PT89155B - Dispositivo de processamento de fluidos - Google Patents

Description

P.I.Ng. 89 155 MEMÓRIA DESCRITIVA DO INVENTO para "DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE FLUIDOS" que apresenta THE NUTRASWEET COMPANY, americana, (Estado de Delaware), comercial e industrial, com sede em 1751 Lake Cook,

Road Deerfiel, Illinóis 60015,

Estados Unidos da América

RESUMO

Dispositivos de processamento de fluídos intermitentes ou contínuos, que incluem meios para gerarem um fluxo toroidal em um fluído a ser processado colocado em um contentor cuja forma de superfície interna corresponde e é substancialmente definida pela superfície externa do fluído quando está submetido a um fluxo toroidal. Nas modalidades preferidas, o aparelho de processamento inclui uma lâmina montada de modo a rodar axialmente dentro de um recipiente que possui a parte interna na forma de taça. 0 recipiente é dotado de uma tampa cuja superfície interna é configurada de modo a adequar-se à superfície superior de um fluído sujeito a fluxo toroidal.

Domínio de aplicação e fundamentos da invenção A presente invenção refere-se genericamente a dispositivos de processamento de fluídos e, mais especificamente, a disposi-

— itivos que são excepcionalmente apropriados para o processa-jlmento intermitente ou contínuo de fluídos, em especial produ-tos alimentares fluídos. ;]θ estado da técnica inclui uma vasta gama de dispositivos concebidos para efectuar a íntima mistura, a emulsão e/ou a homogeneização de pós, grânulos e líquidos. Veja-se, em geral, !as Patentes Norte-Americanas Números 1 994 371, 2 436 767, |4 173 925, 4 395 133, 4 418 089 e 4 525 072.

Dispositivos misturadores típicos, à venda para uso comercial, são os designados usualmente como misturadores "Henschel", fabricados pela firma Thyssen Henschel Company, da Alemanha Ocidental. Veja-se, "Henschel Mixer, a Complete Survey", Brochura 1000E 8/83 B0, distribuída por Purnell International, Houston, Texas 77248, Estados Unidos da América. Ver também as Patentes Norte-Americanas NSs. 4 518 262, 4 176 966, 4 104 738 e 4 037 753. Os misturadores Henschel geralmente incluem uma ou mais lâminas rotativas montadas na base de um recipiente e podendo ser accionados, se desejado, para produ- ! zirem elevadas forças de cisalhamento no material a ser misturado, bem como efeitos de fluidização no material. Estão disponíveis diversos modelos do dispositivo misturador Henschel que permitem o arrefecimento ou o aquecimento dos materiais submetidos à operação de mistura.

Para os fundamentos da invenção têm interesse os dispositivos misturadores contínuos, como os ilustrados nas Patentes Norte-Americanas N2s. 3 854 702 e 4 357 111, que foram projecta-dos para proporcionarem uma maior uniformidade na distribuição da temperatura dentro do material sujeito à mistura. Em resumo, estes dispositivos incluem fases de mistura isoladas e múltiplas, envolvendo peças ou lâminas múltiplas de mistura e uma variedade de deflectores provocam continuamente o contacto dos materiais parcialmente misturados com as peças mis- 3

turadoras.

Apesar de substanciais trabalhos de pesquisa e desenvolvimento na fabricação de dispositivos para a mistura íntima dos materiais, nenhum dos modelos existentes na técnica resolveram adequadamente os problemas da formação de graus elevados de uniformidade da corrente de materiais dentro de um recipiente de mistura, de modo a proporcionar a desejável caracte-rística de uniformidade da distribuição da temperatura dentro do material (por exemplo, um fluído) submetido a mistura. Uma característica comum indesejável dos dispositivos convencionais consiste na presença de múltiplas "zonas mortas" nas quais a velocidade de avanço do material sujeito à mistura é diminuída (em relação ao resto do fluído no recipiente) dando origem, por exemplo, a diferenças de temperatura dentro do fluído. As tentativas para solucionar tais problemas através da introdução de lâminas raspadoras e de deflectores com diversas formas tiveram um êxito limitado, porque esses componentes, por definição, interferem na formação natural da corrente de passagem do fluído que lhe é comunicada pelas lâminas rotativas e peças misturadores, provocando redemoinhos na referida corrente. Além disso, quando os fluídos sujeitos à mistura são susceptíveis de alteração fisico-químicas passando do estado líquido para o estado sólido sob maiores temperaturas (por exemplo, as proteínas em solução sofrem uma desnaturação térmica e aglomeração), a existência de deflectores e semelhantes propicia locais para a reunião e a acumulação de formas indesejadas do produto dentro do recipiente misturador.

