacio necesario para la interacción con una tubería de refrigerante, la cual consiste en una serie de espirales unidos entre si, hasta cubrir la altura total del condensador (21) . La carcasa del condensador (21) está cubierta por un material aislante térmico.
Un desecador (22) se conecta al condensador (21) con la finalidad de quitar la humedad del aire que no haya sido condensada. El desecador (22) es un serpentín, preferentemente con disposición horizontal y cuenta en su interior con una cantidad suficiente de silica para no obstruir el flujo de aire.
Con referencia a las figuras 4, 6 y 7 un precalentador (23) se conecta por su parte superior al desecador (22) para recibir el aire que sale sin humedad y por medio del calor generado en el condensador (21) que es transmitido por una tubería al precalentador (23) , incrementa la temperatura del aire.
El precalentador (23) es una carcasa cilindrica con una serie de espirales unidos entre sí en su interior, hasta cubrir la altura total de la carcasa; en el costado superior de la carcasa entra una tubería de gas refrigerante en forma de espirales; el refrigerante en este punto entra en forma gaseosa y el cambio de presión provoca un cambio de estado, de gas a líquido, es entonces cuando se libera la energía obtenida en el paso anterior y es regresada al aire, de esta forma elevamos la temperatura del aire.
Un calentador (24) con resistencias eléctricas se conecta al precalentador (23) para recibir el aire precalentado y calentarlo a una temperatura de 100 a 110 °C, para posteriormente por medio de una turbina (25) impulsar el aire caliente dentro del cilindro (1) y cerrar el ciclo de deshidratación .
Como se ilustra en las figuras 1, 3, 4, 5, 6 y 7 la estructura (14), tiene al menos cuatro patas (26), las cuales son huecas y se insertan en unos pilares huecos sujetos al suelo, la estructura (14) queda completamente sentada en dichos pilares; dentro de cada pilar se encuentra un pistón (27) hidráulico que en la punta del vástago tiene un sensor de peso, en el momento que se activan los pistones (27) y los vástagos salen hacen que la estructura (14) se levante haciendo contacto con los sensores de peso, de tal forma obtenemos en el momento deseado el peso de la materia orgánica a deshidratar.
Una de las variantes del aparato para deshidratar materia orgánica es que puede tener generadores de energía (no ilustrados) , tal como, paneles solares, alternadores y/o la combinación de los anteriores, los cuales aprovechan el movimiento rotatorio del cilindro (1) y la energía solar, con la finalidad de obtener energía renovable para lograr el funcionamiento del aparato de manera autosuficiente.
Claims
1. Un aparato para deshidratar materia orgánica, que comprende :
i. un cilindro (1);
ii. unas bases (2) que cierran herméticamente el cilindro (1) y que tienen un orifico al centro, para colocar un rodamiento;
iii. una flecha (3) hueca se asegura en el interior del cilindro (1) por medio de los rodamientos de las bases (2) ;
iv. un primer conjunto de barras (4) separados de manera equidistantes entre si se sujetan perpendicularmente a la superficie de la flecha (3);
v. al menos, un orificio se coloca en la superficie de la flecha (3) detrás de cada barra del primer conjunto de barras (4);
vi. una abertura (5) se coloca en la superficie del cilindro (1) y está configurada para que una tapa (6) cierre herméticamente el cilindro (1) por medio de empaques colocados en el borde de la abertura (5) y/o en la tapa (6) y por mecanismos de sujeción;
vii. un brazo mecánico (7) que se encuentra en un armazón (9) y tiene movimiento por medio de un mecanismo de movimiento (8) permite colocar la tapa (6) en la abertura (5);
viii. un segundo conjunto de barras separados de manera equidistantes entre si y dispuestas de tal manera que entre cada barra del segundo conjunto de barras permita el paso de una barra del primer conjunto de barras (4), se coloca perpendicularmente en la superficie interna del cilindro (1);
ix. una trampa de solidos (11) se coloca dentro del cilindro (1),
x. al menos, cuatro ruedas (12) que se encuentran en, al menos, dos ejes (13) sujetos a una estructura (14), por medio de chumaceras (15) sostienen el cilindro (1);
