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L'invention concerne un procédé et un dispo- sitif de stérilisation ou de cuisson de récipients de forme cylin- drique ou approximativemcnt cylindriquc, contenant dos conservas,, alimonts ou autres.
Telle qu'allé est réalisée actuellement, la stérilisation dos aliments, ou des récipients qui les contiennent, est effectuée on plaçant les récipients dans des autoclaves à hau- te pression, ou en los faisant circuler dans des enceintes chauffées à 'la température désirée par de la vapeur et/ou de l'air, ces opé- rations sont relativement longues et nécessitant des appareils de très grandes dimensions ainsi que dos capitaux importants.
On a
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déjà proposé d'accélérer la stérilisation ou la cuisson dos ali- ments on récipients cn agitant les récipients, par exemple on les faisant tourner sur eux-mêmes, pour obtenir une homogénéisation plus rapide dos températures; mais., dans ca cas aussi, los instal- lations restent étendues et les frais très élevés.
Pour éviter ces inconvénients et assurer une cuis- son ou une stérilisation, rapide ct à coeur, des aliments ou au- tres, liquides ou solides, pâtaux ou pulvérulents dans des réci- pients cylindriques ou approximativcmcnt cylindriques.. on a cu l'idée dê déplacer les dits récipients devant un front de chauffe donnant uno très haute température en animant les récipients d'un mouvement de rotation autour de leur axe longitudinal parallèle- ment au front de chauffe.
Le front do chauffe peut être entretenu par dos rayonnements obtenus grâce à un très haut gradient do température, à l'aida de brûlcurs spéciaux dont la surface rayonnante est à une température supérieure à 1350 C. Il a été constaté on effet que los radiations ainsi obtenues traversent facilement les surfaces exposées au chauffagc, et ceci malgré la brillance des ditcs sur- faces, on fonction du facteur k de la loi de Stofan-Boltzmann;
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T étant la température do la surface rayonnante et t colla dos surfaces exposées.
Au cours dressais effectués dans ces condi - tions, il est apparu que des bouteilles de verre ou des bottes métalliques pouvaient sans aucun inconvénient être soumises à cotte action sans subir aucune dégradation ni en général do leur contenu, ni dcs revêtements émaillés, peints au collés figurant sur los bottes.
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Le front de chauffe peut aussi être constitué par des flammes directes, par exemple de rampes à gaz do ville ou do gaz butane ou propano ou autres, pour porter los récipients très rapidement à la température do stérilisation ou de cuisson (do 100 à 150 environ). Il y a alors intérêt à faire défiler los . récipients ouverts ct placés debout sur un transporteur, au-dos- sus et en contact direct des flammes de rampes à gaz pour leur faire subir un préchauffage à l'air libre destiné à régulariser à 100 C la température des récipients au moment do leur fermetu- re;
à effectuer cette fermeture par sertissage, par exemple, puis à les entraîner dans un stérilisateur en los faisqnt défiler cou- chés sur le plan supérieur d'un transporteur au-dessus dos flam- mos directes de rampes à gaz pour les portor très rapidement à la température de stérilisation (100 à 150*0) et à los faire re- vcnir sans quitter le stérilisateur, sur un chemin inférieur pour rester à la morne température pondant un certain palier préféra- blomcnt do durée réglable et enfin à faire passer les récipients dans. un dispositif do refroidissement de tout type approprié.
Dans ces conditions, on peut obtenir l'émission d'une grande calorie minute par cm2 do chauffe et il est possible d'en trans- férer 40 à 50% dans les bottes à préchauffer ct stériliser. Cool correspond à uno augmentation d'environ 40 minute dans les boî- tesdu format 1/1; 60 minute dans les bottes 1/2; 90 minute dans les boîtes 1/4, etc.. et permet ainsi de réduire respecti- vement lestemps de stérilisation à 1 minute, 45 secondesou 30 secondes suivant les formats et d'améliorer considérablement la qualité dos produits obtenus en évitant la destruction do certaines substances actives, telles que las vitamines, qu'ils contiennent et évitent également la décoloration so produisant avec los traitements classiques.
