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"PROCEDE ET DISPOSITIF DE SECHAGE DE LIQUIDES
PAR PULVERISATION".
L'invention se réfère à un procédé de séchage de liquides par pulvérisation,en particulier du lait,avec ou sans précondensa- tion,dans un courant d'air,de gaz ou de mélanges de gaz sur- chauffé.
Il existe des dispositifs permettant de sécher des liquides par injection sous pression de ces derniers dans un courant d'air chaud,l'introduction du liquide dans le dit courant s'ef- fectuant dans une chambre adjacente à la chambre de dessicoa- tion. Cette dernière est pourvue d'une ouverture pour l'entrée du jet d'air chaud. Il est inévitable que le courant d'air chaud , entraine avec lui au travers de cet orifice,une certaine quantité d'air froid environnant,c'est à dire d'air additionnel,dans la chambre de dessiccation.
Si la quantité d'air chaud vient à va- ri'er,par exemple à cause de variations dans la tension du courant électrique moteur,la quantité d'air additionnel peut devenir, proportionnellement à celle d'air chaud;suffisamment,grande pour
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que la température dans la chambre de dessiccation tombe au point qu'un séchage suffisant des particules n'est plus possible. De plus,on a constaté que si l'ouverture,pré- vue dans la paroi de la chambre de dessiccation,pour l'éva- cuation des vapeurs formées pendant le séchage et de l'air cha.ud se trouvait à proximité de la paroi opposée à celle portant l'orifice d'entrée,nombre de particules du produit sec ne se déposaient pas dans la chambre de dessiccation, mais étaient entrainées par le courant d'air chaud.
De plus, avec une telle position de l'orifice de sortie, les parti- cules sèches restent trop longtemps en contact avec l'air chaud chargé d'humidité,ce qui exerce une influence défavo- nable sur la texture et le degré d'hygroscopicité des parti- cules séchées.
La présente invention pare à ces inconvénients en opérant le mélange des jets de liquide et d'un jet d'air ou de gaz surchauffé hors d'une chambre de séparation et en réglant la quantité d'air additionnelle entrainée par lejet formé par le mélange d'air ou de gaz surchauffé et de liquide pulvérisé,l'air additionnel enveloppant ce dernier jet, au moyen d'un ou de plusieurs écrans, à ouverture centrale et réglable,et mobiles parallèlement à l'axe du jet d'air sur- chauffé.
Une partie de cet air additionnel,sitôt après avoir pénétré dans la chambre de séparation,est aspiré par un ori- fice de sortie,tandis que la direction du jet d'air surchauf- fé se modifie progressivement jusqu'à un angle maximum de I80 C à mesure qu'il se rapproche de la paroi de fond,lais- sant échapper,ce faisant,les particules de uroduit séché qu' il contenait,et refluer à une vitesse sensiblement réduite en direction de la paroi portant l'orifice d'entrée. Il sort alors avec le solde d'air additionnel de la chambre de sépa- ration par l'orifice de sortie, tandis que le nroduit sec et solide,après sa séparation de l'air,se dépose au point le plus bas de la chambre et est évacué par un dispositif étanche à l'air.
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Il est indiqué, de vaporiser et de pulvériser le liquide dans un jet de gaz surchauffé,dont le poids spécifique est plus grand aux températures de travail que celui des vapeurs de liquide qui se dégagent de ce dernier.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, deux dispositifs permettant de réaliser l'objet de l'invention ainsi que les résultats obtenus en appliquant ce dernier.
La fig.I est un croquis schématique, en coupe,d'un tel dispositif, dans lequel le jet d'air surchauffé se déplace le long d'un axe vertical.
La fig.2 représente,en coupe,un dispositif analogue,mais dans lequel le jet d'air chaud est horizontale
La fig. 3 montre comparativement l'hygroscopioité d'une poudre de lait fabriquée selon le pouveau procédé et celle d'une poudre préparée suivant les procédés habituels.
La fig. 4 est une microphotographie de particules de poudre de lait agrandies 95 fois, fabriquées suivant le procédé de l'invention.
Le jet d'air, de gaz ou de mélange de gaz surchauffé- on peut également utiliser des gaz inertes,tels que le dioxyde de carbone ou l'azote- qui jaillit de la conduite 1 de la fig.I ren- contre de préférence à angle droit les jets de lait à sécher,sor- tant sous pression'également,des tuyères 2 et 2a. Ces jets de lait,sortant des tuyères et 2a ,sont instantanément désagrégés et pulvérisés par le jet d'air surchauffé dès leur prénétration dans ce dernier et les fines particules irrégulières qui se sont formées emportées dans le courant d'air surchauffé. Le mé- lange d'air surchauffé et de particules sèches de lait pénètre alors dans la chambre de séparation 3,après avoir passé dans les ouvertures des écrans 4 et 4a.