Assim, continua a existir, na técnica a necessidade de se dispor de dispositivos de processamento de fluídos com uma nova concepção que proporcione uma maior homogeneidade da distribui ção da passagem e da temperatura dentro do material sujeito ao tratamento de mistura. Um aparelho deste género seria par-

— jticularmente útil nas técnicas de preparação dos alimentos em 'jque a energia mecânica comunicada pelas lâminas rotativas e ijpelos elementos misturadores origina elevadas forças de cisa- i 'lhamento e libertação de energia térmica dentro dos fluídos proteicos que podem ter tendência para solidificar, com os consequentes efeitos prejudiciais das características de ma-cieza dos produtos acabados.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, obtêm-se dispositivos para o processamento contínuo ou descontínuo de fluídos, os quais optimizam a homogeneidade da distribuição da passagem e da temperatura dentro de um fluído submetido ao tratamento de mistura. Numa descrição muito simplificada, os dispositivos construídos em conformidade com a invenção incluem recipientes de mistura, cuja superfície interna é configurada de modo a condizer com a conformação externa do fluído a ser processado após se provocar a passagem do fluído no citado recipiente, através de meios adequados, tais como uma lâmina rotativa. ;Numa configuração preferida actualmente, um processador de acordo com a invenção compreende um alojamento do recipiente tendo incluído dentro dele uma cavidade com a forma substancialmente toroidal ou uma câmara, e tendo montada dentro da cavidade uma lâmina rotativa para formar uma corrente toroidal do fluído a ser processado. 0 alojamento desses dispositivos compreende, usualmente, um recipiente e uma tampa em que o interior do recipiente possui paredes em curva contínua formando uma cavidade em forma de taça, e a tampa tem uma superfície interna reentrante, com uma forma que condiz com a superfície superior de uma toróide. Montada, em geral, na ba-

( — jse da cavidade em forma de taça, fica uma lâmina (com um, ou, jde preferência, com dois ou mais braços) montada de forma a rodar em estreita adjacência à superfície inferior da cavida-íjde, ficando o eixo de rotação alinhado com o eixo do toroíde. jPrefere-se que o braço ou os braços da lâmina se prolonguem iparalelamente ao eixo de rotação e tenham um lado dianteiro isubstancialmente com as paredes em ângulo obtuso que fica em ;frente no sentido da rotação.

[Os Processadores conforme a invenção podem ser projectados para operação intermitente, em que a adição dos fluídos do material de partida e a descarga dos produtos prontos são efectuadas através da remoção ou afastamento da tampa do recipiente. Como uma alternativa, os processadores podem ser preparados para o funcionamento contínuo mediante a adaptação de uma ou mais aberturas para a entrada e a saída do fluído, em que a(s) abertura(s) de entrada são situadas entre a lâmina e a superfície adjacente da cavidade, e a(s) abertura(s) para a saída do produto são situadas, de preferência, na parte da tampa que está no eixo toroidal ou próximo dele. Os processadores podem ser adequadamente dotados de camisas a fim de se poder adicionar ou retirar calor do recipiente e do seu conteúdo de fluído, e podem ser instalados meios para determinar a temperatura do fluído dentro do processador.

Durante a operação, as forças de cisalhamento produzidas pela lâmina rotativa simultaneamente aquecem e misturam o produto dentro da cavidade ou câmara. Durante a rotação da lâmina, o produto assume naturalmente uma configuração toroidal. Devido ao facto de a cavidade ser configurada de modo a adequ a.r-se ao toróide natural, evita-se a existência de "zonas mortas" na cavidade durante a operação de mistura, assim como a acumulação ou a formação de depósitos do produto dentro da cavidade. 6

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A invenção será melhor entendida a partir da seguinte descrição pormenorizada, em conjunto com as figuras dos desenhos anexos, nos quais: a Eigura la é uma vista em corte representando uma forma de realização da invenção concebida para operação intermitente; a Eigura lb é uma vista em planta de uma lâmina do processador; a Eigura 2 é uma vista semelhante à da Eigura 1, mas que representa uma realização preferida da invenção, que é projec-tada para uma operação de passagem contínua; a Figura 3 é uma vista em corte, feito segundo a linha 3-3 da Figura 2; a Figura 4 é uma vista em corte, feito ao longo da linha 4-4 da Figura lb; e a Figura 5 é uma vista que ilustra a operação do processador.

?5SÇRI2ÃO_DETAM^A_DOS_DESENHOS

Embora a descrição detalhada que se segue se refira ao uso do dispositivo em relação ao processamento de um produto alimentar liquefeito, deve-se entender que o dispositivo tem também aplicação no processamento de outros produtos sem ser alimentares. Além disso, ainda que a descrição detalhada seguinte possa incluir referências às posições de peças em relação a outras peças e outros termos relativos, tais como superior,

inferior, externo, interno e outros, deve-se entender que se usam ester termos apenas como auxiliares na descrição do dispositivo e que não devem ser considerados como limitando o âmbito da invenção ao uso do dispositivo em qualquer orientação especial.

