FR3046518A1 - Applicateur micro-ondes monomode, dispositif et procede de traitement thermique de produits - Google Patents
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Abstract
Dans un applicateur (10) de traitement thermique d'un produit (90), le produit est exposé à un rayonnement électromagnétique micro-ondes dans un guide d'ondes d'exposition (30), dans lequel des micro-ondes sont injectées et se propagent suivant un mode de propagation monomode. L'applicateur (10) comporte un système d'entraînement (40) du produit (90) en un flux continu suivant la direction longitudinale de la cavité (32) du guide d'onde d'exposition entre l'ouverture d'entrée (33) et l'ouverture de sortie (34).La cavité du guide d'ondes d'exposition peut être torique, cylindrique ou autre. Un dispositif de traitement de produit comporte au moins un applicateur (10) et au moins un générateur d'ondes continu CW. Le produit, chauffé par le rayonnement micro-ondes continu CW dans le dispositif, est soumis à un procédé de traitement thermique suivant une courbe de température fonction du temps, résultant notamment d'une vitesse de déplacement du produit dans le guide d'ondes d'exposition (30) et d'une puissance de rayonnement micro-ondes introduit dans le guide d'ondes d'exposition à chaque emplacement d'injection.
Description
APPLICATEUR MICRO-ONDES MONOMODE, DISPOSITIF
ET PROCEDE DE TRAITEMENT THERMIQUE DE PRODUITS
La présente invention appartient au domaine de la préparation, la transformation et la conservation de tous types de produits devant être soumis à un traitement thermique.
Plus particulièrement, l'invention appartient au domaine du traitement thermique, au moyen de micro-ondes radioélectriques, de produits de toutes origines contenant un ou des matériaux diélectriques polarisés, c'est-à-dire des matériaux généralement considérés comme des isolants électriques et dont la molécule comporte une dissymétrie de charges électriques, par exemple comme la molécule d'eau H20.
ETAT DE L'ART
Il est connu de mettre en œuvre des micro-ondes de l'ordre du GHz ou de quelques GHz pour la préparation des aliments en particulier pour leurs chauffages ou leurs cuissons avant consommation.
Il est également connu de soumettre des graines à un rayonnement électromagnétique micro-ondes dans le cadre de la préparation industrielle des graines aux fins d'une meilleure utilisation de ces graines dans l'alimentation.
Dans la demande de brevet publiée sous le numéro EP 1955603, il est décrit de retirer la pellicule des graines de fruits à coques, par exemple des cerneaux de noix, en soumettant les graines à un chauffage par infrarouge puis par micro-ondes avant de procéder à une élimination mécanique de la pellicule.
Une difficulté du procédé mis en œuvre est de contrôler précisément l'éclairement des graines par les micro-ondes pour obtenir les effets thermiques recherchés, en garantissant un traitement homogène des graines dans un flux industriel, et sans endommager les qualités organoleptiques des graines.
Le brevet publié sous le numéro US 6270773 décrit un procédé amélioré de stabilisation de végétaux par les enzymes contenus dans le végétal en faisant suivre une étape de réhydratation par une étape de préchauffage par rayonnement puis par une étape de chauffage par micro-ondes à une température suffisante pour dénaturer les enzymes responsables de la dégradation des graines.
Les différents dispositifs connus ne permettent cependant pas de chauffer les produits en flux continu, rapidement, en garantissant une homogénéité de la température dans le produit traité, et ne permettent pas de générer une courbe de températures ou un cycle thermique auquel il est souhaité soumettre le produit.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Pour apporter une solution à ces problèmes, la présente invention concerne un applicateur de traitement thermique dans lequel le produit devant être traité est exposé à un rayonnement électromagnétique micro-ondes dans une cavité dans laquelle des ondes électromagnétiques sont injectées.
La cavité est, dans l'applicateur de l'invention, une cavité de guide d'ondes de section adaptée à une propagation monomode, pour une fréquence de micro-ondes mise en oeuvre, d'un guide d'ondes d'exposition, dans laquelle cavité les micro-ondes se propagent suivant une direction longitudinale de la cavité.
La cavité comporte une ouverture d'entrée du produit et une ouverture de sortie du produit, distante de l'ouverture d'entrée suivant une direction longitudinale de la cavité, et l'applicateur comporte un système d'entraînement du produit en un flux continu suivant la direction longitudinale de la cavité du guide d'onde d'exposition entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie.
Il est ainsi réalisé en continu, par le passage d'un flux de produit dans la cavité du guide d'ondes d'exposition, une exposition du produit à un champ électromagnétique qui, du fait de la propagation monomode dans le guide d'ondes d'exposition, est traité de manière homogène en évitant dans le produit des zones surexposées au rayonnement micro-ondes et des zones sous-exposées.
Dans une forme de réalisation, au moins un guide d'ondes d'injection, dont une extrémité terminale est connectée au guide d'ondes d'exposition, au niveau d'une fenêtre radioélectrique du guide d'ondes d'exposition, injecte des micro-ondes, se propageant dans ledit au moins un guide d'ondes d'injection, dans la cavité du guide d'ondes d'exposition.
Il est ainsi introduit en un point déterminé du guide d'ondes d'exposition une énergie micro-ondes souhaitée.
Dans une forme de réalisation, l'applicateur comporte une pluralité de guides d'ondes d'injection et chaque guide d'ondes est connecté par une extrémité terminale au guide d'ondes d'exposition au niveau d'une fenêtre radioélectrique du guide d'ondes d'exposition. Des fenêtres radioélectriques affectées à chacun des guides d'ondes d'exposition, sont réparties entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie, décalées entre elles sur le guide d'ondes d'exposition suivant la direction longitudinale dudit guide d'ondes d'exposition.
Il est ainsi possible d'injecter une puissance micro-ondes au niveau de chacune des fenêtres radioélectriques et de générer dans le guide d'ondes d'exposition un profil d'énergie radioélectrique donné dont il résulte pour le produit en déplacement dans la cavité du guide d'onde d'exposition un profil d'exposition au rayonnement micro-ondes et à ses effets en fonction du temps.
Ainsi, une puissance du rayonnement micro-ondes injectée sous forme d'un rayonnement micro-ondes dans la cavité du guide d'ondes d'exposition par chacun des guides d'ondes d'injection est définie pour déterminer une courbe de températures en fonction du temps du produit circulant dans le guide d'ondes d'exposition.
Dans une forme de réalisation, le système d'entraînement comporte des cloisons séparatrices, formées dans un matériau transparent aux ondes radioélectriques mises en œuvre dans l'applicateur, de sorte à ne pas atténuer sensiblement les micro-ondes se propageant dans le guide d'ondes d'exposition et devant être absorbées par le produit, déterminant des volumes glissants se déplaçant dans la cavité du guide d'ondes d'exposition suivant une direction de l'axe longitudinal du guide d'ondes d'exposition depuis l'ouverture d'entrée vers l'ouverture de sortie.
Il est ainsi d'une part garanti une homogénéité du flux de produit, en particulier un débit en volume, ou en masse, et d'un temps d'exposition aux micro-ondes dans le guide d'ondes d'exposition.
Il est également évité la formation d'accumulation de produit et des colmatages dans la cavité du guide d'ondes d'exposition, en particulier par un comportement non maîtrisé en absence de dispositif d'entraînement des mouvements du produit lors de son transport.
Dans une forme de réalisation, le guide d'ondes d'exposition est un guide d'ondes dont la ligne des centres des sections du guide d'ondes est circulaire, formant ainsi une cavité torique, les sections de la cavité dans le cas du guide d'ondes n'étant pas nécessairement circulaires, et le système d'entraînement comporte un rotor dont une rotation par rapport à une structure du guide d'ondes d'exposition, constituant un stator, assure et ou contrôle un écoulement du produit dans la cavité.
Une telle forme s'avère avantageuse sur le plan de la simplicité mécanique du système d'entraînement et de sa compacité.
Dans une autre forme de réalisation, le guide d'ondes d'exposition est un guide d'ondes ouvert à ses extrémités, par exemple un guide d'ondes linéaire à cavité cylindrique ou sensiblement cylindrique, ou un guide d'ondes à cavité hélicoïdale, et le système d'entraînement entraîne le défilement du produit dans la cavité du guide d'ondes d'exposition entre les extrémités ouvertes de sorte à déterminer un écoulement du produit dans la cavité avec une densité linéique de produit sensiblement constante dans le guide d'ondes d'exposition. D'autres formes de guide d'ondes d'exposition ouverts sont toutefois possibles, par exemple un guide d'ondes décrivant un arc de cercle.
Le système d'entraînement consiste par exemple en un tapis défilant.
Une telle forme bénéficie d'un guide d'onde d'exposition simple à réaliser et pose a priori peu de problème d'étanchéité aux micro-ondes dont il convient de limiter au mieux les fuites.