L'écran! ,mobile parallèlement à l'axe du jet d'air surchauffé est fixé sur un support 4b .
La chambre de séparation 3 comprend un corps principal cy- lindrique 3a,qui a sa partie supérieure,adjacente à celle por- tant l'orifice d'entrée,est pourvue d'une gorge évasée annulaire
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7a.La partie inférieure 3b de la chambre de séparation 3 est en forme de tronc de cône renveré 8. Cette extrémi- té inférieure 8 du collecteur est munie d'un disposi- tif de transport adéquat pour l'évacuation de la -coudre, à marche continue ou intermittente. La poudre sèche est ex- traite de la chambre de séparation 3,sans que de l'air ex- térieur ne puisse pénétrer dans cette dernière, ou que du gaz de séchage ne parvienne à s'échapper. Cette partie in- férieure peut,en ce qui concerne le processus de sépara- tion, être considérée comme hermétiquement fermée.
Un ventilateur aspirant ou un appareil semblable est branché sur l'orifice de sortie 7, à l'extérieur de la cham- bre de séparation 3,afin d'aspirer en premier lieu,sitôt après son entrée dans la chambre froide,l'air additionnel, chargé d'humidité,entourant lejet d'air chaud.
La fig.2 montre un dispositif qui,en principe,est le même que celui de la fig. I, sauf que le jet d'air sur- chauffé se déplace suivant un axe horizontal. La forme de la chambre de séparation 11 diffère quelque peu de celle de la fig.I,mais le mode de fonctionnement des deux appareils est le même,tout au moins en ce qui concerne l'essentiel du procédé.
Le jet d'air surchauffé,qui se déplace à grande vi- tesse, tend à entrainer une partie de l'air extérieur qui l'entoure. Les tuyères 2 et 2a sont montées à si courte distance de l'orifice de sortie de la conduite 1 que la quantité d'air extérieur entrainée par le jet d'air sur- chauffé avant sa rencontre avec les jets de liquide peut être considérée comme négligeable.
De plus, du fait de la vaporisation de l'eau contenue dans le lait,la pression augmente à l'intérieur du jet d'air chaud,de telle sorte que sur le parcours dès l'orifice de la conduite 1 à la flèche supérieure 5 peu ou point d'air extérieur n'est aspiré; par contre il se forme de forts tourbillons dans les couches extérieures dujet d'air surchauffé .La vites-
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se à l'intérieur de ce dernier est toutefois si grande,que l'effet d'aspiration commence à se faire sentir au-dessous de la flèche 5; dès ce point,de l'air extérieur est entrai- né par le jet d'air chaud. Cet air extérieur,nommé air ad- tionnel forme en fait une enveloppe autour du jet d'air surchauffé central et du lait pulvérisé.
La quantité d'air additionnel ainsi entrainée est réglée par les écrans à ou- verture centrale 4 et 4a de façon à créer sur le parcours entre les dits écrans les conditions nécessaires à un sécha- ge parfait du lait. Le diamètre des ouvertures centrales des écrans 4 et 4a est réglable,par exemple en utilisant un type connu de fermeture iris±pas indiqué sur les dessins).
De plus,l'écran peut être déplacé parallèlement au jet d'air surchauffé.
La transformation du lait en poudre de lait et vapeur d'eau s'effectue donc essentiellement entre les écrans 4 et '4a et, par conséquent,la zone entre les deux écrans peut être qualifiée de zone de dessiccation, quand bien même une solidification partielle des particules de lait puisse déjà se produire au-dessus de l'écran 4.
La vapeur produite par la vaporisation de l'eau contenue dans le lait ou un autre liquide se détend latéralement vers l'extérieur dans l'enveloppe d'air atmosphérique mentionnée ci-dessus,entraînée par lejet d'air surchauffé,et dont la température est plus basse que celle à l'intérieur du jet.
Le jet central d'air surchauffé,contenant les particules de lait sec,entouré de l'air additionnel qui a absorbé la plus grande partie de la vapeur d'eau formée,pénètre alors dans la chambre de séparation 3.
Ainsi que le montre les courbes IO,seule une très petite quantité,si même il en parvient,de la vapeur d'eau pénétrant dans le corps central de la chambre de séparation parvient à l'extrémité de la chambre dans la partie en tronc de cône renversé 3b. L'échappement latéral de la vapeur d'eau dans
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la partie évasée annulaire 7a, de même que l'ascension laté- rale de l'air humide dans le corps cylindrique 3a sont gran- dement favorisés lorsque le noids spécifique d.e la vapeur d'eau est plus petit que celui de l'air à la même température.
De plus,par la transformation en pression de l'énergie cinéti- que contenue dans le jet central,il se crée à la partie inférieure 8 du segment de chambre 3b une pression supérieu- re à celle régnant dans la partie supérieure 3a de la cham- bre et à l'orifice de sortie 7.
