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PROCEDE ET APPAREIL POUR LE TRAITEMENT DES CORPS GRAS.
Cette invention a trait au traitement mécanique des corps gras et a pour objet un procédé et un appareil servant à traiter les corps gras en vue d'obtenir des pro- duits homogènes.
Une des caractéristiques importantes du procédé suivant l'invention consiste en ce que le corps gras à trai- ter est maintenu animé d'un mouvement tourbillonnant dans la rigole formée entre deux surfaces cylindriques animées d'un mouvement de rotation rapide pendant qu'une pellicule ou couche excessivement mince de matière est continuellement
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enlevée et soumise à une pression élevée dans son passage à travers le très faible interstice séparant les surfaces cylindriques.
Sous l'influence des surfaces tournant rapide- ment, la partie centrale de la matière que renferme la rigole sera refoulée vers l'extérieur dans une direction opposée à celle de la matière en contact avec les surfaces, ce qui produira un mouvement tourbillonnant très intense dans la matière. On obtient ainsi un effet d'émulsionne- ment et d'homogénéisation, mais un tel effet ne serait pas obtenu si la vitesse périphérique des surfaces rota- tives descendait au-dessous de 30 mètres par minute et, usuellement, cette vitesse ne devra pas être inférieure à 50 mètres par minute. Il est toutefois préférable de maintenir une vitesse plus élevée, par exemple comprise entre 70 et 200 mètres par minute.
On règle la vitesse des surfaces mobiles par rapport à l'interstice entre les surfaces cylindriques de façon que la pellicule de matière qui s'échappe en pas- sant entre les surfaces soit soumise à une pression très élevée. A titre d'exemple, on peut mentionner que lorsque la vitesse périphérique est de 160 mètres par minute et que l'interstice entre les cylindres est de 0,1 miro. environ, la pellicule de matière sera soumise à une pres- sion d'environ 500 kg.
La pression élevée à laquelle la matière est soumise aussitôt après l'effet de tourbillonnement éner- gique des surfaces mobiles constitue une caractéristique importante de l'invention, et il est par conséquent néces- saire de monter les cylindres rotatifs d'une manière propre à empêcher qu'ils ne cèdent ou fléchissent sous une pres- sion relativement faible produite par la matière contrain- te à pénétrer entre les surfaces .
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La pellicule adhérente de matière peut être enlevée de l'une ou chacune des surfaces mobiles à l'aide, par exemple, de racloirs, ou de surfaces rotatives ayant une température un peu plus basse que la surface portant la pellicule. Dans ce dernier cas, la surface réceptrice peut aussi être maintenue appliquée sous une pression très élevée contre la surface distributrice, afin de répéter le même effet que celui produit entre le premier groupe de surfaces tournant rapidement .En disposait en série plusieurs cylindres tournant rapidement, on peut répéter l'opération décrite autant de fois que cela est nécessaire pour obtenir tout degré désiré d'homogénéité. En quittant le dernier cylindre de la série, la matière peut être détachée par des racloirs de construction convenable.
La matière à traiter peut être introduite soit à froid, soit à chaud entre les cylindres rotatifs et peut être liquide, semi-fluide ou solide, selon les circonstan- ces. Lorsque la matière est à l'état solide, on la sou- met préférablement à une subdivision avant de l'introduire entre les cylindres émulsionneurs.
On peut mentionner à titre d'exemple que par l'application du procédé suivant l'invention il est possible de fabriquer de la margarine en une seule opé- ration continue, étant donné que les divers éléments de la margarine sont alors introduits à un endroit dans une machine travaillant suivant l'invention et sont raclés à un autre endroit de la machine à l'état de margarine finie. Aucun traitement préalable d'émulsionnement ou de brassage n'est par suite nécessaire .
Comme autre exemple, on mentionnera que des corps gras solides, par exemple des graisses dures telles que celles délivrées par les fabriques durcissant les corps gras par hydrogénation, peuvent, par le traitement @
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suivant l'invention, être convertis en produits entièrement plastiques.
