Tratamiento, tal como corte, remojo y/o lavado, de material orgánico.

Un aparato para el tratamiento de material, en el que el tratamiento comprende el corte,

el remojo y/o el lavadodel material, en el que el aparato comprende

5- un receptáculo (10) que comprende elementos de pared que definen un contenedor adaptado para contenerfluido y material a tratar,

- un dispositivo (62) de alimentación para suministrar material a tratar al fluido contenido en el receptáculo (10),

- un elemento (20) de descarga en comunicación de fluido aguas arriba con el interior del receptáculo (10) y encomunicación de fluido aguas abajo con una conexión (40) de fluido, el elemento (20) de descarga comprendeun generador (36) de vórtice, caracterizado por que

- una bomba (22) está dispuesta agua abajo del generador de vórtice con el fin de de bombear fluido conmaterial desde el receptáculo hacia el generador (36) de vórtice y a la conexión (40) de fluido aguas abajo,

- por que el que el generador (36) de vórtice y la bomba (22), en combinación, están adaptados para generar unvórtice en la forma de una hélice cónica en el fluido, de manera que el vórtice se extiende al receptáculo,

- y por que la tasa de flujo en la dirección hacia el elemento (20) de descarga es controlable por la bomba (22),de manera que el tiempo de retención del material en el receptáculo (10) puede ser controlado controlando labomba (22).

Tratamiento, tal como corte, remojo y/o lavado, de material orgánico.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un aparato y un procedimiento de tratamiento de material, en el que el tratamiento comprende, por ejemplo, el corte, remojado, lavado del material y, si es necesario, el procesamiento con productos químicos y calor. Siendo el material a tratar material orgánico particulado, preferiblemente un material orgánico que comprende partes fermentables y el tratamiento según la presente invención se refiere, entre otras cosas, a al menos formar parte de un procedimiento que convierte el material en susceptible para un procesamiento adicional en una planta de producción de bio-etanol; en el que dicho procesamiento adicional puede incluir, típicamente, una descomposición, por ejemplo, descomposición de paja, para liberar lignina.

ANTECEDENTES Y OBJETOS DE LA INVENCIÓN En un procedimiento de fermentación adaptado para producir bioetanol, frecuentemente, se requiere un procesamiento inicial del material orgánico antes de la fermentación. Frecuentemente, dicho procesamiento tiene diferentes objetivos, tales como remojar (por ejemplo, para eliminar silicatos, sales y elementos minerales, tales como piedras, grava, arena y arcilla y/o para aumentar el contenido de agua) , cortar, oxidar, deshidratar el material orgánico, y estos se realizan secuencialmente. De esta manera, visto globalmente, el material orgánico debe hacerse susceptible a la fermentación.

Los aspectos particulares importantes relacionados con la conversión del material orgánico en susceptible a la fermentación son remojo, corte y/o lavado del material orgánico. Además, otros aspectos se refieren al tratamiento del material orgánico mediante un tratamiento químico y/o enzimático del material. Por supuesto, dicho aspecto puede combinarse con remojo, corte y/o lavado.

Remojo, en el presente contexto, significa preferiblemente que el material orgánico que típicamente se considera que está seco (con referencia a un contenido de líquido deseado) necesita absorber fluido, siendo preferiblemente agua, tal como agua corriente. El remojo puede usarse también para liberar y/o disolver materia contaminante. En algunos casos, el material seco puede denominarse también como material no remojado.

Cortar, en el presente contexto, significa preferiblemente que el material orgánico es cortado en pedazos, tal como en pedazos más pequeños que su tamaño inicial (antes de ser cortado) .

Lavado, en el presente contexto, significa preferiblemente que la materia contaminante es separada del material orgánico, típicamente, en primer lugar, siendo liberado por y/o disuelto en el líquido y, en segundo lugar, siendo separado. La materia contaminante puede ser piedras, grava, partículas de metal, silicatos, sales, elementos minerales en general, arena, arcilla o sus combinaciones. Frecuentemente, la materia contaminante es materia particulada y, frecuentemente, se encuentra en la superficie de la materia.

