Procédé et installation pour concentrer par congélation un liquide formé d'un dissolvant et de substances solides en solution dans ce dissolvant La présente invention a pour objets un procédé et une installation pour concentrer par congélation un liquide formé d'un dissolvant et de substances solides en solution dans ce dissolvant.
Le procédé et l'installation peuvent être utilisés, notamment, pour concentrer les jus d'origine végé tale, par exemple les jus de fruits et les décoctions de café, le lait, des solutions de substances chimi ques, par exemple de résines sensibles<B>à</B> la chaleur, etc.
Dans le brevet<B>USA</B> M, <B>2559205</B> sont décrits des procédés et installations- pour la concentration de substances telles que celles mentionnées ci-dessus<B>;</B> dans ces procédés, la séparation du dissolvant con gelé, par exemple de l'eau, du jus traité, est réalisée par centrifugation. Or, l'essoreuse centrifuge consti tue un appareillage relativement coÛteux, travaillant <B>à</B> grande vitesse et qu'il est souhaitable de remplacer par un appareillage aussi efficace mais moins coû teux, La présente invention permet de séparer effica cement et économiquement les cristaux de dissolvant congelé<B>du</B> milieu liquide qui les contient, en évitant les grandes vitesses nécessaires<B>à</B> la centrifugation.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on communique au mélange de liquide et de cnîs- taux un mouvement ascendant le long d'un tamis tout en exerçant sur lui une pression mécanique ainsi qu'une aspiration pour obliger le liquide<B>à</B> se séparer des cristaux en traversant le tamis.
Pour mettre en #uvre ce procédé, on peut utili ser une installation semblable<B>à</B> celle qui est décrite dans le brevet cité plus haut et comprenant une chambre collectrice dans laquelle la glace et la masse fluide se déposent de façon pratiquement continue sur une vis sans fin légèrement inclinée sur l'horizon tale. Cette vis sans fin est placée sur un tamis per foré que l'on soumet<B>à</B> une aspiration destinée<B>à</B> faire passer le liquide<B>à</B> travers. La glace dont on a retiré le jus circule<B>de</B> bas en haut sur la vis sans fin <B>à</B> travers un canal allant en se rétrécissant, le rétré cissement servant<B>à</B> empêcher la formation de trous dans la matière en circulation et, par conséquent,<B>à</B> maintenir une bonne aspiration.
Sur son parcours, la glace peut passer<B>à</B> travers un léger jet d'eau destiné <B>à</B> enlever le jus qui pourrait adhérer aux particules de glace, et la glace est ensuite déchargée de la chambre collectrice. Le jus concentré peut être re cueilli dans une seconde chambre et renvoyé<B>à</B> volonté dans le cycle des opérations pour une con centration ultérieure. L'invention est décrite ci-après en se référant au dessin annexé, dans lequel: La fig. <B>1</B> est une vue schématique d'ensemble d'une installation de déshydratation continue et gra duelle.
La fig. 2 est une vue en coupe<B>à</B> échelle agrandie des moyens de séparation.
La fig. <B>3</B> est une vue du dispositif de commande automatique électrique de l'installation.
La fig. 4 est une vue de détail d'une vanne des réservoirs de congélation, et la fig. <B>5</B> est une vue en élévation de l'extrémité de la chambre collectrice.
Si l'on se réfère<B>à</B> la fi-.<B>1,</B> on voit qu'un réser voir d'alimentation<B>1</B> de jus brut, refroidi par un liquide réfrigérant passant d'une conduite<B>3 à</B> travers une chemise 2 et en sortant par une conduite 4, est muni<B>à</B> son extrémité inférieure d'un tuyau d'éva cuation<B>17</B> muni d'une vanne<B>18</B> commandée élec triquement.
Un réservoir 20 placé au-dessous de la sortie de la conduite<B>17</B> est muni d'une chambre de congélation 21 isolée en 2,2 et reliée<B>à</B> un dispositif usuel de réfrigération comprenant un réservoir<B>100</B> contenant un liquide réfrigérant<B>101,</B> et un serpentin réfrigérant<B>109-</B> plongeant dans le liquide<B>101.</B> Une pompe<B>103</B> fait circuler le liquide réfrigérant<B>à</B> tra vers une conduite 104, une vanne de commande thermostatique <B>105</B> et la chambre 21<B>;</B> le réfrigérant est ramené au réservoir<B>100</B> par une conduite<B>106.</B> D'autres réservoirs<B>39,</B> 44, 49 et 54 sont réfrigérés sous contrôle de façon semblable.
