Procesador de biomasa.

Un proceso para la extracción de jugo de un material fibroso, comprendiendo el procedimiento:

alimentar el citado material fibroso al interior de una cámara de recepción (30) que contiene un líquido en la misma;

combinar el citado material fibroso y el citado líquido en la citada cámara de recepción (30) para formar una primera mezcla líquida en el que la etapa de combinar el material fibroso y el líquido en la cámara de recepción (30) comprende emplear dispositivos de corte (35) que se extienden en la cámara de recepción para cortar y cizallar el material fibroso suspendido en el citado líquido; y

retirar la primera mezcla líquida de la cámara de recepción (30);

el proceso se caracteriza porque comprende:

hacer pasar la primera mezcla líquida retirada a través de al menos un dispositivo disruptor de celdas (40) para facilitar la liberación al menos parcial de jugo del material fibroso dentro de la citada primera mezcla líquida retirada, formando de este modo una segunda mezcla líquida que tiene un contenido de jugo relativamente más alto que la citada primera mezcla líquida con material fibroso cortado relativamente fino suspendido en la misma;

y

recoger al menos una porción de la citada segunda mezcla líquida.

Procesador de biomasa Referencia cruzada a aplicaciones relacionadas La presente solicitud reivindica prioridad de la Solicitud de Patente Provisional Australiana número 2005905818 presentada el 20 de octubre de 2005.

Campo de la invención La presente solicitud se refiere a un procedimiento y aparato para la extracción de jugo de material vegetal cosechado. En particular, la presente solicitud se refiere a un procedimiento y aparato para la extracción de jugo de cultivos que contienen azúcares, tales como sacarosa, fructosa y / o glucosa.

Antecedentes de la invención La caña de azúcar es una planta de cultivo monocotiledónea que crece a una gran altura, que se cultiva en las regiones tropicales y subtropicales del mundo principalmente por su capacidad para almacenar altas concentraciones de sacarosa, o azúcar, en los entrenudos del tallo. El sorgo es un pariente cercano de la caña de azúcar y al igual que la caña de azúcar, determinadas variedades de sorgo, conocidas como " sorgos dulces", también acumulan grandes cantidades de azúcar en sus tallos. Próximo al momento de la madurez del grano, los sorgos dulces tienen del 10% al 25% de azúcar en el jugo del tallo, siendo la sacarosa el disacárido predominante.

La industria azucarera australiana produce azúcar en bruto y refinada a partir de la caña de azúcar, siendo exportado aproximadamente el 85% del azúcar en bruto producido en Australia, siendo el ingreso neto para Australia por las ventas de azúcar en 1999 / 2000 de aproximadamente 1 mil millones de dólares (SRDC 2002) .

Tradicionalmente, el azúcar se extrae inicialmente de la caña en bruto en los molinos de caña de azúcar distribuidos en toda la región de cultivo. Típicamente, la caña de azúcar crece de 10 a 18 meses antes de la cosecha y la caña de azúcar madura posee una altura de dos a cuatro metros y se cosecha idealmente cuando el contenido de azúcar está en su punto más alto. En Australia y otros países técnicamente avanzados, la caña de azúcar es cosechada con una variedad de cosechadoras mecánicas, que cortan los tallos de caña en sus bases, cerca de la tierra, y alimentan los tallos de la caña por medio de una variedad de instrumentos de corte, para producir tochos de caña que pueden ser recogidos y transportados fácilmente a los molinos para su procesamiento posterior.

Los tochos de caña normalmente se recogen en contenedores y se transportan a los molinos de caña de azúcar por una variedad de métodos, tales como locomotoras diesel u otros similares. La caña se procesa típicamente de tal manera que la caña que se ha cosechado más pronto se procesa en primer lugar para mantener un suministro fresco de caña al molino. La caña es triturada entonces típicamente en un molino de martillos para triturar la caña y convertirla en material fibroso. En lo que a esto se refiere, las celdas en el tallo de la caña que contienen el jugo se rompen, pero no se extrae jugo en esta etapa.

La caña triturada se alimenta entonces típicamente a través de una serie de molinos de estrujamiento para extraer el jugo rico en azúcar del material fibroso, y el jugo se bombea entonces para su procesamiento posterior. El material fibroso que queda se llama bagazo, que puede ser utilizado como fuente de combustible para el molino. Se ha encontrado que la eficiencia de la extracción del jugo a partir de tales métodos de estrujamiento o exprimido es bastante baja, y en algunos casos las pérdidas puede ser tan altas como el 50%. Esto es debido típicamente a la disrupción celular insuficiente del material fibroso y en muchos casos, la liberación completa de la sustancia secundaria de la planta, que está fijada en parte a la estructura celular del material fibroso, no es posible con tales procesos mecánicos tradicionales.

