EP0600886A1 - Presse a pots, notamment pour l'extraction du beurre de cacao - Google Patents
Presse a pots, notamment pour l'extraction du beurre de cacaoInfo
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Definitions
- the present invention aims to improve a pot press of the type indicated in the preamble, so as to increase its productivity without increasing the number or size of the pressing chambers.
- Said general non-planar shape of the front walls may comprise a central portion of planar surface, surrounded by a portion of non-planar surface.
- One of the filter elements may have surface undulations on a surface portion with a convex, concave or planar shape.
- fig. 3 to 7 schematically represent, in axial section, different shapes of circular pots having front walls whose shape deviates from a plane, and
- REPLACEMENT SHEET porous sintered especially if the geometry of the surface has a strong curvature.
- the filter elements may also have small undulations over their entire extent in order to further increase the filtration surface, in a manner already known and used in filter elements of generally planar shape.
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Abstract
Dans le but d'augmenter la productivité d'une presse à pots pour presser les oléagineux, notamment une masse de cacao, sans augmenter le nombre ou le diamètre des chambres de pressage (1), des moyens additionnels sont prévus pour augmenter la surface des éléments filtrants placés sur les parois des chambres (1). En particulier, les parois frontales (15a, 16a) de chaque chambre (1) ont une superficie accrue grâce à une forme non plane, par exemple hémisphérique, tronconique ou sinueuse. Des éléments filtrants additionnels peuvent être prévus sur la paroi périphérique cylindrique (10) de chaque chambre.
Description
PRESSE A POTS, NOTAMMENT POUR L'EXTRACTION DU BEURRE DE CACAO
La présente invention concerne une presse à pots pour l'extraction d'une fraction liquide d'une masse, notamment pour l'extraction de beurre de cacao, comportant au moins une chambre de pressage ayant une paroi périphérique et deux parois frontales opposées l'une à l'autre, ces parois frontales étant formées par des éléments filtrants montés sur une paire de plateaux opposés dont l'un au moins est mobile dans une direction axiale de la chambre, des moyens de chargement pour introduire ladite masse dans une chambre de pressage, des conduits d'évacuation de liquide dans les plateaux, et des moyens hydrauliques de pressage agencés pour presser l'un vers l'autre, en direction axiale, lesdits plateaux de façon à appliquer à la masse une pression tendant à faire passer ladite fraction liquide à travers les éléments filtrants.
Les presses à pots sont employées principalement pour presser fortement, mais d'une manière progressive, des masses de produits alimentaires ou chimiques comprenant des fractions solides et liquides. Une des applications les plus répandues est le pressage à chaud d'une masse de cacao finement broyée, que l'on appelle aussi pâte de cacao ou pâte pure dans l'industrie du chocolat. Par chauffage à environ 80 à 100°C , la fraction grasse, appelée beurre de cacao et représentant environ 55% de la masse, est liquéfiée et sa plus grande partie peut être extraite par pressage à travers des éléments filtrants . Cette technique et une presse à pots pour l'extraction du beurre de cacao sont décrites notamment par H. FINCKE dans "Handbuch der Kakaoerzeugnisse" , 2. Auflage, 1965, p. 167-175.
Dans ce genre d'applications , la productivité des presses est limitée par la vitesse de filtration relativement faible du liquide et par la nécessité d'appliquer la pression d'une manière progressive afin d'éviter un échauffement excessif de la masse et/ou du liquide. C'est
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pourquoi on utilise des pots ou chambres de pressage dont la longueur axiale (par exemple environ 10 cm) est beaucoup plus petite que le diamètre (par exemple environ 4-0 cm) , afin que la superficie des éléments filtrants sur les faces frontales soit relativement grande pour un volume donné du pot. Avec ces dispositions, on peut réaliser actuellement environ quatre pressages par heure en ne laissant que 10-12% de matières grasses dans le tourteau. Dans l'état actuel de la technique, pour augmenter substantiellement la produc¬ tivité des presses à cacao, on doit se contenter de multiplier le nombre des pots, avec une augmentation correspondante de l'encombrement, du poids et du coût de la presse. De plus, cette méthode augmente aussi la course du vérin hydraulique de pressage.
