EP2433706A1 - Saturateur pour l'injection de gaz dans un liquide - Google Patents

Saturateur pour l'injection de gaz dans un liquide Download PDF

Info

Publication number
EP2433706A1
EP2433706A1 EP11194936A EP11194936A EP2433706A1 EP 2433706 A1 EP2433706 A1 EP 2433706A1 EP 11194936 A EP11194936 A EP 11194936A EP 11194936 A EP11194936 A EP 11194936A EP 2433706 A1 EP2433706 A1 EP 2433706A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
loop
saturator
liquid
gas
cah
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11194936A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Georges Ollier
Jean-Pierre Kuntz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SDEL Alsace
Original Assignee
SDEL Alsace
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SDEL Alsace filed Critical SDEL Alsace
Publication of EP2433706A1 publication Critical patent/EP2433706A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2323—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/236—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids specially adapted for aerating or carbonating beverages
    • B01F23/2362—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids specially adapted for aerating or carbonating beverages for aerating or carbonating within receptacles or tanks, e.g. distribution machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/236—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids specially adapted for aerating or carbonating beverages
    • B01F23/2363—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/21—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers
    • B01F25/211—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers the injectors being surrounded by guiding tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3131—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit with additional mixing means other than injector mixers, e.g. screens, baffles or rotating elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
    • B01F25/441—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits
    • B01F25/4416—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the opposed surfaces being provided with grooves
    • B01F25/44162—Circumferential grooves formed on opposed surfaces, e.g. on planar surfaces or on cylinders or cones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
    • B01F25/442—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the relative position of the surfaces during operation
    • B01F25/4422—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the relative position of the surfaces during operation the surfaces being maintained in a fixed but adjustable position, spaced from each other, therefore allowing the slit spacing to be varied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B01F25/51—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is circulated through a set of tubes, e.g. with gradual introduction of a component into the circulating flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
    • B01F33/821—Combinations of dissimilar mixers with consecutive receptacles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/06—Mixing of food ingredients
    • B01F2101/14—Mixing of ingredients for non-alcoholic beverages; Dissolving sugar in water