Referindo primeiramente a Figura 1, um processador construído consoante a presente invenção compreende um alojamento 10, que, neste exemplo, se apoia numa placa de base 11 e é fixado na mesma por meio de uma pluralidade de parafusos 13. A placa de base 11, por sua vez, é montada num suporte 14, que tem um rebordo emular 16 feito na sua extremidade superior. Um recesso anular 17 no lado inferior da placa de base 11 recebe o rebordo 16. 0 suporte 14 e a placa de base 11 têm passagens coincidentes, que se prolongam verticalmente, 18 e 19 atravessando-as, e um veio de accionamento 20 que se prolonga na vertical, através da passagem 18 e subindo até à passagem 19. 0 veio de accionamento 20 é ligado de forma a poder rodar por meio de um mecanismo de accionamento tal como um motor eléc-trico (não ilustrado) durante a operação do processador. Um veio para as lâminas 21 é fixado na extremidade superior do veio de accionamento 20 e adopta-se uma ligação por chaveta entre os dois veios 20 e 21. 0 alojamento 10 do processador compreende uma parte inferior de recipiente 26 e uma parte de tampa superior 27, apoiando--se o recipiente num suporte anular de apoio 28. 0 suporte com vedação anular 28 tem furos roscados no lado inferior e os parafusos já referidos 13 são enroscados nos furos a fim de fixarem, de modo rígido, o suporte com vedação 28 na placa de base 11. Uma abertura 29 situada no centro e que se prolonga verticalmente é feita no suporte com vedação 28. A parte da extremidade superior da passagem 29 é alargada e forma um ressalto ou assento 33 formado na periferia interna da passagem 29 a fim de alinhar devidamente a vedação 39 no suporte 8 28. 0 veio da lâmina 21 prolonga-se através da passagem 29. Por cima da vedação 29» uma lâmina 36 (ver também a figura l"b) é instalada na extremidade superior do veio da lâmina 21 e fixada no mesmo por uma porca cega 37. A vedação de tampa convencional 39 é montada entre o suporte 31, o veio da lâmina 21 e a anilha 38, a fim de formar nesta junção uma vedação estanque a fluídos.

Neste caso, o recipiente 26 tem uma parede dupla que inclui uma parede externa 41 e uma parede interna 42, ficando as duas paredes distanciadas para formar uma passagem 43 entre elas. As duas paredes 41 e 42 têm a forma de taça e nas res-pectivas partes centrais inferiores possuem aberturas alinhadas 44 que as atravessam e que recebem o suporte de vedação 28; as duas paredes 41 e 42 são fixadas no suporte com vedação 28 por exemplo mediante soldadura. Nas extremidades superiores, as duas paredes 41 e 42 são inclinadas radialmente para fora, desde o eixo geométrico do veio da lâmina 21 e são apertadas firmemente uma contra a outra para formarem uma ligação hermética na área indicada com o námero de referência 46. Um fluído de permuta de calor passa no espaço 43 entre as duas paredes, sendo um tubo de entrada 47 e um tubo de saída 48 fixados na parede externa 41 e ligados ao espaço 43, a fim de que o fluído de permuta de calor passe através do espaço 43. A tampa 27 prolonga-se através do lado superior das duas paredes 41 e 42 e fica assente nos lados superiores das partes inclinadas 46. Para segurar firmemente a tampa 27 no recipiente 26, um anel 51 é colocado no lado inferior das partes de paredes inclinadas 46 e a periferia da tampa circular 27 prolonga-se através do lado superior da parte de paredes inclinadas 46. Uma braçadeira circular 52 rodeia as periferias externas do anel 51 e da tampa 27, possuindo a braçadeira 52, o anel 51 e a tampa 27 superfícies chanfradas cooperantes 53, e

de forma que a braçadeira 52 serve de cunha ou encaixa a tampa 27 hermeticamente para baixo na direcção do elemento 52, jquando as partes são montadas. Uma anilha ou vedação anular 54 é montada entre as superfícies adjacentes do anel 51 e da tampa 27, a fim de vedar a ligação.