En ce qui concerne la séparation de la poudre de lait, il faut noter que celle-ci est transportée une vitesse re- lativement grande par le jet d'air surchauffé en direction de l'extrémité 8 de la chambre de séparation. Mais en pro- gressant dans cette dernière,l'air surchauffé est obligé de modifier progressivement sa direction jusqu'à un angle maximum de 180 ,alors que la poudre de lait, grâce à sa masse d'inertie,poursuit sa course plus ou moins rectili- gne; l'air chaud reflue finalement à une vitesse réduite en direction de l'extrémité supérieurede la chambre, où il est aspiré en même temps que l'air additionnel humide. Le mouve- ment ascensionnel latéral de cet air empêche la poudre de se déposer sur les parois latérales.
La séparation et le dép8t de la poudre s'effectuent donc dans une partie de la chambre de séparation,où l'humidité relative de l'air est la plus faible et bien plus petite que dans l'orifice de sortie 7. De plus la poudre est séparée et collectée dans une partie de la chambre où la température de l'air est supérieure à celle de l'air et de la vapeur d'eau s'échappant par l'orifice 7.
En appliquant le procédé décrit dans la présente inven- tion seule une partie de l'air total utilisé dans le procédé entre en contact direct avec la poudre de lait,de sorte que l'action de l'oxygène sur cette dernièreest fortement rédui- te. Pendant toute l'opération,la poudre n'est en contact qu'
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avec de l'air dont l'humidité relative est très faible,si bien que la poudre préparée par ce procédé a une texture amé- liorée et plus compacte,de même qu'une teneur d'eau, en % minimum.
La chaleur nécessaire à la pulvérisation etau sécha' ge est fournie-par lejet d'air surchauffé, ou par un jet de gaz ou d'un mélange de gaz surchauffé,qui peuvent con- tenir de l'oxygène ou être inerte,comme par exemple du dioxyde de carbone ou de l'azote.
Dans la fig.3,on a montré,entre autre, le degré d'hy- groscopicité de la poudre fabriquée suivant le procédé de la présente invention. La courbe A représente l'hygroscopi- cité d'une poudre de lait fabriquée par les procédés appli- qués jusqu'à maintenant,tandis que la courbe A' montre celle plus faible,d'une poudre préparée suivant le nouveau procédé.
Les analyses des échantillons ayant servi à l'établissement de ces courbes ont été effectuées dans un air dont l'humidité relative était de 35% .
Sur le diagramme, on a porté les temps en abcisses et en ordonnées l'humidité, en % poids,absorbée par la poudre.
On constate ainsi qu'après 3 heures 20 minutes la poudre de lait améliorée ne montre qu'une augmentation d'humidité de 2.7% en ---- poids, tandis que l'humidité d'une poudre fabriquée suivant les anciens procédés s'est accrue de 3.3 % en poids.
Si les essais sont effectués dans de l'air d'une humidité relative de 50%, la différence entre les deux types de poudre s'accroit encore.
La fig.4 montre que les particules ou les agglomérats de particules de poudre améliorée sont plus irrégulières et diffèrent plus les unes des autres,quant à leur grosseur et à leur forme, que ceux d'une poudre fabriquée selon les métho- des connues. Cette texture est à l'avantage de la poudre fabriquée suivant le procédé de l'invention,car elle se laisse plus facilement remplir à la machine, s'humecte plus facilement et est plus facilement soluble dans l'eau ou un autre liquide.
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La vitesse de l'air surchauffé au sortir de la conduite N I est de 100 à 300 m. par seconde; on utilise de préférence une vitesse de l'ordre de 100 à 200 m. par seconde. La température de cet air ou de ce gaz surchauf- fé peut s'élever jusqu'à 500 C, maisen général des tempéra- tures de 400 à 430 C sont suffisantes.
La pulvérisation du lait et le séchage de ses parti- cules solides ou en solution s'effectuent en un temps ex- cessivement court soit en moins de 1/100e de seconde.
Le liquide à sécher peut Atre au préalable con- densé,par exemple en lui enlevant une partie de son eau par vaporisation ou congélation de celle-ci. Les axes des jets de liquide sortant des buses 2 et 2a sont en général perpendiculaires l'axe du jet d'air surchauffé sortant de la conduite 1. Toutefois,ces jets peuvent couper le jet d'air surchauffé sous tout autre angle désiré,le choix de l'angle dépendant de la nature du liquide à pulvériser et à sécher.
Lorsque le liquide est pulvérisé et séché dans un jet de gaz surchauffé ou dans un jet formé d'un mélange de gaz sur- chauffé,il est indiqué d'utiliser un gaz ou des gaz dont le poids spécifique est supérieur à celui de la vapeur dégagée par le liquide à la température à laquelle les particules so- lides,finement pulvérisées,se séparent de la vapeur ou des gaz.
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