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La présente invention concerne un procédé et un appareil pour éliminer les substances volatiles de liquides,'tels que .graisses et huiles, en particulier en les traitant par masses pour les désodoriser.
La désodorisation des graisses et huiles comprend d'une façon générale l'élimination d'acides gras libres et d'aldéhydes, ainsi que d'autres matières volatiles et la destruction des peroxydes qui y sont contenus, ce qui a pour résultat la produo- tion de matières qui ont moins d'odeur et de goût.
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L'invention crée en conséquence un procédé efficace pour la désodorisation de diverses graisses et huiles, telles que les graisses et huiles d'animaux terrestres, de poissons et de végétaux, ainsi que les graisses et'huiles transformées hydrogénées, mélangées ou traitées autrement. Elle s'étend aussi à un appareil pour l'exécution du procédé de désodorisation efficace en masses de graisses et huiles. Cet appareil peut être mis en fonctionnement automatiquement en assurant ainsi une économie de la main-d'oeuvre nécessaire pour le traitement de désodorisation. Le procédé et l'appareil réduisent dans une grande mesure le temps nécessaire à la désodorisation.
Dans cet appareil, un contact efficace est assuré entre les graisses et' huiles et les vapeurs de balayage pour éliminer les matières volatiles d'une manière plus efficace de ces graisses et huiles.
Divers autres avantages et caractéristiques de l'inven- tion ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.
Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'appareil conforme à l'invention.
La fige 1 est une élévation du désodoriseur en masse de l'invention.
La fig. 2 est une coupe verticale, à plus grande échelle, de be désodoriseur.
La fig. 2a est une coupé verticale illustrant l'huile et un élément de balàyàge dans le désodoriseur pendant le traitement de désodorisation.
La fig. 3 est une coupe, à plus grande échelle, de la partie inférieure dU désodoriseur montrant avec plus de détail la position relative des divers éléments de l'appareil.
La fig. 4 est une coupe horizontale du désodoriseur, suivant la ligne 4-4 de la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe horizontale de la colonne suivant la ligne 5-5 de la fig. 2, qui montre en détail la position ces barres de la cags autour de l'élément de contact
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et qui représente aussi la position relative des organes d'espacement par rapport à ces barres et aux autres éléments du désodoriseur.
La fig. 6 est une coupe,à plus grande échelle', d'un élément de contact individuel et d'un chapeau de formation de bulles.
La fig. 7 est une coupe verticale, à plus grande ' échelle, d'une variante dans laquelle chaque élément de contact est muni de plusieurs chapeaux de formation de bulles et dans laquelle il y a également une admission multiple de vapeur d'eau.
La fig. 8 est une coupe transversale de la variante de désodoriseur suivant la ligne 8-8 de la fig. 7.
Suivant les fig. 2 et 3, le désodoriseur présente une partie cylindrique constituée par un tube ou une enveloppe 10 en acier inoxydable fermé à sa base par un fond 11 présentant une tubulure centrale d'écoulement et d'admission 13. Une admission de vapeur d'eau de balayage 12 est disposée dans la partie inférieure de la colonne ou enveloppe tubulaire ou cylindrique 10. De même, un canal 14, recevant un thermo- mètre 18, est prévu à la partie inférieure de l'enveloppe cylindrique 10 pour mesurer la température des matières désodorisées. Une bride 15 est disposée à la partie supérieure de l'enveloppe cylindrique 10 et un couvercle 16, fixé à cette bride, comporte une tubulure d'échappement 50 reliée à une source d'aspiration, ainsi qu'à des condenseurs d'acides gras et de vapeur d'eau.
Pour assurer un joint étanche entre la bride 15. et le couvercle 16, une rondelle 17 en matière appropriée, notamment en plastique, telle que polymère de tétrachloréthylène, est interposée entre ces éléments. Il est désirable que les parois intérieures de l'enveloppe et tous les raccords et accessoires soient lisses et polis afin que la circulation des huiles et vapeurs dans le désodoriseur ne. soit pas gênée.
De la chaleur est fournie au désodoriseur par tout
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moyen convenable, par exemple par des chemises chauffantes représentées dans la réalisation principale de l'invention.
Aux fig. 1 et 2, la chemise chauffante 40 entoure la partie inférieure de la colonne tubulaire dans laquelle l'huile-circule à travers les dispositifs ou éléments de mise en contact du liquide et du fluide de balayage pendant la désodorisation.