Formada dentro do alojamento 26 encontra-se uma cavidade 61 !com a forma de toróide 61, que é formada entre a parede interna 42 do alojamento 26 e a tampa 27. A superfície interna 63 da parede do recipiente tem a forma de uma taça redonda e constitui a metade inferior da cavidade toroidal. A metade superior da cavidade toroidal é formada por uma reentrância côncava anular 64, formada no lado inferior da tampa 27 por cima da parede 63, sendo o recesso anular 64 coaxial com o veio de rotação da lâmina 36 e ao centro da superfície curva 63 do recipiente 26. Na periferia externa da cavidade 61, a superfície interna do recesso 64 prolonga-se para baixo, na área referenciada com o número 66 e fica muito próxima da superfície da borda superior 67 das extremidades da lâmina 36. Além disso, a tampa 27 desce ao longo do eixo da cavidade toroidal 61, para formar uma parte central 68 e o centro da lâ mina 36 e a porca cega 37 sobem inclinados no centro da ιοί róide, directamente por baixo da parte 68. A tampa 27 tem dois furos ou passagens 71 e 72. A passagem 71 fica no eixo da cavidade 61 e prolonga-se desde a superfície superior da tampa 27 e através da parte 68 e abre-se no eixo da cavidade 61. Um tubo 73 é fixado na extremidade superior da passagem 71 por meio de uma junta roscada 74, e um dispositivo regulador da pressão 76, que no exemplo presente é um peso, é colocado na extremidade superior do tubo 73. Forma-se um furo cego 77 no peso 76 e a extremidade superior do tubo 73 prolonga-se para dentro do furo 77. Durante o funcionamento do processador, a pressão interna na cavidade 61 pode ser aliviada para fora da cavidade através do tubo 73, se a pres-

(/ -são subir acima do valor necessário para levantar o peso 76 para fora da extremidade superior do tubo 73, e o peso 76 des-ise modo mantém a pressão dentro da cavidade. A passagem 72 é ;ligada a um outro tubo 78 por meio de uma junta 79, e a passagem 72 prolonga-se até à parte superior da cavidade 61. A passagem 72 e o tubo 78 podem ser utilizados para, por exemplo, descarregar ar da cavidade 61 quando esta fica cheia do fluído a ser processado, e um termopar (não ilustrado), pode ser introduzido no tubo 78 e na passagem 72 e para dentro da superfície superior do fluído durante o processamento, a fim de indicar a temperatura do fluído. A lâmina 36 inclui uma parte central mais espessa 81 que tem um furo 82 que se prolonga verticalmente atravessando-a, para dar passagem ao veio da lâmina 21. A porca cega 37 ajusta-se através da superfície superior da parte 81. Prolongando-se radialmente para fora a partir da parte 81, estão dois braços 83 e 84, que se encurvam radialmente para fora e para cima e se estendem muito próximos (prefere-se uma distância de cerca de 0,5 a 1,0 mm) da superfície interna curva 63 da parede 42 do recipiente. As partes de extremidade supérior dos braços da lâmina 83 e 84 são praticamente paralelas ao eixo da lâmina e, dessa maneira, os braços prolongam-se por cima da metade inferior da cavidade toroidal. Conforme se mostra na Figura lb, os lados 86 e 87 dos dois braços 83 e 84 também são afilados de tal forma que os braços da lâmina estreitam--se nas suas extremidades externas adjacentes. Supondo que a lâmina 36 e o eixo 21 rodam no sentido anti-horária, como se vê na Figura lb, os dois braços 83 e 84 têm lados anteriores 86 e lados posteriores 87. Com relação à Figura 4, os dois lados 86 e 87 de cada braço fazem entre si um ângulo obtuso mas, de preferência, afilam-se para baixo e na direcção um do outro.

Considerando o funcionamento do processador ilustrado na Figu- 11

ra la, pressupôe-se que o veio composto 20,21 é acoplado para ser posto em rotação por um motor de accionamento apropriado e que a tampa 27 é inicialmente retirada do recipiente 26. A cavidade 61 é cheia com uma carga de fluído, cujo volume é virtualmente igual ao volume da cavidade 61 com a tampa colocada no recipiente.

Com esta carga de fluído dentro da parte de recipiente da cavidade, a tampa 27 é colocada sobre o recipiente, prolongando-se a parte anular 66 da tampa para baixo para dentro da cavidade do recipiente. A braçadeira 52 é então ligada às partes periféricas externas adjacentes do recipiente e da tampa a fim de segurar hermeticamente a tampa no recipiente, k medida que a tampa 27 é abaixada para o recipiente, o ar existente na parte superior do recesso côncavo 64 pode escapar-se pela passagem 72, juntamente com qualquer quantidade de fluído existente em excesso dentro da cavidade 61. A eliminação do ar da cavidade pode ser auxiliada rodando lentamente o eixo composto de accionamento 20, 21 e a lâmina 36, a fim de eliminar quaisquer bolsas de ar existentes no fluído e remover todo o ar da cavidade. Desta maneira, o ar é extraído da cavidade 61 antes do processamento.