La construction de l'appareil servant à mettre en pratique le procédé suivant l'invention peut varier entre de grandes limites suivant le type de ma- tière à traiter et d'autres conditions de travail.
Le dessin annexé représente schématiquement deux types d'appareils.
Fig.l est une coupe schématique d'un appareil comportant deux jeux de cylindres rotatifs.
Fig.2 est une coupe d'un appareil composé de trois cylindres disposés en série.
Fig.3 représente la circulation qui a lieu dans la matière que contient la rigole formée entre les cylindres.
Dans l'exemple de fig.l, la matière ou mélange de matières à traiter est introduit dans la rigole formée entre les deux petits cylindres 1 et 2 . Les grands cy- lindres 3 et 1 reçoivent la pellicule de matière des petits cylindres et l'entraînent jusqu'aux racloirs 5 et qui la détachent. Tous les cylindres tournent à la même vitesse périphérique .
En employant cette machine pour la fabrication de la margarine, on a par exemple obtenu des résultats satisfaisants avec des petits cylindres de 175 m/m de diamètre interne tournant à environ 190 tours par minute (ce qui correspond à une vitesse périphérique de 50 m. environ par minute).
La matière (consistant par exemple en un mé- lange grossier des éléments de la margarine dans les pro- portions requises dans le produit final) est introduite par le tuyau 12 . Les extrémités de l'interstice séparant les cylindres 1, 2, 3 et 4 sont convenablement fermées
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par des parois fixes, de sorte que l'espace constitue une chambre fermée.
Les surfaces des cylindres sont maintenues à une température basse convenable à l'aide d'agents réfri- gérants gazeux ou liquides introduits à l'intérieur du cylindre creux .
Les gros cylindres 3, 4 sont préférablement maintenus à une température plus basse que les petite cylindres 1, 2.
Dans l'exemple de fig.2, la matière est intro- duite entre les cylindres 6 et 7 , Des rebords 13 pré- vus aux extrémités du cylindre 6 forment des parois extrêmes empêchant la matière, lorsque celle-ci est à l'état liquide, de s'échapper aux extrémités de la rigole formée entre les cylindres.
Le cylindre ¯8 est maintenu à une température plus basse que le cylindre 7 et la surface de ce dernier est elle-même maintenue à une température plus basse que le cylindre 6. Lorsque cet appareil est employé dans la fabrication de la margarine, des résultats satisfaisants peuvent être obtenus sans disposer de moyens réfrigérants spéciaux pour le cylindre 1 .
Comme exemple de températures convenables pour les cylindres dans une machine de cette construction employée dans la fabrication de la margarine, on peut mentionner 11 C. pour le cylindre 6, 9 C. pour le cylindre 7 et 7 C. pour le cylindre 8, lorsque la vitesse périphéri- que est de 165 m. environ pat minute. Il est bien entendu que les chiffres indiqués ci-dessus ne doivent pas être considérés comme limitant l'invention enaucune façon et qu'ils n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.
La matière destinée à être homogénéisée est
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introduite dans la rigole en forme d'auge formée entre les cylindres 6 et 7 et les rebords 13 sous forme d'un débit constant de, par exemple, 100 grammes à la seconde.
Cette matière peut par exemple posséder une température de 25 C. Elle est soumise à une agitation violente par l'action des surfaces cylindriques, et sa température s'abaisse, par exemple, à 11 C.
Une pellicule uniforme de la matière homogénéi- sée suit la surface du cylindre plus froid 7 jusqu'au cylindre encore plus froid $ qui la reçoit et dont elle est détachée en 9 sous forme de margarine finie.
Dans la fig.2, on n'a représenté que trois cylindres, mais le nombre des cylindres en contact de la série peut être supérieur ou inférieur à trois, suivant les conditions de travail et les produits à obtenir .
