FR2807955A1 - Preserving wood or vegetables, salting and/or dehydrating fish or meat, or dehydrating fruit or vegetables, comprises immersing and subjection to progressive depressurizing and/or repressurizing - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé et dispositif d'imprégnation par immersion sous pression variable de produits poreux d'origine animale ou végétale La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif d'imprégnation par immersion sous pression variable de produits poreux d'origine animale végétale. The present invention relates to a method and to a device for impregnation by variable pressure immersion of porous products of animal origin.
L'invention s'applique à l'imprégnation de produits poreux notamment d'origine végétale ou animale. On entend ici par "produit poreux" tout produit comprenant pores mais aussi des produits susceptibles d'être infiltrés par une phase liquide de la présence notamment d'un réseau capillaire. The invention applies to the impregnation of porous products, in particular of vegetable or animal origin. The term “porous product” is understood here to mean any product comprising pores but also products capable of being infiltrated by a liquid phase from the presence in particular of a capillary network.
L'invention s'applique notamment à l'imprégnation de produits poreux, tels bois ou végétaux, par des substances conservatrices, au salage et/ou à deshydratation de produits carnés (viandes et poissons) ainsi qu'à la déshydratation à formulation de fruits et légumes. The invention applies in particular to the impregnation of porous products, such as wood or plants, with preserving substances, to the salting and / or dehydration of meat products (meat and fish) as well as to the dehydration with fruit formulation. and vegetables.
II est connu du document EP 625 314 un procédé de salage de fromage qui est plongé dans une solution osmotique constituée d'une saumure contenant 20 chlorure de sodium, dans lequel on soumet le conteneur recevant la solution a plusieurs cycles comportant chacun les étapes suivantes - abaissement de la pression à 50 mbar, et maintien à cette pression pendant minutes, puis - retour à la pression atmosphérique (1 030 mbar), puis - circulation de la saumure pendant une heure. EP 625,314 discloses a process for salting cheese which is immersed in an osmotic solution consisting of a brine containing 20 sodium chloride, in which the container receiving the solution is subjected to several cycles each comprising the following stages - lowering the pressure to 50 mbar, and maintaining this pressure for minutes, then - return to atmospheric pressure (1030 mbar), then - circulation of the brine for one hour.
Ce procédé est mis en ceuvre à l'aide d'une pompe à anneau liquide destinée mettre le conteneur en dépression. This process is implemented using a liquid ring pump intended to put the container under vacuum.
Selon ce document, l'abaissement de la pression provoque un dégazage partiel pores du fromage qui sont ouverts (en contact avec la solution de traitement), et retour à la pression atmosphérique provoque la pénétration de la solution dans partie du pore ouvert laissée libre. According to this document, the lowering of the pressure causes partial degassing of the pores of the cheese which are open (in contact with the treatment solution), and return to atmospheric pressure causes the penetration of the solution into part of the open pore left free.
II existe de nombreux autres procédés d'imprégnation de tels matériaux poreux par immersion. Un inconvénient des procédés et dispositifs connus résulte de la quantité importante d'énergie qu'ils nécessitent. There are many other methods of impregnating such porous materials by immersion. A disadvantage of the known methods and devices results from the large amount of energy that they require.
autre inconvénient réside dans des durées de traitement longues pour traiter matériaux en profondeur, et/ou dans la faible profondeur de traitement. another drawback lies in long treatment times for treating materials in depth, and / or in the shallow treatment depth.
Un objectif de l'invention est de proposer un procédé amélioré d'imprégnation de tels matériaux poreux, et des dispositifs pour sa mise en couvre. An object of the invention is to provide an improved method for impregnating such porous materials, and devices for covering it.
objectif de l'invention est de remédier en partie au moins, aux inconvénients des procedés et dispositifs connus. objective of the invention is to at least partially remedy the drawbacks of known methods and devices.
Selon un premier aspect, l'invention consiste en un tel procédé dans lequel réalise une diminution progressive et contrôlée de la pression du matériau préalablement immergé dans une phase liquide de traitement à la pression atmospherique, jusqu'à une pression minimale, suivie d'une augmentation progressive (et controlée) de la pression jusqu'à la pression atmosphérique. According to a first aspect, the invention consists of such a process in which achieves a gradual and controlled decrease in the pressure of the material previously immersed in a liquid phase of treatment at atmospheric pressure, up to a minimum pressure, followed by a progressive (and controlled) increase in pressure to atmospheric pressure.
Plus particulièrement, on provoque une expansion volumique contrôlée de phase gazeuse occluse dans le matériau par une diminution progressive et contrôlee de la pression du matériau préalablement immergé dans une phase liquide traitement à la pression atmosphérique, jusqu'à une pression minimale (Pv), suivie d'une infiltration progressive et contrôlée de la phase liquide de traitement dans matériau par une augmentation progressive et contrôlée de la pression jusqu'à pression atmosphérique. More particularly, a controlled volume expansion of the gas phase occluded in the material is caused by a gradual reduction and control of the pressure of the material previously immersed in a liquid phase treatment at atmospheric pressure, up to a minimum pressure (Pv), followed progressive and controlled infiltration of the liquid treatment phase into the material by a gradual and controlled increase in pressure to atmospheric pressure.
