Dispositivo de procesado de biomasa húmeda por fritura.

Dispositivo de procesado de biomasa húmeda por fritura, que incluye una primer cuba (1) que contiene unprimer baño de aceite (108),

unos medios aptos para mantener el aceite de dicho primer baño a una temperatura defritura, que asegura la fritura de la biomasa, y unos medios de introducción (111) de la biomasa en dicha primeracuba (1), unos medios de transferencia (3) de materia frita sólida de dicha primera cuba (1) a unos medios deseparación por decantación gravitatoria de dicha materia frita y del aceite, en forma de una segunda cuba (2) quecontiene un segundo baño de aceite (211) de temperatura inferior a dicha temperatura de fritura y en comunicaciónhidráulica con dicho primer baño de aceite (108) y unos medios de expulsión (210) de la materia frita sólida fuera dedicha segunda cuba (2), caracterizado porque dicho dispositivo incluye:

- unos medios de control del tiempo de residencia de la biomasa en el primer baño de aceite (108), que incluyen unarueda de álabe giratorio dispuesta dentro de dicho primer baño de aceite (108) y apta para desplazar la biomasadesde una zona de introducción de dicha biomasa en la primera cuba (1) hasta una ventana de salida (105) hacia lasegunda cuba (2),

incluyendo dichos medios aptos para mantener el aceite de dicho primer baño a una temperatura de fritura de labiomasa unos medios de toma (401) de aceite de dicha segunda cuba, unos medios de calentamiento (408, 408') delaceite tomado y unos medios de inyección (412) en dicha primera cuba (1) del aceite así calentado.

Dispositivo de procesado de biomasa húmeda por fritura La invención se encuadra en el campo del procesado de biomasa húmeda mediante la tecnología de fritura. Más en particular, ésta concierne a un dispositivo para tal procesado.

En la presente memoria descriptiva, se entiende por biomasa toda materia de tipo orgánico que contiene un elevado contenido de agua, en particular de al menos el 50 % en masa, cualquiera que sea su origen. La biomasa en la que se aplica la invención puede perfectamente ser por ejemplo tanto un lodo, proveniente por ejemplo de las estaciones depuradoras, un residuo de las industrias papeleras, de los mataderos, de la agricultura, etc., o una materia de origen vegetal, como un alimento, un residuo biológico o también un material sedimentario tal como el lignito o la turba.

Un campo de aplicación preferente aunque no limitativo de la invención, que se describirá más concretamente en la presente memoria descriptiva, es el de la fabricación de combustible sólido a partir de biomasa, mediante deshidratación de esta última por fritura. La invención se aplica asimismo de manera similar en la fritura de los alimentos o en la higienización, por ejemplo de los residuos biológicos médicos, o en cualquier otro tipo de procesado que permita obtener, tras la fritura, un material final que sea en particular sólido, almacenable y transportable.

En el estado de la técnica se han propuesto dispositivos de fabricación de combustible sólido a partir de biomasa húmeda, que utilizan la tecnología llamada de deshidratación por fritura. Tal tecnología ya es conocida en sí misma. Esta permite, mediante la puesta en contacto de la biomasa húmeda con aceite a una temperatura adecuada, aumentar considerablemente el Poder Calorífico Inferior, o PCI, de la biomasa frita, hasta aproximadamente 1520 MJ/kg. Este se debe en particular al efecto conjugado del secado y de la impregnación del aceite en la biomasa durante la fritura. La materia sólida es higienizada, almacenable, transportable y valorizable como fuente de energía.

Se puede citar a título de ejemplo de técnica anterior el documento WO 2009/038252, que describe un dispositivo que incluye una unidad de deshidratación que contiene un baño de aceite calentado por un quemador, en el que se introduce la materia que ha de freírse, y una unidad de enfriamiento del combustible obtenido. Se realiza un control del tiempo de residencia de la biomasa en el aceite por medio de un tornillo sin fin o de una banda transportadora que arrastra la materia que ha de freírse al interior de un tambor cilíndrico lleno de aceite. Tal dispositivo presenta en particular el inconveniente de precisar de una notable aportación de energía para realizar la fritura que permite formar el combustible.

Se puede citar asimismo el documento FR714063, que describe un dispositivo de procesado de biomasa húmeda por fritura que incluye las características del preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención pretende subsanar los inconvenientes de los dispositivos existentes de procesado de biomasa húmeda por fritura, en particular los anteriormente expuestos, proponiendo un dispositivo que requiere para su funcionamiento una escasa aportación de energía y en consecuencia presenta un reducido coste de funcionamiento, al propio tiempo que permite obtener una materia sólida, separada del aceite de fritura, con un contenido de agua controlado a la perfección.

