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La présente invention a pour objet un procédé de traitement des grains de céréales: blé, maïs ou autres, café et éventuellement d'autres produits agricoles, pour leur séchage, leur grillage ou torréfaction, leur stérilisation ou leur cuisson au moyen d'une circulation de fluide chaud.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'on utilise la circulation de fluide chaud du traitement pour produire la fluidisation des grains en traitement.
On sait que le phénomène dit de fluidisation des matières granu- lées ou pulvérulentes consiste u à les soumettre à l'action d'un courant fluide ascendant suffisamment intense pour que lesdites matières se trou- vent maintenues en suspension dans le fluide. Le courant fluide agissant à l'encontre de la pesanteur , sépare les particules les unes des autres, et les retient en agitation. La masse des matières granulées ou pulvérulen- tes prend l'allure d'un liquide en bouillonnement, sans toutefois être entraînée parl courant fluide.
Ce phénomène appelé fluidisation a été déjà mis profit pour la classification ou le traitement de diverses matières solides minérales, comme les charbons, minerais ou autres.
La présente invention vise son application aux produits agricoles, notamment en grains, spécialement en vue du séchage de ceux-ci ou de trai- tements analogues, tels que torréfaction, grillage, stérilisation, cuisson , etc.**
De tels traitements sont assurés ordinairement par une circula- tion d'air, de gaz chauds ou de vapeurs à travers un lit de grains fixes et on règle la vitesse de circulation des fluides chauds, air ou gaz, de façon à éviter de mettre en mouvement la masse de grains. Si une agitation de ceux-ci est désirable, on la réalise par,des moyens mécaniques spéciale- ment prévus à cet effet.
On a aussi proposé d'assurer le traitement de produits agricoles, grains ou autres, dans un courant gazeux. Mais le courant est alors pré- vu pour entraîner produits traités, au besoin par sauts successifs, de- puis leur admission dans l'appareil jusqu'à leur évacuation (brevet britan- nique 663.121 du 14 Juillet 1950).
Suivant une caractéristique de l'invention, on crée au contraire une circulation du fluide chaud telle qu'elle provoque systématiquement l'agitation des grains et la "fluidisation" de la masse de ceux-ci. Cette masse en agitation demeure stationnadre sans que les grains soient entraî- nés par le fluide.
Cette fluidisation des grains en vue de leur traitement est assu- rée par soufflage continu ou pulsatoire du fluide de traitement. Elle peut avantageusement être combinée avec des moyens accessoires favorisant la mise en mouvement des grains, notamment , en donnant au support de la masse de grainsdes vibrations.
Pour la mise en oeuvre du procédé, les grains à traiter sont pla- cés en lit sur un support, en forme de grille ou de plaque perforée. La par- tie inférieure du support est reliée à une source de fluide chaud sous pres- sion. Celui-ci, traversant le support en jets répartis se répand dans le lit de grains en mettant celui-ci en agitation. C'est pendant cette agita- tion que se produit l'échange de chaleur avec les grains assurant leur sécha- ge, leur grillage, leur torréfaction,leur stérilisation ou leur cuisson.
Ces effets peuvent d'ailleurs être combinés.
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Comme, dans la fluidisation, chaque grain en agitation se trouve baigné par toute sa surface dans le fluide chaud, il en résulte une amélio- ration du contact des grains avec celui-ci, et une transmission de chaleur par convection plus accentuée. Le traitement est beaucoup plus rapide que selon le processus usuel où les grains .demeurent à tout moment en contact les uns avec les autres, ne laissant au passage du fluide que la surface extérieure de la masse ou les espaces intersticiels entre grains.
Cependant, comme pour obtenir la fluidisation, il convient de donner au fluide une grande vitesse, le passage du fluide peut se trouver trop rapide pour absorber toute sa chaleur et toute ca capacité d'humidifi- cation. Il y a intérêt alors à procéder à la fluidisation avec recyclage, c'est-à-dire en ramenant tout ou partie du fluide chauffant qui sort du lit de grains dans le circuit de soufflage.
En vue d'obtenir un bon rendement du traitement, on divise le lit de grains en plusieurs parties dans lesquelles le fluide chauffant est amené successivement à ses diverses phases de refroidissement et/ou d'humi- dification.