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La réduction sensible de la durée du traitement a un effet non moins intéressant on ce qui concerne le ren. dement horaire des appareils et l'investissement limité qui on résulte.
Enfin, les demandeurs ont remarqué que, dans tous les cas et notammcnt pour certains produits particuliè- rement sensibles tels que le lait, il y a intérît à diviser le front de chauffe de manière à soumettre les récipients et leur contenu à des impulsions thermiques alternées; à cet effet, conformément à l'invention, on fait passer les récipients successivement devant un front de chauffe en plu- sieurs parties, identiques ou non, et séparées par des dis- tances (dans le temps ou dans l'espace) appropriées non chauffées, l'aménagement du front de chauffe étant détor- miné en fonction de la nature des produits contenus dans les récipients et de la température finale désirée.
On peut entre autres faire suivre par les récipients une trajectoi- re curviligne toile qu'une circonférence ou une spirale, disposée concontriquomcnt au front do chauffe qui s'étend..' seulement sur une fraction, de préférence limitée environ au tiers inférieur de la trajectoire. Dans ces conditions, les récipients reçoivent un apport do calories lors da cha- cun de leurs passages devant lc front de chauffe et, pen- dant les intervalles entre doux fronts consécutifs, par exemple pondant le reste de leur parcours circulaire, la chaleur sa répartit dans l'intérieur du produit par con- vection ou par conduction.
D'autre part, dans le cas d'une trajectoire circulaire, aucune disposition particulière n'a @
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besoin d'être prévue pour assurer la rotation dos récipients sur eux-mêmes pendant leur passage devant le front de chauffe parce que, ainsi qu'il est bien connu, les récipients pron- nent automatiquement un tel mouvement de rotation du fait de leur parcours circulaire ct uniquement dans le 1/3 inférieur do la circonférence parbourue.
L'invention peut être mise on oeuvre dans un dispositif comportant un préchauffour comprenant plusieurs chemins sur lesquels les bottes placées debout sont antral- nées, par des fers plats solidaires de chaînes sans fin, au- dessus de rampes à gaz à flamme vivo jusqu'à un autre trans- portcur conduisant les boîtes vers lc poste de sertissage dtoù un autre transporteur les amène formées et-couchées au stérilisateur qui comporta également plusieurs chemins sur lesquels des fers plats solidaires do chaînes sans fin on- traînant les bottes d'abord au-dessus de rampas à gaz à flam- me vive puis les fait défiler dans la partie inférieure du stérilisateur où elles sont maintenues pondant un certain pa- lier à la même température dont la durée peut être réglée par un dispositif de refroidissement avant d'être entraînées par un autre
transporteur vers une installation do refroidisse- ment .
Le dispositif transporteur du préchauffour peut entraîner plusieurs boites do front par chacun de ses fors plats.
Le dispositif transporteur du préchauffeur comporte autant de chemins de guidage quo de bottes transpor- tées de front, chaque-chemin de guidage étant constitué par
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deux barrcs rondes supportant les bottes et par deux barres rondosguidant celles-ci latéralement.
Les chemins do guidage du dispositif transpor- tour du stérilisateur peuvent être constitués par dos corniè- res disposées parallèlement.
La dispositif transporteur du stérilisatour peut comporter plusieurs sections ayant dos vitesses diffé- rentes pour permettre de traiter simultanément des bottes exigeant dos durées de stérilisation différentes et, dans ce cas, il comporte autant de couples do Chaînes reliées par dos fers plats d'entraînement des bottes que la dit disposi- tif comporte do sections.
Les rampes à gaz à flamme vive du préchauffeur et du stérilisateur sont disposées parallèlement aux barres ou cornières de guidage et au-dessous de l'espace laissé on- tre ces dernières.
Le dispositif de réglage de la durée du palier do température dans le stérilisateur est constitué par des rampas d'arrosage disposées transversalement par rapport au sans de défilement dos bottes et contrôlables individuelle- mont au moyen de vannes ou robinets.