Dans un mode de réalisation, ladite pression minimale est suffisamment basse pour provoquer l'ébullition d'une partie de l'eau contenue dans ledit matériau à température de traitement. On provoque ainsi la création d'une phase vapeur d'eau générée par l'ébullition d'une partie de l'eau. In one embodiment, said minimum pressure is low enough to cause a portion of the water contained in said material to boil at treatment temperature. This causes the creation of a water vapor phase generated by the boiling of part of the water.
L'invention repose sur la constatation surprenante qu'à la différence du procède document EP 625 314 dans lequel on provoque une impulsion de vide, un procède selon l'invention provoque l'apparition, au sein du matériau traité, de cavites dont certaines communiquent avec la solution de traitement ; ainsi, la porosité matériau augmentée et son imprégnation par la solution de traitement est facilitée ; un autre effet surprenant consiste en ce que le procédé augmente le gain du matériau en soluté, sans modification sensible de la perte en eau du matériau. En outre, le caractère progressif et contrôlé de la variation de pression permet de moduler de manière contrôlée la quantité de solution infiltrée dans le produit, ainsi que le niveau de déstructuration du produit en fonction du résultat recherché. The invention is based on the surprising observation that, unlike the process in document EP 625 314 in which a vacuum pulse is produced, a process according to the invention causes the appearance, within the treated material, of cavities, some of which communicate with the treatment solution; thus, the increased material porosity and its impregnation with the treatment solution is facilitated; another surprising effect consists in that the process increases the gain of the material in solute, without appreciable modification of the water loss of the material. In addition, the progressive and controlled nature of the pressure variation makes it possible to modulate in a controlled manner the quantity of solution infiltrated into the product, as well as the level of destructuring of the product as a function of the desired result.
résultats particulièrement satisfaisants ont été constatés dans le traitement de produits carnés (d'origine animale) en maintenant lesdites variations (diminution puis augmentation) contrôlées de la pression dans une plage allant de pascal/seconde à 106 pascal/seconde ; de préférence on maintient simultanément température de la phase liquide et du matériau dans une plage allant de 0 C à 15 C, valeur ladite pression minimale étant située dans une plage allant de 600 Pa 1 700 Pour le traitement de fruits, légumes et herbes aromatiques, on fait préférence varier la pression selon une progression moyenne dont la valeur est située dans une plage allant de 250 Pascal/seconde à 106 Pascal/seconde ; selon le type matériau de phase liquide de traitement, et selon la valeur de la pression minimale, la température est maintenue dans une plage allant de 0 C à 90 C. particularly satisfactory results have been observed in the processing of meat products (of animal origin) by maintaining said controlled variations (decrease then increase) in pressure in a range from pascal / second to 106 pascal / second; preferably the temperature of the liquid phase and of the material is simultaneously maintained in a range from 0 ° C. to 15 ° C., said minimum pressure being situated in a range ranging from 600 Pa 1,700 For the treatment of fruits, vegetables and aromatic herbs, the pressure is preferably varied according to an average progression whose value is situated in a range going from 250 Pascal / second to 106 Pascal / second; depending on the type of liquid phase treatment material, and depending on the value of the minimum pressure, the temperature is maintained in a range from 0 C to 90 C.
Pour le traitement de bois et matériaux ligneux similaires, le rythme de variation de la pression peut être situé dans une plage allant de 10 Pascal/seconde 106 Pascal/seconde, la température étant de préférence maintenue à une valeur située entre et 100 C. For the treatment of wood and similar woody materials, the rate of variation of the pressure can be situated in a range going from 10 Pascal / second 106 Pascal / second, the temperature being preferably maintained at a value located between and 100 C.
Selon un autre aspect surprenant du procédé selon l'invention, il s'est avere qu'il n'était pas nécessaire, contrairement aux procédés connus, de maintenir pression minimale, c'est à dire le vide partiel, pendant une durée importante pour obtenir traitement satisfaisant ; il semble en effet ressortir des essais réalisés l'ébullition et l'augmentation de la porosité sont essentiellement favorisés par phases transitoires du procédé, plutôt que par la durée de la phase stationnaire maintien ' la pression minimale qui s'est avérée non nécessaire, quoique préférée. According to another surprising aspect of the process according to the invention, it turned out that it was not necessary, contrary to known processes, to maintain minimum pressure, that is to say partial vacuum, for a significant period of time for obtain satisfactory treatment; it seems in fact to emerge from the tests carried out boiling and the increase in porosity are essentially favored by transient phases of the process, rather than by the duration of the stationary phase maintaining the minimum pressure which has proved to be unnecessary, although favorite.
