PT93992A

PT93992A - Dispositivo e equipamento de permuta termica com agitacao

Info

Publication number: PT93992A
Application number: PT93992A
Authority: PT
Inventors: Adrien Laude-Bousquet
Original assignee: Thermique Generale Vinicole S; Bousquet Adrien Laude
Priority date: 1989-05-10
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1991-11-29
Also published as: FR2646897A1; FR2646897B1; DE69003447D1; ATE94900T1; EP0398820B1; EP0398820A1

Description

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DoG/BL/T 03 B 1065 PT (TGV) -2-

HEH0RIA DESCRITIVA 0 presente invento refere-se a um dispositivo de permuta térmica com um meio líquido, e um equipamento completo de permuta térmica incluindo um tal dispositivo. 0 presente invento é exposto, descrito e explicado com referência ao tratamento de vinhos, e mais precisamente a sua clarificação, mas deve-se entender que o invento não está limitado a este domínio particular de aplicação, e pode ser utilizado noutros domínios ou circunstâncias, desde que se trate de permutar o calor com um meio líquido, quer dizer, arrefe cer e/ou reaquecer este ultimo.

No que respeita a clarificação dos vinhos, trata-se nomea damente de separar ou eliminar as partículas de tártaro em sus pensão, antes do engarrafamento do vinho,sendo estas partículas constituídas por diferentes sais de ácido tartárico, elas são, de facto, susceptíveis de se depositarem no fundo das garrafas, o que prejudica a boa apresentação das ditas garrafas, o que não agrada ao consumidor, mesmo que o tártaro em questão não altere de modo nenhum as qualidades organolépticas dos vinhos.

Procede-se a esta clarificação pela acção do frio, essencialmente de acordo com três processos.

Um primeiro processo, chamado na Prança de "Stabulation", consiste em arrefecer o vinho, sem agitação, a uma temperatura próxima, mas acima do seu ponto de congelação. Este arrefecimento provoca a precipitação dos sais tartáricos, os quais são separados por simples decantação.

Um segundo processo, dito contacto, consiste em arrefecer o vinho a uma temperatura um pouco mais elevada que a temperatura de tratamento do processo precedente, perto de 02C, e saturar previamente o vinho tratado com sais de tártaro, ditos "creme de tártaro". Estas duas acçães provocam a precipitação do tártaro.

Um terceiro processo, dito contínuo, consiste em arrefecer o vinho a uma temperatura próxima do seu ponto de congelação e -3- 70 950

DoG/BL/T 03 B 1065 PT (TGY) a agitá-lo eontinuamente, de modo a favorecer a nucleação dos sais de tártaroj e portanto a sua precipitação.

De acordo com o documento BR-A-2 597 587, para regular a temperatura dos mostos das uvas durante a sua fermentação, pro pôs-se um dispositivo de permuta térmica que compreende: - um suporte fixo, podendo ser disposto pela sua base no fundo duma cuba de fermentação, compreendendo duas placas rectan guiares dispostas em ângulo recto, na forma de cruz; os bordos longitudinais externos das placas compreendem entalhes espaçados uns dos outros. - uma estrutura cilíndrica de permuta térmica, montada no suporte fixo, tendo a forma duma parede, permitindo a passagem do líquido contido na cuba; para este fim, esta estrutura cilíndrica é constituída por uma conduta plástica de circulação dum fluído de permuta térmica, através da altura da dita estru tura, de uma entrada a uma saída; e a conduta é enrolada na forma duma serpentina, cujas sucessivas espiras não juntas, são recebidas nos diferentes entalhes do suporte.

Um dispositivo, tal como o descrito anteriormente, não ser ve para a clarificação dos vinhos, por vários motivos.

Um primeiro motivo deve-se a formação de gelo nas paredes da estrutura de permuta térmica, ou permutador, em contacto com o vinho. Este precisa de associar ao permutador um dispositivo de raspagem, o que torna a sua montagem relativamente complicada e pouco manobrável.

Um segundo motivo devé-se ao facto do dispositivo proposto não permitir ao mesmo tempo, e à escolha do utilizador, um arrefecimento eficaz favorecendo a precipitação, e/ou uma agitação que evita a formação de gelo, mas que sobretudo, provoque a nucleação dos cristais de tártaro.

Tratando-se da eliminação do tártaro dos vinhos, mas de modo não limitado a esta aplicação, o presente invento tem como objectivo um dispositivo de permuta térmica, permitindo ao uti lizador empregar à escolha, os três processos de eliminação de -4- ^ 70 950

DoG/BL/T 03 B 1065 PT (TGV) tártaro anteriormente expostos.