On peut aussi utiliser un appareillage com- portant essentiellement un nombre pair de cylindras parallè- les, entraînés on rotation autour do leur axe à une vitesse et par tous moyens appropriés, des moyens permettant do ré- glor l'écartement entre les cylindres en fonction du diamè- tre dos récipients à traiter, un front de chauffe par radia- tions à très haute température disposé parallèlement do part et-d'autre et au-dessus des génératrices supérieures des cy- lindres, dos moyens pour déplacer des récipients devant la
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front de chauffe les faisant glisser sur les cylindres .
tout cn évitant tout glissement librc dos récipients, et des moyens pour assurer le refroidissement dos récipients,
Lo front de chauffe peut s'étendre sur tou- te la longueur des cylindres; il est do préférence cons- titué par dos ensembles réfractaires chauffés par exemple au gaz, à la manière connuo.
Lorsquo l'on veut appliquer aux récipients dos impulsions thermiques alternées, on peut utiliser un dispositif dans lequel les récipients arrivent clos et éventuellement préchauffés, et qui peut être constitué par un stator horizontal ouvert avec spirale périphérique devancement de type connu., par un rotor à éléments ra- diaux, coaxial au stator et également de tout typo connu pour l'entraînement des récipients, et par au moins uno rampe à gaz.
On peut aussi utiliser un dispositif à trans- portcur horizontal sans fin assurant la rotation des ré- cipients sur aux-mêmes perpendiculairement au sens de dé- placement, du transporteur et défilant devant un frnt de chauffe formé d'éléments succcssifs,
Divcrs modede mise en oeuvre de l'inven- tion sont décrits ci-après, en se référant aux dessins an- nexés dans lesquels : Fig. 1 représente schématiquement la pré- chauffeur ;
Fig.2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1;
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Fig.3 montra schématiquement la stérilisateur;
Fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3; Fig.S ost une vuo schématique de l'appareil;
Fig.6 est une coupe schématique montrant la chauffe par radiations et l'entraînement dos récipients; Fig.7 représente une courbe de chauffe par im- pulsions thermiques alternées pouvant être obtenue confor- mément à l'invention;
Fig.8 est une vue schématique d'un appareillage à transportcur horizontal pour la réalisation du procédé;
Fig.9 montra une coupo verticale d'un appareil- lago do cuisson ou de stérilisation conforme à l'invention.
Dans l'exemple do figures 1 à 4, le dispositif réalisé conformément à l'invention comprend un préchauffaur ot un stérilisateur.
Le préchauffcur comporte un transporteur cons- titué par dos-chaînes 1 (Fig. 1 et 2) munies do galets do roulement 2 circulant sur descornières3. Los chaînas sont reliées entre elles par des fors plats 4 destinés à propulser les boîtes 5 placées debout et ouvertes sur dos glissières constituées par des barres rondes 6 tandis que d'autres barres rondes 7 les guident latéralement.
Les.boîtes 5 sont amenées au préchauffeur par un tapis transporteur 8 à partir duquel un poussoir 9 los pousse par rangées sur les glissières 6. Il y a autant do jeux de glissiè,rcs et barres de guidage qua de boîtes dans une rangée.
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Au-dessus dos dites glissières et outre elles, sont disposées des rampes à gaz 10 alimentées on gaz de ville) butane, propano, ou autre combustible gazeux.
Los rampes 10 sont disposées de manière que les boites soient en contact direct par lour fond et leurs côtés avec les flammes émanant des dites rampes de manière à obte- nir une élévation extrêmement rapide de la température.
A l'extrémité du préchauffeur, les boites sont reprises par un autre tapis transporteur 11 qui les entraîne vers le poste de sertissage où elles sont formées.
Un tapis transporteur 12 (Fig.3) reprend les boites fermées et los amène couchées dans le stérilisateur 13. Un poussoir 14 les dirige par rangées sur des chemins de guidage constitués par des cornières 15 (Fig. 4). Un trans- porteur comportant dos chaînes 16 pourvues de galots 17 rou- lant sur des rails 18 et reliées entre elles par des fers plats 19, entraîne par ces derniers les boites sur los che- mins 15.