Pour mettre en oeuvre des composants disponibles dans l'industrie, le guide d'ondes d'exposition est un guide d'ondes de section adaptée à une propagation monomode, de dimensions standardisées pour une fréquence de 915 MHz, ou un guide d'ondes monomode de dimensions standardisées pour une fréquence de 2,45 GHz. Par exemple un guide d'ondes de sections rectangulaire standardisées pour lesquelles des composants industriels (raccords, adaptateurs, sondes ...) sont disponibles.
Dans une forme de réalisation, adaptée à un profil de température pour enchaîner des étapes de montée en température du produit, de cuisson ou vapocraquage puis d'extraction d'eau, l'applicateur comporte au moins deux guides d'ondes d'injection, et une énergie micro-ondes CW totale introduite dans la cavité du guide d'ondes d'exposition est répartie entre les guides d'ondes d'injection.
Par exemple, avec trois guides d'ondes d'injection, depuis l'ouverture d'entrée vers l'ouverture de sortie, l'énergie totale micro-ondes CW est répartie sensiblement pour moitié dans un premier guide d'ondes d'injection, sensiblement pour un quart dans un deuxième guide d'ondes d'injection et sensiblement pour un quart dans un troisième guide d'ondes d'injection.
Dans une forme de réalisation pour augmenter les capacités de traitement de produit d'un applicateur, l'applicateur comporte une pluralité de guides d'ondes d'exposition de structures similaires agencés pour fonctionner en parallèle.
Il est ainsi obtenu un applicateur compact de capacité de traitement augmenté et partageant des parties accessoires, par exemple moteurs d'entraînement, distributeur et collecteurs de produits. L'invention concerne également un dispositif de traitement thermique d'un produit comportant un diélectrique polarisé dans lequel le produit est exposé à un rayonnement électromagnétique micro-ondes d'un générateur d'ondes dans une cavité dans laquelle des ondes électromagnétiques sont injectées, qui comporte au moins un applicateur conforme à l'applicateur décrit précédemment et comporte au moins un générateur d'ondes continues CW agencé pour produire des micro-ondes avec une énergie déterminée en fonction du produit et d'effets thermiques recherchés sur le produit et à une fréquence correspondant à une propagation monomode des micro-ondes dans des guides d'ondes d'injection et dans les guides d'ondes d'exposition.
Il est ainsi obtenu une installation de traitement par chauffage de produits sensibles aux micro-ondes avec les bénéfices de l'applicateur de l'invention.
Dans une forme de réalisation du dispositif, le générateur d'ondes comporte au moins une tête haute fréquence dont une énergie micro-ondes produite est divisée pour être acheminée par au moins deux guides d'ondes d'injection vers un guide d'onde d'exposition.
Par exemple, l'énergie micro-ondes produite par une tête haute fréquence est divisée deux fois pour être acheminée par trois guides d'ondes d'injection vers le guide d'onde d'exposition. Avantageusement chaque diviseur est réglable de sorte à ajuster la répartition de puissance dans chacune des sorties du diviseur.
Il est ainsi limité le nombre de sources produisant les micro-ondes utilisées par le dispositif.
Pour réaliser une installation industrielle, avantageusement un générateur d'ondes associé à un guide d'ondes d'exposition délivre en fonctionnement une puissance totale maximale sous forme de micro-ondes à 915 MHz de sensiblement 75 kW, puissance compatible avec les puissance maximales atteintes actuellement par les générateurs de micro-ondes dans cette gamme de fréquences.
Pour une utilisation optimale de l'énergie micro-ondes produite et pour éviter une réflexion des ondes vers la source, au moins un et de préférence chaque guide d'ondes d'injection comporte un adaptateur d'impédance pour adapter son impédance de sortie à l'impédance de sa charge dans le guide d'ondes d'exposition.
Le dispositif permet la mise en oeuvre d'un procédé de traitement d'un produit végétal par exposition à un rayonnement micro-ondes dans un applicateur conforme au applicateur de l'invention, procédé dans lequel le produit est entraîné en déplacement continu dans une cavité d'un guide d'ondes d'exposition, suivant une longueur de ladite cavité depuis une ouverture d'entrée de la cavité jusqu'à une ouverture de sortie de la cavité, dans lequel guide d'ondes d'exposition le rayonnement micro-ondes se propage suivant des conditions de propagation monomode. Le procédé permet ainsi de traiter en flux continu le produit qui est soumis à des niveaux micro-ondes très homogènes qui conduisent à un traitement complet du produit qui circule dans le guide d'onde d'exposition.
Le rayonnement micro-ondes est par exemple introduit dans le guide d'ondes d'exposition en au moins deux emplacements d'injection différents suivant la longueur de la cavité. Il est ainsi obtenu des conditions pouvant évoluer lors du déplacement du produit dans le guide d'ondes d'exposition de sorte à soumettre le produit successivement aux conditions thermiques et de champ électrique souhaité pour le produit considéré et le traitement recherché.
Dans une forme de mise en oeuvre, le produit est chauffé dans le guide d'ondes d'exposition par le rayonnement micro-ondes continu CW suivant une courbe de température fonction du temps résultant notamment d'une vitesse de déplacement du produit dans le guide d'ondes d'exposition et d'une puissance de rayonnement microondes continu CW introduit dans le guide d'ondes d'exposition à chaque emplacement d'injection.
Le procédé est mis en oeuvre suivant les cas : - pour des produits principalement d'origine végétale ; - pour des produits principalement d'origine animale ; - pour des produits principalement d'origine minérale.
Dans un mode de mise en oeuvre, le produit est un mélange de produits de deux ou trois des sources végétales, animales et minérales.
Le traitement par le procédé comporte suivant les cas, au moins : - une étape de chauffage ; et ou - une étape de vapocraquage de chaînes moléculaires du produit ; et ou - une étape de cuisson ; et ou - une étape de déshydratation ; et ou - une étape de grillage ; et ou - une étape de torréfaction.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La description détaillée d'exemples de réalisation de l'invention est faite en référence aux figures qui représentent schématiquement de manière non limitative :
Figure 1 : un dispositif suivant l'invention pour le traitement thermique de produits alimentaires avec les principaux sous-ensembles du dispositif ;
Figure 2 : une première forme de réalisation d'un applicateur à guide d'onde d'exposition monomode à cavité torique ;
Figure 3 : un exemple de générateur d'ondes CW mettant en oeuvre une tête haute fréquence unique dont la puissance émise est répartie sur trois guide d'ondes d'injection ; figure 4 : un dispositif suivant l'invention mettant en oeuvre une deuxième forme de réalisation d'applicateur à guide d'ondes linéaire ; figure 5 : un exemple de dispositif comportant un applicateur dans lequel plusieurs guides d'ondes d'exposition à cavité torique sont associés.
DESCRIPTIONS DETAILLEES DE L'INVENTION
Sur les figures des éléments similaires sont identifiés par des repères identiques.
Sur les différentes vues il a été privilégié le côté illustratif d'un dispositif et d'un applicateur mis en oeuvre par le dispositif et les échelles entre les différents éléments représentés ne sont pas nécessairement respectées.
Toutefois la figure 5 représente, à titre d'exemple, un dessin d'un dispositif suivant l'invention dans une forme et dans des proportions proches d'un dispositif réalisé avec des composants de technologies disponibles aujourd'hui et adapté à une mise en oeuvre industrielle.
La figure 1 représente schématiquement un dispositif 100 suivant l'invention destiné à un traitement thermique, par exemple un chauffage, par exemple une cuisson, par exemple une torréfaction, par exemple une déshydratation, de produits.
Les produits peuvent être d'origines végétales ou d'origines animales ou d'origines minérales, pour autant qu'ils renferment un ou des matériaux diélectriques polarisés absorbant les ondes radioélectriques, en particulier les ondes radioélectriques du domaine des micro-ondes, c'est-à-dire dont les fréquences sont comprises entre 800 MHz et 3 GHz suivant les conventions actuelles.
De manière générique il sera utilisé, dans la description de l'invention, le terme « produit >> 90 pour désigner les produits devant être traités par une exposition au rayonnement micro-ondes au moyen du dispositif. Le même repère sera utilisé pour désigner le produit dans ses différentes étapes du traitement auquel il est soumis lors de son passage dans le dispositif 100, indépendamment des transformations physico-chimiques qu'il peut y subir.
Le dispositif 100 comporte un générateur d'ondes 20 électromagnétiques produisant des ondes continues, dite CW (Continuous Waves), du domaine des micro-ondes, c'est-à-dire des ondes ayant des fréquences comprises entre 800MHz et 3GHz.
Les valeurs de fréquences mises en oeuvre ne sont pas imposées et peuvent être choisies en fonctions de contraintes techniques dans chaque cas d'espèce.