De acordo com o presente invento, em combinação: - por um lado a estrutura cilíndrica ou tubular de permuta térmica é suspensa no suporte, adaptado por exemplo, para ser disposto na abertura superior dum recipiente por exemplo uma cuba de vinho, e é suficientemente flexível para permitir um movimento no banho líquido do conjunto da dita estrutura, - e por outro lado, um meio de agitação tal, que um motor imerso com hélice de agitação num plano horizontal, é suspenso na parte interior da dita estrutura, para assegurar uma circulação entre o interior e o exterior da dita estrutura.

Um tal dispositivo trás as vantagens essenciais que se se gnem, quando o meio de agitação está em funcionamento.

Por um lado, a suspensão do meio de agitação na manga fie xível da estrutura de permuta térmica permite, não só agitar o líquido localmente como também imprimir um movimento aleatório ao conjunto da estrutura de permuta térmica, suspenso no supor te. Este movimento do conjunto permite agitar eficazmente todo o meio líquido, o que aumenta a eficácia do arrefecimento, mas também evita a formação de gelo.

Por outro lado, a gitação local, próxima do fundo da cuba, permite expulsar completamente esta última e remeter, em suspensão, as partículas de tártaro já decantadas, ou previamente depositadas no fundo da cuba. Estas partículas constituem, portanto, núcleos de cristalização do tártaro que ficam em suspensão no vinho.

Um dispositivo de acordo com o invento permite utilizar todos os processos de eliminação de tártaro tradicionais, anteriormente descritos.

Particularmente, numa primeira etapa, o utilizador pode baixar a temperatura da cuba com a agitação, e numa segunda etapa, sem agitação, manter a baixa temperatura atingida, para decantar o tártaro formado na primeira etapa. -5- 70 950

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Para terminar, a configuração em altura, e a conformação

I flexível do dispositivo de permuta térmica de acordo com o invento, permitem inserir este último directamente nas cubas, aí inserido por aberturas estreitas, 0 presente invento é agora descrito com referência aos desenhos anexos, nos quais: - a fig. 1 representa de modo esquemático, e em funcionamento, um equipamento de permuta térmica de acordo com o presen te invento, incorporando um dispositivo de permuta de acordo com este último. - a fig. 2 representa, sempre de modo esquemático, a configuração dum equipamento de permuta térmica de acordo com o invento. - a fig. 3 representa, sempre de modo esquemático, um ou tro dispositivo de permuta térmica de acordo com o invento.

Um equipamento de acordo com o invento compreende os seguintes elementos principais: - um dispositivo de permuta térmica 1, imerso no essencial no vinho 2 armazenado numa cuba 3, tendo na sua parte superior uma abertura 3a - uma fonte frigorífica externa designada duma maneira geral pela referência numérica 4 - um circuito 5 fechado de circulação dum fluído intermédio portador de calor, colocado no dispositivo 1 de permuta térmica - um permutador 6 de calor, distinto e exterior ao dispositivo 1 de permuta térmica, assegurando uma transferência de calor, de quente ou de frio,, entre o fluído portador de calor e a fonte frigorífica externa 4, descrita a seguir. 0 dispositivo 1 de permuta térmica compreende ele próprio os seguintes elementos essenciais: - um suporte 7, com a forma duma simples placa, adaptada -6- 70 950

DoG/BL/Τ 03 B 1065 PT (TGV) para estar disposta na abertura superior 3a do recipiente ou cuba 3; esta placa tem uma entrada 8 e uma saída 9 para o fluí do de permuta térmica, e mais precisamente o fluído portador de calor que circula no circuito fechado 5; a placa 7 pode de- „ de sempenhar afunçao/fecho ou parte superior da cuba 3, quando o dispositivo 1 está imerso na carga do vinho 2. - uma estrutura tubular ou cilindríca 10, flexível, de permuta térmica, montada e suspensa no suporte 7; esta estrutu ra alonga-se em altura a partir deste último, para baixo; a parede 10a desta estrutura permite a passagem do vinho, e tem, pelo menos, uma conduta 11 de circulação do fluído portador de calor, através da altura da estrutura. 10, da entrada 8 à saída 9 do suporte 7, - um meio de agitação 12, fixo e suspenso na parte inferi or da estrutura cilíndrica 10, assegurando uma circulação do vinho, entre o interior e o exterior da mesma estrutura 10; es te meio inclui da maneira tradicional um motor eléctrico, de accionamento 13, comandado electricamente, e uma pá 14 de agitação, disposta num plano horizontal, ao nível da extremidade inferior da estrutura 10. A estrutura 10 cilíndrica e flexível é obtida a partir de, pelo menos, um tubo 11 contínuo, conformado em serpentina com espiras não juntas, da parte alta à parte baixa da estrutura 10. Este tubo é constituído por um material plástico semi-rígi do, tal como o polietileno de alta densidade e reticulado, a-presentando uma neutralidade em relação ao vinho tratado, e preservando as propriedades organolépticas deste último. 0 tubo 11 comunica numa extremidade com a entrada 8, e na outra extre midade com a saída 9 do fluído portador de calor. Á mesma estru tura pode ser formada por vários tubos 11 montados em paralelo, enrolados em conjunto com a forma de espirais ao mesmo tempo descendente e ascendente para formar assim duas espessuras de tubos através da altura da estrutura 10, 0 circuito fechado 5 de circulação do fluído intermédio, pode ser constituído ao mesmo tempo por tubos rígidos e flexí- -7- 70 950