La méthode décrite ci-dessus relativement à la fabrication de la margarine peut aussi être employée sans grandes modifications sur d'autres graisses ou corps gras de types très différents, par exemple des graisses dures, du suif, du chocolat, de la pâte à papier, etc.,
Ainsi qu'il a été expliqué précédemment, l'un ou chacun des cylindres de l'appareil peut être muni de moyens pour refroidir (ou chauffer) ses surfaces. A cet effet, les arbres ou pivots des cylindres peuvent être creux de façon à permettre d'introduire des liquides ou gaz refroidissants (ou chauffants) à travers eux, soit directement ,soit par l'intermédiaire de tuyaux passant à travers les dits arbres ou pivots creux. D'autres moyens de refroidissement (ou de chauffage) peuvent évidemment être employés.
Dans les exemplesprécédemment décrits, les vitesses périphériques des cylindres rotatifs en contact sont égales. Toutefois, ceci n'est pas une condition indis-
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pensable pour obtenir le résultat visé, et il peut quelque- fois être avantageux de communiquer des vitesses périphé- riques différentes à deux cylindres en contact de façon à produire un effet de frottement ou de trituration sur la couche passant entre eux, en addition à la pression exercée par les cylindres.
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METHOD AND APPARATUS FOR THE TREATMENT OF FATTY BODIES.
This invention relates to the mechanical treatment of fatty substances and relates to a process and an apparatus for treating fatty substances in order to obtain homogeneous products.
One of the important characteristics of the process according to the invention consists in that the fatty substance to be treated is kept animated by a swirling movement in the channel formed between two cylindrical surfaces animated by a rapid rotational movement while a film or excessively thin layer of material is continuously
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removed and subjected to high pressure in its passage through the very small interstice between the cylindrical surfaces.
Under the influence of the rapidly rotating surfaces, the central part of the material in the gutter will be forced outwards in a direction opposite to that of the material in contact with the surfaces, which will produce a very intense swirling motion. in matter. An emulsifying and homogenizing effect is thus obtained, but such an effect would not be obtained if the peripheral speed of the rotating surfaces fell below 30 meters per minute and, usually, this speed should not be less than 50 meters per minute. However, it is preferable to maintain a higher speed, for example between 70 and 200 meters per minute.
The speed of the movable surfaces relative to the gap between the cylindrical surfaces is controlled so that the film of material which escapes as it passes between the surfaces is subjected to a very high pressure. By way of example, it can be mentioned that when the peripheral speed is 160 meters per minute and the gap between the cylinders is 0.1 miro. the film of material will be subjected to a pressure of about 500 kg.
The high pressure to which the material is subjected immediately after the energetic swirling effect of the moving surfaces is an important feature of the invention, and it is therefore necessary to mount the rotating cylinders in a manner suitable for use. prevent them from yielding or flexing under relatively low pressure produced by the material forced to penetrate between the surfaces.
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The adherent film of material may be removed from one or each of the moving surfaces using, for example, scrapers, or rotating surfaces having a temperature somewhat lower than the surface carrying the film. In the latter case, the receiving surface can also be kept applied under a very high pressure against the distributing surface, in order to repeat the same effect as that produced between the first group of rapidly rotating surfaces. By having several rapidly rotating cylinders in series, the operation described can be repeated as many times as necessary to obtain any desired degree of homogeneity. On leaving the last cylinder in the series, the material can be loosened by scrapers of suitable construction.
The material to be treated can be introduced either cold or hot between the rotating cylinders and can be liquid, semi-fluid or solid, depending on the circumstances. When the material is in the solid state, it is preferably subjected to a subdivision before it is introduced between the emulsifier rolls.
It may be mentioned by way of example that by applying the process according to the invention it is possible to manufacture margarine in a single continuous operation, since the various elements of the margarine are then introduced at one point. in a machine working according to the invention and are scraped at another place of the machine in the state of finished margarine. No prior emulsification or stirring treatment is therefore necessary.