Definitions

  • the operation of the device is not optimal.
  • the object of the invention is, above all, to propose an installation improving the homogeneity of the mixture and the stability of the gas saturation, and reducing or eliminating the problems of cavitation in the mixer.
  • an installation of the kind defined above is characterized in that the mixer is a static mixer with turbulence rings, comprising one or more stages as a function of the overall pressure drop to be obtained, with adjustment of the manual pressure losses. or automatic.
  • the mixer comprises a body and a movable core (and has at least two rings of turbulence.
  • the inner wall of the body of the mixer is provided with at least two grooves and two seats, while the wall of the core comprises at least two flanges in the form of movable flaps and at least two grooves complementary to those of the body, each body / core groove assembly comprising a valve and a seat reducing the passage section followed by a ring of turbulence itself, the groove shapes being provided to create the minimum pressure drop with a rapid rotation of the fluid in all core positions, creating less cavitation at the exit of the seat.
  • the turbulence rings can be made to obtain in each ring a cycle of fluid velocity variation having an acceleration and a reduction most Regularly possible, the entrance into the conical seat is radially from the outside to the inside to reach the ring of turbulence.
  • the mixer comprises an adjustment means, in particular screw, or with a pneumatic jack with scrolling membrane, to allow to adjust manually or by an automatism the position of the core relative to the body.
  • a multi-stage mixer may be provided with a common adjustment means for adjusting the pressure losses of the downstream stage.
  • Different cores can be provided for each stage so that the pressure drops of each stage are decreasing, from upstream to downstream, so as not to destabilize the product at the mixer outlet in the zone of lower pressure.
  • the installation comprises a 3-way valve with three ports (two inputs and one output), the inputs being connected to the mixer output loop and upstream of the output connection, the other on arrival of product in the loop input connection, while the output of the 3-way valve is connected to the loop in the direction of the loop pump.
  • the installation comprises a 4-way valve with four orifices (two inputs respectively aligned with two outputs), the inputs being connected to the loop upstream of the output branch, the other to the arrival of product in the input branch of the loop, while an output of the 4-way valve is connected to the loop in the direction of the loop pump, the other output is connected to the supply line of the loop.
  • extraction machine the valve moving in a right-angled bore of the inlet / outlet alignments and being provided with V-slots at its periphery to ensure a pressure drop depending on, in particular proportional to, its opening.
  • the 3-way or 4-way valve can be equipped, depending on the type of loop, with manual or pneumatic control.
  • the 3-way or 4-way valve may be provided with a piston cylinder with a scrolling diaphragm for its adjustment, the active membrane section being preferably substantially equal to the active section of the valve to instantly ensure a substantially constant pressure on the outgoing liquid. of the loop.
  • the saturator is disposed upstream of the suction of the pump and connected thereto by a short straight pipe section.
  • the installation comprises a dynamic capacity to adapt the loop volume to the needs in order to smooth the slight dosing variations due to the regulation and to obtain a homogeneous product for the live feed of a bottling machine .
  • the dynamic capacity may comprise a cylindrical envelope of diameter greater than that of the rest of the pipe of the loop, at least one mixing nozzle in inner form of venturi and cylindrical outer, disposed in the envelope, the dynamic capacity being equipped with one or more mixing nozzles arranged to create a suction effect and to ensure intensive stirring of the liquid by rapid convection with liquid return to the sides of the nozzle (s).
  • the installation may comprise a modulating output valve controlled by a regulation to regulate the outflow necessary to supply the extraction machine, according to its level according to the feeding mode of the extraction machine (alternatively see 4-way valve ARV-E).
  • a regulation controls the flow rate of the injected gas, measured by a mass flow meter, in proportion to the flow rate used, measured by a precision precision flowmeter in order to ensure an accurate metering of the gas at all times.
  • the installation may comprise one or more modulating valves depending on the number of additives to be injected and one or more corresponding flowmeters for proportional dosing to the useful flow rate.
  • the dynamic loop is located in a vertical plane.
  • the internal volume of the dynamic loop corresponds to the volume necessary to ensure regular dosing of the components.
  • the pump is characterized by a high suction capacity and a high discharge pressure, especially from 5 to 15 bar (possibility of multistage or volumetric pump).
  • the pump or pumps can be volumetric pumps controlled by frequency variation.
  • the base product 1 consisting for example of a mixture of the driving product, such as water, and additives, in particular sweeteners
  • the base product is supplied to the INS facility using a feed pump 2 which delivers the base product according to a pressure determined by an automaton 3 for the type of draw or pulling machine (not shown) and conditioned liquid.
  • the final product flow is withdrawn into line 4 connected to the printer.
  • the pressure in line 4 is supplied as an adjustment parameter to PLC 3.
  • the ARV-D 3-way valve is equipped, depending on the type of loop, with a pneumatic control 10 illustrated on Fig.1 and 2 , or manual steering.
  • the 3-way valve ARV-D comprises a valve 11.
  • the body containing the valve 11 is made in two parts 13a, 13b assembled to allow mounting.
  • the upper part 13a forms a seat on which the valve 11 will close the flow in the high position.
  • the valve 11 is pushed upwards by a vertical rod 14 transmitting the thrust of the control.
  • the 3-way valve is provided with the piston cylinder 15 connected to the lower end of the rod 14.
  • the piston 15 is covered by a pull-down membrane 15m which receives the pilot pressure for its adjustment.
  • the periphery of the membrane 15m is sealed between the cover 10a and cylinder 10b of the cylinder.
  • the active section of the membrane 15m is substantially equal to the active section of the valve (that is to say maximum section of the head 11a) to instantly ensure a substantially constant pressure on the liquid exiting the loop.
  • a variant of the ARV-D 3-way valve has been developed as a 4-way ARV-E valve, visible on Fig.3 four ports: two inputs 7.8 respectively aligned with two outputs 9, 9a.
  • the inputs 7, 8 are connected one to the loop 5 upstream of the output branch BS, the other 8 to the arrival of product in the input branch BE of the loop.
  • An outlet 9 of the 4-way valve is connected to the loop 5 in the direction of the loop pump, the other outlet 9a is connected to the supply line 4 of the draw-off machine, or printer.
  • the valve 11a moves in a right angle bore of the inlet 8 7 / outlet 9 9a alignments and is provided with V-slots at its periphery to provide a pressure drop depending on, in particular proportional to, its opening.
  • the 4-way valve ARV-E allows, for installations that require it, a better result for the regulation of the outlet pressure Ps (or the flow sent to the printer in managing the additional recycling flow).
  • the portion 13a of the body allows the passage of the liquid from the inlet port 7, connected to the output of the mixer MEV, to the outlet port 9a connected to the printer.
  • Part 13b of the body allows the passage of the raw liquid entering the loop through the orifice 8 to exit through the orifice 9 to the saturator CAH and the pump Pb.
  • the recycling of the loop is ensured and modulated by the valve 11a provided with V-shaped slots at the periphery to ensure a loss of load proportional to its opening.
  • the pressure Ps and Pab are exerted directly on both sides of the valve 11a - section Sc.
  • the section Sp of the piston 15 of the cylinder 10 is equal to Sc.
  • the saturator CAH is disposed at the downstream outlet of the 3-way valve ARV, and upstream of the suction of the pump PB.
  • Section 25 ( Fig.1 ) of the pipe connecting the output of the saturator CAH to the suction of the pump PB is rectilinear.
  • the pump PB delivers at its outlet the liquid mixture under high pressure, in particular from 5 to 15 bar. High pressure favors gas saturation of the liquid mixture. However, it is then necessary to lower the pressure to the output without destabilizing the gas mixture.