valeur de cette pression minimale est de préférence choisie dans une plage allant de 600 à 1 700 Pa pour les procédés d'origine animale, de 600 à 70 000 pour les procédés d'origine végétale non ligneux, et de 1 200 à 90 000 Pa pour produits ligneux tels que le bois, la diminution de cette pression augmentant la quantité de soluté imprégné dans les pores du matériau, et la profondeur de pénétration. De préférence, dans un procédé selon l'invention, on effectue plusieurs cycles successifs comportant chacun les étapes successives suivantes - diminution contrôlée et progressive de la pression, à partir de la pression atmosphérique jusqu'à ladite pression minimale ; la durée de cette étape est de préférence comprise entre 0,1 sec et 120 sec ; - maintient de la pression à ladite pression minimale (vide partiel) pendant une durée comprise entre 0 sec et 360 sec ; - augmentation contrôlée et progressive de la pression à partir de la pression minimale jusqu'à la pression atmosphérique ; la durée de cette étape est de préférence comprise entre 0,1 sec et 120 sec ; - maintien de la pression à ladite pression atmosphérique pendant une durée comprise entre 0 et 360 sec. value of this minimum pressure is preferably chosen in a range from 600 to 1,700 Pa for processes of animal origin, from 600 to 70,000 for processes of non-woody plant origin, and from 1,200 to 90,000 Pa for wood products such as wood, the reduction of this pressure increasing the quantity of solute impregnated in the pores of the material, and the depth of penetration. Preferably, in a method according to the invention, several successive cycles are carried out, each comprising the following successive steps - controlled and gradual reduction in pressure, from atmospheric pressure to said minimum pressure; the duration of this step is preferably between 0.1 sec and 120 sec; - maintains pressure at said minimum pressure (partial vacuum) for a period of between 0 sec and 360 sec; - controlled and gradual increase in pressure from minimum pressure to atmospheric pressure; the duration of this step is preferably between 0.1 sec and 120 sec; - maintaining the pressure at said atmospheric pressure for a period of between 0 and 360 sec.
Ainsi, la duree totale de chaque cycle est de préférence située dans une plage allant de 0,2 sec à 10 minutes. Le nombre de cycles dépend de la taille du produit. Ainsi, le traitement comporte par exemple, pour une viande de petite épaisseur de produit, notamment 1 à 2 cm d'épaisseur, de 2 à 20 cycles - en particulier de 2 à 5 cycles, soit une duree totale de traitement allant de 0,4 sec à 50 minutes. Pour une durée totale de traitement déterminée, le gain en soluté augmente et la perte en eau diminue lorsque le nombre de cycles augmente. Thus, the total duration of each cycle is preferably in a range from 0.2 sec to 10 minutes. The number of cycles depends on the size of the product. Thus, the treatment comprises for example, for a meat of small thickness of product, in particular 1 to 2 cm thick, from 2 to 20 cycles - in particular from 2 to 5 cycles, that is to say a total duration of treatment ranging from 0, 4 sec to 50 minutes. For a determined total treatment time, the solute gain increases and the water loss decreases when the number of cycles increases.
Selon un autre aspect, un dispositif selon l'invention comporte des moyens de mesure, de controle (c'est à dire de commande) de la vitesse de dépressurisation et/ou de la vitesse pressurisation, de sorte que la cinétique de ces étapes étant maîtrisée, on peut maintenir ces vitesses dans des plages de valeur permettant la création, au sein tissus du matériau de cavités dont il résulte une augmentation de la porosité ; lorsqu'un appareil d'aspiration non volumétrique est utilisé pour l'aspiration en la mise sous vide partiel du conteneur recevant les matériaux à traiter (et la solution dans laquelle ces matériaux sont immergés), en particulier lorsqu'on utilise pompe à anneau liquide, le dispositif selon l'invention comporte un réservoir (de vide ) intercalé entre ledit conteneur et l'appareil d'aspiration, et comporte une vanne de régulation entre le conteneur et le réservoir ainsi que de préférence une vanne de sectionnement entre le réservoir et l'appareil d'aspiration ; ledit réservoir est de préférence conçu et dimensionné pour assurer, par sa mise en communication avec le conteneur et grâce à la commande adéquate de la vanne de régulation par un ordinateur ou matériel analogue recevant un signal délivré par un capteur de pression, ladite dépressurisation progressive du conteneur ainsi que, le cas échéant, le palier de maintien à la pression minimale. According to another aspect, a device according to the invention comprises means for measuring, controlling (that is to say controlling) the depressurization speed and / or the pressurization speed, so that the kinetics of these steps being under control, these speeds can be maintained within ranges of value allowing the creation, within tissues, of the material of cavities from which an increase in porosity results; when a non-volumetric suction device is used for suction by partially evacuating the container receiving the materials to be treated (and the solution in which these materials are immersed), in particular when using a liquid ring pump , the device according to the invention comprises a reservoir (vacuum) interposed between said container and the suction device, and comprises a regulating valve between the container and the reservoir as well as preferably a sectioning valve between the reservoir and the suction device; said tank is preferably designed and dimensioned to ensure, by placing it in communication with the container and by means of the adequate control of the control valve by a computer or similar equipment receiving a signal delivered by a pressure sensor, said progressive depressurization of the container as well as, if necessary, the bearing for maintaining the minimum pressure.