DoG/BL/T 03 Β 1065 PT (τον) Λ veis, isolados termicamente ou não. 0 fluído portador de calor escolhido é uma mistura de água e etanol, nâo apresentando qual quer inconveniente em caso de fuga acidental na carga de vinho 2 ocorrida na cuba 3. A quantidade total de fluido portador de calor é de cerca de 10 a 15 litros, de acordo com os modelos, A saída 9 do suporte 7 está ligada à entrada 6a do permutador 6, enquanto que a saída 6b deste último está ligada à entrada 8 do mesmo suporte, através duma bomba 14 de circulação e dum balão 15 de armazenagem intermédio. Este balão pode ter uma resistência de aquecimento 16, para o caso de se desejar assegurar igualmente um aquecimento do vinho 2 armazenado na cuba 3, pelo mesmo dispositivo de permuta térmica 1. 0 permutador de calor 6 é do tipo permutador com placas, 0 circuito fechado 5 comunica igualmente com um vaso de expansão (50) fechado, com estrutura flexível e elástica, permitindo absorver, . as dilata-çBes do fluído portador de calor. Graças a este vaso, o circui to portador de calor já não fica sob forte pressão. 0 grupo ou fonte frigorífica 4 tem uma estrutura tradicio nal e compreende: - um compressor 17 - um permutador 18 de condensação, arrefecido a ar por ventiladores 19 - um permutador 20 líquido-vapor, que permite subarrefe-cer o líquido condensado antes da sua retensão - um retentor 21 do líquido condensado, o qual é em segui da vaporizado no permutador 6 por permuta com o líquido portador de calor do circuito; o líquido vaporizado é seguidamente aspirado no compressor 17, depois da sua passagem no permutador 20 - um circuito de derivação ("by-pass") 22 que permite introduzir directamente uma certa quantidade de gás comprimido na entrada do permutador 6; este circuito 22 inclui um detentor 23 e um regulador 24, que permite adaptar a capacidade frigorífica as necessidades de frio no dispositivo de permuta térmica 1. -8- 70 950

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Na prática, um equipamento de arrefecimento ou de permuta térmica de acordo com o invento é composto por uma parte móvel 26 sobre roletes, incluindo o grupo frigorífico 4, o permutador térmico 6, a bomba de circulação 14 e o balão 15, e por uma par te portátil, constituída pelo dispositivo 1 de permuta térmica, como se mostra na figura 2. Os elementos compreendidos na parte móvel 20 foram representados na figura 1 por um rectângulo com traços contínuos. A parte portátil 1 e a parte móvel 26 estão ligadas entre si por dois tubos flexíveis 25 de ligação, isola dos termicamente, ligando respectivamente a entrada 8 do dispositivo 1 com a saída 6b do permutador 6, e a saída 9 do mesmo dispositivo 1 com a entrada 6a do permutador 6. A parte móvel 26 inclui um suporte 27 para o dispositivo de permuta térmica 1.

Um equipamento de acordo com o invento pode ser posto em funcionamento pelo utilizador da seguinte maneira.

