PT1562441E - Filtração de suspensões vegetais - Google Patents

Description

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Campo da Invenção A presente invenção refere-se à extracção de hidratos de carbono e/ou proteínas a partir de matéria vegetal esmagada ou processada. É particularmente útil para recolher valiosos hidratos de carbono e proteína de sementes oleaginosas, das quais o óleo foi extraído.

Antecedentes da Invenção

Matérias vegetais são frequentemente compostas por matérias altamente valorizadas, como por exemplo, proteína e valiosos hidratos de carbono não estruturais em combinação com estruturas fibrosas de baixo valor, como por exemplo cascas e palha.

Algumas, mas não todas as valiosas proteínas e hidratos de carbono são dissolúveis em água. Muitas das valiosas proteínas indissolúveis em água e hidratos de carbono não-estruturais estão presentes como partículas mais pequenas do que a fibra.

Um grupo específico de produtos que contém quantidades úteis de hidratos de carbono e proteína são matérias de semente oleaginosas, da qual se extraiu o óleo. Nos casos em que estas foram desengorduradas por um processo de prensa a frio para remover o óleo, haverá ainda uma quantidade considerável de óleo residual. Menos óleo estará presente quando são desengorduradas por um processo de solução, Em particular, o produto que permanece depois de óleo ser removido da canola (colza) , que se chama floco de canola desengordurada, é uma fonte rica de valiosas proteínas e hidratos de carbono. Estas matérias de sementes oleaginosas também contêm matérias fibrosas de baixo valor como por exemplo cascas e palha, que deverão ser removidas para se obter um produto de maior valor.

Uma forma de separar a matéria fibrosa de baixo valor da matéria valiosa que é solúvel em água é através de extracção aquosa. Nos processos de extracção aquosa, água é adicionada à matéria vegetal inicial de forma a criar uma solução grossa. Tipicamente a suspensão é composta de três fases distintas: uma liquida, contendo elementos dissolúveis da matéria inicial, uma fase de sólidos leves, composta de partículas finas em suspensão; e ma fase de sólidos pesados, composta de matéria fibrosa tal como cascas e palha residual. Os processos de extracção são frequentemente concebidos para remover apenas a fase líquida da suspensão. Estes processos utilizam técnicas de separação, como por exemplo a centrifugação, que são concebidos para obter um extracto líquido transparente. Contudo, as partículas finas em suspensão, que contêm valiosas proteínas e hidratos de carbono são dirigidas em direcção ao resíduo sólido em qualquer sistema que gera um extracto transparente. Uma modificação química é frequentemente empregue para melhorar a solubilidade das proteínas na suspensão. Contudo, estas modificações acrescentam custos ao processo e podem danificar o valor nutricional do extracto.

Seria vantajoso desenvolver um sistema mecânico de separação que dirige as partículas finas na direcção do extracto e, deste modo, gera um extracto que é composto pela fase líquida e a fase de sólidos leves contendo as valiosas partículas finas. Isto permitiria a recuperação da matéria não-estrutural e não-fibrosa dissolúvel e indissolúvel (partículas finas) no extracto. A matéria indissolúvel de partículas finas é frequentemente altamente carregada em matéria valiosa, como por exemplo hidratos de carbono e proteínas.

No entanto, quando muitos produtos vegetais são esmagados para se transformar em suspensão, a parte liquida da suspensão é grossa e viscosa. Isto resulta das várias proteínas e hidratos de carbono que são dissolúveis ou parcialmente dissolúveis e que passam para a fase aquosa da suspensão. Em sementes oleaginosas desengorduradas, algum óleo residual poderá estar presente. Por outro lado, após o processo de desengorduramento (particularmente no caso da feitura de floco de canola desengordurado), algumas partículas finas de substâncias alimentares celulares poderão estar presentes. Estas têm um alto grau de proteína e portanto há um interesse adicional em recolhê-las.

No caso de uma suspensão inicial viscosa e grossa de matéria vegetal, como por exemplo uma suspensão de flocos de canola com óleo extraído, a extracção eficiente das fases líquidas e de sólidos leves tem certas dificuldades. Filtração baseada em compressão pode ser utilizada para obter um extracto contendo a fase de sólidos leves. Neste processo, a suspensão é comprimida contra uns meios de filtro contendo aberturas de poros ou orifícios de tamanhos que permitem a passagem da fase de sólidos leves na suspensão, enquanto retendo os sólidos pesados como uma bolacha de filtração extraída. Um exemplo deste tipo de processo é divulgado nos pedidos publicados PCT WO 01/87083 e WO 03/047438 de Maenz et al. No entanto, a natureza grossa e viscosa da suspensão resulta na compactação dos meios de filtração, uma fraca separação por cada unidade de área dos meios de filtração e uma considerável saída de suspensão pelos lados dos meios de filtração, Assim sendo, o processamento directo de uma suspensão viscosa de matéria vegetal por filtração de compressão, tal como descrita nos pedidos PCT publicados, requer uma enorme área de filtração e baixas taxas de processamento. Grandes quantidades de equipamento são necessárias, o que encarece a produção.