Selon un mode particulier réalisation illustré figure 2, le dispositif comporte deux réservoirs de vide raccordés en parallèle et connectés audit conteneur et audit appareil d'aspiration ; ceci permet d'accélérer le rythme des cycles en faisant fonctionner l'appareil d'aspiration façon sensiblement continue ;lors d'un premier cycle, un premier réservoir prealablement dépressurisé est isolé de l'appareil d'aspiration et est utilisé pour dépressuriser le conteneur ; pendant ce temps, le deuxième réservoir qui est isole conteneur, est mis en communication avec l'appareil d'aspiration pour le dépressuriser ; lors d'un deuxième cycle consécutif au premier cycle, les rôles des deux reservoirs sont inversés, l'état des vannes d'entrée et de sortie de ces réservoirs étant egalement inversés. Selon une variante préférée de réalisation, la dépressurisation du conteneur, le maintien à la pression minimale la pressurisation ultérieure sont assurés par des moyens permettant d'augmenter de diminuer le volume d'une cavité qui est en communication directe avec le conteneur ; en particulier ces moyens sont essentiellement constitués par piston mobile en translation dans une chambre communiquant avec la partie inférieure du conteneur, qui constitue donc un appareil d'aspiration volumétrique ; dans ce cas, le contrôle de la dépressurisation (jusqu'à la pression minimale) et de la pressurisation ultérieure sont assurés très simplement en mesurant la pression dans le conteneur et en commandant le déplacement du piston pour assurer la variation de pression souhaitée. According to a particular embodiment illustrated in Figure 2, the device comprises two vacuum tanks connected in parallel and connected to said container and said suction device; this makes it possible to accelerate the rhythm of the cycles by operating the suction device in a substantially continuous manner; during a first cycle, a first tank, previously depressurized, is isolated from the suction device and is used to depressurize the container ; during this time, the second tank which is isolated container, is put in communication with the suction device to depressurize it; during a second cycle consecutive to the first cycle, the roles of the two reservoirs are reversed, the state of the inlet and outlet valves of these reservoirs also being reversed. According to a preferred embodiment, the depressurization of the container, the maintenance of the minimum pressure, the subsequent pressurization are ensured by means making it possible to increase the volume of a cavity which is in direct communication with the container; in particular these means are essentially constituted by piston movable in translation in a chamber communicating with the lower part of the container, which therefore constitutes a volumetric suction device; in this case, the control of the depressurization (up to the minimum pressure) and of the subsequent pressurization are ensured very simply by measuring the pressure in the container and by controlling the displacement of the piston to ensure the desired pressure variation.
Selon un mode préféré de réalisation, le dispositif comporte un deuxième conteneur communiquant avec le premier conteneur (c'est à dire le conteneur principal recevant le matériau à traiter) en partie basse ; ce deuxième conteneur contient la même solution de traitement le premier conteneur ; tandis que le premier conteneur est complètement rempli de la solution, sans contenir de gaz en partie supérieure, le deuxième conteneur comporte en partie supérieure un tampon gazeux facilitant l'obtention d'une variation progressive de la pression dans le premier conteneur lors du mouvement piston ; cette conception facilite en outre le dégazage de la solution contenue dans le premier conteneur, lequel dégazage est de préférence effectué préalablement au traitement. According to a preferred embodiment, the device comprises a second container communicating with the first container (that is to say the main container receiving the material to be treated) in the lower part; this second container contains the same treatment solution as the first container; while the first container is completely filled with the solution, without containing gas in the upper part, the second container comprises in the upper part a gas buffer facilitating the obtaining of a progressive variation of the pressure in the first container during the piston movement ; this design also facilitates degassing of the solution contained in the first container, which degassing is preferably carried out prior to treatment.
En outre, l'utilisation d'un actionneur à piston - qu'un vérin - permet, en choisissant un diamètre et une course de piston suffisants, d'utiliser cet actionneur pour vider (et inversement remplir) le premier conteneur la solution qu'il contient, ce qui facilite l'introduction (et inversement l'extraction) matériaux à traiter dans le premier conteneur. In addition, the use of a piston actuator - a cylinder - allows, by choosing a sufficient diameter and a piston stroke, to use this actuator to empty (and conversely fill) the first container the solution that it contains, which facilitates the introduction (and conversely the extraction) materials to be treated in the first container.
Les procédés et dispositifs selon l'invention permettent donc d'accélérer le traitement et d'en diminuer le coût énergétique. The methods and devices according to the invention therefore make it possible to accelerate the treatment and to reduce the energy cost thereof.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexes, qui illustrent sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels de réalisation l'invention. Other advantages and characteristics of the invention will be understood through the following description which refers to the accompanying drawings, which illustrate without any limiting character the preferred embodiments of the invention.
Les figures 1 et 5 sont deux chronogrammes illustrant chacun les variations de la pression en fonction du temps pendant des cycles successifs selon deux modes de réalisation d'un procédé de traitement selon l'invention. Figures 1 and 5 are two timing diagrams each illustrating the variations of the pressure as a function of time during successive cycles according to two embodiments of a treatment method according to the invention.
