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PROCEDE ET INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT DES LIQUIDES.
L'invention concerne un procédé d'exploitation d'une installation pour le traitement des liquides, en particulier d'aliments liquides et de boissons, selon lequel le liquide à traiter est continuellement réchauffé et, après que sa pression a été augmentée au moyen de vapeur d'eau qu'on y introduit et qui s'y condense au moins partiellement, est brièvement et aussitôt après détendu, une quantité déterminée d'eau s'échappant alors du liquide par vaporisation en fonction de la pression de détente.
L'invention concerne en outre une installation pour la mise en oeuvre du procédé.
Le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce que, pour une pression finale de détente constante du liquide traité, le poids spécifique de ce liquide est influencé par le réglage de la température de réchauffage au moyen du réglage de la quantité de chaleur abandonnée dans le réchauffeur par un agent de chauffage.
L'installation destinée à la mise en oeuvre du procédé se= lon l'invention comporte un dispositif d'arrivée qui conduit continuellement le liquide à traiter dans un réchauffeur agencé en échangeur de chaleur, ensuite sous une pression plus élevée dans un dispositif de chauffage, et aussitôt après dans un dispositif de détente, le dispositif de chauffage présentant des moyens destinés à introduire de la vapeur d'eau dans le 1iquide qui s'écoute. Cette installation doit présenter un dispositif de réglage servant à régler la quantité de chaleur amenée au réchauffeur par un agent de chauffage, et en outre des moyens destinés à maintenir une pression de détente finale constante du liquide.
Une partie au moins de la vapeur qui s'échappe du liquide lors de sa détente peut être avantageusement employée comme agent de chauffage pour le réchauffage du liquide. L'installation conforme à l'invention peut de préférence posséder une conduite faisant communiquer la chambre de
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vapeur du dispositif de détente avec la chambre de vapeur du réchauffeur et qui présente un organe d'étranglement, la chambre de vapeur du dispositif de détente étant en outre reliée par une autre conduite à un condenseur placé sous plus faible pression. Cette condition de communication peut présenter une soupape susceptible d'être actionnée en vue d'assurer une pression de détente finale constante du liquide.
La chambre de vapeur du réchauffeur peut avantageusement communiquer avec le condenseur en question, par une conduite; le dispositif destiné au réglage de la quantité de chaleur abandonnée par l'agent de chauffage dans le réchauffeur présentant alors une soupape de réglage disposée dans cette conduite de communication en vue du réglage de la pression de la vapeur dans le réchauffeur. Cette soupape de réglage peut être reliée par l'intermédiaire d'une ligne d'impulsion avec un thermostat, disposé dans la voie d'écoulement du liquide immédiatement en aval du réchauffeur, et qui déclenche des impulsions de réglage pour actionner la soupape dans le sens d'un réglage à une valeur déterminée de la température de réchauffage.
Dans une variante possible, la soupape de réglage peut être reliée par l'intermédiaire d'une ligne d'impulsion à un densimètre disposé dans la voie d'écoulement du liquide, et qui déclenche des impulsions de réglage pour actionner la soupape dans le sens d'un réglage à une valeur déterminée du poids spécifique du liquide à traiter.
On expliquera ci-dessous plus en détail un exemple de l'installation conforme à l'invention en se référant au dessin, dans lequel :
Fig. 1 représente schématiquement une installation conforme à l'invention, destinée au traitement du lait frais, et
Fig. 2 montre la disposition d'un densimètre appartenant au dispositif de réglage pour le liquide traité.
Le lait à traiter est refoulé hors d'un réservoir (non figuré) par une pompe 1 et une conduite 2 dans un réchauffeur 3a et s'écoule à l'état réchauffé dans un réservoir de désaération 5 par une conduite 4. A l'intérieur du réservoir 5 est maintenue une pression inférieure à la pression atmosphérique. A l'aide d'une tuyère d'injection 6, le lait est finement pulvérisé avec abaissement de pression, une partie de l'eau contenue dans le lait étant alors vaporisée, avec abaissement de la température du lait, et évacuée sous forme de vapeur par une conduite 7. Le lait qui présente désormais une teneur plus grande en substance sèche se rassemble au fdnd du réservoir 5 et il est conduit par une conduite 8 dans un récipient collecteur 90 Ce traitement sert à expulser l'air ou les gaz contenus dans le lait.