Avantageusement, le générateur sera adapté pour produire des microondes centrées sur une fréquence déterminée dont le choix est en relation directe avec celui des dimensions transversales des guides d'ondes adaptés à la propagation des dites ondes, guides d'ondes qui dans le dispositif de l'invention sont mis en oeuvre également pour la circulation de produits 90 devant être traitées.
Le générateur d'ondes 20 électromagnétique du dispositif produit des ondes centrées sur une fréquence déterminée, par exemple la fréquence de 915 MHz qui correspond à une fréquence attribuée, administrativement, aux applications publiques. L'expression « la fréquence des micro-ondes >> doit être compris dans le contexte de l'invention comme étant la fréquence sur laquelle est centré un spectre d'émission du générateur d'ondes.
Le générateur est un générateur d'ondes continu, c'est-à-dire capable de délivrer en continu, au moins sur une période de temps adaptée à l'échelle de temps de sa mise en œuvre dans le dispositif, temps qui peut s'exprimer en jours, une puissance nominale dudit générateur d'ondes. Dans le contexte de l'invention et de la mise en œuvre du générateur d'ondes, il n'est pas exclu que le générateur soit utilisé de manière intermittente en particulier pour ajuster une puissance moyenne par une modulation de la durée d'émission des ondes dans un cycle de fonctionnement du générateur. Un tel mode modulé d'émission des micro-ondes est, dans le contexte de l'invention, considéré comme un fonctionnement du générateur en mode continu CW, le générateur produisant des micro-ondes à la puissance nominale, ou inférieure, en fonctionnement continu et non impulsionnel dudit générateur.
Le dispositif 100 comporte au moins un applicateur 10 à chauffage continu dans lequel les produits circulent entre une entrée 11 de l'applicateur et une sortie 12 de l'applicateur.
Suivant une caractéristique de l'applicateur 10, les produits circulent dans un guide d'ondes d'exposition 30 de l'applicateur, en suivant une direction longitudinale d'une cavité 32 dudit guide d'ondes d'exposition.
Lors de leur circulation dans le guide d'ondes d'exposition 30, les produits sont exposés aux micro-ondes produites par le générateur d'ondes 20 et se propagent dans ledit guide d'ondes d'exposition suivant un mode de propagation monomode.
La propagation monomode d'ondes radioélectriques dans un guide d'ondes est connue, et largement mise en œuvre dans les applications nécessitant le transfert d'une puissance radioélectrique avec le minimum de perte, par exemple dans les dispositifs radar pour la transmission de l'énergie entre un générateur et une antenne. La propagation monomode est obtenue par une section accordée de la cavité du guide d'ondes dans laquelle se propage l'onde radioélectrique avec la fréquence de ladite onde radioélectrique.
La figure 2 illustre un exemple d'un foyer 15 de l'applicateur 10 et comportant un guide d'ondes d'exposition 30.
Dans la forme de réalisation, illustré sur la figure 2, du guide d'ondes d'exposition 30, ledit guide d'ondes détermine une cavité torique, de section choisie pour assurer la propagation monomode des ondes mise en œuvre.
Il sera compris ici que la forme torique de la cavité est considéré avec une forme générale de la section de ladite cavité et n'est pas limité au seul cas d'une section circulaire, généralement considéré dans une définition purement mathématique du tore. Comme il sera vu dans la suite de la description et dans les dessins, le tore dans l'invention détermine une cavité tubulaire de section sensiblement constante et dont une âme, ou une ligne des centres des sections, décrit un cercle.
Le guide d'ondes d'exposition 30 est également agencé pour permettre une circulation dans la cavité dudit guide d'ondes d'exposition, à une vitesse contrôlée, des produits devant être exposés aux micro-ondes.
Dans l'exemple de la fréquence retenue de 915 MHz, le guide d'ondes d'exposition présente une cavité de section rectangulaire sensiblement de 248 mm de largeur et de 124 mm de hauteur, dimensions qui assurent une propagation monomode des micro-ondes centrées sur ladite fréquence.
De manière connue le guide d'ondes d'exposition 30 est formé principalement par un tube 31 dont des parois sont électriquement conductrices, par exemple en étant formées dans un matériau bon conducteur électrique tel que le cuivre, l'aluminium, l'argent... ou pour le moins comportant une couche d'un matériau conducteur électrique déposée sur des parois intérieures dudit tube, et dont une partie centrale détermine un volume transparent aux ondes radioélectriques. En pratique dans le cas de l'invention, la partie centrale du tube guide d'ondes est une cavité 32 creuse et contient, hors le produit qui doit être exposé aux micro-ondes, de l'air qui s'avère adapté à la plupart des cas d'exposition considérés.
Dans la forme de réalisation illustrée sur le schéma de la figure 2, une ligne des centres des sections du guide d'ondes d'exposition 30 présente une forme circulaire donnant une forme torique à la cavité 32, de section rectangulaire dans un plan axial du tore.
Le guide d'ondes d'exposition 30 présente une ouverture d'entrée 33, par laquelle des produits 90 à exposer aux rayonnements micro-ondes sont introduits dans la cavité 32 dudit guide d'ondes, et une ouverture de sortie 34, par laquelle les produits 90 ayant été exposés aux rayonnements micro-ondes ressortent dudit guide d'ondes. Une longueur Lgo du guide d'ondes d'exposition 30 entre les ouvertures d'entrée 33 et de sortie 34 dans lequel les produits circulent détermine une distance sur laquelle lesdits produits sont exposés aux microondes.
Le guide d'ondes d'exposition 30, dans l'exemple de la figure 2 de réalisation d'un guide d'ondes à cavité 32 torique, est fixe, au moins en partie, placé avec un axe de révolution 35 du tore horizontal, avec l'ouverture d'entrée 33 située en un point haut du tore et l'ouverture de sortie 34 située en un point bas du tore, dans l'exemple illustré sensiblement en un point diamétralement opposé à l'ouverture d'entrée.
Le guide d'ondes d'exposition 30, au moins une paroi fixe du tube 31 du guide d'ondes, constitue, sur le plan mécanique, un stator d'un système d'entraînement 40 des produits 90.
Dans l'exemple du mode de réalisation de la figure 2, un rotor 41 a comportant un ensemble de cloisons séparatrices 42, agencées dans des plans radiaux et espacées angulairement pour être sensiblement équidistantes, détermine, dans la cavité 32 torique, des volumes glissants 43 entraînés avec une vitesse correspondant à une vitesse de rotation du rotor 41a.
Les cloisons séparatrices 42 assurent un entraînement continu des produits 90 soumis au rayonnement micro-ondes dans la cavité 32 torique. Les cloisons séparatrices 42 permettent également d'assurer un remplissage homogène en produit du guide d'ondes d'exposition.
Les cloisons séparatrices 42 sont séparées d'une distance de séparation entre des cloisons voisines, suivant le périmètre de ladite cavité torique, pour déterminer une capacité de chargement en produit d'un volume glissant 43.
Le choix d'une distance de séparation entre les cloisons séparatrices 42, qui peut dépendre dans des cas particuliers du produit 90 et d'un dispositif de chargement des volumes glissants en produit, est déterminé pour qu'un volume compris entre deux cloisons voisines soit toujours plein du produit 90 lorsque ledit volume se trouve dans une partie du guide d'ondes d'exposition 30 dans laquelle les micro-ondes sont injectées. Cette condition de remplissage, et donc de densité linéaire ou volumique homogène, en pratique aussi homogène que possible, des volumes glissants 43 dans la cavité du guide d'ondes d'exposition lorsque les produits sont exposés aux micro-ondes, est importante pour obtenir un champ électromagnétique également homogène au sein des produits traités. A défaut d'un remplissage suffisamment homogène de la cavité du guide d'ondes d'exposition, la répartition de l'énergie des micro-ondes dans le guide d'ondes d'exposition ne serait pas homogène et il se formerait dans le produit des variations excessives des températures atteintes en fonction de leur emplacement dans ladite cavité, ce qui doit être évité.
Dans un exemple de réalisation, les cloisons sont séparées angulairement de 30° de sorte à former six volumesglissants successifs tournant dans la cavité du guide d'ondes d'exposition dans le cas où l'exposition aux micro-ondes est réalisée sur un secteur angulaire de 180°. Cependant, cette valeur de 30° n'est pas limitative et sera autant qje de besoin adaptée, en valeur supérieure ou en valeur inférieure, au produit traité et à ses caractéristiques comportementales de sorte à assurer un remplissage homogène des volumes et l'écoulement nécessaire du produit pour assurer le remplissage et le vidage des volumes.