La figure 2 illustre schématiquement les principaux composants d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. FIG. 2 schematically illustrates the main components of an embodiment of a device according to the invention.
La figure 3 illustre schématiquement les principaux composants d'un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. FIG. 3 schematically illustrates the main components of another embodiment of a device according to the invention.
La figure 4 illustre en vue en perspective le dispositif de la figure 3. FIG. 4 illustrates in perspective view the device of FIG. 3.
Comme illustré figure 1, chaque cycle de variation pression régnant dans le conteneur étanche renfermant les produits à traiter immergés dans une solution de traitement, comporte quatre étapes a) une première étape de durée ta, pendant laquelle pression régnant dans le conteneur varie de la pression atmosphérique (Pa) jusqu la pression de vide (Pv), c'est à dire ladite pression minimale ; b) une deuxième étape de durée t1, pendant laquelle la pression dans le conteneur est maintenue à la pression de vide (Pv) ; c) une troisième étape de durée t2, pendant laquelle la pression dans le conteneur varie de la pression de vide (Pv) jusqu'à la pression atmosphérique (Pa) ; d) une quatrième étape de durée t3, pendant laquelle la pression dans le conteneur est maintenue à la pression atmosphérique Pa. As illustrated in FIG. 1, each pressure variation cycle prevailing in the sealed container containing the products to be treated immersed in a treatment solution, comprises four steps a) a first step of duration ta, during which pressure prevailing in the container varies from pressure atmospheric (Pa) up to the vacuum pressure (Pv), ie said minimum pressure; b) a second step of duration t1, during which the pressure in the container is maintained at the vacuum pressure (Pv); c) a third step of duration t2, during which the pressure in the container varies from the vacuum pressure (Pv) to atmospheric pressure (Pa); d) a fourth step of duration t3, during which the pressure in the container is maintained at atmospheric pressure Pa.
Comme illustré sur ces figures, la variation de la pression de traitement peut varier de façon linéaire pendant les étapes a) de dépressurisation et c) de pressurisation ; cependant, est possible de réaliser des variations non linéaires de la pression durant ces phases, en restant cependant de préférence à l'intérieur des plages préférées de vitesse variation définies ci-avant ; en outre, comme évoqué ci- dessus, il n'est pas critique maintenir une pression absolument constante durant les phases b) et d) ci-dessus : est possible, en variante, de provoquer des variations de pression comme illustré schematiquement figure 5. As illustrated in these figures, the variation of the treatment pressure can vary linearly during steps a) of depressurization and c) of pressurization; however, it is possible to make non-linear variations in pressure during these phases, while preferably remaining within the preferred ranges of variation speed defined above; moreover, as mentioned above, it is not critical to maintain an absolutely constant pressure during phases b) and d) above: it is possible, as a variant, to cause pressure variations as illustrated diagrammatically in FIG. 5.
Ces paramètres peuvent être optimisés au cas par cas , en se basant sur les considérations suivantes, résultant des observations effectuées - pour une durée traitement déterminée, lorsque le nombre de cycles augmente, le gain en solute augmente et la perte en eau diminue ; - plus le rapport cyclique t1/t3 augmente, plus le gain en soluté augmente et plus la perte en eau diminue ; - le choix de Pv et la température permet le contrôle de la mise en ébullition de l'eau incluse dans le materiau. These parameters can be optimized on a case-by-case basis, based on the following considerations, resulting from the observations made - for a determined treatment duration, when the number of cycles increases, the solute gain increases and the water loss decreases; - the more the duty cycle t1 / t3 increases, the more the solute gain increases and the more the water loss decreases; - the choice of Pv and the temperature allows the control of the boiling of the water included in the material.
Dans le mode de realisation illustré figure 2, le dispositif 1 comporte une enceinte 2 de traitement produits 3 ; cette enceinte de traitement renferme le liquide 4 de traitement et presente un volume mort de gaz incondensable le plus faible possible, de préférence début du traitement ; les produits sont immergés pendant toute la durée traitement au moyen de claies et/ou de grilles ; deux réservoirs 5, 6 à vide sont ici proposés afin de limiter la puissance de la pompe à vide 7 ; néanmoins un second réservoir 6 n'est pas indispensable si la pompe à vide permet de diminuer la pression du réservoir 5 de Pa à au moins Pv en moins de (t, + t2 + t3). In the embodiment illustrated in FIG. 2, the device 1 comprises an enclosure 2 for processing products 3; this treatment enclosure contains the treatment liquid 4 and has the lowest possible dead volume of noncondensable gas, preferably at the start of the treatment; the products are immersed during the entire treatment period by means of racks and / or grids; two vacuum tanks 5, 6 are proposed here in order to limit the power of the vacuum pump 7; nevertheless a second tank 6 is not essential if the vacuum pump makes it possible to reduce the pressure of the tank 5 from Pa to at least Pv in less than (t, + t2 + t3).