  • One of the branches of the loop has a dynamic capacity CDY to calibrate the total volume of the loop under a limited height depending on the metering accuracy required. The higher the accuracy required, the greater the loop capacity will be.
  • the CDY dynamic capacity makes it possible to adapt the loop volume to the needs in order to smooth the slight variations of dosage due to the regulation and to obtain a homogeneous product for the direct supply of a bottling machine.
  • CDY dynamic capacity ( Fig 1 ) comprises a cylindrical envelope 26 of greater diameter than the rest of the pipe of the loop. At least one mixing nozzle 27, in the form of a venturi inside, having upstream-downstream a convergent, a neck and a divergent, on the outside, it is cylindrical so that the downward convection speed is constant. It is arranged in the envelope 26.
  • the dynamic capacity CDY is equipped with one or more mixing nozzles 27 arranged in a suitable manner so that the product is always homogeneous in the entire volume.
  • An injector 28 is provided at the inlet of the mixing nozzle 27.
  • Each injector 28 is oriented in the axis of the venturi, at the inlet of the convergent of the venturi to create a suction effect and ensure an intense mixing of the liquid with liquid return by the downward convection between the outside of the venturi 27 and the envelope 26, as illustrated by arrows.
  • the dynamic capacity CDY can be placed before or after the mixer according to the desired characteristics and the beverage to be produced.
  • the mixing provided by the mixing nozzle (s) 27 makes it possible to give the diameter of the tubular portion 26 a diameter greater than that of the piping or pipe, without creating unstirred zones. The capacity of the loop can thus be increased without prejudice to the homogeneity of the product.
  • the speed of the liquid at the injector 28 can be of the order of 10-12 m / s, while at the output 29 of the dynamic capacity CDY, this speed becomes that of the pipe, in particular the order of 2 m / s.
  • the loop 5 may have a volume corresponding to the volume of liquid dispensed for a certain time, for example from 15 seconds to a few minutes.
  • An MEV mixer is installed on the loop, upstream of the outlet.
  • This MEV mixer is a static mixer with turbulence rings 31
  • the mixer is provided with annular baffles to allow the passage of a liquid loaded pulp without retaining them.
  • each stage of the mixer comprises a body 32 and a movable core 33 and has at least two turbulence rings 31.
  • the inner wall of the body 32 of the mixer is provided with at least two grooves 34 and two seats 35.
  • the wall of the core comprises at least two flanges 36 in the form of movable flaps and at least two grooves 37 complementary to those of the body.
  • the core 33 receives the thrust of a rod 33a ( Fig.6 and 7 ) whose axial position is adjustable, and is guided by fixed guides 33b.
  • Each body groove assembly 34 / core groove 37 includes a valve 36 and a seat 35 reducing the passage section, followed by one (or more) turbulence ring 31 itself.
  • the shapes of the grooves 34, 37, visible in the drawings, concavities facing, are provided to create by Ring a minimum loss of load with a rapid rotation of the fluid in all positions of the core, creating less cavitation at the exit of the seat.
  • the turbulence rings 31 are made to obtain in each ring a cycle of fluid velocity variation having an acceleration and a reduction as regular as possible.
  • the entrance to the conical seat is effected in the direction of the arrows on Fig.8 and 9 , radially from the outside inwards to reach the turbulence ring.
  • the body / core assemblies are connected in series, and their number is chosen so that the total pressure drop has the desired value.
  • the mixer MEV may comprise an axial adjustment means 38 with screw 39 ( Fig.6 ) to allow manual adjustment of the core 33 relative to the body 32.
  • the axial adjustment means 38 comprises a pneumatic cylinder 40 to enable the position of the core 33 relative to the body 32 to be automatically adjusted.
  • the jack 40 is of the pull-down type, so as not to affect the sensitivity.
  • the mixer When the mixer is multi-stage MEV, including three stages as illustrated on Fig.6 and 7 , it is provided with a common adjustment means 38 for adjusting the pressure losses of the downstream stage.
  • Different cores in particular of different lengths, are provided for each stage so that the pressure drops of each stage are decreasing, from upstream to downstream, so as not to destabilize the product at the mixer outlet in the zone of weaker pressure.
  • the cores of each stage are supported against each other, so that the axial displacement of the downstream core is transmitted to the upstream nuclei.
  • the mixer MEV is disposed downstream of the pump PB and upstream of the loop output connection BS.
  • the installation preferably comprises a modulating output valve (not shown) controlled by a regulation to regulate the outflow necessary to supply the printer, according to its level depending on the power supply mode. from the printer (see adaptation of the ARV-E 4-way valve with modulating valve).
  • the control controls the flow rate of the injected gas, measured by the mass flowmeter DB2m, in proportion to the flow rate used, measured by a precision flowmeter 6 compatible to ensure a continuous accurate dosage of the gas.
  • the installation may comprise one or more positive pumps (not shown) depending on the number of additives to be injected and one or more corresponding flow meters for proportional dosing at the useful rate.
  • the dynamic loop 5 is located in a vertical plane.
  • the PB pump is characterized by a high suction capacity and a high discharge pressure, in particular from 5 to 15 bar (possibility of multistage or volumetric pump).
  • the saturator CAH is traversed horizontally by the liquids and ensures a first dissolution of the gas? in order to avoid any cavitation of the pump PB.
  • the part of the loop 5 extending between the output of the pump PB and the branch BS of the feed line 4 of the printer constitutes a so-called chambering loop.
  • This chambering loop has a capacity (dynamic capacity CDY) adapted to the flow and the product manufactured.
  • the chambering loop in particular to facilitate the dosing of the product in the liquid, without reaching too high heights, it can increase the outer diameter of the CDY capacity.
  • the greater capacity of the loop makes it possible to smooth the small variations of dosage during flow variations.
  • the dynamic loop makes it possible to obtain a constant flow rate in the injection zone of the liquid and gaseous components, irrespective of the variations in the flow rate used between the zero flow rate and the nominal flow rate of the device.
  • the specific accessories used make it possible to obtain a stable pressure on the different points of the dynamic loop regardless of outflow.
  • the pressure scheme of the loop can be adjusted according to the desired products and results.
  • the pressure variations in the loop have a strong influence on the stability of the product.
  • the higher the pressure in the loop the more stable the saturation. The interest of obtaining stable pressures is therefore clear.
  • the mixture of product products, led products (additives) and gas, constant in proportion, is delivered, according to the flow drawn by the printer, the dynamic loop in which it circulates continuously and at constant speed even in case of stoppage of the speed of the printer.
  • the function of the dynamic loop 5 is to ensure a constant proportionality as well as a homogeneity of the mixture, despite the small variations due to stopping and restarting the flow resulting from the stops of the printer.
  • the very low buffer capacity of the installation according to the invention allows cleaning and sterilization "online" of the installation. Product changes can be much faster.
  • the lines (not shown) delivering the products to be mixed with the product leading into the dynamic loop may comprise a positive displacement pump (for example piston or gear) controlled by a frequency converter, from so that the setting is less sensitive to pressure variations.
  • the installation is completed by manometers or pressure sensors Pab, Pap, Pr, Pr1, Ps provided at different points of the installation and the dynamic loop.
  • the mixture is injected into the dynamic loop 5 via the feed pump 2.
  • CO2 gas is injected via the flowmeter DB2m and the saturator CAH.
  • the mixture via the pump PB, then arrives in the mixing nozzle 27 of the CDY dynamic capacity where an intense stirring improves its homogeneity.
  • the MEV mixer perfect homogeneity while reducing pressure, with decreasing pressure drops from upstream to downstream to avoid destabilizing the gaseous liquid.
  • a sample can then be taken to the printer through line 4.
  • the untapped portion of the mixture is recirculated back into loop 5.
  • the bottled mixture is homogeneous, the saturation of gas is stable, the gas is dissolved and perfectly bonded.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