El documento US 2008/0054108 describe un triturador que tiene un tanque para recibir materiales a ser triturados. Un rotor está fijado a la salida giratoria de un motor, comprendiendo el rotor un cubo anular giratorio y una pluralidad de paletas que sobresalen, de manera generalmente axial, desde el cubo. Las paletas tienen un borde lateral orientado hacia una dirección axial y una pluralidad de dientes están provistos en el borde lateral de las paletas para proporcionar una trituración rápida de material con un consumo de energía reducido.

El documento US 6.234.415 describe un triturador que incluye un rotor montado en un tubo contiguo a una placa de cribado que tiene orificios. El rotor incluye paletas helicoidales, cuyo diámetro disminuye hacia el extremo exterior del rotor. Las paletas del rotor tienen, en la proximidad de la placa de cribado, un elemento similar a un hombro que sobresale radialmente hacia fuera. El elemento forma un dispositivo generador de presión y generador de subpresión que ejerce un efecto alterno sobre la pulpa conforme el rotor gira, contrarrestando, de esta manera, la obstrucción de los orificios de las placas de cribado.

Ambos de estos dispositivos funcionan de manera que el flujo en el tanque comprende la recirculación en el tanque del líquido presente en el tanque, lo que hace que el tiempo de retención del material a triturar no sea controlable. El tiempo de retención no controlable no es la preocupación principal en el triturado, donde la distribución de tamaños del material triturado es el parámetro crucial. Por lo tanto, los documentos indicados anteriormente describen también trituradoras en las que se usa recirculación para garantizar que todo el material triturado que sale de la cámara de triturado es menor que un tamaño definido por filtrado y en las que se usa recirculación para evitar la obstrucción del filtro.

El documento US 3.990.643 describe un receptáculo que aloja una suspensión de papel de desecho y un rotor situado contiguo a una parte de la pared de receptáculo. Hay provista una primera salida en la pared en la región del rotor de manera que la pulpa producida triturando el papel de desecho por el rotor pueda ser descargada desde el receptáculo. Un colador está interpuesto en la primera salida, y hay provista una segunda salida en una parte opuesta de la pared y dispuesta para descargar materia que tiene una baja gravedad específica desde el receptáculo.

Las trituradoras descritas pueden ser usadas para propósitos de trituración, el patrón de flujo incluye recirculación interna de manera que el material puede ponerse en contacto o no con el rotor un número de veces, de manera que el material contenido en un líquido en el triturador consiste en material que tiene una distribución de tamaños que puede resultar en una deposición, lo que a su vez puede resultar, por ejemplo, en una obstrucción. Además, el tiempo de retención del material en el líquido se considera como no controlable, al menos por la razón de recirculación.

Otra cuestión adicional relacionada con dicha recirculación es que el tiempo de retención del material en el líquido puede ser desconocido y no controlable. Esto puede convertirse en un problema si, por ejemplo, se desea un remojo hasta un cierto nivel (contenido de agua en el material) ya que uno de los parámetros que gobiernan el procedimiento de remojo es el tiempo de retención. Particularmente, esto puede llegar a ser un problema cuando se desea disolver minerales tales como sales.

Una cuestión particular se refiere a conseguir que el material a tratar sea asimilado en un líquido. Frecuentemente, el material a tratar tiene una densidad considerablemente menor que la del líquido y, en dichos casos, ese material tiende a flotar como una "tapa" sobre una superficie superior del líquido, dificultando el remojo del material. Especialmente cuando se trata con materiales muy hidrófobos, tales como paja de cereal, materiales de desecho de maíz, serrín, materiales de residuo de arroz, virutas de madera, caña energética, sorgo, hierba “miscanthus”, hierba “switchgrass”, etc.

Otra cuestión adicional se refiere a la naturaleza destructiva que las partículas contaminantes, tales como piedra y pedazos de metal, pueden tener sobre el borde cortante.