Pour empêcher la condensation de la vapeur d'eau de balayage et des matières volatiles distillées à partir des graisses et huiles, une seconde chemise chauffante centrale 41 est placée autour de la partie supérieure du désodoriseur. Cette chemise chauffante centrale 41 entoure d'une façon générale le désodoriseur dans sa partie se trouvant entre le haut de la série d'éléments de contact et la bride 15. Une troisième chemise ou chemise supérieure 42 est disposée autour de la bride supérieure du couvercle et des parties adjacentes du conduit d'échappement pour empêcher la condensation et le retour d'acide gras à la chambre du désodoriseur. Chacune des chemises chauffantes représentées au dessin contient des éléments chauffants électriques 43 et des matières isolantes 44.
L'admission de chaleur est réglée de préférence à l'aide d'organes thermoplastiques placés entre chaque élément chauffant et l'enveloppe cylindrique 10 ou disposés dans la chambre en contact avec le courant d'huile. Il est bien évident que l'on peut utiliser d'autres moyens pour fournir de la chaleur sans sortir du cadre de l'invention. Parmi ces moyens de chauffage pouvant être utilisés alternativement, les plus courants sont les chemises à vapeur d'eau classiques ou d'autres chemises munies d'autres agents de transmission de chaleur, tels que mélange de diphényle et d'oxyde diphénylique.
Les éléments de contact cylindriques retournés sont disposés à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique verticale 10 et occupent la partie inférieure de 'enveloppe, comme représenté à la fig. 2. Les éléments en contact individuel représentés en particulier aux fig. 5 et 6 sont supportés par les barres 20
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de la cage placées verticalement et soudés à ces barres. Afin d'assure stabilité et le support des éléments de contact, il est désirable qu'il y ait au moins trois barres de la cage, bien qu'il puisse y en avoir beaucoup plus suivant la grandeur et le poids de l'installation d'éléments de contact.
Les barres 20 de la cage sont maintenues en place dans la partie supérieure de l'enveloppe cylindrique 10 au moyen d'organes' .d'espacement 21., Ces barres sont fixées à ces organes 21 par soudure par points ou autre moyen convenable. Dans la partie inférieure de l'enveloppe cylindrique 10, les barres de la cage sont de préférence fixées par soudure par points à la jupe 30 de l'élément de contact.
Les éléments ou dispositifs de contact représentés à la fig. 6 sont de plus petit diamètre que le tube cylin- drique 10 afin de ménager un espace annulaire entre la périphérie des cuvettes et l'intérieur de la paroi 10 de la colonne. L'espace annulaire ménagé autour de la série d'éléments est représenté à la fig. 4 et s'étend entre la jupe 30 et la colonne 10. En se référant plus particulièrement à la fig. 6, l'élément de/contact est constitué par une jupe 30, à la partie supérieure de laquelle est soudée une plaque 32 fermant de 'façon complètement étanche le,haut de l'élément de contact, sauf au tube montant 33 qui est un court tronçon de tube descendant au-dessous de la plaque 32 et pouvant s'élever légèrement au-dessus d'elle.
Ce tube 33 traverse le centre de la plaque 32 et est destiné à conduire l'huile et la vapeur d'eau de l'intérieur de la jupe retournée 30 à un espace situé au-dessous du chapeau de formation de bulles 34. Ce dernier repose sur le dessus de la plaque 32 au-dessus de l'ouverture supérieure du tube montant 33 et comporte des fentes 35 par lesquelles les vapeurs et l'huile qui s'élèvent peuvent s'échapper sur les côtés du chapeau 34. La partie supérieure du chapeau 34 s'étend dans l'espace renfermé par la jupe de l'élément de contact placé immédiatement au-dessus.
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Pour établir un appareil selon l'invention, ayant une grande capacité, on peut modifier la réalisation des fig. 1 et 2 comme représenté aux fig. 7 et 8. A la fige 7, l'enveloppe cylindrique 10 est, d'une façon générale, plus grande que la plus petite réalisation de la fig. 2. Dans cette réalisation, l'élément de contact comporte de nouveau un couvercle 132, mais il est traversé par plusieurs tubes montants 133 descendant chacun au-dessous de lui et il est également couvert par des chapeaux de formation de bulles 134.
Comme dans le cas de la plus petite réalisation, chacun de ces chapeaux présente une série de fentes 135 entourant la partie inférieure du chapeau, ce qui fait que l'huile et les vapeurs peuvent s'échapper du chapeau de formation de bulles dans l'espace renfermé par la chemise de l'élément immédiatement supérieur. La fig. 8 est une coupe verticale, suivant la ligne 8-8 de la fige .7, montrant la position relative des chapeaux 134. Dans la plus grande variante de l'appareil, il est également désirable de prévoir plusieurs admissions de vapeur d'eau de balayage 112 afin d'assurer un courant uniforme de vapeur d'eau de bas en haut sur toute la série des éléments de contact.
Le désodoriseur comporte un condensour dans l'instal- lation d'aspiration. Ce condenseur 51, représenté aux fig. l et 2, comporte une soupape de sortie 52 et un tuyau 53 relié à l'aspiration. La vapeur d'eau de balayage ou autre élément passe par le tube d'échappement 50. dans le condenseur 51 avec les substances volatiles retirées du liquide dans le désodoriseur.