Para processar o fluído, 0 eixo composto de accionamento 20, 21 e a lâmina 36 são rodados rapidamente, e a rotação a alta velocidade dos braços 83 e 84 produz elevadas forças de cisa-lhamento dentro do fluído. Formam-se impulsos subsónicos nas arestas dianteiras 86 dos braços e ocorre uma cavitação nas arestas posteriores, 87. A rotação rápida dos braços obriga o fluído a assumir a forma de um toróide natural 91» conforme ilustrado na Figura 5. Por toróide natural entende-se que o fluído assume naturalmente o formato de toróide na ausência de tampa 27 no recipiente. Por outras palavras, se a tampa 27 estivesse removida e a lâmina rodasse com velocidade suficiente, o fluído tomaria a forma de um toróide 91. 0 recesso cõn- 12

cavo anular 64 no lado inferior da tampa 27 tem uma configuração que condiz com a superfície do toróide 91 impedindo, assim, a existência de "zonas mortas", em que a corrente do flui, do é muito menos intenso.

Relativamente à Figura 5, o fluído superficial do toróide 91 flui para cima e radialmente para dentro, desde as extremidades externas dos "braços da lâmina e o fluído desloca-se ao longo do trajecto indicado pelas setas 92. Além disso, o fluído move-se na direcção circunferencial e segue a direcção do movimento da lâmina, percorrendo desse modo um percurso helicoidal. Além disso, de acordo com a teoria formam-se no fluído um certo número de camadas concêntricas (sendo as camadas concêntricas representadas pelas setas concêntricas 93) e as camadas seguem trajectos helicoidais semelhantes. Todavia, existe também um movimento do fluído entre as camadas, de modo que se atinge rapidamente homogeneidade dentro do fluído. 0 movimento da lâmina através do fluído e o movimento das diversas camadas de fluído umas contra as outras são tão intensas que existe um grau elevado de conversão da energia mecânica em calor.

Quando a lâmina roda a cerca de 5 000 rpm, a lâmina obriga o fluído a assumir o fluxo toroidal rápido descrito e ocorrem uma turbulência e uma cavitação significativas, especialmente em frente das arestas dianteiras 86. 0 movimento do fluído permite uma rápida transferência de calor da parede 42 e do fluído permutador de calor. A agitação ou força de intenso cisalhamento produzida pela lâmina mistura rapidamente e aquece o fluído. A conversão da energia mecânica em calor é avaliada pela medição da subida de temperatura no fluído para um valor acima da temperatura do fluído permutador de calor por unidade de tempo e por unidade de massa. A intensidade da aplicação de trabalho ao fluído pela lâmina rotativa 36 é suficientemente elevada (conforme reflectida pelo valor do au-

mento da temperatura devida unicamente aos efeitos mecânicos) para impedir a agregação de, por exemplo, moléculas proteicas maiores que um tamanho de partículas de cerca de 1 a 2 micra. A lâmina 36 é especialmente eficiente no aquecimento e mistura do fluído. As faces anteriores 86 que relativamente fazem um ângulo ohtuso da lâmina girando a 5 000 rpm produzem imr-pulsos subsónicos no fluído, enquanto surge uma cavitação nas arestas traseiras 87. A ligeira obliquidade para baixo e para dentro dos lados 86 e 87 (ilustrada na Figura 4) desloca o fluído em frente dos braços da lâmina na direcção do fundo da cavidade e de encontro à parede. Esta acção produz uma grande agitação no fluído e também elimina eficazmente a acumulação de produto na parede da cavidade. A lâmina produz um toro ou um anel cilíndrico natural e a câmara ou cavidade tem uma configuração que condiz com o toro natural durante a operação de mistura, evitando-se assim a formação de espaços mortos na cavidade, impedindo a acumulação ou a agregação do produto nos espaços com velocidade reduzida e promovendo a uniformidade da mistura.

Num caso em que se deve evitar que o fluído se tome demasiadamente quente na cavidade, um fluído de arrefecimento circula pelos tubos 47 e 48 e no espaço 43, a fim de impedir que a temperatura do fluído dentro da cavidade 61 suba acima de uma temperatura pretendida. Por outro lado, se o fluído tiver de ser aquecidp, um fluído quente pode passar através do espaço 43. Depois de o fluído ter sido agitado suficientemente pela lâmina e a temperatura do fluído ter atingido o nível desejado, pára-se a rotação da lâmina, retira-se a tampa 27 e retira-se a porção de fluído misturado da cavidade 61.

As Figuras 2 e 3 ilustram uma forma de realização preferida da invenção, que é projectada para uma operação de funciona-

14 mento contínuo, em contraste com o funcionamento intermitente da forma de realização representada na Figura la. As modali-jdades das figuras la e 2 incluem partes correspondentes, e são usados os mesmos números de referência nas duas figuras para as partes correspondentes, com a diferença de se adicionar o valor numérico 100 aos números das Figuras 2 e 3.