L'invention concerne un saturateur (CAH) permettant l'injection de gaz dans un liquide. Le présent saturateur (CAH) est caractérisé en ce qu'il comporte un corps (16) avec une entrée et une sortie, ledit corps (16) étant traversé horizontalement par un flux de liquide depuis l'entrée vers la sortie, ledit flux de liquide étant partiellement ou totalement orienté du haut vers le bas et ressortant horizontalement, et un dispositif d'injection de gaz (17) introduit à l'intérieur du corps (16) du saturateur, au niveau de la partie supérieure de celui-ci, ledit saturateur (CAH) comportant encore un étage (21) de mélangeur à anneaux de turbulence et un cône de sortie aval (24) fixe..

Description

  • La présente invention concerne une installation pour élaborer un mélange homogène gazeux à partir de constituants liquides et gazeux, notamment en vue de la fabrication de boissons gazeuses, pour alimenter en direct une machine de soutirage sans intercaler une capacité tampon, comportant une boucle dynamique de saturation et de mélange dans laquelle du produit circule à un débit supérieur au débit utilisé, cette boucle comprenant :
    • un branchement d'entrée,
    • une pompe de boucle qui reçoit, en amont, des constituants devant être mélangés et débite sur une branche montante de la boucle, la pompe assurant un débit minimal, sensiblement constant, supérieur au débit maximum de la machine de soutirage,
    • un saturateur pour injecter le gaz dans le liquide,
    • un débitmètre massique de gaz
    • un mélangeur pour homogénéiser le mélange, et le ramener à la pression de sortie de boucle,
    • un branchement de sortie, pour un prélèvement de mélange par la machine de soutirage,
    • une vanne entre branchement d'entrée et de sortie.
    • un débitmètre liquide, sur le branchement d'entrée ou de sortie.
  • Il est connu que, pour mélanger efficacement des composants pouvant présenter des viscosités différentes, il est nécessaire de réaliser un brassage énergique du mélange. Dans le cas contraire, ou si le brassage est trop faible, le produit fini n'est pas homogène.
  • Un problème important, pour les boissons gazeuses, est d'améliorer la stabilité du gaz dans le liquide. Dans le cas d'une faible stabilité du gaz, une bouteille de liquide gazeux donne un fort bullage à l'ouverture, ce qu'il est souhaitable d'éviter. En outre si la bouteille reste ouverte, le gaz contenu dans le liquide diminue rapidement et la fin du liquide ne comporte pratiquement plus de gaz.
  • Actuellement l'état de la technique peut être illustré par US 6 439 437 et FR 2 772 367 qui montrent une installation du genre défini précédemment.
  • Néanmoins, des problèmes de stabilité du mélange persistent. De plus, on constate l'apparition de phénomènes de cavitation au niveau de la pompe de la boucle et, en particulier dans le cas des boissons utilisant des édulcorants, des phénomènes de moussage apparaissent au conditionnement.
  • Par ailleurs, dans le cas où la boisson à produire doit contenir des pulpes de fruit, le fonctionnement du dispositif n'est pas optimal.
  • L'invention a pour but, surtout, de proposer une installation améliorant l'homogénéité du mélange et la stabilité de la saturation gazeuse, et réduisant ou supprimant les problèmes de cavitation dans le mélangeur.
  • Selon l'invention, une installation du genre défini précédemment est caractérisée en ce que le mélangeur est un mélangeur statique à anneaux de turbulence, comprenant un ou plusieurs étages en fonction de la perte de charge globale à obtenir, avec réglage des pertes de charge manuel ou automatique.
  • De préférence, le mélangeur comporte un corps et un noyau mobile (et présente au moins deux anneaux de turbulence.
  • Avantageusement, la paroi interne du corps du mélangeur est munie d'au moins deux gorges et de deux sièges, tandis que la paroi du noyau comporte au moins deux collerettes en forme de clapets mobiles et au moins deux gorges complémentaires de celles du corps, chaque ensemble de gorge corps/noyau comportant un clapet et un siège réduisant la section de passage suivi d'un anneau de turbulence proprement dit, les formes des gorges étant prévues pour créer le minimum de perte de charge avec une rotation rapide du fluide dans toutes les positions du noyau, créant une moindre cavitation en sortie de siège.
  • Les anneaux de turbulence peuvent être réalisés pour obtenir dans chaque anneau un cycle de variation de vitesse de fluide présentant une accélération et une réduction le plus régulière possible, l'entrée dans le siège conique s'effectuant radialement de l'extérieur vers l'intérieur pour atteindre l'anneau de turbulence.
  • De préférence, le mélangeur comporte un moyen de réglage, notamment à vis, ou avec un vérin pneumatique à membrane déroulante, pour permettre de régler manuellement ou par un automatisme la position du noyau relativement au corps.
  • Un mélangeur multi-étagé peut être pourvu d'un moyen de réglage commun permettant le réglage des pertes de charge de l'étage aval. Des noyaux différents peuvent être prévus pour chaque étage de façon que les pertes de charge de chaque étage soient décroissantes, d'amont en aval, afin de ne pas déstabiliser le produit, en sortie de mélangeur, dans la zone de plus faible pression.
  • De préférence, l'installation comporte une vanne 3 voies à trois orifices (deux entrées et une sortie), les entrées étant raccordées l'une à la boucle sortie de mélangeur et en amont du branchement de sortie, l'autre à l'arrivée de produit dans le branchement d'entrée de la boucle, tandis que la sortie de la vanne 3 voies est reliée à la boucle en direction de la pompe de boucle.
  • Selon une variante avantageuse, l'installation en comporte une vanne 4 voies à quatre orifices (deux entrées alignées respectivement avec deux sorties), les entrées étant raccordées l'une à la boucle en amont du branchement de sortie, l'autre à l'arrivée de produit dans le branchement d'entrée de la boucle, tandis qu'une sortie de la vanne 4 voies est reliée à la boucle en direction de la pompe de boucle, l'autre sortie est reliée à la canalisation d'alimentation de la machine de soutirage, le clapet se déplaçant dans un alésage à angle droit des alignements entrée / sortie et étant pourvu de fentes en V à sa périphérie pour assurer une perte de charge dépendant de, en particulier proportionnelle à, son ouverture.
  • La vanne 3 voies ou 4 voies est prévue pour assurer :
    • un mélange du produit recyclé dans la boucle et du produit brut entrant,
    • une pression aussi constante que possible en sortie,
    • une fonction anti-retour pour éviter le passage direct de l'entrée vers la sortie dans certaines phases du fonctionnement.
  • La vanne 3 voies ou 4 voies peut être équipée, selon le type de boucle, d'un pilotage manuel ou d'un pilotage pneumatique. La vanne 3 voies ou 4 voies peut être pourvue d'un vérin à piston à membrane déroulante pour son réglage, la section active de membrane étant de préférence sensiblement égale à la section active du clapet pour assurer instantanément une pression sensiblement constante sur le liquide sortant de la boucle.
  • Avantageusement, le saturateur de l'installation comporte :
    • un corps traversé horizontalement par le liquide avec dispositif d'injection du gaz à la partie supérieure, à l'intérieur du corps, le flux de liquide étant partiellement ou totalement orienté du haut vers le bas, et ressortant horizontalement,
    • un dispositif anti-retour à membrane inclus dans le dispositif d'injection assurant une injection régulière du gaz, notamment lors des arrêts et redémarrages du débit d'utilisation, lequel dispositif anti-retour est monté dans la zone de circulation du haut vers le bas pour entraîner le gaz injecté,
    • un étage de mélangeur avec dispositif de pré-réglage pour incorporer le gaz au liquide,
    • un cône de sortie aval pour réduire la vitesse sans cavitation.
  • Généralement, le saturateur est disposé en amont de l'aspiration de la pompe et relié à cette dernière par une courte section de canalisation rectiligne.
  • De préférence, l'installation comporte une capacité dynamique permettant d'adapter le volume de boucle aux besoins afin de lisser les légères variations de dosage dues à la régulation et d'obtenir un produit homogène pour l'alimentation en direct dune machine d'embouteillage.
  • La capacité dynamique peut comprendre une enveloppe cylindrique de diamètre supérieur à celui du reste de la canalisation de la boucle, au moins une buse de mélange en forme intérieure de venturi et extérieure cylindrique, disposée dans l'enveloppe, la capacité dynamique étant équipée d'une, ou plusieurs, buses de mélange disposées pour créer un effet d'aspiration et assurer un brassage intense du liquide par une convection rapide avec retour de liquide sur les côtés de la (ou des) buse (s) .
  • L'installation peut comprendre une vanne modulante de sortie commandée par une régulation pour régler le débit sortant nécessaire à l'alimentation de la machine de soutirage, en fonction de son niveau selon le mode d'alimentation de la machine de soutirage (en variante voir vanne 4 voies ARV-E).
  • Une régulation commande le débit du gaz injecté, mesuré par un débitmètre massique, en proportion du débit utilisé, mesuré par un débitmètre de précision compatible en vue d'assurer en permanence un dosage précis du gaz.
  • L'installation peut comporter une ou plusieurs vannes modulantes en fonction du nombre d'additifs à injecter et un ou plusieurs débitmètres correspondants pour le dosage proportionnel au débit utile.
  • Avantageusement, la boucle dynamique est située dans un plan vertical. Le volume intérieur de la boucle dynamique correspond au volume nécessaire pour assurer la régularité de dosage des composants.
  • La pompe est caractérisée par une capacité d'aspiration élevée et une pression de refoulement élevée, notamment de 5 à 15 bars (possibilité de pompe multi-étagée ou volumétrique).