Les cloisons séparatrices 42 sont réalisées dans un matériau autant que possible transparent aux ondes électromagnétiques des fréquences considérées de sorte que les micro-ondes se propagent dans la cavité 32 du guide d'ondes d'exposition avec un minimum d'atténuation malgré le cloisonnement des volumes glissants 43. A contrario, des parties du rotor, en particulier des parois du guide d'ondes servant directement ou indirectement de support aux cloisons, sont formées dans des matériaux conducteurs et agencées, par rapport aux autres parties du guide d'ondes, pour éviter les fuites de micro-ondes et les pertes d'énergie par rayonnement.
Suivant cet agencement du guide d'ondes d'exposition 30 et de son rotor 41 a, le produit 90 devant être exposé au rayonnement micro-ondes est introduit dans la cavité 32 torique du guide d'onde d'exposition par l'ouverture d'entrée 33, par exemple par gravité depuis une entrée 11 de l'applicateur 10, en provenance d'un distributeur 50 de produits, par exemple mettant en oeuvre une trémie.
Dans une méthode de mise en oeuvre le produit 90 est soumis, avant d'être introduit dans la cavité du guide d'ondes d'exposition, à un préchauffage. Un préchauffage, par exemple à une valeur choisie comprise entre 30°C et 55°C et n'ayant pas d'effet sensible sur les produits à traiter, permet de diminuer la puissance micro-ondes nécessaire pour élever la température dans le guide d'onde d'exposition et permet d'introduire le produit dans le guide d'ondes d'exposition avec une température sensiblement constante.
Le rotor 41 a en rotation fait alors défiler les volumes glissant 43 dudit rotor qui sont remplis avec le produit 90 lors de leurs passages devant l'ouverture d'entrée 33 puis entraînent ledit produit, à la vitesse de rotation du rotor, maintenus dans chaque volume glissant où il a été placé, dans le guide d'ondes d'exposition 30 jusqu'à l'ouverture de sortie 34 par laquelle il est entraîné par gravité pour être repris, par exemple dans un collecteur 55 en vu d'un posttraitement, de son conditionnement ou utilisation ultérieur.
Suivant cet agencement il est obtenu une exposition du produit 90 dans le guide d'ondes d'exposition 30 pendant une durée parfaitement contrôlée résultat d'une vitesse de déplacement du produit imposée par la vitesse des volumes glissant 43 du rotor dans lesquels le produit est confiné, vitesse des volumes glissants de rotor qui est le résultat de la vitesse d'entraînement en rotation du rotor et d'un diamètre du rotor.
Le dispositif de la figure 2 comporte également trois guides d'ondes d'injection 29a, 29b, 29c qui acheminent les micro-ondes depuis le générateur d'ondes 20 jusqu'au guide d'ondes d'exposition 30. Chacun des guides d'ondes d'injection est couplé de manière sensiblement tangentielle au guide d'ondes d'exposition 30 par une fenêtre radioélectrique, respectivement 28a, 28b, 28c, de sorte à assurer, dans l'exemple illustré, une propagation des micro-ondes dans la cavité 32 torique suivant une direction du déplacement des produits 90 dans ladite cavité torique du guide d'ondes d'exposition, c'est à dire dans le sens de rotation du rotor 41 a.
En outre les guides d'ondes d'injection 29a, 29b, 29c sont couplés au guide d'ondes d'exposition 30 chacun en des emplacements différents entre l'ouverture d'entrée 33 et l'ouverture de sortie 34 de sorte à déterminer dans la cavité 32 dudit guide d'ondes d'exposition des zones d'exposition successives sur la longueur Lgo, chaque zone d'exposition correspondant à un volume du guide d'ondes d'exposition 30 soumis principalement à l'énergie des ondes injectée par un des guides d'ondes d'injection et absorbée par le produit.
Dans le guide d'ondes à cavité torique correspondant au mode de réalisation illustré sur la figure 2, chacune des zones d'exposition correspond à un secteur angulaire d'une partie de la cavité 32 torique dans laquelle circulent les produits 90 entre le point haut et le point bas dudit guide d'ondes d'exposition.
Lorsque le dispositif est en fonctionnement, le générateur d'ondes électromagnétiques 20 produit des micro-ondes dans chacun des guides d'ondes d'injection 29a, 29b, 29c avec une puissance voulue devant être injectée dans la zone d'exposition correspondant au guide d'ondes d'injection considéré.
Le générateur d'ondes électromagnétiques 20 peut comporter plusieurs têtes hautes fréquences produisant des micro-ondes, une tête étant affectée à un seul guide d'ondes d'injection ou à un nombre limité de guides d'ondes d'injection.
Dans une forme de réalisation de générateur d'ondes 20, dont un exemple est illustré sur la figure 3, les ondes électromagnétiques étant de mêmes fréquences pour l'ensemble des guides d'ondes d'injection 29a, 29b, 29c, ledit générateur d'ondes électromagnétiques comporte une seule tête haute fréquence 21 dont l'énergie est divisée en fonction des puissances devant être apportées dans chaque guide d'ondes d'injection.
Par exemple un premier diviseur 23a répartit la puissance totale de la tête haute fréquences 21 par moitié sur chacune de deux sorties dudit premier diviseur. Une première sortie du premier diviseur 23a est raccordée à un premier guide d'ondes d'injection 29a devant disposer de 50 % de l'énergie micro-ondes produite par la tête haute fréquences 21. La puissance restante sur une seconde sortie du premier diviseur 23a est à nouveau divisée par moitié entre deux sorties d'un second diviseur 23b qui sont chacune raccordées à un deuxième et troisième guide d'ondes d'injection, 23a, 23b, devant disposer chacun de 25 % de l'énergie micro-ondes produite par la tête hautes fréquences 21.
Conformément aux règles de l'art dans le domaine des transferts de puissance, il sera réalisé, pour chacun des guides d'ondes d'injection, les adaptations d'impédance nécessaires pour assurer un transfert optimum de la puissance et éviter la réinjection de puissance vers une source 22 de la tête haute fréquences.
Avantageusement, au moins un guide d'ondes, et de préférence chaque guide d'ondes 23a, 23b, 23c comporte un adaptateur d'impédance, 24a, 24b, 24c respectivement, pour ajuster les impédances de sortie aux impédances de charge correspondant au produit exposé dans dans le guide d'ondes d'exposition, l'adaptation étant réalisée en fonction d'informations transmises par des sondes 25 de mesure de l'énergie émise et de l'énergie réfléchie dans chaque guide d'ondes. Avantageusement, pour assurer une protection de la source 22, un recirculateur 26 est agencé à la sortie de la tête hautes fréquences 21 pour piéger des ondes qui seraient sinon réinjectées dans le générateur.
Cette exemple de répartition de la puissance entre les différents guides d'ondes d'injection, tout comme la puissance absolue du rayonnement électromagnétique dans chaque guide d'onde d'injection, sera adaptée par l'homme du métier en fonction du type des produits traités par le dispositif, dont les capacités d'absorption et le comportement thermique sont différents d'un produit à un autre, du flux des produits traités dans le guide d'ondes d'exposition, par exemple un flux massique en g/s, et également des températures auxquelles les produits doivent être portés dans chacune des zones d'exposition en fonction des effets recherchés sur les produits.
Dans une forme de réalisation, les puissances dans chaque guide d'ondes d'injection sont ajustées pendant la mise en oeuvre de l'applicateur en fonction de paramètres mesurés tels que la température du produit en différents emplacement du guide d'ondes d'exposition. L'homme du métier est ainsi en mesure de créer dans le produit, lors de son déplacement dans le guide d'ondes d'exposition, un profil de température en fonction du temps.
MISE EN OEUVRE DU DISPOSITIF
Un produit 90 devant être traité par chauffage est dans une première étape placé dans un distributeur 50 d'approvisionnement, par exemple un réservoir comportant une trémie pour entraîner le produit dans un conduit sensiblement à la section du guide d'ondes d'exposition vers l'entrée 11 de l'applicateur 10.
Le produit est entraîné par exemple par gravité, par une trémie, par vis sans fin ou par tout autre système connu adapté au transport du produit considéré, en particulier sa granulométrie, sa fluidité et sa texture, notamment pour éviter un bourrage ou un colmatage dans le transport depuis le réservoir vers le guide d'ondes d'exposition 30.
Le conduit est avantageusement sensiblement de la section du guide d'ondes d'exposition mis en œuvre dans le dispositif pour assurer une progression stable du produit vers l'ouverture d'entrée 33 du guide d'onde d'exposition.
Pour une fréquence micro-ondes utilisée de 915 MHz, un guide d'onde standardisé avec une section de cavité 247,65 mm x 123,82 mm est avantageusement mis en œuvre.
Dans un tel guide d'ondes de dimensions standardisées (standard EIA WR975 ou standard IEC R9) dans le domaine radioélectrique, le rayonnement micro-ondes en propagation monomode permet d'obtenir dans la cavité un niveau d'énergie électromagnétique homogène en évitant des modes de propagation aléatoires des ondes.