De esta manera, un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato y un procedimiento que al menos mitiguen algunos o más de los problemas relacionados con el aparato y los procedimientos conocidos.

Un objeto adicional y en muchos casos importante de la invención es convertir un material inicialmente seco en susceptible de ser bombeado, de manera que el material pueda ser bombeado hacia, y pueda ser usado como un sellado hidráulico en, un sistema de procesamiento aguas abajo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN De esta manera, se pretende que el objeto descrito anteriormente y varios otros objetos sean obtenidos en un primer aspecto de la invención, proporcionando un aparato para el tratamiento de material, comprendiendo el tratamiento, pero sin limitarse a, corte, remojo y/o lavado del material, comprendiendo el aparato

- un receptáculo que comprende elementos de pared que definen un contenedor adaptado para contener fluido y material a tratar

- un elemento de descarga en comunicación de fluido aguas arriba con el interior del receptáculo y en comunicación de fluido aguas abajo con una conexión de fluido, comprendiendo el elemento de descarga

- un generador de vórtice,

- medios de bombeo dispuestos para bombear fluido con material desde el receptáculo hacia el generador de vórtice y a la conexión de fluido aguas abajo, en el que -el generador de vórtice... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para el tratamiento de material, en el que el tratamiento comprende el corte, el remojo y/o el lavado del material, en el que el aparato comprende 5

- un receptáculo (10) que comprende elementos de pared que definen un contenedor adaptado para contener fluido y material a tratar,

- un dispositivo (62) de alimentación para suministrar material a tratar al fluido contenido en el receptáculo (10) ,

- un elemento (20) de descarga en comunicación de fluido aguas arriba con el interior del receptáculo (10) y en

comunicación de fluido aguas abajo con una conexión (40) de fluido, el elemento (20) de descarga comprende un generador (36) de vórtice, caracterizado por que

- una bomba (22) está dispuesta agua abajo del generador de vórtice con el fin de de bombear fluido con material desde el receptáculo hacia el generador (36) de vórtice y a la conexión (40) de fluido aguas abajo, -por que el que el generador (36) de vórtice y la bomba (22) , en combinación, están adaptados para generar un

vórtice en la forma de una hélice cónica en el fluido, de manera que el vórtice se extiende al receptáculo,

-y por que la tasa de flujo en la dirección hacia el elemento (20) de descarga es controlable por la bomba (22) , de manera que el tiempo de retención del material en el receptáculo (10) puede ser controlado controlando la bomba (22) .

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que el elemento (20) de descarga comprende un canal (30) de flujo que se extiende hacia fuera desde el receptáculo, estando posicionado el generador (36) de vórtice aguas abajo en el canal (30) de flujo según se observa desde una entrada del canal de flujo.

3. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el canal (30) de flujo del elemento (20) de 25 descarga tiene forma de embudo que se estrecha hacia el generador de vórtice.

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato comprende un separador (24) para separar una corriente de fluido que contiene material que ha pasado por el elemento (20) de descarga y una corriente residual de fluido que no contiene sustancialmente material tratado, estando posicionado el separador (24)

aguas abajo del elemento de descarga, preferiblemente aguas abajo de la bomba (22) .

5. Aparato según la reivindicación 4, en el que el separador (24) comprende medios de deshidratación, tales como una o más centrifugadoras o medios para la sedimentación del material tratado.

6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato comprende una línea (26) de flujo de recirculación que suministra el fluido extraído desde el receptáculo (10) al receptáculo (10) .

7. Aparato según la reivindicación 6, cuando depende de la reivindicación 4 ó 5, en el que la línea (26) de flujo de recirculación de fluido está conectada al separador de manera que el fluido residual es recirculado al receptáculo 40 (10) .

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el receptáculo comprende internamente uno o más elementos giratorios y/o uno o más de los elementos de pared que definen el contenedor es/son giratorios.

9. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que el aparato comprende más de un elemento (20) de descarga.