  • La ou les pompes, notamment pour les additifs, peuvent être des pompes volumétriques commandées par variation de fréquence.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit avec référence aux dessins annexés mais qui n'a aucun caractère limitatif. Sur ces dessins :
    • Fig. 1 est une vue schématique d'ensemble représentant l'installation selon l'invention.
    • Fig. 2 est une coupe verticale, à plus grande échelle, de la vanne 3 voies.
    • Fig. 3 est une coupe verticale, à plus grande échelle, d'une vanne 4 voies.
    • Fig. 4 est une coupe verticale, à plus grande échelle, du saturateur.
    • Fig.5 est une coupe verticale agrandie du dispositif d'injection du saturateur de Fig.4.
    • Fig.6 est une coupe verticale, à plus grande échelle, du mélangeur avec réglage à vis.
    • Fig.7 est une coupe verticale, semblable à Fig.6, du mélangeur avec réglage à piston et membrane.
    • Fig.8 est une coupe verticale agrandie d'un étage du mélangeur de Fig.5, dans une position ouverte, et
    • Fig.9 est une coupe verticale agrandie semblable à Fig.8 d'un étage du mélangeur dans une position plus fermée que sur Fig.8
  • En se référant à Fig. 1, on peut voir que le produit de base 1, constitué par exemple d'un mélange de produit menant, tel que de l'eau, et d'additifs, en particulier des édulcorants, est fourni à l'installation INS à l'aide d'une pompe d'alimentation 2 qui délivre le produit de base selon une pression déterminée par un automate 3 pour le type considéré de machine de soutirage ou tireuse (non représentée) et de liquide conditionné. Le débit de produit final est soutiré dans la canalisation 4 reliée à la tireuse. La pression dans la canalisation 4 est fournie comme paramètre de réglage à l'automate 3.
  • L'installation INS est située en amont de la canalisation d'alimentation 4 de la tireuse et comporte une boucle dynamique 5 de saturation et de mélange dans laquelle du produit circule à un débit supérieur au débit utilisé soutiré par la canalisation 4. La boucle 5 comprend :
    • un branchement d'entrée BE,
    • une pompe de boucle PB qui reçoit, en amont, des constituants devant être mélangés et assure un débit minimal de boucle, sensiblement constant, supérieur au débit maximum de la machine de soutirage,
    • en amont ou en aval de la pompe PB, un saturateur CAH pour injecter le gaz dans le liquide,
    • un débitmètre massique DB2m du gaz injecté dans le saturateur ; le gaz est généralement du gaz carbonique CO2,
    • en aval de la pompe PB, une capacité dynamique CDY permettant d'adapter le volume de boucle aux besoins afin de lisser les légères variations de dosage dues à la régulation et d'obtenir un produit totalement homogène pour permettre l'alimentation en direct d'une machine d'embouteillage,
    • en aval de la capacité CDY, un mélangeur MEV à pertes de charges décroissantes, pour homogénéiser le mélange, et le ramener à la pression de sortie de boucle sans le déstabiliser,
    • un branchement de sortie BS de la canalisation 4, pour un prélèvement de mélange par la tireuse,
    • un débitmètre liquide 6 sur le branchement de sortie, étant entendu que le débitmètre pourrait, en variante, se trouver sur le branchement d'entrée,
    • une vanne 3 voies ARV-D à trois orifices, deux entrées 7, 8 et une sortie 9 ; l'entrée 7 est raccordée à la boucle 5 en amont du branchement de sortie BS, l'autre entrée 8 est raccordée à l'arrivée de produit dans le branchement d'entrée BE de la boucle. La sortie 9 de la vanne 3 voies est reliée à la boucle 5, en amont du saturateur CAH, en direction de la pompe de boucle PB.
  • La vanne 3 voies ARV-D est équipée, selon le type de boucle, d'un pilotage pneumatique 10 illustré sur Fig.1 et 2, ou d'un pilotage manuel.
  • La vanne 3 voies ARV-D est prévue pour assurer :
    • un mélange du produit recyclé dans la boucle, qui arrive par l'entrée 7, et du produit brut 1 arrivant par l'entrée 8,
    • une pression constante en sortie,
    • une fonction anti-retour pour éviter le passage direct de l'entrée 8 vers l'entrée 7 dans certaines phases du fonctionnement.
  • La vanne 3 voies ARV-D comporte un clapet 11. Le corps contenant le clapet 11 est réalisé en deux parties 13a, 13b assemblées pour permettre le montage. La partie supérieure 13a forme un siège sur lequel le clapet 11 viendra obturer le flux en position haute. Le clapet 11 est poussé vers le haut par une tige verticale 14 transmettant la poussée de la commande. La vanne 3 voies est pourvue du vérin 10 à piston 15 relié à l'extrémité inférieure de la tige 14. Le piston 15 est recouvert par une membrane déroulante 15m qui reçoit la pression de pilotage pour son réglage. La périphérie de la membrane 15m est fixée de manière étanche entre couvercle 10a et cylindre 10b du vérin. Avantageusement, la section active de la membrane 15m est sensiblement égale à la section active du clapet (c'est-à-dire section maximale de la tête 11a) pour assurer instantanément une pression sensiblement constante sur le liquide sortant de la boucle.
  • Une variante de la vanne 3 voies ARV-D a été développée sous forme d'une vanne 4 voies ARV-E, visible sur Fig.3, à quatre orifices : deux entrées 7,8 alignées respectivement avec deux sorties 9, 9a. Les entrées 7,8 sont raccordées l'une 7 à la boucle 5 en amont du branchement de sortie BS, l'autre 8 à l'arrivée de produit dans le branchement d'entrée BE de la boucle. Une sortie 9 de la vanne 4 voies est reliée à la boucle 5 en direction de la pompe de boucle, l'autre sortie 9a est reliée à la canalisation 4 d'alimentation de la machine de soutirage, ou tireuse. Le clapet 11a se déplace dans un alésage à angle droit des alignements entrée 8 7 / sortie 9 9a et est pourvu de fentes en V à sa périphérie pour assurer une perte de charge dépendant de, en particulier proportionnelle à, son ouverture.
  • La vanne 4 voies ARV-E permet, pour les installations qui le nécessite, un meilleur résultat pour la régulation de la pression de sortie Ps (ou du débit envoyé vers la tireuse en gérant le débit complémentaire de recyclage). La partie 13a du corps permet le passage du liquide de l'orifice d'entrée 7, relié à la sortie du mélangeur MEV, vers l'orifice de sortie 9a relié à la tireuse. La partie 13b du corps permet le passage du liquide brut entrant dans la boucle par l'orifice 8 de sortir par l'orifice 9 vers le saturateur CAH et la pompe Pb.
  • Le recyclage de la boucle est assuré et modulé par le clapet 11a pourvu de fentes en V à la périphérie pour assurer une perte de charge proportionnelle à son ouverture. Les pressions Ps et Pab s'exercent directement sur les deux faces du clapet 11a - section Sc. La section Sp du piston 15 du vérin 10 est égale à Sc. En faisant varier la pression Pp sur le vérin 10 on maintiendra une pression constante en Ps.
  • Pour compenser les variations de pertes de charge de l'ARV on maintiendra une pression constante en sortie de pompe Pb (Fig.1), en utilisant un mélangeur MEV selon Fig.7, tel que décrit plus loin, équipé d'un vérin 40 pilotable.
  • Le saturateur CAH comporte :
    • un corps 16 (Fig.4) traversé horizontalement par le liquide avec dispositif d'injection 17 du gaz à la partie supérieure, à l'intérieur du corps ; le flux de liquide est partiellement ou totalement orienté du haut vers le bas, et ressort horizontalement,
    • un dispositif anti-retour 18 à membrane 18a (Fig.5) de forme tubulaire entourant des orifices 19 répartis en couronne sur un diffuseur creux 20 sensiblement cylindrique fermé à son extrémité inférieure ; ce dispositif anti-retour est inclus dans le dispositif d'injection 17 assurant une injection régulière du gaz, notamment lors des arrêts et redémarrages du débit d'utilisation ; le dispositif anti-retour est monté dans la zone de circulation du haut vers le bas pour que le gaz injecté soit entrainé,
    • un étage 21 de mélangeur semblable aux étages décrits plus loin à propos du mélangeur MEV, avec dispositif de pré-réglage 22 par téton fileté 23 vissé dans un trou taraudé d'un cône de sortie 24, pour incorporer le gaz au liquide,
    • le cône de sortie aval 24 fixe pour réduire la vitesse sans cavitation.
  • Le saturateur CAH est disposé en sortie aval de la vanne 3 voies ARV, et en amont de l'aspiration de la pompe PB. La section 25 (Fig.1) de canalisation reliant la sortie du saturateur CAH à l'aspiration de la pompe PB est rectiligne.
  • La pompe PB délivre à sa sortie le mélange liquide sous forte pression, notamment de 5 à 15 bars. Une pression élevée favorise la saturation en gaz du mélange liquide. Toutefois, il faut ensuite faire redescendre la pression jusqu'à celle de sortie sans déstabiliser le mélange gazeux.
  • Une des branches de la boucle comporte une capacité dynamique CDY pour calibrer le volume total de la boucle sous une hauteur limitée en fonction de la précision de dosage demandé. Plus la précision demandée sera importante, plus la capacité de boucle sera importante.
  • La capacité dynamique CDY permet d'adapter le volume de boucle aux besoins afin de lisser les légères variations de dosage dues à la régulation et d'obtenir un produit homogène pour l'alimentation en direct d'une machine d'embouteillage.
  • La capacité dynamique CDY (Fig 1) comprend une enveloppe cylindrique 26 de diamètre supérieur à celui du reste de la canalisation de la boucle. Au moins une buse de mélange 27, en forme de venturi à l'intérieur, présentant d'amont en aval un convergent, un col et un divergent, à l'extérieur, elle est cylindrique pour que la vitesse descendante de convection soit constante. Elle est disposée dans l'enveloppe 26. La capacité dynamique CDY est équipée d'une ou plusieurs buses de mélange 27 disposées de façon convenable pour que le produit soit toujours homogène dans la totalité du volume.