Il est également possible de mettre en œuvre d'autres fréquences microondes sous réserve d'utiliser des guides d'ondes dont les dimensions sont adaptées pour assurer un mode de propagation monomode. Par exemple pour une fréquence de 2450 MHz, un guide d'onde standardisé (WR340 ou R26) adapté présente une section de cavité de 86,36 mm x 43,18 mm. Suivant un principe physique général, plus la fréquence utilisée est élevée, plus la section du guide d'ondes est petite, et cette contrainte sur la section pour avoir un guide d'ondes monomode sera prise en compte.
Un dispositif de l'invention destiné à une utilisation industrielle de traitement de produit à grand débit volumique aura avantage à mettre en œuvre, des fréquences micro-ondes les plus faibles possibles pour bénéficier des guides d'ondes de plus grandes sections possibles.
Le produit, une fois introduit dans le guide d'ondes d'exposition 30 par l'ouverture d'entrée 33, le cas échéant préalablement préchauffé à une température choisie, est déplacé de manière continue et à vitesse contrôlée dans ledit guide d'ondes d'exposition par le rotor 41 a jusqu'à l'ouverture de sortie 34.
Dans la cavité 31 du guide d'ondes d'exposition, la vitesse de déplacement du produit 90 est imposé par la vitesse de rotation du rotor 41 a de laquelle il résulte une durée d'exposition du produit aux conditions de rayonnement micro-ondes dans chacune des zones du guide d'ondes d'exposition recevant de l'énergie micro-ondes par les guides d'ondes d'injection 29a, 29b, 29c.
Le rotor 41 est avantageusement entraîné en rotation à vitesse constante par un moteur, par exemple électrique ou hydraulique. D'autre moyens d'entraînement en rotation sont cependant possible. Par exemple le rotor peut être libre en rotation et être entraîné en rotation par la gravité sous l'effet du poids du produit, sous réserve d'une trajectoire suivie par le produit descendante dans le guide d'onde, la vitesse du rotor étant dans ce cas avantageusement régulée par un frein.
Dans le rotor 41 a, le produit 90 transporté est contenu dans les volumes glissants 43, entre les cloisons séparatrices 42, configuration dont il résulte un flux continu et un parfait contrôle des temps de passage de tous les volumes de produit entraînés entre les cloisons séparatrices 42.
En outre, l'entraînement du produit par le rotor 41 a limite le risque d'un colmatage du guide d'onde d'exposition par rapport à un écoulement non forcé du produit, par exemple un écoulement par gravité, lorsque le produit ne présente pas un comportement suffisamment fluide pour un écoulement gravitaire dans le guide d'ondes d'exposition.
Au cours du déplacement du produit 90 dans le guide d'ondes d'exposition 30, le générateur d'ondes 20 est maintenu en fonctionnement pour générer les micro-ondes continues (CW) qui sont injectées dans la cavité 32 dudit guide d'ondes d'exposition par les guides d'ondes d'injection 29a, 29b, 29c.
Le cas échéant, les impédances sont adaptées pour chaque guide d'ondes de sorte à compenser les variations de caractéristiques diélectriques du produit traité.
En pratique, lorsque le produit 90 arrive au niveau de l'ouverture de sortie 34, l'énergie micro-ondes injectée dans le guide d'ondes d'exposition 30 a été absorbée par le produit, les niveaux d'énergie injectée étant ajustés autant que de besoin en fonction du produit traité et des paramètres de mise en oeuvre pour obtenir ce résultat, une énergie résiduelle étant le cas échéant retenue par un piège à micro-ondes conventionnel.
Dans ce fonctionnement, il doit également être noté que l'injection tangentielle, ou au moins oblique, des micro-ondes par les guides d'ondes d'injection 29a, 29b, 29c dans le guide d'ondes d'exposition 30 limite les risques de réflexions qui auraient pour conséquence négative de réinjecter une partie de l'onde vers la ou les sources sources 22 du générateur micro-ondes 20.
Dans un exemple non limitatif de dispositif industriel, l'énergie microondes maximale produite en continu, à la fréquence utilisée de 915 MHz, par le générateur est de 75 kW.
Cette puissance est au besoin ajustable à des valeurs inférieures pour répondre à des conditions spécifiques et aux capacités d'absorption des microondes par le produit à chauffer.
Dans une forme de réalisation des capteurs du niveau d'énergie du rayonnement micro-ondes dans la cavité 32 du guide d'ondes d'exposition transmettent des mesures de niveaux d'énergie, mesures utilisées pour déterminer à tout moment les capacités d'absorption du produit et par un système de régulation d'ajuster en temps réel les puissances micro-ondes injectées par les différents guides d'ondes d'injection 29a, 29b, 29c.
Dans un exemple de mise en oeuvre, le premier guide d'ondes d'injection 29a, premier en suivant le parcours du produit dans le guide d'ondes d'exposition 30, reçoit environ 50 % de l'énergie produite par le générateur d'ondes 20, soit au maximum en continu, dans l'exemple considéré, une puissance de 37,5 kW qui est injectée dans une première zone d'exposition.
Dans cette première zone d'exposition, il est dans ces conditions effectué une montée en température du produit sans extraction d'eau.
Dans l'exemple de graines végétales traitées, par exemple pour des graines oléagineuses devant être soumises à un profil de température particulier, la température des graines est amenée à 85°C lors cb cette première exposition, température homogène dans le produit considéré avec des écarts maximaux obtenus par le procédé inférieurs à cinq degrés centigrades.
Le deuxième guide d'ondes d'injection 29b, deuxième en suivant le parcours du produit dans le guide d'ondes d'exposition, reçoit environ 25 % de l'énergie produite par le générateur, soit dans l'exemple au maximum en continu une puissance de 18,75 kW qui est injectée dans une deuxième zone d'exposition et qui porte la température du produit à 115°C.
Dans cette deuxième zone, il est réalisé, dans le cas de l'exemple de graines oléagineuses traitées, une cuisson et un vapocraquage de chaînes moléculaires longues contenues dans le produit traité pour une meilleure valorisation ultérieures des composants du produit, par exemple les huiles, par exemple les protéines. L'exposition à ces températures permet également de dénaturer les lypases contenues dans les graines et qui sont responsables de la dégradation des graines et de leurs sous-produits, comme par exemple les huiles qui seront extraites des graines dans une étape ultérieure d'utilisation du produit traité par le procédé.
Un bénéfice du contrôle de la température et de son homogénéité dans le produit au cours de cette phase permet d'obtenir le résultat recherché dans tout le volume du produit traité en préservant la structure des composants alimentaires et sans modifier les qualités organoleptique du produit.
Le troisième guide d'ondes d'injection 29c, troisième en suivant le parcours du produit dans le guide d'ondes d'exposition, reçoit environ 25 % de l'énergie produite par le générateur, soit dans l'exemple au maximum en continu une puissance de 18,75 kW qui est injectée dans une troisième zone d'exposition dans laquelle la température atteinte dans la deuxième zone est maintenue.
Dans cette troisième zone, il est réalisé dans l'exemple des graines oléagineuses, une extraction d'eau qui est ajustée pour maintenir une quantité d'eau résiduelle voulue, par exemple de l'ordre de 4 %, de sorte à préserver les aptitudes au pressage du produit et à obtenir ultérieurement au traitement de meilleures conditions de pressage et une extraction plus complète d'huile contenue dans le produit.
De manière générale, il résulte de cette distribution de l'énergie dans la cavité 32 du guide d'onde d'exposition 30 une courbe de températures en fonction du temps à laquelle est soumis le produit lors de son cheminement dans ledit guide d'ondes d'exposition.
Cette courbe de températures peut être ajustée en modifiant les paramètres tels que les puissances injectées dans le guide d'ondes d'exposition par chaque guide d'ondes d'injection, voire en mettant en œuvre un nombre de guides d'ondes d'injection différent de trois comme dans l'exemple décrit, par exemple un, deux ou quatre guides d'ondes d'injection, voire plus, ou telle que la vitesse de défilement de la matière dans le guide d'ondes d'exposition.
Par une élévation de température modérée dans le premier secteur, il peut être ainsi maintenue l'eau contenue dans la matière qui est en mesure par exemple de jouer un rôle d'accélérateur de l'activité enzymatique pour la suite du traitement du produit.
La température obtenue, résultant des interactions des micro-ondes avec la matière du produit, est dans le dispositif particulièrement homogène du fait de la propagation monomode dans le guide d'ondes d'exposition et du fait du remplissage homogène de la cavité du guide d'ondes d'expositions dans les zones où le produit est exposé aux micro-ondes.
Il en résulte dans le dispositif 100 que les écarts de températures au sein de la matière, en différents points d'une même zone, sont limités. Expérimentalement il est constaté avec le dispositif des écarts inférieurs à 5°C.