Wills et al USP 5814230 descreve um processo e aparelho para a separação de sólidos grossos e finos de um fluxo de líquido. Neste processo, vários filtros com diversos tamanhos de orifícios são passados repetidamente pelos sólidos contendo a suspensão de alimento até que a bolacha de filtração acumula na superfície dos filtros e uma fase líquida e essencialmente transparente é gerada. Os sólidos são subsequentemente descarregados do filtro e a água é removida com técnicas como a vibração e sopro directo de ar ou pela remoção de água baseada em compressão. Os diversos filtros com orifícios cada vez mais pequenos são concebidos para obter um extracto transparente, livre de sólidos e assim, no caso de extracção de uma suspensão vegetal, os valiosos fragmentos de substâncias alimentares celulares não estarão no extracto gerado por este processo.

Glorer USP 4975183 ensina que um aparelho misturador pode ser automaticamente levantado e baixado durante a filtração por pressão de uma suspensão contendo sólidos de modo a criar uma distribuição homogénea da bolacha na superfície de filtração e, desta forma, um melhor desempenho do processo de filtração. Este processo pode ser descrito como um melhoramento da filtração por pressão convencional de uma única fase.

Lindoerfer et al. USP 4921615 ensina um método por pressão multi-fásico para a remoção de sólidos de líquidos viscosos. Neste processo, a suspensão de alimentação viscosa contendo sólidos é filtrada por pressão numa série de fases que envolve material de filtração com tamanho de orifício cada vez mais reduzido. Este processo é concebido para gerar um extracto líquido transparente.

Filtração movida por rotor é uma técnica conhecida de filtração. Nesta filtração, uma lâmina rotativa, tipo rotor, passa perto de uns meios de filtração que assim minimiza a compactação de suspensão nos meios de filtração. No entanto, filtração por 4 rotor normalmente deixa um resíduo com alto nível de água. A centrifugação é uma conhecida técnica de filtração. No entanto, a filtração não é eficaz com suspensões viscosas de vegetais devido à natureza viscosa da suspensão que não permite uma separação adequada utilizando os processos estabelecidos de filtração por centrifugação.

Em suma, os actuais processos e aparelhos de separação não providenciam um meio prático e economicamente vantajoso para separar proteínas e pequenas partículas de substâncias alimentares celulares dissolúveis (quando presentes) da restante matéria vegetal, particularmente quando uma suspensão viscosa está envolvida. Adicionalmente, normalmente deixam o resíduo bastante húmido, o que significa que é necessário uma quantidade considerável de energia para alcançar a secagem.

Breve Descrição da Invenção A presente invenção descreve um sistema bi-fásico de filtração de alta capacidade adequado para a separação de uma suspensão viscosa de matéria inicial. A invenção funciona de modo a separar eficientemente um extracto viscoso aquoso contendo componentes dissolúveis em água mais as pequenas e valiosas partículas de substâncias alimentares celulares (se houver) a partir da matéria vegetal residual. 0 resíduo final gerado pelo processo inventivo pode ser subsequentemente secado sem uma grande utilização de energia. A invenção é particularmente útil na separação de hidratos de carbono e proteínas úteis de sementes oleaginosas desengorduradas, em especial flocos de

No sistema de filtração da invenção, existe uma primeira fase com uma filtração por rotor, seguida por ma fase adicional de filtração mediante meios de filtração por compressão ou centrifugação.

Descrição dos Desenhos A invenção irá ser descrita em conjunto com os seguintes desenhos, nos quais: A Figura 1 mostra um primeiro modo de realização do aparelho de filtração de acordo com a invenção; A Figura 1 mostra uma vista em corte parcial de uma modificação do modo de realização da Figura 1 utilizando uma prensa de rosca; A Figura 2 mostra um segundo modo de realização do aparelho de filtração de acordo com a invenção; e A Figura 3 mostra um terceiro modo de realização do aparelho de filtração de acordo com a invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

Na presente invenção, uma primeira fase de filtração é executada utilizando a filtração movida por rotor. 0 tamanho de orifício (também designado por "abertura de poro") do meio de filtração pode ser estabelecido para permitir a passagem de sólidos finos em suspensão através dos orifícios enquanto ao mesmo tempo retendo os sólidos que são maiores do que o tamanho máximo de orifício do filtro no meio de filtração como um resíduo. A acção varredora do rotor pode depois ser utilizada para raspar o resíduo da superfície do meio de filtração e removê-lo da zona onde a filtração está a ser realizada.