  • Un injecteur 28 est prévue à l'entrée de la buse de mélange 27. Chaque injecteur 28 est orienté dans l'axe du venturi, à l'entrée du convergent du venturi pour créer un effet d'aspiration et assurer un brassage intense du liquide avec retour de liquide par la convection descendante entre l'extérieur du venturi 27 et l'enveloppe 26, comme illustré par des flèches. La capacité dynamique CDY peut être placée avant ou après le mélangeur suivant les caractéristiques recherchées et la boisson à produire. Le brassage assuré par la ou les buses de mélange 27 permet de donner au diamètre de la partie tubulaire 26 un diamètre supérieur à celui de la tuyauterie ou canalisation, sans créer de zones non agitées. La capacité de la boucle peut ainsi être augmentée sans préjudice pour l'homogénéité du produit.
  • La vitesse du liquide au niveau de l'injecteur 28 peut être de l'ordre de 10-12 m/s, tandis qu'à la sortie 29 de la capacité dynamique CDY, cette vitesse devient celle de la canalisation, notamment de l'ordre de 2 m/s . La boucle 5 peut avoir un volume correspondant au volume de liquide débité pendant un certain temps, par exemple de 15 secondes à quelques minutes.
  • Un mélangeur MEV est installé sur la boucle, en amont de la sortie. Ce mélangeur MEV est un mélangeur statique à anneaux de turbulence 31
  • (Fig.6- Fig.9) mono ou multi-étagé en fonction de la perte de charge globale à obtenir et permet le réglage des pertes de charge. Le mélangeur est pourvu de chicanes annulaires pour permettre le passage d'un liquide chargé de pulpes sans retenir ces dernières.
  • De préférence, chaque étage du mélangeur comporte un corps 32 et un noyau mobile 33 et présente au moins deux anneaux de turbulence 31. La paroi interne du corps 32 du mélangeur est munie d'au moins deux gorges 34 et de deux sièges 35. La paroi du noyau comporte au moins deux collerettes 36 en forme de clapets mobiles et au moins deux gorges 37 complémentaires de celles du corps. Le noyau 33 reçoit la poussée d'une tige 33a (Fig.6 et 7) dont la position axiale est réglable, et est guidé par des guides fixes 33b.
  • Chaque ensemble gorge du corps 34/ gorge du noyau 37 comporte un clapet 36 et un siège 35 réduisant la section de passage, suivi d'un (ou plusieurs) anneau de turbulence 31 proprement dit. Les formes des gorges 34, 37, visibles sur les dessins, à concavités en regard, sont prévues pour créer par anneau un minimum de perte de charge avec une rotation rapide du fluide dans toutes les positions du noyau, créant une moindre cavitation en sortie de siège.
  • Les anneaux de turbulence 31 sont réalisés pour obtenir dans chaque anneau un cycle de variation de vitesse de fluide présentant une accélération et une réduction la plus régulière possible. L'entrée dans le siège conique s'effectue, dans le sens des flèches sur Fig.8 et 9, radialement de l'extérieur vers l'intérieur pour atteindre l'anneau de turbulence. Les ensembles corps/noyaux sont montés en série, et leur nombre est choisi pour que la perte de charge totale ait la valeur souhaitée.
  • Le mélangeur MEV peut comporter un moyen de réglage axial 38 à vis 39 (Fig.6) pour permettre un réglage manuel du noyau 33 relativement au corps 32. Selon la variante de Fig.7, le moyen de réglage axial 38 comporte un vérin pneumatique 40 pour permettre de régler par un automatisme la position du noyau 33 relativement au corps 32. De préférence, le vérin 40 est du type à membrane déroulante, pour ne pas affecter la sensibilité.
  • Lorsque le mélangeur MEV est multi-étagé, notamment à trois étages comme illustré sur Fig.6 et 7, il est pourvu d'un moyen de réglage 38 commun permettant le réglage des pertes de charge de l'étage aval. Des noyaux différents, notamment de longueurs différentes, sont prévus pour chaque étage de façon que les pertes de charge de chaque étage soient décroissantes, d'amont en aval, afin de ne pas déstabiliser le produit en sortie de mélangeur dans la zone de plus faible pression. Les noyaux de chaque étage sont en appui les uns contre les autres, de sorte que le déplacement axial du noyau aval est transmis aux noyaux amont.
  • Le mélangeur MEV est disposé en aval de la pompe PB et en amont du raccordement BS de sortie de boucle.
  • L'installation comprend de préférence une vanne modulante de sortie (non représentée) commandée par une régulation pour régler le débit sortant nécessaire à l'alimentation de la tireuse, en fonction de son niveau selon le mode d'alimentation de la tireuse (voir adaptation en variante vanne 4 voies ARV-E à clapet modulant).
  • La régulation commande le débit du gaz injecté, mesuré par le débitmètre massique DB2m, en proportion du débit utilisé, mesuré par un débitmètre de précision 6 compatible en vue d'assurer en permanence un dosage précis du gaz.
  • L'installation peut comporter une ou plusieurs pompes positives (non représentées) en fonction du nombre d'additifs à injecter et un ou plusieurs débitmètres correspondants pour le dosage proportionnel au débit utile.
  • Avantageusement, la boucle dynamique 5 est située dans un plan vertical. La pompe PB est caractérisée par une capacité d'aspiration élevée et une pression de refoulement élevée, notamment de 5 à 15 bars (possibilité de pompe multi-étagée ou volumétrique).
  • L'exemple de réalisation considéré concerne la fabrication de boissons gazeuses. Le saturateur CAH est traversé horizontalement par les liquides et assure une première dissolution du gaz ? de façon à éviter toute cavitation de la pompe PB.
  • La partie de la boucle 5 s'étendant entre la sortie de la pompe PB et le branchement BS de la ligne d'alimentation 4 de la tireuse constitue une boucle dite de chambrage. Cette boucle de chambrage présente une capacité (capacité dynamique CDY) adaptée au débit et au produit fabriqué.
  • Pour augmenter la capacité de la boucle de chambrage, afin en particulier de faciliter le dosage du produit dans le liquide, sans arriver à des hauteurs trop importantes, on peut augmenter le diamètre extérieur de la capacité CDY. La capacité plus importante de la boucle permet de lisser les faibles variations de dosage, lors des variations de débit.
  • La boucle dynamique permet d'obtenir un débit constant dans la zone d'injection des composants liquides et gazeux, quelles que soient les variations du débit utilisé entre débit nul et débit nominal du dispositif. Les accessoires spécifiques utilisés permettent d'obtenir une pression stable aux différents points de la boucle dynamique indépendamment du débit sortant. Le schéma de pression de la boucle peut être ajusté en fonction des produits et des résultats désirés.
  • Les variations de pression dans la boucle ont une forte influence sur la stabilité du produit. Pour régler la stabilité du CO2 dissous dans le liquide, et donc la finesse des bulles, plus la pression dans la boucle est forte et plus la saturation est stable. L'intérêt d'obtenir des pressions stables apparaît donc clairement.
  • Le mélange de produit menant, produits menés (additifs) et gaz, constant en proportion, est délivré, selon le débit soutiré par la tireuse, à la boucle dynamique dans laquelle il circule en continu et à vitesse constante même en cas d'arrêt du débit de la tireuse. La fonction de la boucle dynamique 5 est d'assurer une proportionnalité constante ainsi qu'une homogénéité du mélange, malgré les faibles variations dues aux arrêts et redémarrage du débit résultant des arrêts de la tireuse.
  • La capacité tampon très faible de l'installation selon l'invention, par rapport aux dispositifs existants, permet le nettoyage et la stérilisation " en ligne " de l'installation. Les changements de produits peuvent être beaucoup plus rapides. La suppression des systèmes tampons entre fabrication et tireuse, entre autres, réduit l'investissement nécessaire pour une ligne.
  • Dans le présent exemple de réalisation, les lignes (non représentées) délivrant les produits menés devant être mélangés au produit menant dans la boucle dynamique peuvent comprendre une pompe positive volumétrique (par exemple à piston ou à engrenage) commandée par un variateur de fréquence, de sorte que le réglage est moins sensible aux variations de pression.
  • L'installation est complétée par des manomètres ou des capteurs de pression Pab, Pap, Pr, Pr1,Ps prévus en différents points de l'installation et de la boucle dynamique.
  • En fonctionnement, le mélange est injecté dans la boucle dynamique 5 via la pompe d'alimentation 2. Du gaz CO2 est injecté par l'intermédiaire du débitmètre DB2m et du saturateur CAH.
  • Le mélange, via la pompe PB, arrive ensuite dans la buse de mélange 27 de la capacité dynamique CDY où un brassage intense améliore son homogénéité. Le mélangeur MEV parfait l'homogénéité tout en réduisant la pression, avec pertes de charge décroissantes de l'amont vers l'aval pour éviter de déstabiliser le liquide gazeux. Un prélèvement peut ensuite être effectué vers la tireuse à travers la ligne 4. La partie non prélevée du mélange est recirculée de nouveau dans la boucle 5.
  • Parmi les avantages apportés par l'invention, on peut citer notamment les suivants:
    • maintien d'une excellente homogénéité du mélange grâce à la présence de la boucle dynamique 5 dans laquelle le mélange circule en continu, même en cas d'arrêt court de la tireuse, stabilité de la pression qui permet d'élaborer des boissons aux édulcorants en évitant sensiblement les problèmes de moussage au conditionnement et un embouteillage à des températures supérieures aux dispositifs classiques,
    • réduction considérable du volume du dispositif de production compte tenu de la suppression des habituels ballons tampons ;
    • faible quantité de produits finis maintenus dans le dispositif, compte tenu du faible volume relativement au débit de l'installation, que représente la boucle dynamique 5 et la capacité CDY;
    • réduction considérable des coûts d'entretien,
    • obtention d'une saturation constante en pourcentage quelles que soient les variations de débit,
    • possibilité d'un nettoyage en ligne de l'installation ce qui permet un gain de temps et l'obtention d'une meilleure qualité d'hygiène, et
    • possibilité de produire des boissons contenant des pulpes de fruits sans que le fonctionnement du dispositif ou son nettoyage ne soit altéré.
  • Avec l'installation conforme à l'invention, le mélange mis en bouteille est bien homogène, la saturation de gaz est stable, le gaz est dissous et parfaitement lié.

