Sistema para una deshidratación de sustancias orgánicas a bajas temperaturas al vacío.

Sistema para una deshidratación de sustancias orgánicas a bajas temperaturas al vacío,

del tipo que comprende:

- una cámara de vacío (1) con:

- unos intercambiadores de calor (2) para el calentamiento de una materia inicial (3) a deshidratar,

- una entrada (13) para la introduccion de dicha materia inicial (3) en dicha cámara de vacío (1) sobre o próxima adichos intercambiadores de calor (2),

- una primera salida (21) para la descarga del producto seco final resultante de la deshidratación de la materia inicial(3),

- una segunda salida (8) para la salida del vapor resultante de la deshidratación de la materia inicial (3),

- una bomba de vacío (28) para la extracción de aire de la cámara de vacío (1),

- un sistema generador de calor de entrada (4, 7) unido a dichos intercambiadores de calor (2) de la cámara de vacío(1) para aportar calor a un fluido circulante por los intercambiadores de calor (2), comprendiendo dicho sistemagenerador de calor de entrada (4, 7) una fuente primaria de calor (7) unida a un intercambiador de calor de entrada(4), el cual está unido a dichos intercambiadores de calor (2) de la cámara de vacío (1) para aportar calor a dichofluido circulante por los intercambiadores de calor (2);

- un intercambiador de calor de salida (9) unido a la cámara de vacío (1) a través de dicha segunda salida (8) paracondensar el vapor saliente de la misma,

- al menos un depósito (22) unido a dicho intercambiador de calor de salida (9) para la recogida de dicho vaporcondensado,

- una bomba térmica (16) con:

- un evaporador adaptado para enfriar agua que circula a su alrededor provinente de una tubería caliente (10) delintercambiador de calor de salida (9) y dirigida, mediante una bomba (15), hacia una tubería fría (14) delintercambiador de calor de salida (9), estando dichas tuberías (10, 14) conectadas a una cámara de dicha bombatérmica (16) que contiene a dicho evaporador,

- un condensador adaptado para calentar un fluido que circula a su alrededor y por dicho intercambiador de calor deentrada (4), de manera que dicho intercambiador de calor de entrada (4) está conectado a una cámara de dichabomba térmica (16) que contiene a dicho condensador, y

- un compresor adaptado para compensar pérdidas de calor en el sistema.caracterizado porque comprende además:

- un depósito (12) de materia inicial (3), y

- un intercambiador de calor preliminar (11),

estando conectado dicho intercambiador de calor preliminar (11)

- a través de una tubería caliente (10), a dicho intercambiador de calor de salida (9) que hace circular agua desdeuna primera entrada a una primera salida del intercambiador de calor preliminar (11) en un primer sentido a unatubería de salida (17) del intercambiador de calor preliminar (11), y

- a dicho depósito (12) para conducir la materia inicial (3) alli contenida entre una segunda entrada y una segundasalida del intercambiador de calor preliminar (11), en un sentido opuesto a dicho primer sentido, para calentarlapreliminarmente antes de su traspaso a la cámara de vacio (1), a través de dicha entrada (13).

por la que dicho condensador de dicha bomba de calor actúa como una fuente adicional de calor para colaborar condicha fuente primaria de calor (7).

Sistema para una deshidratación de sustancias orgánicas a bajas temperaturas al vacío.

Campo de la técnica La presente invención concieme en general a un sistema utilizable para procesos de deshidratación y secado al vacio, y en particular a un sistema para el tratamiento y utilización de distintos tipos de biomasa, de productos residuales agricolas, de residuos de granjas de avicultura y porcinas, así como de productos para alimentación, medicina, microbiologia y otras ramas de la industria.

Estado de la técnica anterior

Por la patente RU NI! 2150058 es conocido un sistema para deshidratación a bajas temperaturas de sustancias orgánicas al vacio, que comprende una cámara de vacío, en la que están situados por pisos una serie de intercambiadores de calor construidos como unos discos con rascadores, entre los cuales están instalados unos discos huecos con unos canales tubulares para la circulación de un fluido portador de calor.

Las desventajas de tal sistema son la eficiencia relativamente baja de los intercambiadores de calor determinada por la ocurrencia de unas pérdidas térmicas importantes y también por la ausencia de la utilización de calor, provocada por la salida del vapor de la humedad evaporada.

Por otra parte en la patente RU NI! 2246079, que es el estado de la técnica más próximo, se propone un sistema para deshidratación a bajas temperaturas de unos materiales al vacío, que comprende una cámara de vacio con unos intercambiadores de calor para el calentamiento de la materia inicial, una entrada para el cargamento de la materia inicial a la cámara de vacio y una salida para la descarga del producto seco, una bomba de vacio para extracción del aire de la cámara de vacio, un intercambiador de calor de salida unido a una salida de la cámara de vacío para la condensación del vapor resultante de la deshidratación de la materia inicial y un depósito para la recogida de dicho vapor condensado. El sistema propuesto en dicha patente RU NI! 2246079 también dispone de un intercambiador de calor de entrada unido a una fuente primaria de calor y a dichos intercambiadores de calor de la cámara de vacío para aportar un fluido portador de calor a dichos intercambiadores de calor.