El jugo se calienta típicamente a continuación bajo presión en presencia de cal para facilitar la precipitación de impurezas, tales como tierra, etc. que se encuentran presentes en el mismo, las cuales se eliminan en un clarificador en el que tales impurezas se depositan en el fondo del mismo como barro. En lo que a esto se refiere, el jugo claro o clarificado se extrae de la parte superior del clarificador y es concentrado en jarabe hirviendo el exceso de agua en una estación de evaporación. Se hace entonces que el jarabe pase a través de múltiples etapas de cristalización para extraer la sacarosa después de lo cual el producto se hierve y la sacarosa se separa de la fracción de melaza restante. El azúcar en bruto a continuación se enfría y se seca y es transportado en granel a las refinerías de azúcar en todo el mundo para realizar una purificación adicional, dando como resultado un producto purificado de alta calidad.

Con los sistemas tradicionales de cosechado y procesamiento de la caña de azúcar para obtener sus diversos subproductos, el cultivo de caña de azúcar es típicamente cosechado y retirado del campo completamente, lo que produce una pérdida de biomasa que debe ser compensada con la aplicación de fertilizantes y otros productos similares en los campos para mantener los niveles de producción de cultivos. Toda la fibra generada durante el

proceso de producción es retenida normalmente en la fábrica, en la que se utiliza como combustible para generar electricidad para el molino o se vende como pienso o fertilizante, con lo cual el productor original de la caña obtiene poco beneficio.

Además, puesto la caña de azúcar en forma de tochos se transporta a distancias considerables a la fábrica por una variedad de métodos de transporte, el transporte y los costos de manipulación son generalmente altos. Como los tochos representan un volumen significativo de materias primas, se requieren vehículos relativamente grandes para el transporte de la caña, creando una carga adicional a la infraestructura local y gubernamental para soportar este tipo de vehículos de transporte.

Igualmente, el procedimiento de molienda genera una variedad de subproductos útiles, distintos del azúcar en bruto.

Estos subproductos incluyen etanol, que puede ser producido a partir de melazas fermentadas y se utiliza como combustible, o un producto de limpieza o en perfumes y ladrillos; melaza, el jarabe de producto final que se puede utilizar como material de alimentación para el ganado, así como una materia prima para la producción de alcohol y dióxido de carbono; y lodos y cenizas, que son el residuo que queda después de la filtración que se puede utilizar como acondicionadores del suelo y fertilizantes. Puesto que el cultivador de caña no tiene acceso directamente a estos subproductos ya que sólo estén disponibles a través del procedimiento de molienda, es difícil que el productor lleve al mercado y comercialice estos productos para proporcionar oportunidades adicionales de diversificación.

Cualquier explicación de documentos, actas, materiales, dispositivos, artículos o similares que han sido incluidos en la presente memoria descriptiva es únicamente con el propósito de proporcionar un contexto para la presente invención. No debe ser tomada como una admisión de que alguna o todas estas cuestiones forman parte de la base de la técnica anterior o eran de conocimiento general común en el campo correspondiente a la presente invención, tal como existía antes de la fecha de prioridad de cada reivindicación de esta solicitud.

El documento GB 984164 describe un procedimiento y aparato para la extracción de la sacarosa de la caña de azúcar. La caña de azúcar es estrujada en un molino y el bagazo resultante es sometido a un líquido de maceración. Una vez que el bagazo ha sido sometido al líquido de maceración entonces se puede hacer pasar a través de otros molinos adicionales para un estrujado adicional.

El documento AU 747116 describe un procesador de caña de azúcar en el campo con un medio de desmenuzado (por ejemplo, un cortador) para desmenuzar finamente la materia vegetal recibida y un medio de separación que incluye un triturador de bagazo para separar el jugo que contiene azúcar de la materia vegetal finamente desmenuzada.

Sumario de la invención De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención es un proceso para la extracción de jugo de un material fibroso, comprendiendo el procedimiento:

alimentar el citado material fibroso al interior de una cámara de recepción que tiene un líquido contenido en la misma;

combinar el citado material fibroso y el citado líquido en la citada cámara de recepción para formar una primera mezcla líquida, en el que la etapa de combinar el material fibroso y el líquido en la cámara de recepción comprende emplear dispositivos de corte que se extienden en la cámara de recepción para cortar y cizallar... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la extracción de jugo de un material fibroso, comprendiendo el procedimiento:

alimentar el citado material fibroso al interior de una cámara de recepción (30) que contiene un líquido en la misma;