Claims (7)

  1. Saturateur (CAH), permettant l'injection de gaz dans un liquide, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (16) avec une entrée et une sortie, ledit corps (16) étant traversé horizontalement par un flux de liquide depuis l'entrée vers la sortie, ledit flux de liquide étant partiellement ou totalement orienté du haut vers le bas et ressortant horizontalement, et un dispositif d'injection de gaz (17) introduit à l'intérieur du corps (16) du saturateur, au niveau de la partie supérieure de celui-ci, ledit saturateur (CAH) comportant encore un étage (21) de mélangeur à anneaux de turbulence et un cône de sortie aval (24) fixe.
  2. Saturateur (CAH) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif d'injection de gaz (17) comporte un dispositif anti-retour (18) à membrane (18a) présentant une forme tubulaire, ledit dispositif anti-retour (18) entourant des orifices (19) répartis en couronne sur un diffuseur creux (20) sensiblement cylindrique et fermé à son extrémité inférieure.
  3. Saturateur (CAH) selon la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif anti-retour (18) du dispositif d'injection de gaz (17) est monté dans la zone de circulation du flux de liquide du haut vers le bas, de manière à permettre un entrainement du gaz injecté.
  4. Saturateur (CAH) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit étage (21) de mélangeur du saturateur (CAH) comporte un corps et un noyau mobile dans ledit corps et présente au moins deux anneaux de turbulence.
  5. Saturateur (CAH) selon la revendication 4 caractérisé en ce que la paroi interne du corps dudit étage (21) de mélangeur est munie d'au moins deux gorges et deux sièges et en ce que la paroi du noyau mobile comporte au moins deux collerettes en forme de clapet mobile et au moins deux gorges complémentaires des gorges du corps, chaque ensemble de gorge du corps/gorge du noyau comportant un clapet et un siège réduisant la section de passage du flux de liquide et étant suivi d'au moins un anneau de turbulence.
  6. Saturateur (CAH) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'étage (21) de mélangeur comporte un dispositif de pré-réglage (22) par téton fileté (23) vissé dans un trou taraudé du cône de sortie (24).
  7. Installation pour élaborer un mélange homogène gazeux à partir de constituants liquides et gazeux, notamment en vue de la fabrication de boissons gazeuses, caractérisée en ce qu'elle comporte un saturateur (CAH) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
EP11194936A 2009-09-03 2010-08-10 Saturateur pour l'injection de gaz dans un liquide Withdrawn EP2433706A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0904185A FR2949355B1 (fr) 2009-09-03 2009-09-03 Installation pour elaborer un melange homogene gazeux a partir de constituants liquides et gazeux
EP10172361A EP2292321B1 (fr) 2009-09-03 2010-08-10 Installation pour élaborer un mélange homogène gazeux à partir de constituants liquides et gazeux

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10172361.7 Division 2010-08-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2433706A1 true EP2433706A1 (fr) 2012-03-28

Family

ID=42103043

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10172361A Active EP2292321B1 (fr) 2009-09-03 2010-08-10 Installation pour élaborer un mélange homogène gazeux à partir de constituants liquides et gazeux
EP11194936A Withdrawn EP2433706A1 (fr) 2009-09-03 2010-08-10 Saturateur pour l'injection de gaz dans un liquide

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10172361A Active EP2292321B1 (fr) 2009-09-03 2010-08-10 Installation pour élaborer un mélange homogène gazeux à partir de constituants liquides et gazeux

Country Status (3)

Country Link
EP (2) EP2292321B1 (fr)
AT (1) ATE544507T1 (fr)
FR (1) FR2949355B1 (fr)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105890677A (zh) * 2016-04-28 2016-08-24 山东省计量科学研究院 一种小微气体流量发生器
RU195599U1 (ru) * 2019-10-18 2020-01-31 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Сатуратор
WO2020120818A1 (fr) 2018-12-14 2020-06-18 Universidad De Sevilla Dispositif générateur de vortex dans des canaux ou des conduits