Le dispositif illustré figures 3 et 4 comporte trois sous-ensembles principaux - une enceinte 17 de traitement (constituant ledit premier conteneur) contenant produit à traiter et la solution d'immersion, un serpentin 18 pour le contrôle de la température à l'intérieur de cette enceinte, un capteur 20 piézorésistif pour la mesure la pression absolue régnant dans l'enceinte, un thermocouple 26 pour la mesure de température intérieure, et un système de deux vannes 11, 12 successives en partie haute 14 de l'enceinte 17, pour obturer celle-ci ; une soupape de sécurité peut être raccordée au conduit 19 pour éviter toute surpression dans l'enceinte 17 risquant d'endommager notamment le capteur 20 ; - une fiole 15 de réserve (constituant ledit deuxième conteneur) pour la solution d'immersion, munie d'une vanne 13 en partie haute pour le remplissage de la fiole et maintien sous pression des volumes internes du dispositif ; la fiole est reliée par tubulure 16 en partie basse de l'enceinte 17 de traitement ; cette fiole permet en outre introduction d'un volume de gaz (air ambiant) pour faciliter la maîtrise de l'expansion des gaz au cours du procédé ; - un vérin 22 permettant la mise en dépression de l'enceinte 17 et de la fiole 15, le contrôle et le maintien de cette dépressurisation, ainsi que de la pressurisation jusqu'à la pression atmosphérique ; ce vérin comporte un piston 23 mobile dans chambre 24 connectée en partie basse de l'enceinte 17 ; le piston est mis mouvement de translation selon l'axe 25 incliné par rapport à la verticale, par un vérin à glissière commandé par un moteur électrique asservi qui entraîne en rotation une sans fin (dont la vitesse de rotation est commandée par la tension appliquée moteur électrique). The device illustrated in FIGS. 3 and 4 comprises three main sub-assemblies - a treatment enclosure 17 (constituting said first container) containing product to be treated and the immersion solution, a coil 18 for controlling the temperature inside this enclosure, a piezoresistive sensor 20 for measuring the absolute pressure prevailing in the enclosure, a thermocouple 26 for measuring the interior temperature, and a system of two successive valves 11, 12 in the upper part 14 of the enclosure 17, for close it; a safety valve can be connected to the duct 19 to avoid any overpressure in the enclosure 17, risking in particular damage to the sensor 20; - A reserve flask 15 (constituting said second container) for the immersion solution, provided with a valve 13 in the upper part for filling the flask and keeping the internal volumes of the device under pressure; the flask is connected by tubing 16 in the lower part of the treatment enclosure 17; this flask also allows the introduction of a volume of gas (ambient air) to facilitate control of the expansion of the gases during the process; - A jack 22 allowing the enclosure 17 and the vial 15 to be placed under vacuum, the control and maintenance of this depressurization, as well as of the pressurization up to atmospheric pressure; this jack comprises a piston 23 movable in chamber 24 connected in the lower part of the enclosure 17; the piston is set in translational movement along the axis 25 inclined relative to the vertical, by a slide cylinder controlled by a controlled electric motor which rotates an endless (whose speed of rotation is controlled by the applied motor voltage electric).
L'ensemble du dispositif est piloté par un ordinateur qui contrôle la course piston 23 de mise en dépression, le niveau de pression, l'ouverture et la fermeture électrovannes de l'enceinte de traitement, et les paramètres (durée) d'un cycle traitement. The entire device is controlled by a computer which controls the piston stroke 23 for setting under vacuum, the pressure level, the opening and closing of the solenoid valves of the treatment chamber, and the parameters (duration) of a cycle. treatment.
L'ensemble est monté sur un support 30 figure 4. The assembly is mounted on a support 30 in FIG. 4.
A cet équipement s'ajoute des moyens (non représentés) de mise circulation et en température du fluide caloporteur circulant dans le serpentin 18 pour le maintien d'une température de consigne dans l'enceinte de traitement, ainsi qu' dispositif de recyclage de la solution de traitement ; afin d'optimiser l'expansion du matériau à traiter et d'augmenter sa porosité effective au cours de la phase sous vide, un second piston et/ou un générateur d'ultrasons dans la solution peuvent être prévus. To this equipment is added means (not shown) for circulating and temperature the heat transfer fluid circulating in the coil 18 to maintain a set temperature in the treatment enclosure, as well as device for recycling the treatment solution; in order to optimize the expansion of the material to be treated and to increase its effective porosity during the vacuum phase, a second piston and / or an ultrasonic generator in the solution can be provided.
Outre contrôle des différentes paramètres de l'immersion sous vide à pression variable, ce dispositif permet d'identifier les gaz libérés en phase sous vide partiel du materiau immergé dans la solution et de quantifier leur volume ; il en effet possible de choisir un niveau de consigne de pression au-dessus phénomènes dégazage ou ébullition du matériau et de piloter l'ouverture l'électrovanne jusqu'à éliminer les gaz dans les volumes internes 14, 17 traitement. Le volume de gaz est alors emprisonné entre l'électrovanne 12 et la vanne 11 ; une seringue peut être utilisée pour l'extraction de ces gaz libérés pour leur identification. In addition to controlling the various parameters of vacuum immersion at variable pressure, this device makes it possible to identify the gases released in the partial vacuum phase of the material immersed in the solution and to quantify their volume; it is indeed possible to choose a pressure setpoint level above degassing or boiling phenomena of the material and to control the opening of the solenoid valve until eliminating the gases in the internal volumes 14, 17 treatment. The volume of gas is then trapped between the solenoid valve 12 and the valve 11; a syringe can be used for the extraction of these released gases for their identification.