Quando filtrando suspensões de sementes oleaginosas desengorduradas, em particular canola desengordurada, o tamanho de orifício é escolhido de modo a permitir a passagem de pequenas partículas de substâncias alimentares celulares, 6 enquanto retendo sólidos maiores que são menos cobiçados como matéria vegetal. O resíduo obtido da filtração por rotor contém ainda uma grande percentagem de humidade. Esse resíduo não pode ser secado convenientemente, tendo em conta os custos envolvidos serem incomportáveis. Uma segunda fase de filtração é, portanto, utilizada. A segunda fase de filtração pode ser centrifugação ou filtração por compressão. A filtração centrífuga não é a preferida, porque o resíduo tem tendência a ser de grande volume. Significa isto que seria necessário uma centrifugadora de grande dimensão, o que encarece o custo de equipamento de operação. Por outro lado, o conteúdo de humidade do resíduo da fase sólida que permanece depois da centrifugação é geralmente maior do que aquele que se obtém pela filtração de compressão. No entanto, é possível usar a filtração por centrifugação como a segunda fase, porque o líquido viscoso na suspensão original foi tornado consideravelmente menos viscoso pela sua passagem pelo filtro de rotor.

Filtração por compressão reduz progressivamente o volume disponível da matéria a ser filtrada para afectar a filtração. A filtração por compressão pode ser de vários tipos.

Num tipo, um pistão pode ser utilizado para comprimir a matéria resíduo a ser filtrada contra o meio de filtração, deste modo removendo o resto do líquido.

Outro tipo de filtração por compressão envolve um processo contínuo em que a matéria alimentar húmida é fornecida continuadamente para a área de entrada do equipamento, o alimento é depois transportado para a prensa sob pressão que espreme a humidade através de uma superfície de filtração, e da bolacha com água removida que é descarregada da zona de saída. 7

Dois exemplos de sistemas de filtração por compressão continuada são a utilização de uma prensa de correia ou uma prensa de rosca. Um filtro de compressão utilizado com prensa de correia ou prensa de rosca tem a vantagem de ser um processo continuo, enquanto que a compressão por pistão funciona em lotes. 0 liquido que é extraído do resíduo pela filtração por compressão ou centrifugação pode, se tal for desejado, combinado com o líquido da fase da filtração por rotor. Alternativamente, para reduzir o uso global de água, pode ser usada como a entrada de água para o filtro rotor, e o produto líquido final pode ser removido como filtrado da fase de filtração por rotor. Ademais, se for desejado, os orifícios mínimos do meio de filtração na prensa de compressão mediante pistão ou a correia escolhida para a prensa de correia pode ser de um tamanho que permite a passagem de pequenos fragmentos de substâncias alimentares celulares que podem ter ficado entranhado no resíduo, e que podem sair com o liquido que é extraído. 0 orifício mínimo do meio de filtração pode ser escolhido consoante no maior tamanho das partículas sólidas que se quer deixar passar pelo filtro. A selecção é feita de preferência tendo em conta os tamanhos típicos das partículas de substância alimentar celular ou de outras pequenas partículas valiosas que poderão estar presentes. No caso de canola desengordurada, existem tipicamente partículas de substâncias alimentares celulares cujas maiores dimensões atingem cerca de 75 mícrones. Em consequência disso, é mais desejável ter filtros com orifícios mínimo com tamanho de pelo menos 100 mícrones e de preferência orifício mínimo de 150 mícrones, de modo a deixar as substâncias alimentares celulares passar para o extracto. O tamanho de orifício máximo não é muito crítico, desde que seja suficientemente pequeno para que a matéria fibrosa presente não consiga passar, Tipicamente, filtros com orifícios máximos que chegam aos 2500 mícrones podem ser utilizados, uma vez que a 8 maioria da matéria fibrosa, como por exemplo as cascas e palha (que se quer que fique retida no concentrado após filtração) não consegue passar através de filtros desse tamanho. No entanto, quando há bocados mais pequenos de cascas e palha, o orifício máximo pode ser reduzido em conformidade, especialmente porque muito poucas substâncias alimentares celulares têm mais do que 75 mícrones no seu diâmetro maior. Por conseguinte, muitas vezes é preferido um filtro com uma abertura máxima de 190 mícrones ou 250 mícrones. "Abertura máxima" e "abertura mínima" do filtro significam o tamanho médio máximo ou mínimo (conforme o caso) das aberturas do filtro. Se as aberturas forem essencialmente redondas e de tamanho uniforme, então a abertura máxima e abertura mínima são a mesma coisa, e ambos são o diâmetro da abertura (também por vezes designada por "tamanho de poro") . Se elas forem essencialmente quadradas em corte, então a "abertura máxima" é diagonal ao longo do quadrado e a abertura mínima é o comprimento de um lado. Em geral, é melhor ter aberturas que são redondas, quadradas ou rectangulares com lados e fins que não são muito diferentes em comprimento, do que ter aberturas com uma dimensão (por exemplo um comprimento) muito maior do que outra dimensão (por exemplo largura). Assim, a situação ideal é ter aberturas máximas e mínimas que não sejam muito diferentes uma da outra. As aberturas também deveria ser idênticas em termos de secção de corte ao longo de toda a espessura do meio de filtração, de modo a impedir partículas ficarem presas no meio de filtração. A maioria dos meios de filtração destinados a filtração com rotor ou filtração com correia são malhas de arame ou tecido, com aberturas quadradas ou essencialmente quadradas entre arames ou linhas paralelas alternadas da malha. No caso de uma prensa com correia, a espessura das correias e o padrão de tecido do material também afectará o que passa pela correia e tem que ser considerado para além do tamanho de abertura, se for desejável ter partículas pequenas (como por exemplo substâncias 9 alimentares celulares) a passarem pela correia. Vários modos de realização da invenção serão descritos fazendo referência aos desenhos. A Figura 1 mostra um modo de realização preferido da invenção. Na Figura 1, existe uma fase de formação de suspensão indicada de forma geral por 10. Sementes oleaginosas desengorduradas 1 (ou outro produto vegetal contendo proteínas e/ou hidratos de carbono solúveis e pequenas partículas de proteínas e/ou hidratos de carbono insolúveis num estado sólido que é maioritariamente fibras) e água 2 são colocadas num recipiente 12. No recipiente 12, eles são misturados e agitados mediante um rotor 13 de modo a formar uma suspensão 100. A suspensão 100 é removida do recipiente 12 periodicamente. Isto pode ser feito de qualquer maneira conveniente, mas no presente modo de realização ilustrado é feito mediante um cano de saída 15. O cano de saída 15 pode ser providenciado com uns meios válvula 14 adequados para fechá-lo até que as sementes oleaginosas desengorduradas 1 e a água 2 tiverem sido misturadas de modo a formar uma suspensão 100 com a consistência desejada. A suspensão 100, que é removida pelo cano 15, passa para dentro de um filtro movido por rotor, o qual é indicado em geral por 20. O filtro movido por rotor tem um meio de filtração 21, o qual é, de preferência, uma malha formada em forma de tubo. A malha envolve um rotor 22, que é um parafuso sem fim encaixado de forma compacta contra a malha 21 formada em tubo. A suspensão 100 passa pelo tubo de malha 21 e o parafuso sem fim. A medida que movimenta a suspensão para a frente e para cima, o parafuso sem fim 22, devido ao contacto próximo entre este 22 com o meio de filtração em malha 21, passa a suspensão pelo meio de filtração 21. A malha é, de forma adequada, de tamanho suficientemente grande (abertura mínima) para que os pequenos bocados de substâncias alimentares celulares que estão na 10 suspensão passem para fora através da malha e caiem juntamente com o líquido para dentro do recipiente 23. 0 recipiente 23 contém o líquido 101, que foi filtrado a partir da suspensão e as partículas de substância alimentar celular 102, que também passaram pela malha 22. O líquido 101 e as partículas de substância alimentar celular 102 são os dois elevados em proteína e podem ser processados ainda para criar um alimento humano ou de animal de alto valor ou um suplemento de alimento.