Au cours de la vaporisation partielle de l'eau contenue dans le lait, les composants volatifs nuisant au goût du lait sont expulsés en même temps.
Le lait s'écoule ensuite par une conduite 10 dans un réchauffeur 3b et parvient par une conduite 11 dans une installation de chauffage 12. Dans la conduite 10 est placée une pompe de pression 13 qui comprime le lait à une pression plus élevée. Lorsqu'on sort du réchauffeur 3b, le lait est à une température plus élevée, inférieure toutefois à son point d'ébullition à l'air libre.
Le dispositif de chauffage 12 sert à stériliser le lait. Ceci est réalisé par un bref chauffage du lait au moyen d'une introduction de vapeur d'eau- Cette vapeur arrive d'un générateur (non figuré) dans un séparateur d'eau 15 par une conduite 14, et par une conduite 16 dans 1'installation de chauffage 12. Par chauffage du lait à des températures supérieures à 140 , par exemple à 160 , pendant des fractions de seconde, on réussit à exterminer toutes les bactéries et spores contenues dans le lait. Les proportions sont de préférence réglées de façon que la vapeur d'eau introduite se condense complètement dans le lait. La teneur en eau du lait augmente donc.
L'absorption d'eau dépend de la température de ré-
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chauffage du lait et de la température du lait une fois qu'il a traversé l'installation de chauffage 12.
Pour exclure des altérations défavorables du lait du fait de températures élevées, le lait doit être refroidi immédiatement après. Ceci a lieu par l'abaissement rapide de la pression dans un dispositif de détente
18 communiquant avec l'installation de chauffage 12 par une conduite 17.
Un dispositif d'homogénéisation 19 est placé de préférence à l'entrée du lait dans le dispositif de détente 18. A l'intérieur de ce dispositif de détente 18, constitué par un récipient fermé, on maintient une pression in- férieure à la pression atmosphérique. Lors de la chute brusque de la pres- sion, une certaine quantité d'eau, fonction de la pression de détente, s'é- chappe sous forme de vapeur et elle est évacuée en émanations par une condui- te 20.
Le lait refroidi à une température inférieure à son point d'ébullition à l'air libre est évacué hors de l'installation par une condui- te 21 et peut être conduit par exemple aux fins de poursuite de son refroi- dissement à un refroidisseur à plateaux, de construction connue.
Les émanations de vapeur qui s'échappent par la conduite 20 arrivent dans un séparateur de gouttes 1 et s'écoulent aussitôt par une conduite 22 dans les réchauffeurs 3b et 3a agencés en échangeurs de chaleur.
Une partie de la chaleur contenue dans les émanations de vapeur y est aban- donnée au lait qui traverse ces réchauffeurs. Le produit de condensation qui se forme se rassemble dans un séparateur 23, et il est amené par une conduite 24 dans un condenseur 25. Celui-ci est agencé en condenseur à in- jection, de l'eau fralche étant injectée par une conduite 26.
Un séparateur de gouttes, dont la chambre de vapeur est réunie au dispositif de désaération 5 par la conduite 7, est placé au-dessus du condenseur proprement dit. La chambre de vapeur des réchauffeurs 3a et 3b est réunie à l'espace intérieur du condenseur par une conduite 28. En vue de produire une dépression appropriée à l'intérieur des réservoirs 5 et 18,le condenseur 25 est raccordé par une conduite 29 à une pompe à air 30.
Le mélange d'eau injectée et de produit de condensation est évacué du condenseur par une conduite 32 à l'aide d'une pompe 31.
Dans l'installation ainsi décrite, la teneur du lait en eau varie à plusieurs reprises. C'est ainsi qu'une certaine quantité d'eau estextraite du lait dans le dispositif de désaération. Un relèvement de sa teneur en eau par la vapeur condensée a lieu dans l'installation de chauffage, tandis qu'une partie de l'eau contenue dans le lait s'échappe de nouveau à l'état de vapeur dans le dispositif de détente. La conduite de l'installation décrite offre des difficultés, en ce sens que dans certains cas, le réglage strict du poids spécifique du liquide traité d'après les conditions posées dans chaque cas constitue une donnée essentielle.
