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La présente invention concerne un dispositif destiné au traitement thermique de liquides (en particulier à la stérilisation de produits ali- mentaires liquides, boissons et produits pharmaceutiques ou substances au- xiliaires) et présentant un canal parcouru par''le courant de liquide, ca- nal dont la paroi présente des orifices par lesquels un véhicule de chaleur sous forme de vapeur ou de gaz peut être introduit dans le liquide. Le dis- positif est caractérisé par des moyens destinés à refroidir des parties de la paroi du canal faisant suite au moins dans le sens du courant de liquide aux orifices d'introduction du véhicule de chaleur.
On sait soumettre du lait par exemple à un traitement thermique par introduction directe de vapeur d'eau. Ce faisant, on a pour objet de tuer les microorgansmes se trouvant dans le lait et influençant de façon nuisible sa stabilité ou sa constitution hygiénique. Un dispositif déjà em- ployé à cette fin se compose d'un tronçon de tube qui est entouré d'une che- mise de vapeur et qui présente dans la paroi du tube des orifices d'introduc- tion de la vapeur d'eau.
On fait passer le lait à traiter sous pression dans l'intérieur du tronçon de tube et, au moyen de la vapeur d'eau pénétrant dans ce tronçon de tube et s'y condensant, on le chauffe brièvement à la tem- pérature nécessaire pour anéantir les mioroorganismes. Pour éviter des trans- formations nuisibles du lait à la température utilisée, on refroidit le lait aussitôt après dans un dispositif de détente tout en abaissant sa pression.
Le fonctionnement d'un pareil dispositif doit satisfaire à de mul- tiples conditions. Toute particulièrement le traitement thermique ne doit pro- voquer aucune espèce de transformations nuisibles du lait. A cet égard, on doit exiger en particulier que le goût de lait frais soit conservé, c'est-à- dire qu'il n'intervienne pas de goût de lait boulli provoqué par le brûla- ge de certaines particules de lait ou par des transformations de colles-ci.
Si l'on fait passer du lait à l'état chauffé sur des surfaces mé- talliques dont la surface supérieure mouillée par le fait présente une tem- pérature plus élevée que le lait lui-même, le risque intervient que certaines parties composantes du lait soit séparées et se déposent sur la surface métal- lique sous forme de mince enduit. On peut constater ce phénomène même si le lait est animé d'une grande vitesse d'écoulement. Ce sont en particulier des substances albuminoïdes et des substances naturelles qui peuvent consti- tuer un pareil enduit sur des surfaces métalliques très chaudes.
Dans les dispositifs du genre indiqué le lait à traiter est intro- duit de préférence à l'état réchauffé, par exemple à des températures de 60 à 80 C dans le système de chauffage. Là, la vapeur d'eau pénétrant dans le lait par les orifices de la paroi du canal provoque en l'espace de fractions de seconde un échauffement à la température nécessaire à la stérilisation qui, en.règle générale, s'élève à 1400C au moins. Il peut alors se constituer principalement des dépôts quand la paroi du canal présente des parties sur- chauffées dont la température superficielle dépasse la température du lait en ce point.
On a constaté que les différences de températures! insignifiantes entre des particules de lait et les parties de la paroi du canal mouillées par elles provoquent déjà la constitution de pareils dépôts.Ces derniers res- tent au moins un certain temps attachés à la paroi du canal et sont ainsi ex- posés à l'action de la chaleur assez longtemps, en comparaison du chauffage qui ne dure que des fractions de seconde des particules de lait qui s'écoulent.
Ils ont en conséquence tendance à brûler et provoquent le goût redouté de lait bouilli qui influence de façon nuisible la qualité du lait traité.
La présente invention permet d'éviter les inconvénients ainsi dé- crits. A l'aide des moyens de refroidissement des parties de la paroi du ca- nal succédant, dans le sens de l'écoulement, aux agencements destinés au vé- hicule de chaleur,on réussit à maintenir la température de la paroi du
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canal mouillée par le liquide à une valeur telle que la constitution de dé- pôts est éliminée ou tout au moins réduite à une mesure inoffensive.-
L'objet de l'invention et d'autres caractéristiques en rapport avec elle sont expliqués ci-après à titre d'exemple en se référant au des- sin ci-annexé.