La vapeur d'eau, qui est l'agent de balayage préféré, peut être distribuée à l'admission 12 d'agent de balayage par la vaporisation d'eau sous pression réduite à des tempéra- tures proches de la température ambiante. La vaporisation peut être effectuée dans un générateur de vapeur d'eau 54 qui peut être un tronçon de tube d'acier inoxydable (fig. 1).
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L'extrémité supérieure du générateur 54 n'est pas rétrécie à la fig. 1 et est munie d'un grand bouchon de caoutchouc 55 assurant la protection contre l'éclatement au cas où 1)aspiration ne se produirait pas. Un voyant 56 permettant de voir le volume d'eau consommé est relié au générateur par un tube sous pression. Lorsque cela est nécessaire, l'extrémité inférieure du générateur de vapeur d'eau peut être chauffée par tout moyen convenable, tel quel'chemise d'eau chaude ou de vapeur ou enveloppe chauffante électrique. Les vapeurs d'eau produites sont amenées à passer à l'admission de vapeur d'eau de balayage 12 par un tube 57, qui est de préférence chauffé . par un moyen approprié, tel qu'un fil ou ruban chauffant électrique 58 (fig. 1 et 2).
Suivant la fig. 1, le généra- teur de vapeur d'eau peut être muni d'un thermomètre 59 indiquant la température de l'eau de vaporisation. Il est bien évident que cette source particulière de vapeur n'est pas essentielle et qu'une autre source convenable de fluide de balayage peut être utilisée dans l'appareil. Dans le cas d'un appareil de plus grande capacité, on peut utiliser toute source convenable de vapeur d'eau ou autre fluide.
Dans le fonctionnement du désodoriseur à masses, il est désirable de réchauffer l'appareil approximativement aux températures auxquelles l'opération de désodorisation s'effectue.
L'huile ou graisse végétale à désodoriser est ensuite chauffée au delà de'son point de fusion, approximativement à 49 C, et est introduite dans le désodoriseur réchauffé. Dans la réali- sation principale représentée, un vide est engendré dans le désodoriseur et la graisse ou les huiles fondues sont aspirées à travers le tuyau d'admission. Ce dernier est ensuite fermé au moyen d'une soupape et l'on commence l'introduction de vapeur. Dans d'autres réalisations de l'invention, on peut prévoir d'autres admissions pour les graisses et les huiles.
Dans l'appareil représenté, on a trouvé désirable de volatiliser de l'eau pure à environ 37 C sous la même aspiration
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que celle qui est maintenue dans la chambre de désodoriseur.
Ces vapeurs plutôt froides sont aspirées dans le tuyau d'admis- sion 12 à la partie inférieure de l'enveloppe 10 du désodoriseur. Afin d'éviter le refroidissement des huiles fondues par la vapeur d'eau, on a aussi trouvé désirable de réchauffer les vapeurs au moyen d'une bande chauffante 58 ou d'une enveloppe disposée autour du tuyau d'admission de vapeur.
Etant donné que de la vapeur d'eau ou des vapeurs d'eau chauffées sont introduites dans le bas de la tour, on voit que lorsqu'elles viennent en contact avec l'huile, elles atteignent rapidement la température de celle-ci, qui est de préférence maintenue dans la gamme de 218 à 221 C, mais qui peut être de température appropriée pour la désodorisation. Comme le montre la fig. 2a, la vapeur d'eau, lorsqu'elle est introduite dans l'espace renfermé par la chemise 30 ou l'élément inférieur, s'élève sous forme de bulles 60 dans le compartiment à travers l'huile et forme un espace de tête 61 sous la plaque 32 au-dessus de la base du tuyau montant 33. Quand davantage de vapeur se rassemble sous la plaque 32, une partie de cette vapeur s'échappe par le tuyau montant 33 dans le chapeau de formation de bulles 34 en refoulant l'huile avec elle dans ce tuyau.
Lorsque la vapeur a traversé les fentes 35, les grosses bulles de vapeur et les masses d'huile liquide sont rompues en produisant une forte agitation et le contact de la vapeur d'eau et de l'huile se trouve ainsi augmenté. Lorsqu'elles sortent des fentes inférieures 35 de l'élément le plus bas, la vapeur et l'huile s'élèvent à travers le second élément pour former une seconde tête et ensuite elles passent par le tube montant 38 dans le chapeau 34 et à travers les fentes 35 de l'élément immédiatement supérieur, etc., en traversant la série d'éléments de contact.