Chacun des réser voirs tels que le réservoir 20 est muni d'une poulie de transmission<B>23,</B> d'un arbre 24 et de pales d'agi tateur verticales et horizontales<B>25, 26.</B> Un autre agitateur<B>à</B> hélice 20a, avec pas de<B>18</B> degrés, est commandé par un arbre passant<B>à</B> travers l'alésage de l'arbre creux<B>20b</B> de Pagitateur-racleur. L'hélice 20a tourne dextrorsum. <B>à 600,</B> jusqu'à<B>800</B> tours par minute, et l'agitateur-racleur tourne senestrorsum <B>à</B> environ<B>125</B> tours par minute.
Le réservoir 20 se décharge par une vanne<B>29</B> qui, avec les vannes 40, 45, 54 et<B>55,</B> est comman dée par une minuterie pilote<B>19</B> qui comprend une série de commutateurs de commande<B>à</B> cames<B>90</B> dont chacun est commandé par l'une des cames<B>91</B> d'une série. Les cames<B>91</B> sont individuellement reliées, d'autre part, avec des vannes<B>18, 52,</B> 47, 43, <B>37</B> et<B>57</B> et sont entrailnées successivement par le moteur<B>92.</B> La succession particulière des opérations est décrite dans le brevet américain<B>M, 2552525</B> et n'a pas besoin par conséquent d'être<B>à</B> nouveau<B>dé-</B> crite ici.
Les vannes<B>29,</B> 40, 45, 54 et<B>55</B> sont individuel lement fermées lorsque le liquide ne doit pas les tra verser et chacune d'entre elles est rendue pratique ment étanche<B>à</B> l'air pour permettre de faire le vide dans la chambre<B>30,</B> comme il sera décrit ci-après.
Chacun des réservoirs 20,<B>39,</B> 44, 49 et 54 com munique avec une chambre collectrice<B>30</B> en matière isolante par l'entremise d'une conduite isolée telle que<B>28,</B> et la chambre<B>30</B> contient une vis sans fin transporteuse<B>31</B> qui est entraînée en rotation conti nue par un moteur<B>32.</B> La vis sans fin<B>31</B> s'étend vers le haut jusqu'à l'orifice<B>61</B> d'un canal allant en se rétrécissant 64, et elle est placée au-dessus d'un tamis perforé<B>62.</B>
Le canal 64 est muni d'un bec fixé en<B>66,</B> des tiné<B>à</B> projeter un léger jet d'eau sur la masse de g glace qui circule de bas en haut dans le canal. De la partie inférieure de la chambre<B>30</B> part une tubu lure<B>33</B> dont l'extrémité inférieure débouche dans un réservoir 34.
Ce réservoir 34 est muni<B>à</B> sa par tie supérieure d'une tubulure<B>à</B> laquelle est reliée une pompe<B>à</B> vide<B>60,</B> tandis que la partie inférieure dudit réservoir est munie d'une ouverture<B>à</B> laquelle est reliée une pompe de renvoi<B>35</B> communiquant avec une conduite de renvoi dans le circuit telle que représentée en<B>38.</B>
Le fonctionnement de l'installation est le suivant la chambre collectrice<B>30</B> reçoit une certaine quan tité du mélange de jus et de glace provenant de l'un des réservoirs tels que 20 et les parois coniques de cette chambre, telles que représentées dans la fig. <B>5,</B> amènent cette boue sur la vis sans fin<B>31.</B> On appli que le vide par le tuyau<B>33</B> au tamis<B>62</B> et<B>à</B> la masse pâteuse transportée sur la vis sans fin<B>31.</B> Le jus est donc aspiré de la masse vers le bas<B>à</B> travers le tuyau <B>33</B> et passe dans le réservoir sous-jacent 34.