10. Aparato según la reivindicación 9, en el que los elementos de descarga están posicionados contiguos, unos a 50 los otros, en los mismos elementos de pared.

11. Aparato según la reivindicación 9, en el que los elementos de descarga están posicionados, unos frente a los otros, en los elementos de pared opuestos.

12. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el generador de vórtice comprende un elemento cortante giratorio, en el que el elemento cortante está adaptado para cortar el material que fluye en un fluido hacia el elemento cortante.

13. Aparato según la reivindicación 12, en el que el elemento cortante comprende una pluralidad de brazos que se 60 extienden radialmente con bordes cortantes que apuntan en la dirección de rotación.

14. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una alimentación de fluido adaptada para producir un flujo de fluido, siendo preferiblemente un chorro, emergiendo al líquido contenido en el receptáculo durante el funcionamiento del aparato.

15. Aparato según la reivindicación 14, en el que la salida de la alimentación de fluido está dispuesta por debajo de la superficie del fluido.

16. Aparato según la reivindicación 14 ó 15, cuando depende de la reivindicación 6-15, en el que la alimentación de fluido forma parte de la línea de flujo de recirculación. 10

17. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 14 a16, en el que la alimentación de fluido está adaptada para suministrar el fluido en una dirección que es sustancialmente paralela a la velocidad del vórtice en el receptáculo en el punto de suministro.

18. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que elemento de pared que constituye la parte inferior del receptáculo está inclinada con relación a la dirección horizontal, con una salida de materia provista, preferiblemente, en la posición en la que la parte inferior tiene su parte interior más baja.

19. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el dispositivo (62) de alimentación comprende medios de transporte para transportar material a tratar al fluido contenido en el receptáculo, preferiblemente, en una posición por debajo de la superficie del fluido.

20. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo (62) de alimentación está

adaptado para suministrar el material a tratar en una dirección que es sustancialmente paralela a la velocidad del 25 vórtice en el receptáculo en el punto de suministro.

21. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo (62) de alimentación está adaptado para suministrar el material a una velocidad que es al menos el 50% de, y preferiblemente sustancialmente la misma la velocidad que, el fluido en la posición de suministro en el receptáculo del material.

22. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato comprende un dispositivo de medición, dispuesto, preferiblemente, en el dispositivo de medición para medir, preferiblemente de una manera continua, la masa del material y/o el contenido de agua en el material que se suministra al receptáculo.

23. Un procedimiento de funcionamiento del aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que procedimiento comprende ! suministrar material a tratar al fluido contenido en el receptáculo, ! controlar la bomba y el generador de vórtice para establecer un vórtice en el receptáculo en forma de una

hélice cónica, y de manera que no se genere sustancialmente recirculación internamente en el receptáculo. ! controlar la bomba (22) de manera que el fluido con material sea bombeado desde el receptáculo hacia el generador (36) de vórtice y a la conexión (40) de fluido aguas abajo.

24. Procedimiento según la reivindicación 25, en el que el procedimiento comprende añadir fluido al receptáculo 45 preferiblemente por debajo de la superficie del fluido presente en el receptáculo y, preferiblemente, en un chorro que se extiende por debajo de la superficie del fluido presente en el receptáculo.

25. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, en el que el procedimiento comprende ajustar el nivel de fluido en el receptáculo de manera que el fluido se añade por debajo de la superficie o de manera que un 50 chorro de fluido, que es el fluido añadido al receptáculo, se extiende por debajo de la superficie del fluido presente en el receptáculo.

26. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 25 a 28, en el que el procedimiento comprende recircular al menos una fracción de fluido extraída desde el receptáculo a través del elemento de descarga,

preferiblemente en el que la fracción de fluido recirculada es separada del material presente en el fluido cuando el fluido estaba en el receptáculo.

27. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 25 a 30, que comprende determinar el contenido de agua del material que sale del receptáculo en base a al menos una detección del nivel de agua en el receptáculo, el

agua suministrada al receptáculo, la masa del material suministrada al receptáculo y el contenido de agua del material.