Emergindo do topo do parafuso sem fim 22 vem um resíduo 103 húmido, o qual é o resíduo que permanece depois do líquido 101 e as substâncias alimentares celulares 102 terem sido filtradas da suspensão 100. 0 resíduo 103 passa para dentro de um filtro de compressão na forma de uma prensa de correia 30. A prensa de correia 30 é ilustrada de forma esquemática como sendo uma correia sem fim 31 que rola por cima de cilindros 33 e a correia 21 que rola sobre os cilindros 34. As correias são orientadas para passarem por cima dos cilindros num traçado serpentino com compressão na matéria entre as correias aumentando à medida que a mistura passa da esquerda para a direita na Figura 1. Â medida que as correias se aproximam uma da outra, o líquido é espremido do resíduo 103 e cai como líquido 104 para dentro do recipiente 35. Na saída 36, o resíduo 103 está essencialmente isento de água e sai pela saída 36 essencialmente como uma bolacha sólida 105. Esta bolacha de filtração é cortada ou desfeita mediante uma faca 40, e cai como produto 106 para dentro de um cesto de desperdício 41. 0 produto 106 é adequado para ser utilizado como alimento para animais ruminantes. A Figura 1 mostra uma vista em corte de uma forma alternativa de filtração por compressão adequada a ser utilizada com o sistema da Figura 1. 0 resíduo 103 passa para dentro de um filtro de compressão na forma de uma prensa de rosca 70. A prensa de rosca 70 é ilustrada com uma secção de corte tirada ao longo do invólucro 71 para mostrar o modo de operação desta forma de 11 prensa de rosca. Um parafuso arquimediano 72 roda dentro do invólucro 71 para forçar o resíduo 103 que entra da esquerda para a direita no desenho ao longo da passagem formada pelo invólucro 71. O diâmetro da haste 77 do parafuso arquimediano 72 é progressivamente maior da esquerda para a direita na Figura la. A passagem definida pelo invólucro 71 e a rosca do parafuso 78 diminui portanto em área de corte transversal da esquerda para a direita. À medida que o parafuso roda, a diminuição na área de corte transversal disponível para a passagem da matéria que passa pela passagem aumenta a pressão sobre a matéria e causa o líquido a ser expelido da prensa de rosca ao longo do meio de filtração 73 que está disposto ao longo do comprimento do interior da prensa de rosca. O líquido é dirigido ao longo da passagem 75 a partir do qual pode ser dirigido ao recipiente 35 da Figura 1. No fim do filtro, o resíduo 103 é comprimido e sai do filtro através da passagem 76 como uma bolacha de filtração que pode ser reencaminhada para o cesto de desperdício 41 da Figura l. A Figura 2 mostra uma variante da Figura 1. Na Figura 2, números idênticos ilustram partes análogas da Figura 1. Em vez de uma prensa de correia 30, o modo de realização da Figura 2 tem uma prensa de pistão 50. A prensa de pistão 50 tem uma câmara de compressão 51, com uma extremidade formada a partir de malha 52. A câmara de compressão 51 é, de forma conveniente, um cilindro mas pode assumir outras formas se tal for desejado, desde que o pistão caiba dentro dele para comprimir o resíduo 103. O resíduo 103 húmido é deslocado (por exemplo por uma correia transportadora 29) para dentro da câmara de compressão 51, onde entra em contacto com a extremidade 52 feita de malha. Quando o cilindro está suficientemente cheio com uma quantidade determinada de resíduo 103a húmido, o fornecimento de resíduo é interrompido, Isto pode ser feito pela orientação da transportadora 29 para um recipiente (não ilustrado) ou através do desligamento do parafusa sem fim 22, para que não haja mais 12 matéria a ser colocada em cima da correia transportadora 29. O pistão 53 é depois obrigado a descer para dentro da câmara de compressão 51, assim comprimindo e espremendo o resíduo 103 para tirar o líquido 104. Este líquido é recolhido dentro de um recipiente 35. O pistão 53 é depois retirado e o resíduo comprimido é removido como uma bolacha de filtração 105A. Esta é deslocada sobre uma correia transportadora 42 adequada para uma faca 40 onde é posteriormente cortada em bocados, os quai.8 caiem para dentro de um cesto de desperdício 41 para formar o produto 106A. O produto 106A deste modo de realização da invenção é essencialmente o mesmo que o produto 106 do primeiro modo de realização descrito acima, com a excepção de, consoante a pressão exercida pelo pistão 53 na câmara de compressão 51, e o tempo durante o qual a pressão é exercida, o produto 106A deste modo de realização pode ficar bastante mais seco que o produto 106 do primeiro modo de realização. O facto do produto poder ser mais seco é obviamente uma vantagem, uma vez que será preciso menos secagem posteriormente. Porém, isto tem que ser considerado tendo em conta a necessidade de encher a câmara de compressão, depois comprimindo o pistão para dentro dele faz com que o processo da Figura 2 seja descontinuado, em vez de se ter o processo continuado da Figura 1. Em geral, o processo da Figura 1 requer menos trabalho do que o processo da Figura 2. A Figura 3 mostra um terceiro modo de realização da invenção. Os mesmos números são utilizados na Figura 3 que na Figura 1 e 2, quando coisas semelhantes estão a ser ilustradas. O modo de realização da Figura 3 mostra um tipo diferente de filtro de rotor da Figura 1. Na Figura 3, o filtro de rotor é um recipiente aberto geralmente ilustrado como 60, com paredes 61 e um fundo em malha 62. O recipiente tem no seu interior um rotor tipo pá indicado geralmente pelo número 63, o qual tem lâminas 64 de pá rodando à volta de um eixo 65 motriz. À medida que as 13 lâminas 64 rodam, eles empurram a suspensão contra a malha do filtro 62. Isto causa a saida de liquido 101, com as substâncias alimentares celulares 102 contidas nele, para dentro do recipiente 23 por baixo.