Dans des presses de différents genres , il a déjà été proposé d'augmenter la surface des éléments filtrants par adjonction d'éléments protubérants sur les parois frontales de deux plateaux opposés . Par exemple, le brevet français No. 714-'14-1 montre des éléments perméables en forme de coins sur les plateaux d'un pressoir à raisin, et le brevet allemand No. 273' 138 montre une presse à tourbe dont au moins un plateau est hérissé de pointes coniques perforées. Les constructions de ce genre sont incompatibles avec les pressions très élevées régnant dans une presse à pots . En outre, elles exigent une distance considérable entre les plateaux à la fin du pressage, ce qui n'est pas admissible dans une presse à pots.
Le brevet français No. 661*782 décrit une presse hydraulique utilisable pour presser des graines oléagineuses et ayant une chambre de pressage à section transversale rectangulaire. Chaque paroi frontale de cette chambre et les zones latérales adjacentes comportent quatre surfaces filtrantes planes qui sont fortement inclinées par rapport à l'axe de la presse et sont disposées en zig-zag pour former des coins. Ces surfaces sont formées par des plaques planes épaulées par des nervures transversales du bâti et du plateau mobile de la presse. Il apparaît qu'une telle presse à section rectangulaire n'est pas capable de supporter les pressions des presses à pots actuelles , c'est-à-dire qu'il s'agit d'un autre type de presse. De plus, la
longueur de la chambre est beaucoup trop grande et détermine donc un trop grand volume de chambre.
La présente invention a pour but de perfectionner une presse à pots du type indiqué en préambule, de manière à augmenter sa produc¬ tivité sans augmenter le nombre ou la taille des chambres de pressage.
Dans ce but, un premier aspect de l'invention concerne une presse caractérisée en ce que les parois frontales de chaque chambre de pressage ont une forme générale circulaire qui s'écarte sensiblement d'un plan, l'une de ces parois ayant une forme convexe sur au moins une partie de son étendue, et l'autre une forme concave correspondante, et en ce que ladite forme générale des parois frontales comprend au moins une portion d'une des formes géométriques suivantes : demi-sphère, calotte sphérique, tronc de cône, tore.
Dans une forme de réalisation particulière, lesdites formes convexe et concave sont des demi-sphères ou des calottes sphériques dont les centres respectifs coïncident sensiblement dans une position de fin de course de la presse, de sorte que la distance radiale entre les deux parois frontales opposées est sensiblement la même sur route l'étendue de ces parois dans ladite position. Dans une autre forme de réalisation, lesdites formes convexes et concaves se correspondent de façon que la distance axiale entre les deux parois frontales opposées soit sensiblement la même sur toute l'étendue de ces parois.
Ladite forme générale non plane des parois frontales peut comprendre une portion centrale de surface plane, entourée par une portion de surface non plane. L'un des éléments filtrants peut présenter des ondulations superficielles sur une portion de surface à forme convexe, concave ou plane.
En outre, la paroi périphérique cylindrique de chaque chambre de pressage peut comporter au moins un élément filtrant et des conduits
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d'évacuation de liquide au dos de cet élément filtrant.
Dans une forme avantageuse de l'invention, les éléments filtrants comportent des plaques poreuses en métal fritte. En particulier, on peut prévoir qu'au moins l'un des éléments filtrants des parois frontales est fait d'une seule plaque poreuse en métal fritte.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'aide de la description suivante de diverses formes de réalisation, présentées ci-dessous à titre d'exemples non limitatifs et en référence aux dessins annexés , dans lesquels :
la fig . 1 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'une presse à cacao à quatre pots selon l'invention,
la fig. 2 représente plus en détail une partie de l'objet de la fig . 1 et montre schématiquement la structure des pots et des plateaux séparant ceux-ci,
les fig. 3 à 7 représentent schématiquement, en coupe axiale, diffé¬ rentes formes de pots circulaires ayant des parois frontales dont la forme s'écarte d'un plan, et
la fig. 8 est une vue en coupe longitudinale analogue à la figure 2, montrant un exemple de pots à parois frontales hémisphériques.