xi. una cadena (16) asegura al cilindro (1) colocándose en uno de los extremos de dicho cilindro (1) y en un engrane (17) colocado debajo del cilindro (1) sobre la estructura (14); xii. una transmisión (18) fija en la estructura (14) se conecta a uno de los ejes (13) y a la flecha (3) de tal manera para hacer girar;
xiii. dos barrenos adyacentes a la flecha (3) en los cuales se conecta una tuberia de salida (10) de aire, se encuentran en la base (2) donde no se encuentra la transmisión (18);
xiv. un filtro (19) se conecta a la tuberia de salida
(10);
xv. un distribuidor (20) se conecta después del filtro (19) para inyectar el aire uniformemente a unos tubos colocados de forma vertical dentro de un condensador (21) ; dichos tubos cubren el espacio interno del condensador (21), dejando un espacio necesario para la interacción con una tuberia de refrigerante;
xvi. un desecador (22) se conecta al condensador (21); xvii. un precalentador (23) se conecta al condensador
(21);
xviii. un calentador (24) se conecta al precalentador
(23);
xix. una turbina (25) impulsar el aire caliente dentro del cilindro (1); y,
xx. unos pilares con un pistón (27) en su interior se introducen en unas patas (26) de la estructura (14), en la punta del vástago de dichos pistones (27) se coloca un sensor de peso.
2. El aparato de la reivindicación anterior, donde el cilindro (1) es de material resistente a altas temperaturas, está cubierto con aislante térmico y una capa interna antiadherente.
3. El aparato de la reivindicación 1, donde las bases (2) son removibles.
4. El aparato de la reivindicación 1, donde la separación de las barras del primer conjunto de barras (4) y el segundo conjunto de barras es de máximo 6 milimetros.
5. El aparato de la reivindicación 1, donde el diámetro de los orificios de la flecha (3) va incrementando de un extremo a otro.
6. El aparato de la reivindicación 1, donde la abertura (5) es longitudinal.
7. El aparato de la reivindicación 1, donde el mecanismo de movimiento (8) está conformado por pivotes, pistones, pernos y/o la combinación de los anteriores .
8. El aparato de la reivindicación 1, donde el brazo mecánico (7) puede tener un sensor.
9. El aparato de la reivindicación 1, donde el brazo mecánico (7) puede tener un control eléctrico.
10. El aparato de la reivindicación 1, donde el segundo conjunto de barras está en contraposición de la abertura (5) .
11. El aparato de la reivindicación 1, donde el giro del cilindro (1) y la flecha (3) es en sentido contrario.
12. El aparato de la reivindicación 1, donde la trampa de sólidos (11) está preferentemente cerca de cualquiera de las bases (2) .
13. El aparato de la reivindicación 1, donde la tubería de salida (10) de aire consta de dos tubos que tienen una válvula cada uno de ellos, y dichas válvulas están unidas a un mecanismo de apertura.
14. El aparato de la reivindicación precedente, donde las válvulas pueden ser tipo mariposa o de esfera.
15. El aparato de la reivindicación 1, donde la carcasa del condensador (21) está cubierta por un material aislante térmico.
16. El aparato de las reivindicaciones 1 y 15, donde el condensador (21) cuenta con una purga de condensados.
17. El aparato de la reivindicación 1, donde el desecador (22) es un serpentín, preferentemente con disposición horizontal y cuenta en su interior con silica.
18. El aparato de la reivindicación 1, donde el precalentador (23) es una carcasa cilindrica con una serie de espirales unidos entre sí en su interior, hasta cubrir la altura total de la carcasa; en el costado superior de la carcasa entra una tubería de gas refrigerante en forma de espirales.
19. El aparato de la reivindicación 1, donde el calentador (24) es de resistencias eléctricas.
20. El aparato de la reivindicación 1, donde las patas (26) son huecas.
21. El aparato de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tiene generadores de energía.
22. El aparato de la reivindicación anterior donde los generadores de energía son, paneles solares, alternadores y/o la combinación de los anteriores.
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2016
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