De vez em quando, a entrega de canola desengordurada 1 e água 2 é interrompida. Permite-se a operação das pás 64 até não haver quase qualquer liquido a passar pela malha 62. O que depois permanece no recipiente 60 é um residuo 103B, muito parecido com o 103 do primeiro modo de realização ou 103A do segundo modo de realização. O rotor 63 é removido e o conteúdo do recipiente 60 é descarregado para cima de uma correia transportadora 29 que o levará para a segunda fase. O conteúdo é um residuo húmido 103B.

No modo de realização ilustrado na Figura 3, uma segunda fase de filtração é um filtro centrifugador de lotes ilustrado geralmente por 80. a centrifugadora tem um eixo central 81 motorizado por um motor 82. 0 eixo apoia um braço 83 com um recipiente separador (mostrado em corte) na sua extremidade. O recipiente separador é mostrado em 84 numa posição e em 84A (em linhas tracejadas) numa segunda posição. Uns meios de acesso articulados (não ilustrados) permitem o acesso ao recipiente separador. Quando em funcionamento, o recipiente separador (originalmente na posição mostrada pelas linhas tracejadas 84A) é carregada com residuo húmido 103B, tal como mostrado esquematicamente pela seta 91. A centrifugadora é operada para separar o liquido do residuo. a centrifugadora é depois parada com o recipiente separador, por exemplo na posição 84, delineada por linhas sólidas. O resíduo húmido 103b separou-se num sólido 105B (que é geralmente semelhante a ma bolacha de filtração sólida 105) e líquido 104. O sólido 105B pode ser cortado em bocados 106B com uma faca 40 que se assemelham a bocados de produto 106 ou 106A nos modos de realização anterior.