La presse à cacao représentée aux fig. 1 et 2 est une presse hori¬ zontale du type Carver, ayant quatre pots circulaires identiques 1 qui sont alignés sur un axe horizontal 2. Un bâti 3 de la presse comprend une tête principale et une tête secondaire 5 qui sont reliées rigidement par des barres de traction 6 parallèles à l'axe 2. La tête principale 4- contient un vérin hydraulique de pressage, formé par un piston axial 7 et une chambre de pression 8 raccordée de manière connue à une source de pression hydraulique 9- Les chambres de pressage 1 sont délimitées par des corps annulaires 11, présentant intérieurement une surface cylindrique 10 qui forme la
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paroi périphérique de chaque chambre, et par des plateaux intermé¬ diaires 12 et terminaux 13, 14- dont les faces mutuellement opposées forment les faces frontales 15 , 16 de chaque chambre 1. Le plateau terminal 14- est fixé au bâti 3. Les autres plateaux 12, 13 et les corps annulaires 11 sont montés sur les barres 6 de manière à pouvoir coulisser longitudinalement pour faire varier le volume des chambres 1 , les corps annulaires 11 étant eux-mêmes agencés pour coulisser sur des parties cylindriques correspondantes des plateaux 12, 13, 14. Des ressorts de compression 17 sont prévus pour maintenir chaque corps 11 dans une position de butée (vers la gauche dans la position de la fig . 1 ) durant les opérations de pressage, et de petits vérins hydrauliques (non représentés) sont prévus pour pousser les corps annulaires 11 dans le sens opposé afin d'ouvrir chaque chambre 1 pour permettre de la vider. Chaque corps annulaire 11 est raccordé par une conduite d'alimentation 20 à un dispositif de chargement 21 agencé pour remplir les chambres 1 d'une masse de cacao liquide et chaude, par pompage de quantités dosées . Les plateaux 12, 13, 14 sont pourvus d'éléments filtrants 23, 24 sur leurs faces frontales et, derrière ces éléments , ils contiennent un réseau de canaux d'évacuation des liquides 25 et 26 permettant au beurre de cacao de s'écouler, notamment par gravité, jusqu'à un collecteur extérieur 27 conduisant à un réservoir 28.
Ce principe de construction de presse est connu et son fonction- nement est décrit notamment dans le manuel de H. Fincke mentionné plus haut. Les principales étapes du fonctionnement sont les suivantes :
a) chargement de quantités dosées de la masse dans les chambres 1;
b) éventuellement, maintien de la masse sous une pression imposée par le dispositif de chargement 21 , pour effectuer une première filtration et augmenter la charge de chaque pot;
c) introduction progressive d'une pression hydraulique dans la chambre 8 pour effectuer le pressage au moyen du piston 7, et
contrôle simultané de la quantité de liquide obtenue;
d) après obtention du degré de pressage voulu, recul du piston 7 et des corps annulaires 11 pour ouvrir les pots et en sortir les tourteaux ,
e) fermeture des pots pour commencer un nouveau cycle de pressage.
Un perfectionnement du procédé de fonctionnement de la presse consiste à appliquer un vide dans les conduits d'évacuation 25, 26 afin d'accélérer le passage du liquide à travers les éléments 23, 24, surtout au début du pressage (phases b et/ou c) . A cet effet, le réservoir 28 peut être fermé et raccordé à une source de vide 30 capable d'assurer un vide poussé jusqu'à environ 0, 75xl0Ξ Pa, par l'intermédiaire d'une vanne de commande 31. On arrive ainsi à augmenter d'environ 5 à 10% la productivité de la machine. Un autre avantage de cette technique est qu'elle peut facilement être mise en oeuvre sur les presses existantes.
Dans la presse illustrée par les fig. 1 et 2, un autre perfection¬ nement augmentant la productivité consiste à augmenter la surface filtrante de chaque pot au moyen d'éléments filtrants 32 installés dans les corps annulaires 11 et occupant approximativement la moitié de la longueur de la surface périphérique circulaire 10 de chaque chambre 1. Des conduits d'évacuation 33, 34, analogues aux conduits 25, 26, sont disposés au dos des éléments filtrants 32 et sont raccordés au collecteur 27, de sorte que le vide peut aussi leur être appliqué. Les éléments filtrants 32 permettent d'augmenter jusqu'à 30% la surface de filtration et de réduire ainsi la durée d'un cycle de pressage.
Une autre disposition permettant d'augmenter la surface de filtration sans changer les dimensions principales de la presse et notamment celles des chambres 1, du piston 7 et des plateaux 12 à 14, consiste à donner une forme non plane aux surfaces frontales 15, 16 de chaque chambre 1. De cette façon, la surface de filtration est augmentée par rapport à celle des parois planes usuelles , sans
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changement de la capacité de chaque chambre, si bien que la durée d'un cycle de pressage est réduite. Les fig . 3 à 7 sont des schémas en coupe axiale illustrant différentes formes circulaires non planes des parois frontales 15a-15e et I6a-l6e d' une chambre de pressage.