Les boites avancent alors sur ces chemins en roulant lentement autour de leur axe et au-dessus des rampes à gaz 20 disposées entre les cornières 15 et qui les portent très rapidement à la température de stérilisation (100 à 150 C) jusqutà un couloir 21 qui les conduit sur des chemins inférieurs 22. Dans cette partie du stérilisateur les boites restent à la même température pendant un cortain palier puis quittent le transporteur pour se diriger par un couloir 23, . ou tout autre moyen, vers une installation de refroidissement de tout type connu.
Le palier de maintien des boîtes à la températu- re de stérilisation peut être rendu réglable au moyen do
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rampes 24 pulvérisant de l'eau sur les boîtes à partir d'un point choisi au-dessus des chemins do retour 22. Les rampes 24 sont contrôlées pardes robinots 25 qui permettent do les mettre en oeuvre individuellement. Il est donc ainsi possi- ble de réduire le palier précité à volonté.
D'autre part, si l'on désire utiliser le morne stérilisateur pour traiter des boîtes de conservos de diffé- rentes tailles ou contenant des produits différents nécessi- tant des durées de traitement inégales, il est possible de diviser le transporteur en plusieurs sections entraînées à des vitesses différentes correspondant aux diverses durées do traitement. Chaque section comporte alors son couple do chaînes et ses rails rospectifs.
Aux figures 5 et 6, l'appareil repose sur un bâti 1 dans lequel sont superposés deux étages I et II de cuisson et un é tago III de refroidissement. Dans chaque éta- ge I - II et III, deux cylindres parallèles 26 ontrapinés en rotation de môme sens par tous moyens appropriés non représen- tés, tournent dans des paliers d'extrémité portés par le bâ- ti. Des organes de réglage de tout type connu permettent de porter l'écartemont des cylindres 26 à toute valeur cor- respondant au diamètre des boites qui sont disposées de ma- nière à reposer sur les cylindres par deux de leurs généra- trices. La rotation dos cylindres provoque celle des boîtes 5.
A l'entrée de la paire de cylindres de l'étage I et à la sortie de la paire de cylindres 26 de l'étage III sont placés respectivement un dispositif d'introduction 27 et un disposi- tif do récupération 28 des récipients.
Sous chaque érage I - II et III, au voisinage de chaque extrémité des cylindres, une poulie 291, 29II. 29III
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est montée qui entraîne une chaîna sans fin 30I, 30II, 30III, Chaque chaîna 30 porto dos taquets-poussoirs 31I, 31II, 31III respectivement, dont l'écartement est réglable et qui progres- sent entre les cylindres 26 de chaque étage de manière à pous- ser les boites 5 en s'appliquant contre leur fond. Chaque étag I - II et III est relic au suivant et au précédent par une 32 qui assure le guidage dos récipients dans leur parcours non horizontal.
Les chaînes 30I,30II ot 30III do chaque étage I- II et III sont synchronisées entro ellesde manière que, à la sortie (et/ou à l'entrée) de l'une des goulottos 32 'et au moment précis où un récipient 5 va être abandonné par son taquet par exemple, il soit repris par le taquet 31II qui doit lui faire poursuivre sa progression; on évite ainsi tout glis- sement inopportun des récipients.
Parallèlement aux cylindres 26, à niveau légère- mont au-dessus de leurs génératrices supérieures, on monte aux étages I et II un front do chauffe 10, pour dégagea la très haute température recherchée; un écran 33 est disposé au bas du front do chauffe pour protéger los cylindres 26 .
Tous moyens sont naturellement prévus pour régler les températures résultant de la présence du front do chauffe, ainsi que les vitesses de progression dos récipients en fonc- tion de la température de cuisson (ou de stérilisation) requise.
Le dispositif conforme à l'invention a l'avantage de supprimer le nécessité d'enfermer les appareillages et d'employer de l'air et/ou de la vapeur d'eau pour le chaufga- ge, En outre, la rapidité des opérations est sensiblement ac- crue : au cours des essais, on a constaté par exemple qu'une boita de pois était portée on 15 secondes à la température de 70 C. Le rendement du chauffage est également très favorable
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dans le cas d'un brûleur à haut gradiont de température ali- menté avec du gaz de ville fournis sant 4000 cal/m3 , 1500 calories passent dans le récipient.