Referindo especificamente a Figura 2, o processador inclui um recipiente 126 e uma tampa 127, semelhantes aos da Figura la, excepto em que a tampa 127 tem uma espessura vertical maior. 0 recipiente e a tampa da Figura 2 são ligados um ao outro por uma "braçadeira 152 com a vedação 154 e a anilha tórica 155 colocadas entre eles. 0 recipiente e a tampa formam uma cavidade toroidal 161 entre si e uma lâmina 136 é montada na cavidade 161. Neste exemplo específico, o recipiente 126 tam-hém tem paredes duplas semelhantes às do recipiente da Figura la, e são tamhém instalados tubos de entrada e saída. Contudo os tubos 147 e 148 são vedados por bujões 201 a fim de formar um espaço de ar morto 143 entre as duas paredes, servindo este espaço de isolamento em volta do recipiente. Na tampa 127 formam-se a passagem 172, que pode ser usada para um detector jda termo-elemento, e a passagem 171 que, neste caso, forma uma saída para a corrente contínua de saída do prcduto fluído depois do processamento à medida que sai da cavidade 161. 0 recipiente 126 é montado na placa de base 111 por meio de uma base 128 que, nesta modalidade da invenção, inclui também uma passagem para a admissão do fluído para dentro da cavidade do processador. Um tubo de entrada de produto 203 é ligado a uma fonte (não ilustrada) do produto fluído e a uma anilha de vedação 204 que se ajusta hermeticamente em tomo da periferia externa da base 128. A extremidade interna do tubo 203 liga com uma passagem diagonal 206 na base 128, que é vedada na sua extremidade externa por anilha tórica 207. A passagem 206 forma um ângulo radial para dentro e para cima, como se

vê na Figura 2, para a superfície interna da base 128 e para uma bucha distanciada 208. Um recesso circular ou entalhe 209 é feito na superfície externa da bucha 208 e a passagem 206 está em comunicação livre com o entalhe 209. Por consequência, o produto que entra no processador através do tubo 203 passa através da passagem 206 e entra no entalhe anular 209. Um grai. de número de aberturas de alimentação ou entradas 211 formam um ângulo para cima e radialmente para dentro a partir do entalhe anular 209 e as extremidades superiores das entradas 211 aparecem na superfície superior da bucha 208 por baixo da superfície inferior da lâmina 136. Devido aos ângulos das entradas 211, o produto fluído que entra na cavidade passa primeiramente em sentido radial para dentro e para cima e depois escorre radialmente para fora e para cima, ultrapassando os lados da lâmina 136.

Instala-se uma vedação mecânica 216 para vedar a ligação entre a bucha distanciada 208 e a lâmina 136. A vedação mecânica 216 é anelar e é vedada em relação à bucha 208 pelas anilhas tóricas 217 e 217B, e uma face da vedação 218 que se prdonga para cima na extremidade superior da vedação 216 encosta ao lado inferior da lâmina 136. Com relação à figura lb, a face da vedação 218 está representada em linhas tracejadas e deverá notar-se que ela situa-se totalmente dentro do contorno exterior da lâmina. Para conseguir uma boa vedação, o lado inferior da lâmina 136 na área da face da vedação 218 é, de preferência, esmerilada. Coloca-se uma outra vedação de viro-la rotativa 221 entre a base 128 e o veio 121, para vedar esta ligação. A vedação 221 é montada de maneira a não poder rodar na sua superfície externa, sobre a base 128 e a sua periferia interna encaixa mediante deslizamento na superfície externa do veio 121. Uma mola anelar 222 do tipo de mola de liga mantém a vedação de virola hermeticamente contra o veio 121. 16

Forma-se assim uma câmara 223 entre a vedação de virola 22, a vedação mecânica 216, a superfície exterior do veio 121 e a bucha 208. Esta câmara 223 é atravessada pela água de refrigeração que entra no processador por um tubo 226, e sai do processador por um outro tubo 227, sendo os dois tubos colocados em lados opostos do processador, conforme se mostra na Figura 3. Os dois tubos 226 e 227 são também montados no anel de vedação 204 e prolongam-se radialmente através do anel 204. As passagems para 228 e 229 são feitas através da base 128, ligando as extremidades internas das duas passagens com os lados opostos da câmara 223- As extremidades externas das passagens 228 e 229 ligam-se respectivamente, aos tubos 226 e 227, sendo montadas anilhas tóricas em volta destas ligações. Consequentemente, durante o funcionamento do processador, a água de refrigeração passa para o processador através do tubo 226, entrando na câmara 223 e rodeando as superfícies internas na área em que a vedação mecânica 216 encosta na superfície inferior da lâmina 136 e saindo depois da câmara pelo tubo 227.