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012169235A1 (fr) * 2011-06-09 2012-12-13 Abb株式会社 Dispositif de soupape de sélection de couleur
CN102321148B (zh) * 2011-08-16 2013-08-07 甘肃华羚酪蛋白股份有限公司 一种自动管道点酸装置
CN102351945B (zh) * 2011-08-16 2013-11-20 甘肃华羚酪蛋白股份有限公司 自动配酸装置和自动管道点酸装置及自动配酸点酸方法
CN102606164B (zh) * 2012-04-13 2014-02-19 大连华峰发展公司 一种盾构机泡沫注射系统及其工作方法
DE102012008108A1 (de) 2012-04-25 2013-10-31 Umicore Ag & Co. Kg Statischer Gasmischer
DE102012215530A1 (de) * 2012-08-31 2014-03-06 Krones Ag Misch-Regelventil
FR2996781B1 (fr) 2012-10-12 2020-01-10 Sdel Alsace Saturateur permettant l'injection d'un gaz dans un liquide
LU92380B1 (en) 2014-02-19 2015-08-20 Luxembourg Patent Co Sa In-line carbonation of water-base beverages
JP6104201B2 (ja) * 2014-03-20 2017-03-29 Idec株式会社 ファインバブル液生成装置
US20180009647A1 (en) 2015-01-30 2018-01-11 Anheuser-Busch Inbev S.A. Pressurized Beverage Concentrates and Appliances and Methods for Producing Beverages Therefrom
CN110375816B (zh) * 2019-07-25 2021-10-08 广东工业大学 一种文丘里管射流装置
CN110773016B (zh) * 2019-12-03 2023-09-22 新榕能源(福建)有限公司 一种全自动甲醇汽油连续调配系统
CN112871005B (zh) * 2021-01-18 2023-04-07 福州外语外贸学院 一种用于实验室的双缸循环型料液混合机
CN113145007B (zh) * 2021-05-26 2023-03-10 昆明珑瑞一焰气体产品配送服务有限公司 一种用于天然气与添加剂混合输送的装置
CN114486810B (zh) * 2022-02-11 2024-03-15 迈射智能科技(上海)有限公司 一种基于多组分标气系统的油样混油系统及检测方法
CN115090188B (zh) * 2022-06-14 2023-08-15 桂林航天工业学院 一种陶瓷涂料用的微波搅拌机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4426159A1 (de) * 1994-07-22 1994-12-08 Voith Gmbh J M Flotationseinrichtung
FR2772367A1 (fr) 1997-12-11 1999-06-18 Georges Ollier Perfectionnements apportes a la realisation de melanges notamment pour la fabrication de boissons gazeuses
US6422735B1 (en) * 1999-09-20 2002-07-23 John Stewart Lang Hydraulic jet flash mixer with open injection port in the flow deflector
EP2060318A1 (fr) * 2007-11-15 2009-05-20 YARA International ASA Appareil et procédé pour générer et distribuer des bulles dans un mélange gaz-liquide

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE688790C (de) * 1935-04-23 1940-03-01 Albert Surber Verfahren zum Impraegnieren unter Umwaelzung von in einem Behaelter befindlichen alkoholfreien natuerlichen Saeften mittels Kohlensaeure
DE102004013001A1 (de) * 2004-03-16 2005-10-13 Dsi Getränkearmaturen Gmbh Anordnung zum Einbringen von Gas in eine Flüssigkeit
LU91249B1 (de) * 2006-06-09 2007-12-10 Balda Solutions Deutschland Gm Verfahren und Vorrichtung f}r die Anreicherung einer Fl}ssigkeit mit einem Gas
EP1974802A1 (fr) * 2007-03-29 2008-10-01 Electrolux Home Products Corporation N.V. Distributeur de boissons fraîches pour une utilisation domestique, réfrigérateur équipé d'un tel distributeur

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4426159A1 (de) * 1994-07-22 1994-12-08 Voith Gmbh J M Flotationseinrichtung
FR2772367A1 (fr) 1997-12-11 1999-06-18 Georges Ollier Perfectionnements apportes a la realisation de melanges notamment pour la fabrication de boissons gazeuses
US6439437B1 (en) 1997-12-11 2002-08-27 Georges Ollier Preparation of mixtures for the production of aerated beverages
US6422735B1 (en) * 1999-09-20 2002-07-23 John Stewart Lang Hydraulic jet flash mixer with open injection port in the flow deflector
EP2060318A1 (fr) * 2007-11-15 2009-05-20 YARA International ASA Appareil et procédé pour générer et distribuer des bulles dans un mélange gaz-liquide

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105890677A (zh) * 2016-04-28 2016-08-24 山东省计量科学研究院 一种小微气体流量发生器
CN105890677B (zh) * 2016-04-28 2021-11-02 山东省计量科学研究院 一种小微气体流量发生器
WO2020120818A1 (fr) 2018-12-14 2020-06-18 Universidad De Sevilla Dispositif générateur de vortex dans des canaux ou des conduits
RU195599U1 (ru) * 2019-10-18 2020-01-31 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Сатуратор

Also Published As

Publication number Publication date
EP2292321B1 (fr) 2012-02-08
FR2949355A1 (fr) 2011-03-04
ATE544507T1 (de) 2012-02-15
FR2949355B1 (fr) 2011-09-09
EP2292321A1 (fr) 2011-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2292321B1 (fr) Installation pour élaborer un mélange homogène gazeux à partir de constituants liquides et gazeux
US5842600A (en) Tankless beverage water carbonation process and apparatus
EP0305251B1 (fr) Injecteur mélangeur sous pression
FR2663318A1 (fr) Buse distributrice de boissons et procede de melange de liquides avec cette buse.
US11712669B2 (en) Apparatus in the form of a unitary, single-piece structure configured to generate and mix ultra-fine gas bubbles into a high gas concentration aqueous solution
EP0519005A1 (fr) Ajutage pour distributeur de boissons a melange a la demande
EP0601329A1 (fr) Dispositif et procédé de traitement d'un produit fluide par injection de vapeur
US20180236417A1 (en) Liquid inline mixing and gas infusion system
KR20160122746A (ko) 물 기반 음료의 인라인 탄산화
FR2495012A1 (fr) Appareil pour melanger une solution de concentres en particulier d'eau et de polymeres liquides pour la recuperation assistee du petrole
CN104973551A (zh) 用于用填装制品填装容器的填装机构
EP1773479B1 (fr) Dispositif de dosage pour introduire un additif dans un courant de liquide
CN118047343A (zh) 用于分配碳酸水的水分配器和方法
CH417840A (fr) Appareil de distribution d'un liquide visqueux
US11206853B2 (en) Apparatus and method for generating and mixing ultrafine gas bubbles into a high gas concentration aqueous solution
WO2010049653A2 (fr) Procede d'elevage d'un vin et dispositif pour sa mise en oeuvre
EP1311453B1 (fr) Bec de remplissage a jet en parapluie et machine de remplissage munie d'un tel bec
US11192073B2 (en) Gas-injected beverage apparatuses, systems, and methods
FR3104550A1 (fr) Poste de remplissage pour installation de conditionnement comprenant un bec de remplissage à canal d’aspiration intégré
EP0179111B1 (fr) Chariot support de vehicule ou de materiel
EP0179113A1 (fr) Dispositif de distribution de liquides tels que liquides alimentaires et notamment boissons.
FR2835203A1 (fr) Buse de pulverisation a diametre reduit
FR2968580A1 (fr) Dispositif melangeur pour installation de douche et installation de douche equipee d'un tel dispositif melangeur
EP1049530A1 (fr) Perfectionnements apportes a la realisation de melanges notamment pour la fabrication de boissons gazeuses
FR2542622A1 (fr) Doseur de produit moussant concentre pour un systeme d'extincteur

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AC Divisional application: reference to earlier application

Ref document number: 2292321

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: P

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME RS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20120929