Un dispositivo de procesado de biomasa húmeda por fritura según la invención, en particular para formar un combustible sólido a partir de esta biomasa, incluye una primer cuba, llamada de fritura, que contiene un primer baño de aceite, unos medios aptos para mantener el aceite de este primer baño a una temperatura, llamada de fritura, que asegura la fritura de la biomasa, es decir, a una temperatura notablemente superior, por ejemplo en al menos 5 °C, a la temperatura de ebullición del agua, y unos medios de introducción de la biomasa en esta primera cuba.

Este dispositivo incluye una segunda cuba, llamada de separación, determinante de unos medios de separación por decantación gravitatoria de la materia sólida frita en el primer baño de aceite y del aceite, conteniendo esta segunda cuba un segundo baño de aceite de temperatura inferior a la temperatura de fritura. La primera cuba y la segunda cuba son de volúmenes comunicantes, de modo que los respectivos baños de aceite que éstas contienen se hallan naturalmente en comunicación hidráulica entre sí. El dispositivo según la invención incluye además unos medios de transferencia de la materia frita sólida, obtenida a partir de la biomasa, de la primera cuba a la segunda cuba, más exactamente del primer baño de aceite al segundo baño de aceite, y unos medios de expulsión de la materia frita sólida, que ha sido separada del aceite por decantación gravitatoria, fuera de la segunda cuba. Los medios aptos para mantener el aceite del primer baño a una temperatura de fritura de la biomasa, definida y controlada, incluyen unos medios de toma de aceite de la segunda cuba, unos medios de calentamiento del aceite así tomado y unos medios de inyección en la primera cuba del aceite así calentado.

Se engloba en el presente documento, por el término aceite, todo cuerpo graso fluido y, de manera más general, todo fluido que presenta como características el ser no miscible en agua, estable a una temperatura superior a la temperatura de ebullición del agua y de gran poder calorífico. Son especialmente preferidos dentro del ámbito de la invención, para una puesta en práctica para la fabricación de combustible sólido a partir de residuos húmedos, los aceites y los cuerpos grasos obtenidos a partir de residuos agroalimentarios vegetales y animales, las grasas o residuos grasos de la estaciones depuradoras, los cuales habrán sido previamente calentados y hechos líquidos.

De acuerdo con la invención, la fritura de la biomasa propiamente dicha se realiza en la primera cuba, en la que el baño de aceite se encuentra a una temperatura suficiente para asegurar esta fritura. En ella se produce, según es en sí convencional, una deshidratación de la biomasa por fritura. Esta deshidratación conlleva el desprendimiento de vapor de agua en la primera cuba, por encima del baño de aceite. El combustible sólido así obtenido presenta, de manera en sí conocida, un gran poder calorífico.

En formas de realización preferidas de la invención, el baño de aceite de la primera cuba ocupa aproximadamente una cuarta parte de la altura de esta última.

En la segunda cuba se realiza una separación de la materia sólida frita y del aceite del baño. Esta separación está facilitada por la más baja temperatura del aceite en el segundo baño, que permite la detención de la ebullición del agua que se desprende de la biomasa.

En el segundo baño de aceite se produce una transferencia del calor acumulado en la materia sólida frita hacia el aceite, la cual es permitida en particular por el relativamente largo tiempo de residencia de la materia frita sólida en el segundo baño de aceite donde se produce la separación por decantación gravitatoria, de la cual es sabido que por naturaleza conlleva un tiempo de residencia del sólido en el fluido de una cierta duración, suficiente en cualquier caso para asegurar esta transferencia de calor. Además, al estar en comunicación hidráulica el primer y el segundo baño de aceite uno con otro, las temperaturas respectivas de estos baños se mantienen cercanas. Al ser utilizado el aceite del segundo baño para realimentar el baño de aceite de la primera cuba, después de un calentamiento, y al presentar con ello una temperatura relativamente elevada, es pequeña la aportación de energía exterior que ha de proporcionarse para llevarlo a una temperatura adecuada para asegurar la fritura de la biomasa antes de inyectarlo en la primera cuba. Al producirse la recuperación del calor de la materia frita en el baño de aceite de la segunda cuba, disminuye así ventajosamente el consumo de energía requerida para la fritura.