Uma centrifugadora contínua pode ser utilizada em vez da centrifugadora de lotes ilustrada.

Em cada um dos modos de realização descritos, o líquido 104 tem uma elevada quantidade de proteína. Pode ser utilizada directamente como alimento humano ou de animal ou então misturado com um líquido 101 (e substâncias alimentares celulares 102 entranhadas) para uso directo como alimento humano ou de animal. Bn alternativa, para reduzir a necessidade de água no processo, o líquido 104 pode ser utilizado como o líquido empregue na primeira fase, substituindo assim a água 2 ou então misturada com alguma água 2 para criar uma compensação. Isto é ilustrado pelas setas tracejadas 110 e 111 respectivamente. Se a reciclagem do líquido 104 é utilizada desta forma, o produto líquido pode ser retirado do recipiente 23, de forma continuada ou descontinuada, tal como ilustrado pelo 112.

Em muitos casos, é desejável repetir uma ou mais das fases de filtração de modo a aumentar a recuperação da proteína no produto líquido. Assim, é por vezes desejável voltar a transformar o produto 106, 106A ou 106B em suspensão com água, e voltar a fazer a primeira e segunda fase de filtração. Assim, o processo é repetido uma segunda vez (ou mais de duas vezes), sendo o produto 106, 106A ou 106B utilizado em vez de sementes oleaginosas 1 como o produto de entrada na primeira fase. Isto extrai mais proteínas solúveis e mais pequenas partículas de substâncias alimentares celulares, de modo a maior quantidade do valor de hidrato de carbono e proteína da semente oleaginosa desengordurada ou de outro produto vegetal seja recuperada nos produtos líquidos 101 e 104.

Nalguns casos, também é desejável reciclar o resíduo húmido 103, 103A ou 103B para o recipiente 61, repetir a primeira fase filtrando uma ou mais vezes antes de enviar o resíduo húmido na correia transportadora 29 para a segunda fase. Isto é ilustrado 15 de forma diagramática pela linha tracejada 113. 0 aparelho de filtração da segunda fase (um filtro de compressão ou uma centrifugadora) é mais caro do que o aparelho de filtração da primeira fase. A repetição da primeira fase pode, portanto, nalguns casos permitir mais produto de proteína ser extraído para dentro do recipiente 23, assim requerendo menos passos através do equipamento da segunda fase enquanto mantendo uma boa eficiência de extracção.

Os rácios de água para semente oleaginosa desengordurada ou outra matéria vegetal utilizada neste processo pode variar consideravelmente. Rácios com elevada humidade (rácios com mais água) proporcionam em geral melhores eficiências de extracção: contudo, os custos de equipamento são mais elevados devido ao tamanho do equipamento necessário para comportar uma maior quantidade de fios de água e líquido. Baixos rácios de humidade resultam em suspensões demasiado grossas que são difíceis de transportar e proporcionam uma extracção menos eficiente das valiosas proteínas. Em geral, é preferível usar um rácio de água/semente oleaginosa de cerca de 25:1 a 20:1 (peso/peso) com flocos de canola. Também é preferível aquecer a água (por exemplo para os 50-75 graus Celsius) para ajudar a dissolução das proteínas e hidratos de carbono. No entanto, o rácio de água para produto vegetal e a temperatura da água dependerá muito de questões económicas associadas ao processo em cada fábrica específica, não se pretendendo com o exposto acima de alguma forma limitar o processo aqui divulgado. 0 filtro de rotor 50 da Figura 3 pode ser utilizado nos modos de realização da Figura 1 ou 2 tendo em conta o filtro de rotor 20 dessas figuras. A centrifugadora 80 (ou uma centrifugadora contínua) pode ser utilizada nos modos de realização das Figuras 1 ou 2 em vez dos filtros de compressão desses modos de realização. O importante é que haja ma fase de filtração rotor para remover a maior parte do líquido viscoso, seguido por ma segunda fase de compressão ou um processo de filtração por centrifugação de modo a reduzir a humidade. A invenção será agora descrita em mais pormenor através de exemplos comparativos. EXEMPLO 1 (Exemplo Comparativo - utilização apenas de prensa de correia)

Neste exemplo, flocos de canola foram misturados com água e filtrados usando apenas filtração por compressão (com um sistema mostrado em 30 na Figura 1) . O produto (106) volta a ser suspenso numa menor quantidade de água e é novamente filtrado através da prensa de correia.