L'usage du piston permet facilement d'atteindre de façon contrôlée la pression d'ébullition du solvant interne au matériau en température environnante, notamment en une durée to inférieure à la seconde. The use of the piston easily makes it possible to reach in a controlled manner the boiling pressure of the internal solvent in the material at surrounding temperature, in particular in a duration to less than a second.
Pour l'etape préalable de dégazage de la solution de traitement, on utilise le dispositif présenté ci-avant pour expulser sous forme gazeuse les gaz dissous dans la solution de traitement ; pour cela, la solution est introduite, par le flacon 15 de réserve, la vanne 13 le conduit 16, dans l'enceinte 14, 17 de traitement ; la température de consigne du traitement à venir est maintenue par l'échangeur 18. For the preliminary degassing step of the treatment solution, the device presented above is used to expel in gaseous form the gases dissolved in the treatment solution; for this, the solution is introduced through the reserve bottle 15, the valve 13 the conduit 16, in the treatment chamber 14, 17; the set temperature for the upcoming treatment is maintained by the exchanger 18.
Cette solution est ensuite mise en dépression jusqu'au niveau de la consigne de pression de vide à atteindre, et maintenue à cette consigne le temps nécessaire au dégazage complet des gaz dissous. This solution is then placed under vacuum to the level of the vacuum pressure setpoint to be reached, and maintained at this setpoint for the time necessary for complete degassing of the dissolved gases.
La solution est ensuite ramenée à la pression atmosphérique ; le volume de gaz ainsi créé piégé en partie haute évasée 14 de l'enceinte 17 puis est purgée de l'enceinte ; le niveau de la solution est réajusté en introduisant de la solution non dégazée ; d'autres cycles de dépressurisation et repressurisation peuvent être réalisés jusqu'à constater l'absence d'ébullition de la solution dans la plage de pression recherchée au cours du traitement à venir. The solution is then brought back to atmospheric pressure; the volume of gas thus created trapped in the flared upper part 14 of the enclosure 17 and is then purged from the enclosure; the level of the solution is readjusted by introducing non-degassed solution; other depressurization and repressurization cycles can be carried out until there is no boiling of the solution in the pressure range sought during the treatment to come.
Le materiau à traiter est alors immergé au sein de la solution de traitement dégazée. La température de consigne est maintenue. L'ensemble est ensuite mise en dépression jusqu'à obtenir l'ébullition du solvant contenu dans le matériau avec dégazage préalable ou simultané des gaz occlus et/ou dissous dans ce même solvant. The material to be treated is then immersed in the degassed treatment solution. The set temperature is maintained. The assembly is then placed under vacuum until the solvent contained in the material is boiled with prior or simultaneous degassing of the gases occluded and / or dissolved in this same solvent.
Les bulles ainsi obtenues au sein du sein du matériau par la mise sous vide, grâce à une consigne en pression suffisamment basse, cherchent à s'échapper sous l'effet des forces volumiques de gravité vers la partie haute du produit; il se crée une expansion produit suivant ses caractéristiques structurelles ; les bulles générées empruntent soit les conduits des pores existants soit génèrent une déstructuration produit avec création de porosité ; outre la consigne de pression qui permet s'affranchir la barrière d'activation de ces bulles internes aux matériaux, la duree du palier à cette consigne permet de contrôler ce phénomène de déstructuration matériau ; bulles de gaz ainsi générées quittent les pores tant que la pression interne au matériau reste supérieure à la pression externe. L'ensemble produit/solution est ensuite progressivement ramenée à la pression atmosphérique initiale. Durant cette remontee, l'ébullition interne est stoppée ainsi que le dégazage des gaz occlus et/ ou dissous dans le matériau ; la compression des gaz résiduels obtenus dans pores comme décrits ci-avant crée un volume libre qui se remplit de la solution traitement : a ainsi obtenu une infiltration de solution exogène dans la structure matériau. The bubbles thus obtained within the material by vacuum, thanks to a sufficiently low pressure setpoint, seek to escape under the effect of the volume forces of gravity towards the upper part of the product; a product expansion is created according to its structural characteristics; the bubbles generated take either the conduits of the existing pores or generate a destructuring product with creation of porosity; in addition to the pressure set point which overcomes the activation barrier of these bubbles internal to the materials, the duration of the plateau at this set point makes it possible to control this phenomenon of material destructuring; Gas bubbles thus generated leave the pores as long as the internal pressure of the material remains higher than the external pressure. The whole product / solution is then gradually brought back to the initial atmospheric pressure. During this ascent, the internal boiling is stopped as well as the degassing of occluded and / or dissolved gases in the material; the compression of the residual gases obtained in pores as described above creates a free volume which is filled with the treatment solution: thus has obtained an infiltration of exogenous solution in the material structure.