Le passage des grains d'une partie à la suivante est, dans ce cas, assuré par la fluidisation elle-même, le lit de grains se comportant comme un liquide susceptible de couler ou de se déverser.
Le fluide chauffant peut être de l'air ou du gaz mis en circula- tion par un ventilateur, préalablement amené à la température convenable de l'ordre de 100 (séchage) à 200-300 (cuisson ou torréfaction). Mais on peut aussi se servir de vapeur d'eau saturée ou surchauffée (cuisson, stéri- lisation).
Lorsque l'on utilise de la vapeur saturée, on injecte celle-ci dans le lit de grains à traiter par des orifices appropriés ménagés dans le support. Il se produit alors, au passage dans les orifices, une déten- te avec condensation partielle de la vapeur. Cette condensation entretient dans la vapeur en contact avec les grains une humidité favorable au traite- ment de ceux-ci. Ce procédé est avantageusement utilisé pour réaliser la cuisson continue des grains dans certaines applications (brasserie, fermen- tation alcoolique, préparation de nourritures pour le bétail, etc...).
L'invention sera plus amplement décrite en référence aux dessins annexés qui montrent, l'application du procédé à divers traitements des grains.
La figure 1 est une vue schématique d'une installation de sécha- ge.
La figure 2 est relative à un appareil de torréfaction.
La figure 3 concerne un appareil de cuisson.
L'installation de la figure 1 est constituée par une enceinte 10 divisée en plusieurs chambres en nombre quelconque, 11, 12, 13,séparées par les cloisons 14, 15. Une chambre annexe extérieure 16 est aménagée à la suite de la chambre 13.
Chacune des chambres 11, 12, 13,16 est obturée à sa partie in- férieure par@un fond perforé 17, et raccordée à un espace de distribution d'air soufflé, soit respectivement 18, 19, 20,21. Les espaces 18 et 20 sont reliés par des conduits 22, 23 ,à la source d'air chaud. L'espace 19 est alimenté en fluide par le conduit 24. L'espace 21 est relié par 25 à une source d'air froid.
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L'alimentation des espaces 18 à 21 en air chaud ou froid peut être assurée de façon continue ou pulsatoire. le fond perforé 17 seul ou avec les chambres 11 et 16 peut recevoir un mouvement vibratoire.
Dans chacune des chambres 11 à 13 et 16, peuvent être disposées des cloisons 26,27,28 , 29 ne s'étendant pas jusqu'au fond de la chambre. En
30 se trouve l'arrivée des produits à traiter et en 31 leur évacuation.
Le conduit 24 est raccordé à un ventilateur 32 qui aspire par la canalisation
33 du fluide de l'enceinte 10.
Les produits à sécher, grains notamment, sont amenés par 30 dans la chambre 11. Sous l'action de l'air chaud sous pression amené par le conduit 22 et traversant le fond 17, la masse de grains est "fluidisée" et se met en bouillonnement à la façon d'un liquide dans la'chambre 11.
L'air chaud assure le début du séchage.
Le niveau du lit de grains en 11 alimenté par'le conduit 30 s'é- lève au-dessus du bord de la cloison-14 et l'excédent s'écoule dans la cham- bre 12, à la façon d'un liquide sur un déversoir . Le déplacement progres- sif des grains est amélioré par-Sa. cloison 26.
Dans la chambre 12, les grains sont également fluidisés par 1' air soufflé en 19. Cet air provient ici du recyclage par le ventilateur 32 et la canalisation 33 d'air soutiré à la partie supérieure de l'enveloppe 10.
Le lit de g@@ins de la chambre 12 s'écoule dans la chambre 13 où la masse de grains est soumise à une fluidisation et à la chaleur de l'air chaud soufflé en 20 par Ils conduit 23.
A la sortie 3e la chambre 13, les grains passent dans la chambre 16 où. ils sont egalement fluidisés et soumis à un refroidissement par l'air froid amené en 21 par-le conduit.25.