Figure 1 est la coupe longitudinale d'un dispositif suivant linven- tion ;
Figure 2, la coupe transversale selon la ligne I-I dune partie du dispositif représenté à la figure 1 ;
Figure 3, la coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention, et
Figure 4, la coupe transversale suivant la ligne II-II d'une partie du dispositif représenté à la figure 3. '
Le dispositif représenté à la figure 1 convient en particulier à la stérilisation du lait et de liquides contenant du lait, bien que d'autres liquides tels que : jus de fruits, produits pharmaceutiques ou substances au- xiliaires ainsi que des liquides nutritifs puissent être traitée avec son aide.
Le dispositif possède un canal 1 parcouru par le courant dé liquide, canal qui présente, dans les limites du tronçon A-A un rétrécissement en forme de tuyère, de sa section transversale. A l'orifice d'entrée 2 et à l'orifice de sortie 3 du canal sont fixées des conduites de raccordement non figurées. Pour maintenir en permanence dans le canal 1 un courant conti- nu, impérativement guidé, il est placé dans le chemin d'écoulement du liqui- de, en amont du dispositif représenté, un organe de refoulement. Sur l'éten- due du tronçon A-A, le canal 1 est formé par deux parties de paroi 4 et 5 qui entourent chacune ce canal sur la moitié de sa section transversale et s'appliquent l'une contre l'autre dans le plan de séparation passant par l'axe de symétrie.
Les deux portions de paroi 4 et 5 sont vissées à leurs ex- trémités dans un raccord, 6 d'un côté, 7 de l'autre. Un tube enveloppant 8 est disposé autour des portions de paroi 4 et 5, tube qui est enfilé sur les pièces de raccord 6 et 7 par dessus des portions de paroi 4 et 5'et qui est fixé aux raccords à l'aide des écrous à chapeau 10 et 11. Les portions de paroi 4 et 5 possèdent un rebord, respectivement 12 et 13 ; ces rebords re- posent hermétiquement sur l'épaulement 15 du tube enveloppant par l'intermé- diaire de la rondelle d'étanchéité 14. Le tube formant chemise 8 enveloppe avec les surfaces externes des portions de paroi 4 et 5 deux espaces creux 9 et 16 ; aux points 17 et-18 sont placés.des presse-étoupe qui ferment her- métiquement les espaces creux 9 et 16 vers l'extérieur.
Au tube formant chemise 8 est soudée une tubulure 19 par.laquelle de la vapeur d'eau sous pression peut être conduite.dans l'espace creux 9 formant chemise de vapeur.
A l'intérieur du tronçon A-A du canal 1, les portions de paroi 4 et 5 forment un rétrécissement en forme de tuyère, de la section transversale.
La vapeur d'eau venant de la chemise de vapeur 9 est introduite dans le li- quide par des orifices 20 aménagés dans la zone de vitesse d'écoulement maxi- mum, c'est-à-dire dans la zone de section transversale la plus étroite; ces orifices 20 sont en communication avec la chambre de vapeur 9 par l'intermé- diaire de canaux 21.
La figure 2 représente à plus grande échelle la coupe selon la li- gne I-I de la figure 1. La section transversale approximativement rectangulai- re du canal 1 est formée par des parois placées l'une en face de l'autre, dont les parois 22 et 23 présentent les orifices 20 qui sont en communica- tion avec la chambre de vapeur 9 par l'intermédiaire des canaux 21. Les por- tions de parois 4 et 5 sont maintenues assemblées par des boulons.
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L'espace creux 16 sert à recevoir un agent régrigérant, eau froide, ou huile froide par exemple, qui est introduit ou évacué par les tubulures,
24 et 25 respectivement, qui sont soudées sur le tube formant chemise. Sur l'étendue de cette chemise réfrigérante, les portions de paroi 4 et 5 possè- dent des évidements, respectivement 26 et 27, constitués de manière que l'é- paisseur de la paroi du canal en ce point soit relativement petite. L'agent réfrigérant introduit dans la chemise réfrigérante 16 s'écoule autour de la paroi externe des tronçons de paroi 4 et 5 et provoque un refroidissement du tronçon du canal faisant suite aux orifices d'introduction 20 du véhicule de chaleur, qui est parcouru par le courant du liquide déjà chauffé à la tempéra- ture maximum.