Ce volume de solution est ensuite en partie emprisonné dans le matériau lors du maintien a la pression atmosphérique (on parle alors de solution occluse), laissant place notamment au phénomène diffusif permettant une imprégnation des solutés la solution occluse vers le coeur du matériau ; le gain en volume de solution infiltrée de surface d'échange des phénomènes diffusifs est un point essentiel apporté par ce procédé par ébullition du solvant interne au produit. This volume of solution is then partly trapped in the material during maintenance at atmospheric pressure (this is then called occluded solution), giving way in particular to the diffusive phenomenon allowing impregnation of the solutes the occluded solution towards the core of the material; the gain in volume of infiltrated solution of the surface for the exchange of diffusive phenomena is an essential point brought by this process by boiling of the internal solvent in the product.
Un autre avantage notable apporté apparaît grâce à la maîtrise des transports de matières travers de la surface interne des pores créés lors de l'ébullition ; en effet, en fonction de la concentration initiale en soluté de la solution infiltrée, de concentration soluté du produit, du diamètre des pores, le temps de maintien à pression minimale peut être déterminé de façon optimale pour fixer la perte ou le gain en solvant la solution exogène et le gain en soluté dans le produit. On est en présence mécanisme de diffusion en condition de concentration décroissante entre la solution infiltrée et la surface internes des pores du produit. Simultanément, la diffusion classique d'imprégnation par immersion entre solution externe et la surface externe du produit se poursuit, a priori essentiellement en phase de pression atmosphérique ; il est à penser que l'ébullition obtenue sous vide partiel limite ce mécanisme. Another notable advantage brought about is due to the control of the transport of materials across the internal surface of the pores created during boiling; in fact, as a function of the initial solute concentration of the infiltrated solution, of the solute concentration of the product, of the diameter of the pores, the holding time at minimum pressure can be optimally determined to fix the loss or gain in solvent. exogenous solution and the gain in solute in the product. We are in the presence of a diffusion mechanism in a condition of decreasing concentration between the infiltrated solution and the internal surface of the pores of the product. Simultaneously, the conventional diffusion of impregnation by immersion between the external solution and the external surface of the product continues, a priori essentially in the atmospheric pressure phase; it is to be thought that the boiling obtained under partial vacuum limits this mechanism.
nouveau cycle peut alors être mise en oeuvre ; la multiplication des cycles permet, point de vue hydrodynamique, d'augmenter le volume des pores créés voire la formation de nouveaux pores occasionnant une déstructuration progressive du matériau, ainsi accroître le volume de solution infiltrée à chaque retour à la pression atmosphérique. new cycle can then be implemented; the multiplication of the cycles makes it possible, from a hydrodynamic point of view, to increase the volume of the pores created or even the formation of new pores causing a progressive destructuring of the material, thus increasing the volume of solution infiltrated at each return to atmospheric pressure.
peut alors contrôler les niveau de diffusion des solutés au travers de la surface interne des pores et le rendement massique du procédé (gains en soluté et en solvant matériau). can then control the level of diffusion of solutes through the internal surface of the pores and the mass yield of the process (gains in solute and in material solvent).
chaque cycle, une nouvelle quantité de solution exogène de concentration donnée infiltrée lors de la remise en pression atmosphérique, laissant alors place au mécanisme diffusif. each cycle, a new quantity of exogenous solution of given concentration infiltrated during re-atmospheric pressure, leaving room for the diffusive mechanism.
Apres une série de cycles, la solution infiltrée est emprisonnée dans le matériau. After a series of cycles, the infiltrated solution is trapped in the material.
Outre les caractéristiques de composition de la solution de traitement en vue d'obtention d'un produit final donné, il faut bien sûr veiller à ce que la pression d'ébullition de la solution soit inférieure à celle du solvant (eau) lié au coeur matériau ; pour un solvant identique au coeur du matériau et de la solution traitement, ceci se traduit, d'après la loi de Raoult, par un niveau de concentration solutés minimal dans la solution de traitement pour respecter cette condition ; plus niveau sera élevé, plus la pression d'ébullition sera basse ; sinon, l'effet du procédé serait nul, solution de traitement pas assez concentrée se mettant à bouillir sans que l'on obtienne l'ébullition du solvant lié au matériau. In addition to the composition characteristics of the treatment solution with a view to obtaining a given final product, it is of course necessary to ensure that the boiling pressure of the solution is lower than that of the solvent (water) bound to the core. material ; for a solvent identical to the core of the material and of the treatment solution, this is reflected, according to Raoult's law, by a minimum level of concentration of solutes in the treatment solution to comply with this condition; the higher the level, the lower the boiling pressure; otherwise, the effect of the process would be zero, treatment solution not sufficiently concentrated, starting to boil without the boiling of the solvent bound to the material being obtained.
Les tableaux ci-après récapitulent les principales données expérimentales traitements réalisés avec le dispositif des figures 3 et 4, en faisant varier la pression façon sensiblement linéaire.
The tables below summarize the main experimental data treatments carried out with the device of Figures 3 and 4, by varying the pressure substantially linear manner.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20091231 |