Dans l' exemple de la fig . 3, la paroi frontale 15a a une forme concave en calotte sphérique de rayon RI , tandis que la paroi 16a a une forme convexe en calotte sphérique de rayon R2. Quand les rayons RI et R2 sont égaux, la distance axiale entre les deux parois 15a et 16a est la même sur toute leur étendue. Toutefois il peut être avan¬ tageux d'utiliser des rayons différents , donnant un espacement radial E approximativement égal sur toute l'étendue de la paroi 15a à la fin du pressage, pour avoir des conditions plus uniformes dans toute la masse. C'est le cas avec la construction représentée à la figure 2.
Dans l'exemple de la fig . 4, les parois frontales 15b et 16b de la chambre 1 ont toutes deux une même forme conique. De la sorte, l'espacement axial A entre les deux parois est le même dans toute la chambre, afin d'assurer un pressage aussi uniforme que dans le cas des parois planes.
Dans le cas de la fig . 5, chacune des parois frontales 15c et 16c de la chambre 1 se compose d'une portion de surface tronconique 41 , 42 et d'une portion centrale de surface plane 43, 44. Par rapport à l'exemple de la fig. 4, cette forme donne un tourteau moins encombrant et donc plus facile à évacuer, sans réduction importante de la surface de filtration.
Dans l'exemple de la fig . 6, les deux parois frontales 15d et l6d ont un profil sinueux en direction radiale et comprennent donc chacune une portion concave et une portion convexe. La paroi 15d a une portion centrale convexe 45 en calotte sphérique entourée d'une portion concave 46 de forme torique. En regard, la paroi l6d a une portion centrale concave sphérique 47 entourée par une portion convexe torique 48. Ce profil permet une augmentation sensible de la surface de filtration, avec une augmentation relativement faible de
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l'encombrement du tourteau. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, au lieu d'être sinueux en direction radiale, le profil des parois frontales pourrait être sinueux en direction circonf érentielle .
La fig. 7 illustre schématiquement l'exemple d'une chambre de pressage 1 à forme générale hémisphérique. La paroi frontale concave 15e est hémisphérique et est prolongée directement par une surface cylindrique 10e formant la paroi périphérique de la chambre. La surface de la paroi frontale convexe 16e comprend une portion principale hémisphérique 51 et une portion annulaire plate 52 entourant celle-ci. Dans le dessin, on a représenté en traits continus la la position relative des deux parois 15e, 16e lors du remplissage de la chambre 1, et en traits interrompus la position relative de la paroi 16e à la fin du pressage, où le tourteau a de préférence une épaisseur approximativement uniforme correspondant à l'écartement radial E entre les parois dans cette position où les centres de courbure des deux parois coïncident. Comme E est égal à la différence entre les rayons respectifs RI et R2 des parois 15e et 16e, le choix de R2 pour une valeur donnée de RI dépendra du degré de pressage à obtenir, c'est-à-dire de la teneur en gras du tourteau.
Cette limitation n'existe généralement pas dans le cas de la fig. 3. En revanche, la forme hémisphérique selon la fig . 7 permet une plus grande augmentation (environ 80%) de la surface filtrante par rapport au cas des parois planes.
La fig. 8 montre un exemple de construction de chambres hémisphériques suivant le principe de la figure 7. Les éléments semblables à ceux de la figure 2 portent les mêmes numéros de référence.
Sur les portions de surfaces non planes des parois 10, 15 et 16 dans les différents exemples décrits ci-dessus, la construction des éléments filtrants peut généralement être la même que celle des éléments plans habituels , notamment des éléments composés de treillis métalliques sur des plaques perforées. On peut aussi remplacer les treillis par des plaques à microperforations ou par des plaques
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frittées poreuses , spécialement si la géométrie de la surface présente une forte courbure . De plus , les éléments filtrants peuvent aussi présenter de petites ondulations sur toute leur étendue afin d'augmenter encore la surface de filtration, d' une manière déjà connue et utilisée dans les éléments filtrants à forme générale plane.