C'est ainsi qu'il est naturellement exigé, dans le traitement du lait frais destiné à la consommation, que la concentration du lait, c'est- à-dire le rapport entre sa teneur en eau et la substance sèche, présente après traitement la même valeur que celle du lait brut. Le procédé conforme à l'invention et le dispositif pour sa mise en oeuvre permettant de résoude ce problème, en même temps que la réalisation d'un fonctionnement favorable de l'installation en ce qui concerne l'économie de la chaleur.
D'après l'invention, le fonctionnement a lieu de telle façcn que pour une pression de détente finale constante du liquide, le poids spécifique du liquide traité est influencé par réglage de la température de réchauffage au moyen du réglage de la quantité de chaleur abandonnée dans le réchauffeur au lait qui le traverse. Les conditions sont telles que le niveau de la température de réchauffage représente une mesure de l'absorption d'eau par suite de condensation lors du chauffage du liquide par introduction de vapeur d'eau.
Une température de réchauffage plus élevée, c'est-à- dire plus voisine du point d'ébullition, provoque pour une pression de détente finale constante une moindre absorption d'eau qu'une température de
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réchauffage plus basseo
Dans le présent exemple de réalisation la chambre de vapeur de réchauffeur 3a communique avec la chambre de vapeur du condenseur par la conduite 28. En outre, il est prévu dans la conduite de communication 22 un organe d'étranglement 33 constitué par un diaphragme, de sorte qu'en fonctionnement il règne une pression plus forte en amont du diaphragme dans le sens de 11' écoulement que dans la chambre de vapeur du réchauffeur.
Entre le séparateur de gouttes 41 et le diaphragme 33, une autre conduite 34 allant au condenseur 25 est raccordée à la conduite 22.
Dans la conduite 34 est disposée une soupape 35, actionnée par voie servo-mécanique par un indicateur de pression 36 par l'intermédiaire d'un conducteur dimpulsion 37. Le mode de fonctionnement du servo-mécanisme est déterminé de façon que la soupape s'ouvre en cas d'accroissement de la pression de détente et exécute à l'inverse un mouvement de fermeture en cas d'abaissement de la pression. Ce dispositif composé des parties 34, 35, 36 et 37 sert à maintenir la pression de détente du lait à une valeur constante, pouvant être fixée par réglage.
D'après l'invention, on agit sur le poids spécifique du lait traité par réglage de la température de réchauffage. A cette fin, il est disposé à la sortie de la conduite 11 du réchauffeur 3b un appareil 38 sensible à la température qui, par l'intermédiaire du conducteur d'impulsion 39, déclenche des impulsions de réglage pour actionner une soupape 40 placée dans la conduite 28. Dans le présent exemple d'exécution, le réglage de la température de réchauffage a lieu thermostatiquement ; la température peut être ainsi maintenue à une valeur fixée par réglage.
Si la température du lait s'écoulant du réchauffeur s'élève au-dessus de la valeur réglée, la teneur en eau du lait traité baisserait de façon inadmissible. Pour éviter cela, un mouvement d'ouverture de la soupape 40 de la conduite 28 est amorcé par voie servo-mécanique, ce qui provoque une chute de pression dans la chambre de vapeur du réchauffeur et en conséquence aussi en amont du diaphragme 33. Cette chute de pression provoque de son côté la fermeture immédiate de la soupape 35, de sorte que la pression de détente est empêchée de décroltre.
Du fait de la diminution de pression dans la chambre de vapeur de réchauffeur, la température de la vapeur saturée des émanations de vapeur diminue, ce qui produit à son tour une diminution de la quantité de chaleur abandonnée au lait par la vapeur. La température de réchauffage du lait peut être ramenée de cette façon à la valeur de réglage à laquelle a lieu une absorption d'eau adaptée en fonction du poids spécifique désiré lors du chauffage au moyen de la vapeur introduite.
En cas de diminution de la température de chauffage au-dessous de la valeur de réglage, la teneur en eau du lait traité augmenterait au contraire pour une pression de détente constante, puisqu'une plus grande quantité d'eau se condense dans le lait lors de l'introduction de vapeur dans le dispositif de chauffage. Dans cet état de fonctionnement, l'appareil 38 sensible à la température provoque la fermeture de la soupape 40.