Las desventajas de dicho sistema es la relativamente baja eficiencia tecnológica del proceso de la deshidratación del producto inicial así como la falta de un aprovechamiento eficiente del calor desprendido por el vapor resultante de la evaporación de la humedad de la materia inicial.

La Patente US 5353519 se refiere a un equipo de secado al vacio para desechos o similares por el cual un material a ser secado, como por ejemplo desechos o similares, que ha sido introducido en un recipiente de secado, se puede evitar sustancialmente que se pudra hasta que se inicie un tratamiento de secado. El equipo de secado al vacio es entonces adecuado para la deshidratación de sustancias orgánicas a bajas temperaturas al vacio y comprende todas las caracteristicas del preámbulo de la reivindicación 1.

Descripción de la invención Es necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que cubra las lagunas halladas en el mismo, mediante la aportación de un sistema para deshidratación a bajas temperaturas de unos materiales al vacio que, en comparación con los conocidos y citados arriba, permite obtener un descenso en cuanto al consumo de energía, un aumento de la eficiencia del proceso de la deshidratación a bajas temperaturas y un aumento de la productividad del sistema en su trabajo.

Para ello la presente invención concierne a un sistema para una deshidratación a bajas temperaturas al vaclo, que comprende:

-unos intercambiadores de calor para el calentamiento de una materia inicial a deshidratar,

-una entrada para la introducción de dicha materia inicial en dicha cámara de vacío sobre dichos intercambiadores de calor,

-una primera salida para la descarga del producto seco final resultante de la deshidratación de la materia inicial,

-una segunda salida para la salida del vapor resultante de la deshidratación de la materia inicial,

-una bomba de vacio para la extracción de aire de la cámara de vaclo,

-un sistema generador de calor de entrada unido a dichos intercambiadores de calor de la cámara de vacío para aportar calor a un fluido portador de calor circulante por los intercambiadores de calor de la cámara de vacio,

-un intercambiador de calor de salida unido a la cámara de vacío a través de dicha segunda salida para condensar el vapor saliente de la misma, y

-como mínimo un depósito unido a dicho intercambiador de calor de salida para la recogida de dicho vapor condensado.

El sistema propuesto por la invención se caracteriza porque comprende además un intercambiador de calor preliminar conectado a dicho intercambiador de calor de salida y a un depósito de materia inicial, para calentar preliminarmente dicha materia inicial al hacerla circular en una dirección desde dicho depósito hasta dicha entrada de la cámara de vacío, gracias a la transferencia del calor obtenida al hacer circular agua caliente, provinente de dicho intercambiador de calor de salida a través de una tuberia caliente, por dicho intercambiador de calor preliminar en una dirección opuesta a la de dicha materia inicial.

Los sistemas convencionales solamente comprenden un depósito para la recogida del vapor condensado saliente del intercambiador de calor de salida, lo cual hace que una vez dicho depósito está lleno se tenga que interrumpir el proceso hasta vaciarlo al menos en parte.

Con el fin de superar dicho inconveniente, y posibilitar una operación del sistema en continuo, sin la necesidad de llevar a cabo dichas interrupciones, el sistema propuesto por una realización a presente invención comprende varios depósitos para recogida de vapor condensado conectados en paralelo con el intercambiador de calor de salida, a través de unas respectivas válvulas, con la bomba de vacío y con una bomba para vertido del vapor condensado.

Por lo que se refiere al mencionado sistema generador de calor de entrada éste comprende una fuente primaria de calor unida a un intercambiador de calor de entrada, el cual está unido a dichos intercambiadores de calor de la cámara de vacío para transferir el calor obtenido de la fuente de calor a dicho fluido circulante por los mismos.

El sistema propuesto comprende una bomba térmica con:

-un evaporador adaptado para enfriar agua que circula a su alrededor provinente de una tubería de salida del intercambiador de calor preliminar y dirigida, mediante una bomba, hacia una tubería fría del intercambiador de calor de salida, estando dichas tuberías conectadas a una cámara de dicha bomba térmica que contiene a dicho evaporador,

-un condensador adaptado para calentar un fluido que circula a su alrededor y por dicho intercambiador de calor de entrada, de manera que dicho condensador actúa como fuente de calor adicional para colaborar o sustituir a dicha fuente primaria de calor, estando dicho intercambiador de calor de entrada conectado a una cámara de dicha bomba térmica que contiene a dicho condensador, y

-un compresor adaptado para compensar pérdidas de calor en el sistema.

Mediante la bomba térmica propuesta por la invención con las conexiones descritas de la misma con el intercambiador de calor de salida, el intercambiador de calor preliminar y el intercambiador de calor de entrada se consigue obtener una gran eficiencia en el sistema, aprovechando el calor contenido en el vapor producto de la evaporación de la humedad de la materia inicial para, en colaboración con la bomba térmica, obtener la mencionada fuente de calor adicional utilizada para deshidratar la materia inicial, así como refrigerar el agua saliente del intercambiador de calor de salida.