La courbe de figure 7 donne l'élévation do tempé- rature des récipients en fonction du nombre de fronts de chauf, fe (Fig, 8) ou du nombre de passage devant la rampe circulaire (Fig.9), c'est-à-dire en fonction du temps do traitement ; elle a la forme d'une escalier de chauffe dont chaque marche verticale a1 a2 an correspont à l'élévation de tem- pérature des récipients comme suite à leurs passages devant lespremier;, second , ............ nième front de chauffe ou à leurs passages successifs devant le front de chauffe circulaire ; le pas horizontal de chaque marche correspond au temps mis par un récipient pour parcourir la portion d'appareil non soumise au chauffage direct;
ce pas horizontal est fonction soit de l'écartement horizontal entre les fronts de chauffe soit de la vitesse de rotation dos récipients autour du centre de la circonférenco.
En figure 8, on voit un ruban transporteur sans fin horizontal 1 qui entraîne les récipients 5, mis en rota- tion autour de leur axe par tous moyens connus, devant les fronts de chauffe successifs 371, 372 .......... 37n '
Tel qu'il est représenté à la figure 9, l'appa- reil de stérilisation ou de cuisson conforme à l'invention comporte un arbre horizontal 34, entraîné en rotation -par exemple dans le sens de la marche des aiguilles d'une montre- à touto vitesse désirée par des moyens non représentés.
Sur l'arbre 34 sont calés un rotor constitué par dos éléments, par exemple des bras radiaux 35, dont l'écartement angulaire peut être réglé à volorité, Au voisinage de leur extrémité libro,
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les éléments 35 portent des cornières 36 destinées à former avec les dits éléments des logements A dans chacun desquels peut seplacer un récipient 5. Une rampe do chauffage 37, concentrique à l'arbre 34, est limitée sous toute la longueur de l'appareil à l'arc de 120 inférieur do l'appareil; cette rampe comporte ici deux sections successives 37' et 37" ali- montées et réglables indépendamment par tous moyens connus.
Un stator 8 est monté coaxial à l'arbre 3 et au rotor; ce stator est constitué par une cage de barres longitudinales 38 sur l'intérieur desquelles est fixée uno spirale continue 39.
Le stator passe entre la rampe 37 et l'extrémité des éléments 35.
Deux parois verticales 40 limitent latéralement le dispositif; une hotte 41 de tout type connu est montée pour coiffer le stérilisateur ou cuiseur. L'une ou l'autre des parois 40 sont équipées pour permettre l'introduction des récipients dans l'appareil et leur sortie après traite- ment.
Le fonctionnement du dispositif ci-dessus est le suivant , l'écartement des é ments 35 et la position des cornières 36 sont fixés en fonction de la dimension des récipients 5. Les sections nécessaires de la rampe 37 sont allumées et l'arbre 34 est mis en rotation. Les récipients à traiter, préalablement chauffés s'il y a lieu, sont intro- duits l'un à la suite de l'autro par l'entrée de l'appareil de manière telle que chacun d'eux occupe un logement défini par deux éléments 5,
deux cornières 36 et deux spires consé- cutives de la spirale 39 La rotation de l'arbre 34 provoque le déplacement des récipients 5 suivant la spirale 39 autour dudit arbre 34 et en môme temps la rotation de chaque réci-
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pient autour de son axo dans les parties inférieures do la spirale 39-
Si la vitesso do rotation ost do n tours/minute chaque récipient 5 défilera donc n fois dans les flamba de la rampe 37; il recevra donc n impulsions thermiques s alternées successivement par minute de la durée do l'opération de cuisson ou de stérilisation -c'est-à-dire le temps pendant lequel l'arbre 34 continuera do tourner à la vitesse considé- rée.
Cette vitesse-qui sera fixée en fonction de la tempé- rature finale à obtenir (de l'ordre de 150 pour une stérili- sation) et de la nature du produit contenu dans les récipients 5- est telle que, lo sque le récipient à. parcouru toute la longueur de la spirale et sort de l'appareil, le produit con- tenu dans ce récipient sort cuit ou stérilisé.