Le nombre des chambres et ;:leur agencement peuvent évidemment être quelconques. Chaque chambre peut comporter une alimentation d'air à température différente, avec plus ou moins de recyclage. C'est ainsi notam- ment que le., sepaces 18 et 20 peuvent être reliés à l'espace 19 recevant l'air recyclé par les conduits 51, 52 munis de moyens de réglage 53. Comme on le voit,les grains cheminent dans le sens horizontal en s'échauffant pro- gressivement et sont soumis en chaque chambre à l'état fluidisé, aux condi- tions appropriées à leur température et à leur degré de séchage .
C'est ain- si, notamment que la chambre 11 recevant les grains les plus humides quoi- que froids, peut recevoir de:l'air chaud, tandis que dans les chambres 12 et 13 le soufflage est assuré en air dont la température croit progressivement (chauffe méthodique).
Sur la canalisation 33, ou en dérivation sur l'espace 19, peut @être monté un cyclone (non représenté) assurant l'avacuation des poussières.
Une installation analogue (fig.2), quoique plus simple, permet la torréfaction ou la stérilisation des grains ou autres produits. Elle comprend une enceinte 34, avec fond perforé 35, divisée en chambres 36,37, 38 et espace 39 alimenté en air ou gaz chauds soufflés par le ventilateur 40. L'aspiration du ventilateur est reliée par le conduit 41 au sommet de l'enceinte 34.
Sur le conduit 41 est monté un réchauffeur 42. En 43 est l'admis- sion des produits à traiter. Leur évacuation se fait en 44.
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Cette installation fonctionne comme celle de la figure 1, le fluide chaud soufflé à travers le fond 35 mettant les grains en état de fluidisation et les chauffant. Dans ce cas, le fluide chaud circule en cir- cuit fermé, ce qui est possible car son degré hygrométrique demeure constant.
Dans la figure 3, est représenté un appareil de cuisson à la va- peur, celui-ci comprend une enceinte 45 avec fond perforé 46. L'enceinte 45 est raccordée à sa base avec une admission 47 de vapeur avec.vanne 48.
Elle porte à sa partie supérieure une soupape 49.
Pour opérer la cuisson des grains, il convient de maintenir ceux- ci en atmosphère humide, à la température convenable. Le procédé selon 1' invention s'y prête particulièrement bien.
Les produits à cuire étant disposés sur le fond 46, on admet en 47 de la vapeur saturée ou surchauffée à une pression supérieure à cel- le qui correspond à la température de cuisson, l'excès expression correspon- dant à l'énergie dépensée pour le maintien du lit de produits à l'état flui- disé.
Or, il se trouve que, dans la traversée du fond 46 et celle du lit fluidisé, la vapeur se détend et cette détente produit une condensation qui humidifie la vapeur, donc l'atmosphère qui baigne Lessproduits en cours de cuisson.
La détente peut être réglée au moyen de la vanne 48.
Le réglage de.la pression, donc de la température, dans l'en- ceinte 45, est assuré par le tarage convenable de la soupape 49. Un excès éventuel d'eau de condensation serait évacué par un purgeur.
Au cas où la cuisson etla fluidisation simultanée sont assurées au moyen de vapeur surchauffée, l'humidification de la vapeur au contact des produits traités peut être réglée par un appoint d'eau ou de vapeur saturée détendue.
Si le débit de vapeur nécessaire à la mise en état de fluidisa- tion des produits est supérieur à celui qu'exige la cuisson , la vapeur ex- cédentaire est reprise dans'enceinte 45 et refoulée par@une pompe 50 dans la tuyauterie d'admission 47.
Bien entendu, les dispositions décrites et représentées n'ont aucun caractère limitatif, toute variante de réalisation pouvant être pré- vue sans sortir de l'objet du présent brevet.
REVENDICATIONS
1 - Procédé de traitement des grains, céréales, café et autres, pour leur séchage, leur grillage, ou torréfaction, stérilisation ou cuisson par passage d'un fluide chaud, caractérisé en ce que l'on utilise la cir- culation du fluide de traitement pour produire la fluidisation des grains, c'est-à-dire leur mise en agitation stationnaire.
2 - Procédé suivant 1 , caractérisé en ce que le fluide chauffant assurant la fluidisation est recyclé après la traversée du lit de grains traités.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.