En calculant de manière appropriée la quantité d'agent rétrigé- rant qui est introduite dans la chemise réfrigérante et qui en est évacuée par unité de temps et la température de l'agent réfrigérant, on peut mainte- nir à la paroi interne du canal une température assez basse pour qu'il n'existe aucun risque de brûlage même pour les liquides les plus sensibles à la cha- leur.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représen- té aux figures 1 et 2. Le canal 1 peut au contraire prendre aussi une autre forme.Sbus ce rapport, la figure 3 représente un dispositif suivant l'inven- tion dans lequel le canal 1 est constitué par un tronçon de tube rectiligne
31 avec section transversale de passage restant uniformément circulaire.
Dans la paroi de ce tronçon de tube sont aménagés des orifices 32 qui sont en communication avec la chemise de vapeur 34 par l'intermédiaire de canaux
33. La partie inférieure, non figurée, du dispositif correspond pour l'essen- tiel à la disposition @ ' suivant la figure I. Le tube envelop- pant 35 enveloppe également une chemise réfrigérante 36 avec le tronçon de tube 31 ; dans cette chemise réfrigérante, il peut être introduit par la tubulure 37 un agent réfrigérant de l'eau froide par exemple. L'agent réfri- gérant peut parvenir dans des évidements 38 qui sont aménagés en direction axiale dans la paroi du tronçon de tube 31.Les évidements sont fermés vers l'extérieur par des couvercles 39 soudés sur le tronçon de tube.
La figure 4 représente la disposition des évidements 38. Ceux-ci sont répartis sur la section transversale de manière à ne couper en aucun point les canaux 33. Après avoir parcouru les évidements 38, l'agent réfri- gérant peut être évacué d'une manière appropriée à la partie inférieure, non figurée, du dispositif. Une couche 40 de matière calorifuge est disposée sur la surface externe du tronçon de tube 31. Cette couche doit empêcher si nécessaire une condensation de la vapeur sur les surfaces du tronçon de tu- be réfrigéré 31 touchées par le courant de vapeur. Dans le même but, les ca- naux 33 sont constitués par des pièces rapportées en matière calorifuge, par exemple en matière céramique.
Ici aussi, le refroidissement des portions de la paroi du canal faisant suite aux orifices d'introduction du véhicule de chaleur empêchent un surchauffage nuisible de la paroi interne du canal 31 entrant en contact avec le liquide. Ainsi peuvent être éliminées avec certitude, au moins dans une large mesure, la formation d'un enduit et ses néfastes conséquences.
L'invention n'est pas limitée à un dispositif destiné au traite- ment thermique du lait. A l'aide du dispositif décrit, on peut traiter aussi avantageusement d'autres liquides, par exemple des jus de fruits, des pro- duits pharmaceutiques et des substances auxiliaires, etc.... Là, la réfrigé- ration des portions de la paroi du canal faisant suite aux orifices d'intro- duction du véhicule de chaleur peut empêcher par exemple un trouble fâcheux du liquide traité, trouble provoqué par un sel insoluble se formant à des températures inladmissiblement élevées de la paroi.
Peuvent être éliminées en outre des transformations néfastes de propriétés biologiques importantes, ainsi que l'accélération de certaines réactions chimiques qui ne prennent une importance appréciable et fâcheuse qu'à des températures exagérément
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élevées de la paroi.
Au point de vue de la technique de l'exploitation,, on obtient les avantages suivants en évitant un enduit qui s'accroît rapidement : la pé- riode de fonctionnement entre deux nettoyages successifs peut être notable- ment prolongée. En même temps, contrairement aux conditions en cas de non refroidissement de la paroi du canal, on peut éliminer beaucoup plus facile- ment un dépôt se formant à une basse température de la paroi.
On peut employer un liquide, par exemple de l'eau ou de l'huile comme agent réfrigérant. Dans certains cas toutefois peuvent convenir égale- ment des agents réfrigérants sous forme de vapeur ou de gaz.