Lorsque le produit 90 arrive en vis-à-vis de l'ouverture de sortie 34, il est évacué de l'applicateur vers une sortie 12 pour des étapes ultérieures de traitement, de conditionnement, de stockage ou d'utilisation du produit traité.
Dans un mode de mise en œuvre, le produit traité est évacué du guide d'ondes d'exposition 30 par gravité. D'autres modes d'évacuations peuvent cependant être mis en œuvre, seuls ou en combinaisons, par exemple un soufflage du produit, par exemple un forçage mécanique. L'exemple de réalisation illustré et décrit de manière détaillé d'un dispositif suivant l'invention est susceptible de variantes sans se démarquer de l'invention.
Comme déjà signalé, le nombre de guides d'ondes d'injection peut être différent de trois, ainsi que la puissance dans chacun des guides d'ondes d'injection différente de l'exemple de réalisation décrit.
En pratique, le nombre de guides d'ondes d'injection et la puissance apportée par chacun desdits guides d'ondes d'injection sont adaptés pour répartir des flux d'énergie injectés dans le guide d'ondes d'exposition, flux d'énergie desquels il résulte un profil de températures en fonction de la position dans le guide d'ondes d'exposition, c'est-à-dire en fonction du temps, auquel il est souhaité soumettre le produit lors de sa circulation dans le guide d'onde d'exposition.
Il doit être compris ici que la température à laquelle est porté le produit résulte de l'absorption directe de l'énergie micro-ondes par ledit produit et que ladite température est une fonction non seulement de la puissance micro-ondes introduite dans le guide d'onde d'exposition, mais également de la capacité du produit à absorber ladite énergie micro-ondes.
Dans le cas d'un guide d'ondes d'exposition à cavité torique, le secteur angulaire traversé par le produit n'est pas nécessairement limité comme dans l'exemple illustré à un angle de 180°. En pratique, le produit étant entraîné par le rotor 41 a, cet angle peut être inférieur ou supérieur à 180°, sans être limité par des contraintes de gravité.
De même l'axe du guide d'ondes d'exposition à cavité cylindrique, ou l'axe de rotation du rotor, n'est pas nécessairement horizontal et peut avoir une orientation quelconque dans l'espace, par exemple vertical.
Le guide d'ondes d'exposition, à cavité torique et à section rectangulaire dans le premier mode de réalisation décrit, peut présenter d'autres formes.
Par exemple la figure 4 illustre un dispositif suivant les principes de l'invention dans lequel le guide d'ondes d'exposition est linéaire.
Dans cette forme de réalisation, la cavité du guide d'ondes, comme illustré sur le détail de la figure 4a, est également de section rectangulaire et de dimensions adaptées à la propagation des micro-ondes en mode monomode.
Le produit 90 parcours la cavité 32 du guide d'ondes d'exposition depuis une ouverture d'entrée 33 par laquelle ledit produit est introduit, jusqu'à une ouverture de sortie 34 par laquelle ressort le produit traité.
Dans cette forme de réalisation, le système d'entraînement 40 consiste avantageusement en un tapis 41 b continu formant une boucle fonctionnellement identique au rotor 41 a qui est adaptée au transport de matériaux, pouvant être déposés sur ledit tapis, suivant un axe du guide d'ondes.
Dans l'exemple illustré sur la figure 4, le guide d'ondes d'exposition 30 est orienté avec un axe longitudinal dudit guide d'onde d'exposition horizontal, et dans ce cas le produit peut être déposé sur le tapis avec la répartition souhaitée et qui sera réalisée pour assurer une densité, au moins une densité linéique, du produit dans le guide d'onde d'exposition sensiblement constante.
Le tapis peut également comporter des cloisons séparatrices, déterminant des volumes glissants, qui garantissent la progression du produit sans risque d'un glissement du produit par rapport au tapis. Un glissement non contrôlé du produit sur le tapis modifierait le temps d'exposition du produit aux micro-ondes, modifierait la densité de produit dans le guide d'ondes d'exposition de manière aléatoire, et risquerait de conduire à des colmatages du guide d'ondes, phénomènes qui doivent être évités pour respecter les profils de températures du produit dans le guide d'ondes d'exposition.
Il doit être noté que le remplissage du guide d'ondes, en particulier dans ce mode de réalisation à guide d'ondes d'exposition linéaire, n'est pas nécessairement de la totalité de la section du guide d'ondes d'exposition. Le remplissage peut n'être que partiel mais il doit être sensiblement constant sur toute la longueur d'exposition pour que réchauffement résultant en un emplacement donné du guide d'ondes d'exposition soit sensiblement constant.
En outre la mise en oeuvre de cloisons séparatrices permet de placer l'axe longitudinal du guide d'ondes d'exposition dans une position quelconque, par exemple incliné, voire vertical, le guide d'ondes d'exposition devant dans ce cas être rempli du produit pour assurer une densité linéique constante et éviter la formation de variations d'une épaisseur de produit suivant la direction axiale dudit guide d'onde. D'une manière générale, la ligne des centres des sections du guide d'ondes d'exposition peut présenter une trajectoire quelconque, par exemple une spirale permettant d'augmenter le nombre de fenêtres radioélectriques par lesquelles les micro-ondes sont injectées dans le guide d'ondes d'exposition sans nécessairement augmenter le diamètre d'un guide d'ondes d'exposition torique ou sans nécessairement réduire une distance entre deux fenêtres radioélectriques, pour autant que des moyens puissent être mis en oeuvre pour assurer le déplacement à vitesse contrôlée du produit sur la longueur d'exposition dudit guide d'ondes d'exposition.
Suivant le principe décrit dans la forme de réalisation avec un guide d'ondes d'exposition à cavité torique, des guides d'ondes d'injections 29a, 29b, 29c injectent des micro-ondes produites par le générateur d'ondes 20 dans le guide d'ondes d'exposition.
Les micro-ondes sont introduites dans le guide d'ondes d'exposition par des fenêtres radioélectriques 28a, 28b, 28c avec un angle d'incidence de préférence inférieur à 30° pour assurer une propagdion des ondes dans le guide d'ondes d'exposition avec un minimum de risque de réflexion vers la source des micro-ondes injectées.
Avantageusement, quelque soit la forme du guide d'ondes d'exposition, les fenêtres radioélectriques sont fermées par des plaques d'un matériau diélectrique transparent aux micro-ondes qui évitent que le produit ou des poussières ne s'engagent dans un des guides d'ondes d'injection.
Il doit être noté que, si la section rectangulaire considérée du guide d'ondes d'exposition dans les exemples de réalisation décrits est adaptée au moyens mis en oeuvre pour entraîner la circulation contrôlée du produit dans la cavité dudit guide d'ondes d'exposition, cette forme de la section n'est pas imposée et que des formes de sections différentes, par exemple circulaires, ovales ou polygonales, peuvent être utilisées pour autant que la section choisie conduise à une propagation monomode des ondes dans la cavité du guide d'ondes d'exposition.
Dans des formes de réalisation améliorées pour augmenter des capacités de traitement de produit, un dispositif comporte une pluralité de guides d'ondes d'exposition agencés en parallèle.
La figure 5 illustre un exemple de dispositif comportant trois guides d'ondes d'exposition, conformes au premier exemple de réalisation décrit, à cavités toriques et entraînement du produit par des rotors.
Dans cet exemple, les guides d'ondes d'exposition partagent par exemple un entraînement en rotation des rotors, assemblées sur un même axe de rotation, par un moteur commun, par exemple un distributeur de produit, par exemple un collecteur de produit traité, ou encore un générateur d'ondes. L'agencement de plusieurs guides d'ondes d'exposition en fonctionnement parallèle permet en pratique d'augmenter un débit de produit traité du fait que pour chaque guide d'ondes d'exposition le débit est contraint par la section de la cavité dudit guide d'onde d'exposition, imposée par la propagation monomode des ondes, et par les temps d'exposition du produit traité qui limite la vitesse de déplacement dudit produit dans le guide d'ondes d'exposition. L'invention permet ainsi de traiter en continu de grande quantité de produit dans une installation industrielle.
Un traitement peut consister en un simple chauffage pour porter un produit à une température donnée, par exemple en vue d'une opération ultérieure de transformation, chauffage qui sera obtenu rapidement avec une température homogène dans le produit.
Un traitement peut consister en une déshydratation, plus ou moins poussée, d'un produit contenant de l'eau, la possibilité de suivre un profil précis des variations de la température permettant de maîtriser le niveau de déshydratation ainsi que des effets secondaires recherchés ou qu'il est souhaité éviter.
Un traitement peut consister en une cuisson d'un produit, à l'étouffée ou non. Dans le cas d'une cuisson à l'étouffée, le guide d'ondes d'exposition, au moins dans la partie dans laquelle cette cuisson à l'étouffée est réalisée, est réalisé avec une étanchéité suffisante pour maintenir un niveau de vapeur chauffée ou surchauffée pour réaliser la cuisson.