combinar el citado material fibroso y el citado líquido en la citada cámara de recepción (30) para formar una primera mezcla líquida en el que la etapa de combinar el material fibroso y el líquido en la cámara de recepción (30) comprende emplear dispositivos de corte (35) que se extienden en la cámara de recepción para cortar y cizallar el material fibroso suspendido en el citado líquido; y retirar la primera mezcla líquida de la cámara de recepción (30) ;

el proceso se caracteriza porque comprende:

hacer pasar la primera mezcla líquida retirada a través de al menos un dispositivo disruptor de celdas (40) para facilitar la liberación al menos parcial de jugo del material fibroso dentro de la citada primera mezcla líquida retirada, formando de este modo una segunda mezcla líquida que tiene un contenido de jugo relativamente más alto que la citada primera mezcla líquida con material fibroso cortado relativamente fino suspendido en la misma;

y recoger al menos una porción de la citada segunda mezcla líquida.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que antes de alimentar el material fibroso al interior de la cámara de recepción, el material fibroso se hace pasar a través de un dispositivo de exposición de las celdas (20) para exponer y romper al menos parcialmente las celdas que contiene jugo del material fibroso, en el que el dispositivo de exposición de las celdas es un dispositivo de trituración (20) que comprende uno o más martillos o discos rotativos (22) que triturar y / o cizallan el material fibroso, cuando es alimentado a la cámara de recepción (30) .

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el líquido es suministrado a la cámara de recepción 25 (30) antes y / o durante la etapa de alimentar el material fibroso a la cámara de recepción (30) .

4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de pasar la primera mezcla líquida a través de al menos un dispositivo disruptor de celdas (40) comprende la entrega de la primera mezcla desde la cámara de recepción (30) a una entrada del dispositivo disruptor de celdas (40) .

5. El proceso de la reivindicación 4, en el que la primera mezcla líquida es suministrada desde la cámara de 30 recepción por una bomba a una entrada del dispositivo disruptor de celdas.

6. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el dispositivo disruptor de celdas (40) es un homogeneizador de rotor y estator.

7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el citado dispositivo disruptor de celdas (40) crea una turbulencia en el flujo de la primera mezcla líquida cuando pasa por la entrada y sale a través de una salida del

citado dispositivo disruptor de celdas, creando de esta manera la citada turbulencia fuerzas de cizallamiento entre el material fibroso presente en la primera mezcla líquida que hace que la estructura celular del material fibroso se desintegre al menos parcialmente de tal manera que el jugo se libera de la misma para formar la segunda mezcla líquida.

8. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de recoger al menos una porción de la segunda mezcla líquida comprende el suministro de la citada segunda mezcla líquida a una cámara de retención (48) .

9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la cámara de retención (48) está en comunicación de fluido con la cámara de recepción para permitir que la segunda mezcla líquida sea reintroducida de nuevo en la cámara de recepción en el caso de que el contenido de fibra presente en la primera mezcla líquida exceda un 45 nivel deseado.

10. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende separar al menos una parte o todo el jugo del material fibroso presente en la segunda mezcla líquida.

11. Un aparato para extraer el jugo de un material fibroso que comprende:

un recipiente (30) configurada para contener un líquido en el mismo y recibir material fibroso que es alimentado al interior del recipiente (30) ;

un procesador (35) para combinar en el recipiente, el citado material fibroso y el citado líquido en una primera mezcla líquida, comprendiendo el procesador (35) dispositivos de corte que se extienden en el 5 interior del recipiente (30) configurados para cortar y cizallar el material fibroso suspendido en el citado líquido con el fin de combinar el citado material fibroso y el citado líquido en la primera mezcla líquida;

medios para retirar la primera mezcla líquida del recipiente (30) ;

al menos un dispositivo disruptor de celdas (40) adaptada para recibir la primera mezcla líquida extraída y facilitar la liberación al menos parcial de jugo de las celdas que contienen jugo del material fibroso en la 10 citada primera mezcla líquida retirada para formar una segunda mezcla líquida; y una cámara de almacenamiento (48) para recibir y almacenar al menos una porción de la segunda mezcla líquida.

12. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el material fibroso es procesado antes de ser recibido en el recipiente (30) para exponer y / o romper al menos parcialmente las celdas que contienen jugo.

13. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en el que el al menos un dispositivo disruptor de celdas (40) es un dispositivo mecánico disruptor de celdas que facilita la liberación al menos parcial de jugo de las celdas que contienen jugo mediante la creación de turbulencia en el flujo de la primera mezcla líquida a medida que pasa a través del dispositivo disruptor de celdas, haciendo que el material fibroso presente en el mismo experimente fuerzas de cizallamiento haciendo de esta manera que la estructura celular de los materiales fibrosos se desintegre al menos parcialmente y liberando el jugo de la misma para formar la citada segunda mezcla líquida.

14. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el dispositivo disruptor de celdas (40) es un homogeneizador de rotor y estator.