Lorsqu'elle sort du chapeau-de formation de bulles le plus élevé, la vapeur s'élève ensemble avec lesacides gras vaporisés et les impuretés volatiles qui sont toutes aspirées par le tuyau de sortie 50 vers un condenseur à acides gras
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et à humidité 51. Un vide est continuellement maintenu au moyen de tuyaux 53 allant au dispositif d'aspiration et reliés au tube de sortie du condenseur. Lorsque la vapeur d'eau traverse la série d'éléments de contact, elle emprisonne et refoule de bas en haut une importante quantité d'.huile ou de graisse. De même, étant donné que la graisse, l'huile et la vapeur d'eau traversent les chapeaux de formation de bulles, une agitation importante de l'huile est produite, ce qui augmente notablement le contact entre l'huile et la vapeur d'eau.
Lorsque l'huile sort du haut d'un élément, la majeure partie de cette huile s'élève à travers l'élément suivant, tandis qu'une petite partie de l'huile sort sur le côté en haut de chaque élément. En conséquence, de l'huile circule continuelle- ment autour du groupe d'éléments. Le plus grand courant d'huile est produit à travers l'espace annulaire depuis le haut de la série d'éléments de contact, comme indiqué 'par les flèches 62 et 63, vers le bas de l'élément inférieur et, de là, en remontant à travers les divers éléments.
La température de l'huile peut être mesurée au fond du cylindre immédiatement à l'intérieur du canal à thermomètre 14.
On a trouvé désirable dans le fonctionnement de cet appareil de maintenir la température de l'huile approximativement à 221 0.
Pour maintenir cette température de l'huile, il a été nécessaire de maintenir la température à la surface extérieure du cylindre 10 dans la gamme d'environ 246 à 287 C. Pour maintenir cette température, des chemises chauffantes sont placées autour du cylindre 10. On a trouvé qu'il est désirable d'utiliser trois chemises chauffantes réglables séparément pour régler la tempé- , rature dans la partie inférieure du cylindre dans la gamme d'environ 204 à 246 0. La partie inférieure- du cylindre nécessite une plus grande quantité de chaleur que sa partie supérieure parce que c'est la partie dans laquelle l'huile circule.
Il est également nécessaire de chauffer la partie supérieure du cylindre, c'est-à-dire la partie de ce dernier
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se trouvant au-dessus de la série de compartiments à environ 221 C afin d'éviter la condensation de vapeurs et de matières volatiles. On a aussi trouvé désirable de prévoir un troisième élément chauffant 42 qui enveloppe la bride et le couvercle supérieur, ainsi que le tuyau d'échappement afin d'empêcher la condensation dans cette partie de l'appareil.
On a trouvé que dans cet appareil, comme dans d'autres appareils désodoriseurs, il faut davantage de temps pour désodo- riser des huiles végétales que pour désodoriser des huiles animales. Cet appareil désodorise d'une manière satisfaisante des huiles végétales par masses de 7 à 10 kg en deux à trois , heures. Une masse de 7 à 10 kg de saindoux peut être désodorisée de façon satisfaisante en deux heures environ.
A la fin de la désodorisation, il est désirable de laisser l'appareil se refroidir juste au-dessus du point de fusion de la graisse ou 'de l'huile avant que cette graisse ou huile soit retirée de l'appareil afin de réduire au minimum l'oxydation du produit désodorisé. Dans l'appareil de l'inven- tion, cette période de refroidissement peut être d'une heure environ.
L'oxydation peut aussi être empêchée et le produit peut être retiré immédiatement après la désodorisation lorsque l'appareil est équipé d'une sortie Réunie G'un échangeur thermique, de façon que les huiles désodorisées chaudes puissent être refroidies avant d'être exposées à l'air. '
Dans une réalisation particulière du nouvel appareil) dans laquelle l'enveloppe cylindrique 10 avait une longueur de 100 cm et un diamètre correspondant qui contenait une série de quatre éléments de contact, une masse de 10 kg de saindoux fut désodorisée en deux heures. Pendant ces deux heures, 400 cm3 d'eau distillée furent vaporisés et amenés à traverser le désodoriseur.
On peut en conséquence oalculer que 200 g de vapeur d'eau traversèrent le désodoriseur à l'heure. Dans cette opération particulière, un vide de 7,5 mm de pression fut maintenu dans la colonne. Les vapeurs d'eau furent
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réchauffées approximativement à la température de l'huile avant de les faire passer par le tuyau d'admission dans le.compartiment inférieur de formation de bulles. Après la période de désodo- risation de deux heures, on laissa l'appareil refroidir'pendant une heure environ. Le saindoux fondu fut ensuite retiré et analysé. On constata qu'il contenait moins de 0,02 % d'acide gras et qu'il représentait un produit désodorisé très satisfai- sant.
Il est évident que diverses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation représenté et décrit sans sortir du cadre de l'invention.
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