Un traitement peut consister en une torréfaction.
Un traitement peut consister en une stérilisation thermique.
Un traitement peut consister en un vapocraquage, c'est-à-dire la coupure de molécules longues contenues dans le produit en présence de vapeur d'eau.
Un traitement peut consister en un dépelliculage, c'est-à-dire la séparation mécanique d'une enveloppe ou d'une pellicule d'un grain, ici réalisée par une vaporisation d'eau contenue dans le produit.
Un traitement peut consister en une déshydratation poussée de minéraux par évaporation de l'eau liée retenue dans le matériau sec. D'une manière générale, le dispositif et le procédé de l'invention s'adressent à tout traitement d'un produit, contenant un matériau diélectrique polarisé pouvant être chauffé par une exposition à des micro-ondes radioélectriques, nécessitant de placer le produit dans des conditions de températures précises en suivant un cycle thermique.
En particulier il doit être noté que certains produits qui pourraient apparaître ne pas répondre à l'exigence de chauffage par micro-ondes peuvent être traité par une préparation préalable, par exemple une hydratation, l'eau étant une molécule diélectrique polarisée bien adaptée au chauffage par micro-ondes.
Sous réserve de présenter les qualités rappelées ci-dessus, les traitements peuvent s'appliquer à des produits d'origines végétales, des produits d'origines animales ou des produits d'origines minérales, qui peuvent être des produits bruts, des produits transformés ou encore des produits élaborés.
Un avantage de l'invention dans les traitements des produits tient à la rapidité du chauffage du produit et à l'homogénéité des températures obtenues dans le volume du produit, le chauffage demandant sensiblement moins d'énergie que des chauffages par des méthodes conventionnelles mettant en oeuvre la conduction du produit lorsqu'il est exposé à une source de chaleur.
Un autre avantage tient à la possibilité de créer, par une adaptation de l'applicateur, du nombre de guide d'ondes d'injection et des puissances microondes injectées dans le guide d'ondes d'exposition, un profil de températures en fonction du temps auquel est soumis le produit.
Un autre avantage tient au fonctionnement continu de l'applicateur qui est traversé par un flux du produit.
Un produit devant subir un traitement, indépendamment d'une catégorie à laquelle il se rattache, doit présenter une structure physique lui permettant d'être introduit dans le guide d'ondes d'exposition, d'y circuler et d'en être extrait.
Ainsi le produit doit être fractionné en éléments de dimensions non seulement compatibles avec le passage dans la section du guide d'ondes d'exposition, mais également compatible avec l'écoulement du produit et permettant en outre d'obtenir un remplissage relativement homogène du guide d'ondes d'exposition par le produit.
Ainsi le produit peut se présenter sous la forme de grains ou de granulats macroscopiques de dimensions et de formes compatibles avec l'écoulement du produit.
Les dimensions sont naturellement compatibles, adaptées si besoin, à la section du guide d'ondes d'exposition qui dépend lui-même de la fréquence des micro-ondes mises en œuvre.
Vis-à-vis de leurs formes, les grains seront de préférence de formes arrondies ou avec des arrêtes douces pour faciliter l'écoulement du produit et limiter les risques de blocages que produiraient des grains présentant des arêtes vives.
De tels grains macroscopiques sont par exemple des graines végétales brutes, par exemple des grains de blé, des noisettes ou des cerneaux de noix, des poids...
De tels grains macroscopiques sont par exemple des produits transformés tels que des matériaux fractionnés ou broyés et calibrés, et qui répondent aux contraintes de dimensions et de formes pour traverser le guide d'onde d'exposition. De tels produits fractionnés peuvent par exemple résulter du découpage de feuilles végétales, de fruits, de légumes, de tubercules ou de tout autre produit fractionnable.
De tels grains macroscopiques sont par exemple des produits élaborés tels que par exemple des croquettes alimentaires à destination de l'alimentation humaine ou de l'alimentation animale, ou des pellets de bois destinés à la combustion.
Le produit peut également se présenter sous la forme d'une poudre par exemple une farine d'origine végétale ou animale, par exemple une poudre minérale.
Le produit peut également se présenter sous la forme d'un liquide, plus ou moins visqueux, par exemple une huile, par exemple une solution aqueuse ou non aqueuse, par exemple un liquide polyphasique émulsionné. Dans ces cas, il sera naturellement pris la précaution de mettre en oeuvre un guide d'ondes d'exposition présentant une étanchéité suffisante au liquide, au moins dans la partie dudit guide d'ondes d'exposition traversée par le produit.
Ainsi le dispositif peut être mis en oeuvre pour le traitement thermique de produits végétaux tels que des graines, des fruits, des tubercules, des feuilles ou toute autre partie de plantes.
Il est ainsi possible de traiter des graines de fruits à coques telles que : noix, noisettes, amandes, cabosses ...
Il est ainsi possible de traiter des graines céréalières telles que : maïs, blé, orge, seigle, avoine, riz, sorgho et de manière générale les graines de graminées ...
Il est ainsi possible de traiter les graines de fabacées telles que : fèves, pois, lentilles, haricots, soja, arachides ...
Il est ainsi possible de traiter des tubercules ou des racines.
Il est ainsi possible de traiter des fruits consommés comme légumes tels que : fruits de cucurbitacées, fruits de solanacées ...ou consommés comme fruits charnus tels que : baies, drupes, pommes... ou autres fruits tels que : agrumes, ananas ...
Il est ainsi possible de traiter des graines consommables d'autres catégories telles que : marrons, châtaignes, graines de caféier, fèves de cacao ...
Il est ainsi possible de traiter toute partie d'une plante telle que : feuilles, branches, écorces, racine.
Les graines traitées sont par exemple des graines dite oléagineuses, ou des graines dites protéagineuses, ou des graines dites oléoprotéagineuses.
Le traitement des produits végétaux est par exemple destiné à modifier la teneur en eau du produit, soit pour amener cette teneur à une valeur recherchée pour des raisons de conservation soit pour amener cette teneur en eau à une valeur adaptée à une transformation ultérieure du produit.
Le traitement des produits végétaux est par exemple destiné à une transformation physico-chimique comme par exemple la dénaturation d'enzymes responsables de la dégradation du produit lors de sa conservation.
Par exemple, le produit est soumis à un rayonnement micro-ondes continu CW pendant une durée de l'ordre de 180 secondes dans lequel un profil de température en fonction du temps est choisi pour dénaturer les enzymes phospholypase dégradant les qualités organoleptiques de produits traités.
Le traitement des produits peut être une cuisson, cuisson à l'étouffée ou non, un grillage, une torréfaction.
La cuisson à l'étouffée est réalisée dans le guide d'ondes d'exposition avantageusement par la réutilisation de la vapeur surchauffée produite lors du chauffage, et le séchage est réalisé avantageusement par évaporation de l'eau avec une aspiration de la vapeur au travers d'une paroi poreuse du stator.
Le traitement des produits peut être réalisé sur les produits par exemple à des fins d'alimentation humaine ou animale, à des fins cosmétiques, à des fins médicinales ou à des fins purement physico-chimiques, par exemple pour la préparation de colorants.
Les produits peuvent également être des produits façonnés, tels que les produits d'origine végétale cités précédemment, ayant subi des transformations pour se présenter par exemple sous la forme de flocons, de morceaux de dimensions réduites, de poudres ...
Les produits peuvent également être des produits élaborés tels que des granulés manufacturés à des fins alimentaires humaines ou animales, des pellets de bois destinés à une combustion...
Les produits peuvent également être d'origine animale, par exemple des farines.
Les produits peuvent également être d'origine minérale, par exemple des minerais ou des poudres.
Le dispositif, l'applicateur et le procédé de l'invention permettent de porter la température des produits à une valeur recherchée, la température étant obtenue rapidement avec un coût énergétique réduit, et la température précise étant obtenue de manière homogène dans tout le volume du produit.
Des essais au stade prototype ont permis de mesurer des précisions et des écarts de températures entre les différents emplacements dans le volume de la matière chauffée inférieurs à cinq degrés centigrades.
Claims (26)
- Revendications1 - Applicateur (10) de traitement thermique d'un produit (90) contenant un diélectrique polarisé dans lequel le produit est exposé à un rayonnement électromagnétique micro-ondes dans une cavité dans laquelle des ondes électromagnétiques sont injectées, caractérisé en ce que la cavité est une cavité (32) de guide d'ondes de section adaptée à une propagation monomode, pour une fréquence de micro-ondes mise en oeuvre, d'un guide d'ondes d'exposition (30), dans laquelle cavité (32) les micro-ondes se propagent suivant une direction longitudinale de ladite cavité, ladite cavité comportant une ouverture d'entrée (33) du produit (90) et une ouverture de sortie (34) dudit produit, distante de l'ouverture d'entrée suivant la direction longitudinale de la cavité, et caractérisé en ce que l'applicateur (10) comporte un système d'entraînement (40) du produit (90) en un flux continu suivant la direction longitudinale de la cavité (32) du guide d'onde d'exposition entre l'ouverture d'entrée (33) et l'ouverture de sortie (34).