Entre temps, la masse de glace qui se trouve sur la vis sans fin en mouvement est poussée vers le haut<B>à</B> travers l'extrémité du canal hélicoïdal<B>31</B> où elle reçoit un léger jet d'eau du bec<B>66 ;</B> ce rinçage permet d'éliminer efficacement toute trace de jus de la masse de glace et de faire descendre le jus ainsi récupéré dans le réservoir 34. La glace passe ensuite de cette chambre par l'orifice<B>61</B> et peut être utilisée dans d'autres opérations de réfrigération de l'appa reil. Le jus recueilli dans le réservoir 34 est renvoyé dans le circuit aux réservoirs de réfrigération<B>39,</B> 44, 49 et 54, comme l'exige la concentration ultérieure du jus.
<B>Il y</B> a lieu de noter que la masse de glace empê che effectivement l'air de pénétrer dans la chambre par l'orifice<B>61,</B> ce qui assure un fonctionnement efficace de l'appareil d%spiration.
Method and installation for concentrating by freezing a liquid formed from a solvent and solid substances in solution in this solvent The present invention relates to a method and an installation for concentrating by freezing a liquid formed from a solvent and solid substances in solution in this solvent.
The method and the installation can be used, in particular, to concentrate juices of vegetable origin, for example fruit juices and decoctions of coffee, milk, solutions of chemical substances, for example sensitive resins. B> to heat, etc.
In the <B> USA </B> M patent, <B> 2559205 </B> are described methods and installations- for the concentration of substances such as those mentioned above <B>; </B> in these Methods, the separation of the frozen solvent, eg water, from the processed juice, is carried out by centrifugation. However, the centrifugal wringer constitutes a relatively expensive apparatus, working <B> at </B> high speed and which it is desirable to replace by an apparatus which is as efficient but less expensive. The present invention makes it possible to separate effectively and economically the crystals of frozen solvent <B> of the </B> liquid medium which contains them, avoiding the high speeds necessary <B> for </B> centrifugation.
The process according to the invention is characterized in that the mixture of liquid and crystals is imparted upward movement along a sieve while exerting on it a mechanical pressure as well as a suction to force the liquid. B> to </B> separate from the crystals by passing through the sieve.
To implement this process, one can use an installation similar <B> to </B> that which is described in the patent cited above and comprising a collecting chamber in which the ice and the fluid mass are deposited so practically continuous on a worm screw slightly inclined to the tale horizon. This endless screw is placed on a perforated sieve which is subjected <B> to </B> a suction intended <B> to </B> make the liquid pass <B> to </B> through. The ice from which the juice has been removed circulates <B> from </B> bottom to top on the worm <B> to </B> through a narrowing channel, the shrinkage serving <B> to < / B> prevent the formation of holes in the circulating material and, therefore, <B> to </B> maintain good suction.
On its path, the ice can pass <B> to </B> through a light jet of water intended <B> to </B> remove any juice that might adhere to the ice particles, and the ice is then discharged from the collecting chamber. The concentrated juice can be collected in a second chamber and returned <B> at </B> will in the cycle of operations for further concentration. The invention is described below with reference to the accompanying drawing, in which: FIG. <B> 1 </B> is a schematic overview of a continuous and gradual dehydration installation.
Fig. 2 is a sectional view <B> to </B> on an enlarged scale of the separation means.
Fig. <B> 3 </B> is a view of the automatic electrical control device of the installation.
Fig. 4 is a detailed view of a valve of the freezing tanks, and FIG. <B> 5 </B> is an elevational view of the end of the collecting chamber.
If we refer <B> to </B> the fi-. <B> 1, </B> we see that a supply tank <B> 1 </B> of raw juice, cooled by a refrigerant liquid passing from a pipe <B> 3 to </B> through a jacket 2 and leaving through a pipe 4, is provided <B> at </B> its lower end with an evacuation pipe <B> 17 </B> cuation fitted with an electrically controlled <B> 18 </B> valve.
A reservoir 20 placed below the outlet of the pipe <B> 17 </B> is provided with a freezing chamber 21 insulated at 2.2 and connected <B> to </B> a usual refrigeration device comprising a tank <B> 100 </B> containing a refrigerant liquid <B> 101, </B> and a refrigerant coil <B> 109- </B> immersed in the liquid <B> 101. </B> A pump <B> 103 </B> circulates the refrigerant liquid <B> through </B> through a line 104, a thermostatic control valve <B> 105 </B> and the chamber 21 <B>; </B> the refrigerant is returned to tank <B> 100 </B> through a line <B> 106. </B> Other tanks <B> 39, </B> 44, 49 and 54 are refrigerated under control in a similar fashion.