El tiempo de residencia de la materia frita en el segundo baño de aceite, que determina especialmente las transferencias térmicas que en él se producen, adicionalmente es ventajosamente controlado en parte mediante la velocidad de operación de los medios de expulsión de la materia sólida frita fuera de la cuba.

Al funcionar las cubas de fritura y de separación como vasos comunicantes, la pérdida del aceite tomado de la segunda cuba es compensada por una aportación de aceite que espontáneamente se realiza al mismo tiempo desde la primera cuba. Quedan así sensiblemente constantes los volúmenes de aceite en cada una de las cubas. La invención... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de procesado de biomasa húmeda por fritura, que incluye una primer cuba (1) que contiene un primer baño de aceite (108) , unos medios aptos para mantener el aceite de dicho primer baño a una temperatura de fritura, que asegura la fritura de la biomasa, y unos medios de introducción (111) de la biomasa en dicha primera cuba (1) , unos medios de transferencia (3) de materia frita sólida de dicha primera cuba (1) a unos medios de separación por decantación gravitatoria de dicha materia frita y del aceite, en forma de una segunda cuba (2) que contiene un segundo baño de aceite (211) de temperatura inferior a dicha temperatura de fritura y en comunicación hidráulica con dicho primer baño de aceite (108) y unos medios de expulsión (210) de la materia frita sólida fuera de dicha segunda cuba (2) , caracterizado porque dicho dispositivo incluye:

- unos medios de control del tiempo de residencia de la biomasa en el primer baño de aceite (108) , que incluyen una rueda de álabe giratorio dispuesta dentro de dicho primer baño de aceite (108) y apta para desplazar la biomasa desde una zona de introducción de dicha biomasa en la primera cuba (1) hasta una ventana de salida (105) hacia la segunda cuba (2) ,

incluyendo dichos medios aptos para mantener el aceite de dicho primer baño a una temperatura de fritura de la biomasa unos medios de toma (401) de aceite de dicha segunda cuba, unos medios de calentamiento (408, 408') del aceite tomado y unos medios de inyección (412) en dicha primera cuba (1) del aceite así calentado.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de calentamiento del aceite tomado incluyen unos medios de extracción (422) del vapor de agua desprendido en la primera cuba (1) en la fritura y unos medios de intercambio térmico (408) entre el aceite tomado de la segunda cuba (2) y este vapor de agua tomado de dicha primera cuba (1) .

3. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque los medios de transferencia (3) de materia frita sólida de la primera cuba (1) a la segunda cuba (2) están constituidos por un conducto (31) operante por gravedad y que realiza la comunicación entre el primer baño de aceite (108) y el segundo baño de aceite (211) .

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque dicha segunda cuba (2) se halla dispuesta bajo la primera cuba (1) , dicho conducto (31) relaciona una pared inferior (101) de dicha primera cuba y una parte superior de dicha segunda cuba, y los medios de expulsión (210) de la materia frita sólida fuera de la segunda cuba

(2) operan a nivel de una parte inferior opuesta (202) de dicha segunda cuba.

5. Dispositivo según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque dicho conducto (31) desemboca en una parte superior de la segunda cuba (2) y se prolonga en el interior de dicha segunda cuba en un tubo de inmersión (204) llegando a una parte inferior opuesta (202) .

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho tubo de inmersión está dotado de aletas (206) inclinadas en dirección a dicha parte inferior de la segunda cuba.

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicha ventana de salida (105) hacia la segunda cuba (2) está conformada en una pared inferior (101) de dicha primera cuba.

8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque incluye unos medios de arrastre de dicha rueda en movimientos de giro discretos.

9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque incluye unos medios de mantenimiento de un nivel de aceite sensiblemente constante en la primera cuba (1) , mediante introducción de aceite frío en la segunda cuba (2) .

10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque incluye unos medios de puesta a presión reducida en el interior de la primera cuba (1) .

11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la primera cuba (1) incluye, en una parte superior, unos separadores de gotas aptos para eliminar residuos de aceite del vapor de agua que se escapa por encima del primer baño de aceite (108) en la fritura.

12. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los medios de introducción de la biomasa en la primera cuba (1) incluyen una boquilla de extrusión (113) que, dispuesta a través de una pared (102) de dicha primera cuba, presenta una zonas cortantes (116) en una cara posterior (117) opuesta al primer baño de aceite (108) , y unos medios de alimentación de dicha boquilla con biomasa.