- 2 - Applicateur suivant la revendication 1 comportant au moins un guide d'ondes d'injection (29a, 29b, 29c) dont une extrémité terminale est connectée au guide d'ondes d'exposition (30), au niveau d'une fenêtre radioélectrique (28a, 28b, 28c) du guide d'ondes d'exposition, pour injecter des micro-ondes, se propageant dans ledit au moins un guide d'ondes d'injection, dans la cavité du guide d'onde d'exposition.
- 3 - Applicateur suivant la revendication 2 comportant une pluralité de guides d'ondes d'injection (29a, 29b, 29c), comportant chacun une extrémité terminale connectée au guide d'ondes d'exposition (30) au niveau d'une fenêtre radioélectrique (28a, 28b, 28c) du guide d'ondes d'exposition, et dans lequel des fenêtres radioélectriques sont réparties entre l'ouverture d'entrée (33) et l'ouverture de sortie (34), décalées entre elles sur le guide d'ondes d'exposition (30) suivant la direction longitudinale dudit guide d'ondes d'exposition.
- 4 - Applicateur suivant la revendication 3 dans lequel une puissance du rayonnement micro-ondes injectée dans la cavité (31) du guide d'ondes d'exposition (30) par chacun des guide d'ondes d'injection (29a, 29b, 29c) est définie pour déterminer une courbe de températures en fonction du temps du produit (90) circulant dans ledit guide d'ondes d'exposition.
- 5 - Applicateur suivant l'une des revendications précédentes dans lequel le système d'entraînement (40) comporte des cloisons séparatrices (42), formées dans un matériau transparent aux ondes radioélectriques mises en oeuvre dans ledit applicateur, déterminant des volumes glissants (43) se déplaçant dans la cavité (31) du guide d'ondes d'exposition (30) suivant une direction longitudinale dudit guide d'ondes d'exposition depuis l'ouverture d'entrée (33) vers l'ouverture de sortie (34).
- 6 - Applicateur suivant l'une des revendications précédentes dans lequel le guide d'ondes d'exposition (30) est un guide d'ondes dont une ligne des centres de sections dudit guide d'ondes est circulaire et dans lequel le système d'entraînement (40) comporte un rotor (41a) dont une rotation par rapport à une structure du guide d'ondes d'exposition (30), constituant un stator, assure et ou contrôle un écoulement du produit (90) dans ladite cavité.
- 7 - Applicateur suivant l'une des revendications 1 à 5 dans lequel le guide d'ondes d'exposition (30) est un guide d'ondes ouvert à des extrémités, par exemple un guide d'ondes linéaire à cavité (31) cylindrique ou sensiblement cylindrique, ou un guide d'ondes à cavité hélicoïdale, et dans lequel le système d'entraînement (40) entraîne le défilement du produit (90) dans la cavité du guide d'ondes d'exposition (30) entre les extrémités ouvertes de sorte à déterminer un écoulement dudit produit dans ladite cavité avec une densité linéique du produit sensiblement constante dans ledit guide d'ondes d'exposition.
- 8 - Applicateur suivant l'une des revendications précédentes dans lequel le guide d'ondes d'exposition (30) est un guide d'ondes de section adaptée à une propagation monomode, rectangulaire de dimensions standardisées pour une fréquence de 915 MHz, ou rectangulaire de dimensions standardisées pour une fréquence de 2,45 GHz.
- 9 - Applicateur suivant l'une des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 3 comportant au moins deux guides d'ondes d'injection, et dans lequel une énergie micro-ondes continue CW totale introduite dans la cavité (31) du guide d'ondes d'exposition (30) est répartie entre les guides d'ondes d'injection.
- 10 - Applicateur suivant l'une des revendications précédentes comportant une pluralité de guides d'ondes d'exposition (30) de structures similaires agencés pour fonctionner en parallèle.
- 11 - Dispositif (100) de traitement thermique d'un produit (90) comportant un diélectrique polarisé, dans lequel le produit est exposé à un rayonnement électromagnétique micro-ondes d'un générateur d'ondes (20) dans une cavité dans laquelle des ondes électromagnétiques sont injectées, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un applicateur (10) conforme à l'une des revendications précédentes et comporte au moins un générateur d'ondes (20) continues CW agencé pour produire des micro-ondes avec une énergie déterminée en fonction du produit (90) et d'effets thermiques recherchés sur ledit produit et à une fréquence correspondant à une propagation monomode desdites micro-ondes dans des guides d'ondes d'injection (29a, 29b, 29c) et dans les guides d'ondes d'exposition (30).
- 12 - Dispositif suivant la revendication 11 dans lequel le générateur d'ondes (20) comporte au moins une tête haute fréquence (21) dont une énergie microondes produite est divisée pour être acheminée par au moins deux guides d'ondes d'injection (29a, 29b, 29c) vers un guide d'onde d'exposition (30).
- 13 - Dispositif suivant la revendication 12 dans lequel l'énergie micro-ondes produite par une tête haute fréquence (21) est divisée deux fois pour être acheminée par trois guides d'ondes d'injection (29a, 29b, 29c) vers le guide d'onde d'exposition (30).
- 14 - Dispositif suivant l'une des revendications 11 à 13 dans lequel un générateur d'ondes (20) associé à un guide d'ondes d'exposition (30) délivre en fonctionnement une puissance totale maximale sous forme de micro-ondes à 915 MHz de sensiblement 75 kW.
- 15 - Dispositif suivant l’une des revendications 11 à 14 dans lequel chaque guide d'ondes (23a, 23b, 23c) comporte un adaptateur d'impédance (24a, 24b, 24c), pour ajuster une impédance de sortie d'un guide d'ondes considéré à sa charge.15 - Procédé de traitement d'un produit (90) par exposition à un rayonnement micro-ondes dans un applicateur conforme à l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le produit est entraîné en déplacement continu dans une cavité (32) d'un guide d'ondes d'exposition (30), suivant une longueur de ladite cavité depuis une ouverture d'entrée (33) de ladite cavité jusqu'à une ouverture de sortie (34) de ladite cavité, dans lequel guide d'ondes d'exposition le rayonnement micro-ondes se propage suivant des conditions de propagation monomode.
- 16 - Procédé de traitement suivant la revendication 15 dans lequel le rayonnement micro-ondes est introduit dans le guide d'ondes d'exposition (30) en au moins deux emplacements d'injection différents suivant la longueur de la cavité (32).
- 17 - Procédé de traitement suivant la revendication 15 ou la revendication 16 dans lequel le produit est chauffé par le rayonnement micro-ondes continu CW suivant une courbe de température fonction du temps, résultant notamment d'une vitesse de déplacement du produit dans le guide d'ondes d'exposition (30) et d'une puissance de rayonnement micro-ondes introduit dans le guide d'ondes d'exposition à chaque emplacement d'injection.
- 18 - Procédé suivant l'une des revendications 15 à 17 dans lequel le produit (90) est principalement d'origine végétale.
- 19 - Procédé suivant l'une des revendications 15 à 17 dans lequel le produit (90) est principalement d'origine animale.
- 20 - Procédé suivant l'une des revendications 15 à 17 dans lequel le produit (90) est principalement d'origine minérale.
- 21 - Procédé suivant l'une des revendications 15 à 20 dans lequel le traitement comporte une étape de chauffage.
- 22 - Procédé suivant l'une des revendications 15 à 21 dans lequel le traitement comporte une étape de vapocraquage de chaînes moléculaires du produit.
- 23 - Procédé suivant l'une des revendications 15 à 22 dans lequel le traitement comporte une étape de cuisson.
- 24 - Procédé suivant l'une des revendications 15 à 23 dans lequel le traitement comporte une étape de déshydratation.
- 25 - Procédé suivant l'une des revendications 15 à 24 dans lequel le traitement comporte une étape de grillage.
- 26 - Procédé suivant l'une des revendications 15 à 25 dans lequel le traitement comporte une étape de torréfaction.
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| FR1650084A FR3046518B1 (fr) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | Applicateur micro-ondes monomode, dispositif et procede de traitement thermique de produits |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0036362A1 (fr) * | 1980-03-13 | 1981-09-23 | Joel Soulier | Dispositif pour le traitement thermique de matières en poudres ou en grains |
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| EP0036362A1 (fr) * | 1980-03-13 | 1981-09-23 | Joel Soulier | Dispositif pour le traitement thermique de matières en poudres ou en grains |
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