Durante a operação do processador a tampa 127 é fixada no recipiente 126, a lâmina 136 é rodada dentro da cavidade 161 e a água de arrefecimento é obrigada a passar através de câmara 223. Depois, a mistura de produto é introduzida na cavidade 161 fazendo-a passar através do tubo de entrada 203, através da passagem 206 e das entradas 211, e para dentro da cavidade 161 desde o lado inferior da lâmina rotativa 136. 0 produto fluído enche a cavidade 161 e o ar que inicialmente enche a cavidade é empurrado através do tubo pela corrente de fluído. 0 fluído assume a sua forma toroidal natural dentro da cavidade 161, como já foi descrito, e as paredes do recipiente 126 e a tampa 127 amolda-se ao formato de toróide natural. 0 produto na cavidade é mantido sob pressão porque é necessária uma pressão no tubo 203 para forçar o produto fluído a passar através da cavidade e a sair pela passagem 171. 0 tubo

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'de descarga 231, ligado à passagem 171, pode conter um estrangulamento ou uma válvula a fim de formar uma contrapressão e, |desse modo, aumentar a pressão na cavidade lôl. |A operação de mistura e aquecimento, ora descritos, do fluí-!do na cavidade 161 é semelhante à que ocorre na cavidade 61. !0 fluido que entre na cavidade passa directamente para uma área de elevado cisalhamento por baixo da lâmina. Além disso, o ângulo das entradas 211 para cima e para dentro, obriga o fluído que entra, a ter um movimento turbulento e a passar de encontro à vedação 216 e, desse modo, impedir qualquer aglomeração ou incrustação do fluído nessa área. Além disso, a corrente para dentro e a proximidade do centro garante que todo o fluído passe por baixo da lâmina e que uma porção do fluído não seja derivado para fora, junto dos lados dos braços imediatamente depois de sair das entradas 211. A passagem de arrefecimento dentro da câmara 223 impede que o suporte 216 e a lâmina aqueçam excessivamente e queimem o produto fluído que está a ser processado. A abertura 206 oposta à entrada 211 é, de preferência, ligeiramente alargada para que se obtenha uma corrente uniforme através das três entradas. I Da descrição acima tornar-se-à evidente que se obteve um pro-! cessador novo e vantajoso. 0 processador é especialmente efi-! ciente nos casos em que a lâmina simultaneamente mistura, aque--! ce e reduz o tamanho das partículas do fluído, dando origem a produtos homogéneos e macios. Evita-se a existência de espaços mortos dentro da câmara ou cavidade de mistura, visto que eles são áreas onde podem ocorrer uma aglomeração ou queima do produto. E também possível um controlo térmico rigoroso do fluído e o processador pode ser adaptado para uma operação contínua ou intermitente.

Ainda que tenha sido descrita uma lâmina com dois braços, deve-se entender que a lâmina poderia ter três ou quatro braços

Claims (2)

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ι ι por exemplo. Além disso, os braços poderiam ser mais longos e prolongar-se para cima, entrando no recesso da tampa. 2 de esperar que numerosas outras modificações e variações na concepção do dispositivo da presente invenção ocorram aos peritos neste assunto vulgares depois de examinarem a descrição anterior das modalidades ilustrativas da presente invenção. Consequentemente, apenas as limitações expostas nas reivindicações em anexo devem ser feitas na invenção. R_e_i_v_i_n_b_i_ç_a_q_õ_e_s 1¾. - Dispositivo de processamento de fluídos, caracterizado pelo facto de compreender: um meio gerador de um fluxo toroidal em um fluído a ser processado; um meio de contentor que contém o referido meio gerador de fluxo toroidal, para conter o fluído sujeito ao fluxo toroidal, sendo a forma da superfície interna do referido meio de recipiente substancialmente definida pela configuração externa de um fluído contido no mesmo e submetido ao fluxo toroidal. 2ã. - Dispositivo de processamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o referido meio gerador 19

do fluxo toroidal incluir uma lâmina montada de modo a rodar axialmente dentro do mencionado meio contentor. 3g. - Dispositivo de processamento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de o citado meio contentor compreender um recipiente e uma tampa de recipiente, em que o referido recipiente possui uma parede interna curva formando uma cavidade em forma de taça, e a referida tampa de recipiente tem um parede interna curva com a forma da parte superior de uma toróide. A-. - Dispositivo de processamento de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de a referida lâmina incluir no mínimo dois braços que se prolongam radialmente para fora desde o eixo de rotação da lâmina, e curva-se suavemente e prolonga-se em estreita adjacência às paredes internas curvas do citado recipiente. 5- . - Dispositivo de processamento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de os braços da mencionada lâmina possuir lados principais que avançam na direcção da rotação da referida lâmina durante a rotação, sendo os ditos lados principais praticamente rombos e prolongando-se em estreito adjacência às referidas paredes internas. 6- . - Dispositivo de processamento de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de partes dos mencionados braços se prolongarem praticamente paralelos ao eixo de rotação da lâmina. 7®. - Dispositivo de processamento de acordo com a reivindi- 20