As another example, it will be mentioned that solid fatty substances, for example hard fats such as those supplied by factories which harden fatty substances by hydrogenation, can, by the treatment.
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according to the invention, be converted into fully plastic products.
The construction of the apparatus for carrying out the process according to the invention can vary between wide limits depending on the type of material to be treated and other working conditions.
The appended drawing shows schematically two types of apparatus.
Fig.l is a schematic sectional view of an apparatus comprising two sets of rotating cylinders.
Fig.2 is a section through an apparatus composed of three cylinders arranged in series.
Fig.3 shows the circulation that takes place in the material contained in the channel formed between the cylinders.
In the example of fig.l, the material or mixture of materials to be treated is introduced into the channel formed between the two small cylinders 1 and 2. The large cylinders 3 and 1 receive the film of material from the small cylinders and lead it to the scrapers 5 and which loosen it. All the cylinders rotate at the same peripheral speed.
By using this machine for the production of margarine, for example, satisfactory results have been obtained with small cylinders of 175 m / m internal diameter rotating at about 190 revolutions per minute (which corresponds to a peripheral speed of 50 m. per minute).
The material (consisting for example of a coarse mixture of the elements of the margarine in the required proportions in the final product) is introduced through pipe 12. The ends of the gap between cylinders 1, 2, 3 and 4 are suitably closed
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by fixed walls, so that the space constitutes a closed chamber.
The surfaces of the rolls are maintained at a suitable low temperature with the aid of gaseous or liquid refrigerants introduced inside the hollow roll.
The large cylinders 3, 4 are preferably kept at a lower temperature than the small cylinders 1, 2.
In the example of fig. 2, the material is introduced between the cylinders 6 and 7. Flanges 13 provided at the ends of the cylinder 6 form end walls preventing the material, when the latter is in the state. liquid, to escape at the ends of the channel formed between the cylinders.
Cylinder ¯8 is kept at a lower temperature than cylinder 7 and the surface of the latter is itself kept at a lower temperature than cylinder 6. When this apparatus is used in the manufacture of margarine, results satisfactory can be obtained without having special cooling means for cylinder 1.
As an example of suitable temperatures for the cylinders in a machine of this construction employed in the manufacture of margarine, there may be mentioned 11 C. for cylinder 6, 9 C. for cylinder 7 and 7 C. for cylinder 8, when the peripheral speed is 165 m. about pat minute. It is understood that the figures indicated above should not be considered as limiting the invention in any way and that they have been given only as examples.
The material intended to be homogenized is
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introduced into the trough-shaped channel formed between the cylinders 6 and 7 and the flanges 13 in the form of a constant flow rate of, for example, 100 grams per second.
This material may for example have a temperature of 25 C. It is subjected to violent agitation by the action of the cylindrical surfaces, and its temperature drops, for example, to 11 C.
A uniform film of the homogenized material follows the surface of the cooler cylinder 7 to the even cooler cylinder $ which receives it and from which it is peeled off at 9 as a finished margarine.
In fig.2, only three cylinders have been shown, but the number of cylinders in contact in the series may be greater or less than three, depending on the working conditions and the products to be obtained.
The method described above in relation to the manufacture of margarine can also be employed without major modifications on other fats or fatty substances of very different types, for example hard fats, tallow, chocolate, paper pulp. , etc.,
As has been explained previously, one or each of the cylinders of the apparatus can be provided with means for cooling (or heating) its surfaces. For this purpose, the shafts or pivots of the cylinders may be hollow so as to allow cooling (or heating) liquids or gases to be introduced through them, either directly or by means of pipes passing through said shafts or hollow pivots. Other means of cooling (or heating) can obviously be used.
In the examples described above, the peripheral speeds of the rotating cylinders in contact are equal. However, this is not a prerequisite.
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thinkable to obtain the desired result, and it may sometimes be advantageous to impart different peripheral velocities to two cylinders in contact so as to produce an effect of friction or trituration on the layer passing between them, in addition to the pressure exerted by the cylinders.