La quantité de la chaleur amenée aux réchauffeurs 3a et 3b augmente en conséquenceµ ce qui ramène à la valeur voulue la température de réchauffage, et par conséquent aussi le poids spécifique du lait traité.
La température de réchauffage peut être facilement calculée ou déterminée expérimentalement pour toute teneur en eau du liquide traité, Dans le traitement du lait frais destiné à la consommation, on règle la température de réchauffage de façon que le rapport de la teneur en eau à la substance sèche du lait traité coïncide exactement avec la valeur correspondante avant traitement. On est assuré de cette façon de fournir au consom- mateur du lait ayant toute la valeur du lait brut, au mins équivalent à celui-ci quant au goût, et qui a été totalement stérilisé dans 1'installation de chauffage 12.
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La section de passage du diaphragme 33 est calculée de façon que 19 abaissement de la température de la vapeur saturée de réchauffeur, provoquée par 19étranglement, descende assez au-dessous de la température de détente dans le réservoir 18 pour que la perte d'eau dans le dispositif de désaération 5 soit approximativement compensée par l'augmentation de l'absorption d'eau lors du chauffage. Le diaphragme 33 permet ainsi d'agir en gros sur le poids spécifique du lait traité. Le réglage de précision se fait par la manoeuvre de la soupape 40 de la conduite 28.
Il serait également possible dans le cadre de l'invention de constituer le diaphragme 33 en soupape de réglage et de l'actionner par l'appareil sensible à la température, en renonçant alors à la soupape de réglage 40 de la conduite 28. Le prix d'une pareille soupape apparaît tou- tefois sensiblement plus élevé que celui de la soupape 40, laquelle doit régler une masse de vapeur beaucoup plus petite.
Au lieu du dispositif 38 sensible à la température, on peut employer un autre donneur d'impulsion pour actionner la soupape 40. La fig. 2 montre une disposition dans laquelle un densimètre 45 raccordé à la conduite 21 envoie à la soupape 40, par 1'intermédiaire du conducteur d'im- pulsion 46, les impulsions de réglage provoquées par les variations du poids spécifique du lait. La disposition est ainsi agencée que la fermeture de la soupape 40 de la conduite 28 soit déclenchée par exemple lors d'une augmentation du poids spécifique au-delà d'une valeur fixée par réglage. Ceci augmente la quantité de chaleur amenée aux réchauffeurs, en provoquant une élévation de la température de réchauffage et de ce fait une diminution de la teneur en eau du liquide traité.
L'invention n'est pas limitée au traitement du lait; le procédé et le dispositif destiné à sa mise en oeuvre conviennent au contraire au traitement d'autres liquides, jus de fruit par exemple et autres aliments liquides qui sont soumis à un traitement de stérilisation. L'invention permet aussi dans ce cas de régler avec sûreté la concentration du liquide traité.
Une autre possibilité avantageuse ressort du traitement de liquides dont le poids spécifique doit être modifié à la volonté d'une quantité donnée par variation de la teneur en eau. Ici aussi, le réglage de la température de réchauffage du liquide permet d'influencer le poids spécifique de celui-ci dans une mesure quelconque entre certaines limites.
R E-S-U M E.
I - Procédé pour la conduite d'une installation destinée au traitement de liquides, aliments liquides et boissons en particulier, selon lequel le liquide à traiter est constamment réchauffé, et après que sa pression a été augmentée au moyen de vapeur d'eau qu'on y introduit et qui s'y condense en partie, est détendu immédiatement après par abaissement rapide de la pression,une quantité d'eau déterminée s'échappant alors du liquide par vaporisation en fonction de la pression de détente, ledit procédé étant caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaison :
1 ) Pour une pression de détente constante du liquide, on agit sur le poids spécifique du liquide traité par réglage de la température de réchauffage au moyen du réglage de la quantité de chaleur abandonnée dans le réchauffeur par un agent de chauffage.
2 ) On utilise comme agent de chauffage pour réchauffer le liquide au moins une partie de la chaleur qui s'échappe du liquide lors de sa détente.
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