Quinze kg de flocos de canola dissolúveis e com óleo extraido foram transformados numa suspensão com 90 kg de água a 60 °C (6 partes água : 1 parte de floco inicial) e misturados até obter uma consistência homogénea ao longo de um período de 10 minutos. Disto resultou uma suspensão muito viscosa. A suspensão foi enviada para um filtro com prensa de correia de 7 cilindros (Modelo EJ-25-9, Frontier Technologies, Allegan, Michigan, USA) equipada com correias de cerca de 5x30cm (2x12 polegadas) 9.9 metros cúbicos/min (350 pés cúbicos/min) abertura de passagem de ar.) (Este aparelho é ilustrado esquematicamente na Figura 1 em 30). A suspensão foi comprimida entre as correias de forma a um extracto contendo pequenos fragmentos de substâncias alimentares celulares serem separados da matéria residual extraída. A pressão nas correias foi mantida constante a cerca de 561 kPA (80 PSI). As taxas de processamento foram ajustadas para o máximo baseado na quantidade de suspensão que podia ser entregue à prensa sem resultar na saída de suspensão pelos lados da correia, enquanto mantendo um nível adequado de matéria seca final de bolacha de >3 0%. Os pesos e o conteúdo da matéria seca do extracto da primeira bolacha de filtração foram determinados. 17 A bolacha de filtro-prensagem da primeira passagem foi depois transformada novamente em suspensão com -60 kg de água a 60°C de modo a que a quantidade total de água usada nas duas fases ser igual a 10 partes de água: 1 parte de floco de canola seca. A segunda suspensão foi menos viscosa do que a primeira, mas mesmo assim bastante viscosa. Foi processada pelo filtro com prensa de correia tal como descrita anteriormente. As taxas de processamento e as medidas do extracto da bolacha foram aquelas prescritas para a primeira fase. O extracto (líquidos 102 e 104) das 2 fases foram combinadas e o peso total, conteúdo de matéria seca e a eficiência de extracção foram determinadas. Os sólidos suspensos foram determinados como uma % do volume total do extracto, como sólidos comprimidos no fundo do tubo da centrifugadora após uma centrifugação a 5,000 rpm durante 5 min. EXEMPLO 2 (Exemplo usando o processo da invenção).

Neste exemplo, foi utilizado o aparelho ilustrado esquematicamente na Figura 1 (um filtro tipo rotor é mostrado esquematicamente em 20 seguido de uma prensa de correia tal como mostrado em 30). Quinze kg de flocos de canola dissolúveis e com o óleo extraído foram transformados em suspensão com 90 kg de água a 60.°C (6 partes água: 1 parte floco inicial) e misturados para obter uma consistência homogénea durante um período de 10 minutos, A suspensão (que era muito viscosa) foi enviada para um filtro tipo parafuso sem fim movido por um rotor equipado com um filtro cónico com um diâmetro de 6 polegadas e com aberturas de tamanho de 118 micron (modelo FF-6, Vincent Gorporation, Tampa, Florida, USA), O rotor projecta a suspensão por cima da superfície interna do filtro resultando em separação para gerar um extracto grosso contendo pequenos fragmentos de substâncias 18 alimentares celulares e uma bolacha extraída. Os pesos e conteúdos da matéria seca do extracto e da bolacha de filtro-prensagem foram determinados. A bolacha de filtro-prensagem da fase de filtração por rotor foi relativamente húmida e, por conseguinte, não muito adequada para secagem. No entanto, uma parte substancial do líquido viscoso foi removida durante a primeira fase de filtração. A bolacha foi depois processada directamente pelo filtro de prensa de correia tal como descrito no exemplo comparativo acima. Taxas de processamento, pesos e conteúdo de matéria seca do extracto da bolacha foram determinadas tal como descrito. A bolacha foi descarregada do filtro de prensa de correia e transformada de novo em suspensão com 60 kg de água a 60. °C de modo a que a quantidade total de água nas das fases fosse igual a 10 partes água: l parte de floco de canola seca. A segunda suspensão foi processada através do filtro rotor e depois a bolacha foi processada pelo filtro de prensa de correia tal como descrito para a primeira passagem. A tabela mostra taxas de processamento da prensa de correia, pesos e conteúdos de matéria seca de extractos e bolachas, eficiências de extracção e perdas de matéria seca para o exemplo comparativo -(Exemplo 1) e para o exemplo de acordo com a invenção (Exemplo 2).

Na tabela, são utilizadas as seguintes abreviações: BP - prensa de correia. BP-1 indica a primeira passagem pelo prensa de correia no exemplo, e BP-2 indica a segunda passagem pela prensa de correia. IF - filtro rotor. IF-1 indica a primeira passagem pelo filtro rotor no Exemplo 2 e IF-2 indica a segunda passagem pelo filtro rotor no Exemplo 2. O filtro rotor não foi utilizado no Exemplo 1. 1§

Extracto - os líquidos combinados indicados por 102 e 104 na Figura 1, com qualquer substância alimentar celular 102 contido nele.

Dm - matéria seca As - sólidos suspensos

Quer o filtro rotor quer o filtro de prensa permitiram a passagem de quantidades consideráveis de matéria valorizada de substância alimentar celular na forma de pequenas partículas de sólidos suspensos. Houve muito pouca contaminação do extracto com matéria de casco, tal como era aparente através da análise do extracto.