ι cação 4, caracterizado pelo facto de os referidos lados principais dos ditos braços se inclinarem para fora e em afastamento do referido eixo. 8â. - Dispositivo de processamento de fluídos, caracterizado pelo facto de compreender: a) um recipiente tendo paredes internas curvas que formam uma cavidade com formato de taça; b) uma tampa de recipiente afixada ao referido recipiente e fechando a dita cavidade, em que a citada tampa possui um recesso côncavo, e a dita cavidade e o referido recesso combinam-se para formarem uma câmara de misturação, cuja configuração interna assume praticamente a forma da configuração da superfície externa de uma toróide tendo um eixo toroidal; c) uma lâmina montada dentro da referida câmara, para rodar em um eixo, em que o dito eixo de rotação coincide com o referido eixo toroidal, tendo a citada lâmina, no mínimo, dois braços que se prolongam radialmente para fora desde o dito eixo, se curvam suavemente e se prolongam em estreita adjacência às referidas paredes internas do recipiente, sendo os ditos braços curvados de modo semelhante à curva das mencionadas paredes; d) durante a operação com um fluído na referida cavidade, a dita lâmina rotativa coopera com as citadas paredes internas e obriga o dito fluído a tomar a forma de uma toróide, que se adapta ao formato e dimensão da citada câmara. 9§. - Dispositivo de processamento de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de os referidos braços da dita lâmina terem lados principais que avançam na direcção da rotação, e os ditos lados principais são relativamente rombos.

10^. - Dispositivo de processamento de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto dos referidos braços terem partes terminais que se prolongam virtualmente paralelas ao mencionado eixo de rotação. 11-. - Dispositivo de processamento de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de o referido recipiente possuir passagens para o fluxo do fluído nele formadas que levam a aberturas de entrada para a fluência de um fluído entrando na citada câmara, entre a referida lâmina e as ditas paredes internas do mencionado recipiente. I2â. - Dispositivo de processamento de fluídos, caracterizado pelo facto de incluir uma caixa que possui uma câmara mistura- l dora fechada nela formada, uma lâmina montada na dita câmara e instalada de modo a poder girar sobre a dita caixa, em que a referida lâmina fica adjacente a uma superfície interna da ímencionada câmara, em que a dita câmara e a referida lâmina possuem periferias condizentes e a citada câmara é pratica-mente simétrica em torno do eixo de rotação da dita lâmina, em que a rotação da referida lâmina com um fluído dentro da dita câmara obriga o fluído a assumir uma forma toroidal, e a j jdita câmara é configurada de modo a encerrar praticamente a ídita forma toroidal. 13â. - Processador de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo facto de a mencionada caixa ter uma passagem para entrada do fluído e uma passagem para a saída do fluído, nela configuradas. I4â. - Processador de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de a referida passagem de saída ficar prati- 22

camente no dito eixo de rotação. 15-· - Processador de acordo com a reivindicação 13, caracte-rizado pelo facto de a dita passagem de entrada ficar entre a i |citada lâmina e uma parede interna adjacente e pertencente à mencionada câmara. 16§·. - Dispositivo de processamento de fluídos, caracterizado pelo facto de incluir uma caixa que possui uma câmara misturadora fechada feita na dita caixa, em que a referida câmara encerra um espaço com a forma de uma toróide tendo um eixo to-roidal, uma lâmina montada de modo a girar dentro da referida câmara e tendo um eixo de rotação que coincide praticamente com o referido eixo toroidal, uma saída para o fluído feita na dita caixa a fim de retirar o fluído da citada câmara e próxima praticamente do dito eixo toroidal, e uma saída para o fluído formada na mencionada caixa.

17- Processador de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo facto de a referida entrada para o fluído ficar situada entre a dita lâmina e uma superfície interna adjacente pertencente à dita câmara. 18â. - Processador de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo facto de a dita entrada para o fluído incluir uma pluralidade de aberturas espaçadas em volta do dito eixo. 19ã· - Processador de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo facto de incluir ainda um marcai sobre a referida caixa, para a montagem rotativa da citada lâmina, e incluir ainda passagens para o fluxo refrigerante na citada caixa, para arrefecer o referido mancai. Lisboa, 2 de Dezembro de 1988 0 Agente C"' "" ' T lustrial

Agonio Oficia! da Prepriedada Intíuitrlal R. Castilho, 201-3/ E.-1000 USflOA Telefc. 65 13 39-65 46 13 Américo da Silva Carvalho