Les éléments filtrants 23, 24 et 33 représentés dans les fig . 2 et 8 sont de préférence des pièces perméables frittées , fabriquées de manière connue dans le domaine de la métallurgie des poudres . En effet, les éléments filtrants usuels en toile métallique se prêtent difficilement à une adaptation sur des surfaces à forte courbure. Dans les presses actuelles à parois frontales planes , ils sont les éléments subissant le plus d'usure, et cet effet serait encore accentué sur des surfaces fortement inclinées , par exemple sur des parois hémisphériques . L'utilisation de plaques frittées courbes permet d'éviter ce genre d'inconvénients . En outre, les toiles métalliques présentent d'autres problèmes dans les presses à pots. Elles sont coûteuses parce que chaque élément filtrant comporte en général plusieurs toiles superposées , dont les mailles ont des tailles respectives différentes , et il faut changer toutes ces toiles quand l'une d'elles est usée ou endommagée. Les toiles doivent être en acier inoxydable, mais celui-ci doit être magnétisé et donc plus coûteux , afin que d'éventuels déchets métalliques puissent être retirés des tourteaux au moyen d' électro-aimants . Dans des éléments filtrants frittes , les contraintes mécaniques sont moindres que dans des treillis métalliques et l'on a donc une plus grande liberté dans le choix des matériaux .
Bien que la description ci-dessus se réfère à l'exemple d'une presse à cacao, la présente invention s' étend d'une manière générale à l'ensemble des applications des presses à pots , pour le pressage à chaud ou à froid.
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Claims
1. Presse à pots pour l'extraction d'une fraction liquide d'une masse, notamment pour l'extraction de beurre de cacao, comportant au moins une chambre de pressage (1) ayant une paroi périphérique et deux parois frontales (15, 16) opposées l'une à l'autre, ces parois frontales étant formées par des éléments filtrants (23, 24) montés sur une paire de plateaux opposés (12, 13, 14) dont l'un au moins est mobile dans une direction axiale de la chambre, des moyens de chargement (20, 21) pour introduire ladite masse dans une chambre de pressage, des conduits (25, 26) d'évacuation de liquide dans les plateaux, et des moyens hydrauliques de pressage (7, 8, 9) agencés pour presser l'un vers l'autre, en direction axiale, lesdits plateaux de façon à appliquer à la masse une pression tendant à faire passer ladite fraction liquide à travers les éléments filtrants, caractérisée en ce que les parois frontales (15, 16) de chaque chambre de pressage (1) ont une forme générale circulaire qui s'écarte sensiblement d'un plan, l'une de ces parois ayant une forme convexe sur au moins une partie de son étendue, et l'autre une forme concave correspondante, et en ce que ladite forme générale des parois frontales comprend au moins une portion d'une des formes géométriques suivantes : demi- sphère, calotte sphérique, tronc de cône, tore.
2. Presse selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites formes convexe et concave sont des demi-sphères ou des calottes sphériques dont les centres respectifs coïncident sensiblement dans une position de fin de course de la presse, de sorte que la distance radiale (E) entre les deux parois frontales opposées (15a, 16a; 15e, 16e) est sensiblement la même sur toute l'étendue de ces parois dans ladite position.
3. Presse selon la revendication 1 , caractérisée en ce que lesdites formes convexe et concave se correspondent de façon que la distance axiale (A) entre les deux parois frontales opposées (15b, 16b) soit sensiblement la même sur toute l'étendue de ces parois .
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4. Presse selon la revendication 1 ou 3 , caractérisée en ce que ladite forme générale des parois frontales comprend une portion centrale de surface plane (43, 44) , entourée par une portion de surface non plane (41 , 42) .
5. Presse selon l'une des revendications précédentes , caractérisée en ce qu'au moins l'un des éléments filtrants (23, 24) présente des ondulations superficielles sur une portion de surface à forme convexe, concave ou plane.
6. Presse selon l'une des revendications précédentes , caractérisée en ce qu'une paroi périphérique cylindrique (10) de chaque chambre de pressage ( 1) comporte au moins un élément filtrant (32) et des conduits (33, 34) d'évacuation de liquide au dos de cet élément filtrant.
7. Presse selon l'une des revendications précédentes , caractérisée en ce que lesdits éléments filtrants (23, 24, 32) comportent des plaques poreuses en métal fritte.
8. Presse selon l'une des revendications précédentes , caractérisée en ce qu'au moins l'un des éléments filtrants (23, 24) des parois frontales est fait d'une seule plaque poreuse en métal fritte.
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1992
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