No Exemplo 1, ambas as suspensões de alta humidade saíram facilmente dos lados da correia, resultando an taxas de processamento muito lentas. No exemplo 2, o processamento inicial da suspensão com o filtro rotor removeu 69,2 kg de extracto e gerou uma bolacha de 21,8 kg que foi facilmente processada pela passagem através da prensa de correia. A taxa de processamento por prensa de correia foi 7,4 vezes maior do que aquela obtida sem a remoção da maior parte do líquido com o filtro rotor. A matéria seca final da bolacha de filtro-prensagem era 37,0%. Resultados semelhantes foram obtidos no processamento da bolacha novamente suspensa da primeira passagem. A anterior remoção da maior parte do líquido viscoso com o filtro rotor resultou assim num aumento de 15 vezes nas taxas de processamento por prensa de correia, bem como uma ligeira melhoria da eficiência de extracção. Aproximadamente 75% da proteína dos flocos de canola foi recuperada no extracto. íxtractc ) Passagem Taxa de Processamento Prensa de Correia (kgdm/m/min) (kg ) %dra %sa (kg) %dm Eficiência de Extracção Ex. 1 BP-1 0,42 75, 9 7,4 21,8 33,4 BP-2 0,14 59, 5 3,9 10, s 37,0 55,1 Ex. 2 IF-1 69, 2 8,8 30, 0 40,8 21,5 BP-1 3,09 14, 7 6, 9 16, 7 17,9 38,5 IF-2 53, 3 2,1 13, 3 21,3 22,5 BP-2 2,13 7,2 3,6 10, 0 13,0 31,2 58,1

Embora a invenção tenha sido mostrada e descrita em modos de realização específicos, dever-se-á compreender que outros modos de realização serão evidentes para um perito da especialidade. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada pelos modos de realização em particular, mas deverão receber o âmbito descrito nas reivindicações anexas.

Lisboa, 1 de Agosto de 2007.

Pela Requerente

ΒΓΖ

Agente Oficial v teítvis# Industriai &.· * Fernando de Sousa, 11-15°

1070-072 LISBOA

Claims (10)

1. Processo para separar proteína e/ou componentes de hidratos de carbono de componentes insolúveis contendo fibras de um produto vegetal caracterizado por compreender as fases de: (a) misturar o referido produto vegetal com água para criar uma suspensão; (b) filtrar a suspensão através de filtração por rotor na qual uma lâmina rotativa rotor varre a suspensão sobre os meios de filtro para criar um filtrado essencialmente líquido e um resíduo sólido húmido e minimiza a compactação nos meios de filtro; e (c) remover água do resíduo sólido mediante meios de filtração por compressão.

2. Processo da reivindicação 1 caracterizado por a referida fase da filtração por rotor compreender uma filtração continua da suspensão através da sua passagem por um filtro tubular movida com a ajuda de um parafuso sem fim.

3. Processo da reivindicação 1 caracterizado por a referida fase da filtração por rotor compreender uma filtração periódica da suspensão através da misturação com um rotor dentro de um recipiente, uma parte desse recipiente sendo um meio de filtração e o rotor causando a suspensão a ser varrida por cima do meio de filtro para expurgar o filtrado do recipiente.

4. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1-3 caracterizado por o filtrado essencialmente líquido conter pequenas partículas de sólidos com elevados níveis de proteína e/ou hidratos de carbono, 1

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4 caracterizado por o produto vegetal ser um alimento de semente oleaginosa desengordurada.

6. Aparelho de separação para tratar um produto sólido como componentes solúveis em água, caracterizado por compreender em combinação: (a) meios para misturar o produto com água para criar uma suspensão; (b) um filtro tipo rotor no qual um rotor rotativo varre uma suspensão sobre um meio de filtro para separar a suspensão num filtrado e num concentrado húmido e minimiza a compactação no meio de filtro; e (c) meios de filtração por compressão para remover ainda mais água do concentrado húmido.

7. Aparelho da reivindicação 6 caracterizado por o referido filtro tipo rotor compreender um meio de filtro tubular que aloja um rotor de parafuso sem fim que encaixa de forma muito compacta com o meio de filtro.

8. Aparelho da reivindicação 6 caracterizado por o referido tipo rotor compreender um recipiente que inclui um meio de filtro que forma uma parte da borda e um rotor disposto para movimentar-se dentro do recipiente e fixado de forma muito próxima à referida parte.

9. Aparelho da reivindicação 7 ou 8 caracterizado por o referido meio de filtro ser uma malha.

10. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 6-9, caracterizado por o referido meio de filtro ter aberturas de tamanho minimo de pelo menos 75 micrones e aberturas máximas até de aproximadamente 2500 micrones, Lisboa, 1 de Agosto de 2007. Pela Requerente \

Asífcnte Oficial

Λ ·. \ «' * ^ * K íí f CRUZ GARCIA „ ' Propriedade Industrial 4 Conselheiro Fernando de ::¾¾¾ 11-15“ 1070-072 LISBOA