Para un ejemplo de realización la fuente de calor adicional está adaptada para suministrar calor también a otro u otros sistemas para deshidratación a bajas temperaturas al vacío, para lo cual la mencionada cámara de la bomba térmica que contiene a dicho condensador es conectable a través de unas tuberías con un segundo sistema para deshidratación, en general con un intercambiador de calor de entrada de dicho segundo sistema para una deshidratación a bajas temperaturas al vacío, preferentemente por mediación de unas válvulas.

Mediante los elementos característicos del sistema propuesto por la invención, especialmente el intercambiador de calor preliminar y los depósitos de recogida de vapor condensado dispuestos en paralelo, se consigue que el sistema opere según un ciclo continuo para llevar a cabo el proceso de deshidratación, que se aproveche la energía... [Seguir leyendo]

1. Sistema para una deshidratación de sustancias orgánicas a bajas temperaturas al vacío, del tipo que comprende:

-una cámara de vacío (1) con:

-unos intercambiadores de calor (2) para el calentamiento de una materia inicial (3) a deshidratar,

-una entrada (13) para la introduccion de dicha materia inicial (3) en dicha cámara de vacío (1) sobre o próxima a dichos intercambiadores de calor (2) ,

-una primera salida (21) para la descarga del producto seco final resultante de la deshidratación de la materia inicial (3) ,

-una segunda salida (8) para la salida del vapor resultante de la deshidratación de la materia inicial (3) ,

-una bomba de vacío (28) para la extracción de aire de la cámara de vacío (1) ,

-un sistema generador de calor de entrada (4, 7) unido a dichos intercambiadores de calor (2) de la cámara de vacío

(1) para aportar calor a un fluido circulante por los intercambiadores de calor (2) , comprendiendo dicho sistema generador de calor de entrada (4, 7) una fuente primaria de calor (7) unida a un intercambiador de calor de entrada (4) , el cual está unido a dichos intercambiadores de calor (2) de la cámara de vacío (1) para aportar calor a dicho fluido circulante por los intercambiadores de calor (2) ;

-un intercambiador de calor de salida (9) unido a la cámara de vacío (1) a través de dicha segunda salida (8) para condensar el vapor saliente de la misma,

-al menos un depósito (22) unido a dicho intercambiador de calor de salida (9) para la recogida de dicho vapor condensado,

-una bomba térmica (16) con:

-un evaporador adaptado para enfriar agua que circula a su alrededor provinente de una tubería caliente (10) del intercambiador de calor de salida (9) y dirigida, mediante una bomba (15) , hacia una tubería fría (14) del intercambiador de calor de salida (9) , estando dichas tuberías (10, 14) conectadas a una cámara de dicha bomba térmica (16) que contiene a dicho evaporador,

-un condensador adaptado para calentar un fluido que circula a su alrededor y por dicho intercambiador de calor de entrada (4) , de manera que dicho intercambiador de calor de entrada (4) está conectado a una cámara de dicha bomba térmica (16) que contiene a dicho condensador, y

-un compresor adaptado para compensar pérdidas de calor en el sistema.

caracterizado porque comprende además:

-un depósito (12) de materia inicial (3) , y

-un intercambiador de calor preliminar (11) ,

estando conectado dicho intercambiador de calor preliminar (11)

-a través de una tubería caliente (10) , a dicho intercambiador de calor de salida (9) que hace circular agua desde una primera entrada a una primera salida del intercambiador de calor preliminar (11) en un primer sentido a una tubería de salida (17) del intercambiador de calor preliminar (11) , y

-a dicho depósito (12) para conducir la materia inicial (3) alli contenida entre una segunda entrada y una segunda salida del intercambiador de calor preliminar (11) , en un sentido opuesto a dicho primer sentido, para calentarla preliminarmente antes de su traspaso a la cámara de vacio (1) , a través de dicha entrada (13) .

por la que dicho condensador de dicha bomba de calor actúa como una fuente adicional de calor para colaborar con dicha fuente primaria de calor (7) .

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha cámara de dicha bomba térmica (16) que contiene al menos en parte a dicho condensador es conectable a través de unas tuberías (19) con al menos un segundo sistema para una deshidratación a bajas temperaturas al vacío.

3. Sistema según la reivindicación 2, caracterizado porque dichas tuberías (19) son conectables a un intercambiador de calor de entrada, análogo a dicho intercambiador de calor de entrada (4) , de dicho segundo sistema para una deshidratación a bajas temperaturas al vacío, que es al menos uno.

4. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque dichas tuberías (19) son conectables a dicho intercambiador de calor de entrada de dicho segundo sistema por mediación de unas válvulas (20) .

5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende al menos un segundo depósito (23) unido a dicho intercambiador de calor de salida (9) para la recogida de dicho vapor condensado, estando ambos depósitos (22, 23) conectados en paralelo con el intercambiador de calor de salida (9) , a través de unas respectivas válvulas (24, 25) , con la bomba de vacío (28) y con una bomba (30) para vertido M del vapor condensado, que permiten un trabajo ininterrumpido.

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co Fig.1