Each of the reservoirs such as the reservoir 20 is provided with a transmission pulley <B> 23, </B> a shaft 24 and vertical and horizontal agitator blades <B> 25, 26. </ B> Another agitator <B> with </B> propeller 20a, with pitch of <B> 18 </B> degrees, is controlled by a shaft passing <B> to </B> through the bore of the hollow shaft <B> 20b </B> of the scraper-agitator. The propeller 20a turns dextrorsum. <B> at 600, </B> up to <B> 800 </B> revolutions per minute, and the scraper agitator turns senestrorsum <B> at </B> approximately <B> 125 </B> Rotations per minute.
The tank 20 is discharged by a valve <B> 29 </B> which, together with the valves 40, 45, 54 and <B> 55, </B> is controlled by a pilot timer <B> 19 </ B > which comprises a series of <B> to </B> cam <B> 90 </B> control switches each of which is controlled by one of the <B> 91 </B> cams in a series. Cams <B> 91 </B> are individually connected, on the other hand, with valves <B> 18, 52, </B> 47, 43, <B> 37 </B> and <B> 57 </B> and are driven successively by the engine <B> 92. </B> The particular sequence of operations is described in US patent <B> M, 2552525 </B> and therefore does not need 'be <B> to </B> new <B> </B> described here.
The valves <B> 29, </B> 40, 45, 54 and <B> 55 </B> are individually closed when the liquid must not pass through them and each of them is made practically tight < B> to </B> air to allow a vacuum to be created in chamber <B> 30, </B> as will be described below.
Each of the reservoirs 20, <B> 39, </B> 44, 49 and 54 communicates with a collecting chamber <B> 30 </B> of insulating material through an insulated pipe such as <B> 28, </B> and the chamber <B> 30 </B> contains a conveyor worm <B> 31 </B> which is driven in continuous rotation by a motor <B> 32. </B> The worm <B> 31 </B> extends upward to the hole <B> 61 </B> of a tapering channel 64, and is placed over the 'a perforated sieve <B> 62. </B>
Channel 64 is provided with a spout fixed at <B> 66, </B> of the tines <B> to </B> project a light jet of water on the mass of ice which circulates from bottom to top in the canal. From the lower part of the chamber <B> 30 </B> starts a tube <B> 33 </B> whose lower end opens into a reservoir 34.
This reservoir 34 is provided <B> at </B> its upper part with a pipe <B> to </B> which is connected to an empty <B> </B> pump <B> 60, </ B> while the lower part of said reservoir is provided with an opening <B> to </B> which is connected a return pump <B> 35 </B> communicating with a return pipe in the circuit as shown in <B> 38. </B>
The operation of the installation is as follows: the collecting chamber <B> 30 </B> receives a certain quantity of the mixture of juice and ice coming from one of the reservoirs such as 20 and the conical walls of this chamber, as shown in fig. <B> 5, </B> bring this mud to the endless screw <B> 31. </B> The vacuum is applied through the pipe <B> 33 </B> to the sieve <B> 62 </ B> and <B> to </B> the pasty mass transported on the worm <B> 31. </B> The juice is therefore sucked from the mass downwards <B> to </B> through the pipe <B> 33 </B> and passes into the underlying tank 34.
Meanwhile, the mass of ice on the moving auger is pushed upwards <B> at </B> through the end of the helical channel <B> 31 </B> where it receives a slight water jet from the spout <B> 66; </B> this rinsing makes it possible to effectively remove all traces of juice from the mass of ice and to lower the juice thus recovered into the reservoir 34. The ice then passes from this chamber through the <B> 61 </B> port and can be used in other appliance refrigeration operations. The juice collected in the tank 34 is returned through the circuit to the refrigeration tanks <B> 39, </B> 44, 49 and 54, as required by the subsequent concentration of the juice.
<B> It should be </B> noted that the mass of ice effectively prevents air from entering the chamber through port <B> 61, </B> which ensures efficient operation of the apparatus of spiration.