Uma vez o dispositivo 1 introduzido pela abertura 3a da cuba 3, e a serpentina 11 com espiras não juntas imersa no líquido ou vinho 2, o meio de agitação é posto em rotação. A bom ba de circulação 14 do fluído portador de calor é posta em fun cionamento depois do arranque do grupo frigorífico 4. A manga flexível constituída pela serpentina 11 permite , por um lado varrer o fundo da cuba 2, em todos os seus recantos, graças a corrente de líquido extraído pelo meio de agitação 12 no centro da estrutura cilíndrica 10, e comprimido para o fundo da cuba 3, e por outro lado, dar ao conjunto do dispositivo 1 um movimento aleatório que permite misturar o conjunto do líquido 2. Fazendo variar a velocidade do agitador 12, pode-se proporcionar ou distinguir os fenómenos de varrimento e de agitação glo bal do líquido.

Obtém-se assim uma descida rápida da temperatura do vinho 2, sem formação de gelo, o que permite trabalhar com fluídos portadores de calor a uma temperatura muito baixa, por exemplo na ordem de - 202C. A natureza plástica da conduta 11 permite igualmente evitar qualquer fixação dos cristais de gelo,podendo -9- 70 950

DoG/BL/T 03 B 1065 PT (TGY) estar presentes no líquido. 0 nível de temperatura do fluído portador de calor que cir cuia no circuito fechado 5, pode ser controlado regulando a potência frigorífica do grupo 4. Esta regulação pode ser obtida de diferentes maneiras em si conhecidas, por exemplo,pelo contro lo do débito que circula no circuito fechado 22 de derivação ("by-pass"), ou pela paragem da aspiração do compressor 17, ou ainda pela variação da potência deste último. 0 parâmetro de controlo mantido pode ser a temperatura da superfície da estrutura cilíndrica 10 de permuta térmica, ou ainda a temperatura na saída 6b do permutador 6. Por outro lado, todas estas temperaturas podem ser programadas em função do ciclo de funcionamento mantido.

Uma vez atingida a temperatura final de arrefecimento, o meio de agitação 12 pode ser parado. A partir deste momento, o grupo frigorífico 4 permite manter na cuba 2, pelo dispositivo de permuta térmica 1, a temperatura óptima de precipitação do tártaro, por exemplo próximo de - 62C para um vinho de 13$, sendo então a temperatura do fluído portador de calor intermédio de - 10se. Durante esta fase, a velocidade de circulação do fluído portador de calor pode ser regulada por um termostato que toma a temperatura do vinho 2. 0 dispositivo de permuta térmica 1 pode ser equipado com um órgão de segurança interditando o funcionamento do meio de agitação 12, quando o dispositivo 1 está fora do líquido. 0 dispositivo de permuta térmica de acordo com o invento pode ser utilizado em sistemas de cubas com tecto móvel, que permite tratar as quantidades variáveis de vinho ao abrigo do ar. Isto torna-se possível adaptando a altura da serpentina 10 no momento de utilização do dispositivo 1 de acordo com o invento. A adaptação em altura da serpentina 10 pode ser obtida se gundo a disposição representada na figura 3. De acordo com esta, por um lado a estrutura tubular de permuta térmica 10 pode ser 70 950

BoG/BL/T 03 B 1065 PT (TGV) -10- dobrada ou dobrada de novo através da sua altura,pelo menos. t em parte, e por outro lado, uma disposição de comando por cabo 50 permite baixar ou elevar a parte inferior da estrutura tubular 10 a partir do suporte 7. A título de variante, numa configuração fixa, o permutador 6 pode ser instalado ao lado da cuba e alimentando as tubagens do grupo frigorífico 4o permutador 6. Beste modo, o volume do fluído portador de calor que circula no circuito fechado inter médio 5, pode ser reduzido.

Claims

70 950 DoG/Bl/T 03 B 1065 PT (TGV) -11- R E ITINDICâçSES 1§. - Dispositivo de permuta térmica com um banho líquido contido num recipiente, o qual compreende: - um suporte (7) - uma estrutura tubular (l0) de permuta térmica, montada no suporte, a parede (lOa) desta estrutura permitindo a passagem do líquido (2), e incluindo, pelo menos, uma conduta (ll) de circulação do fluído de permuta térmica, de acordo com a altura da dita estrutura, uma entrada (δ) e uma saída (9), ca-racterizado por, por um lado, a estrutura tubular (10) de permuta térmica estar suspensa no suporte (7) e ser suficientemen te flexível para permitir o movimento no banho líquido do conjunto da referida estrutura, e, por outro lado, um meio (12) de agitação estar suspenso na parte inferior da estrutura cilíndrica, para assegurar uma circulação entre o interior e o exterior da dita estrutura. 2^. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado por o suporte (7) estar adaptado para estar disposto numa abertura superior (30) do recipiente. 3&. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado por, por um lado a estrutura tubular de permuta térmi ca (lO) poder ser dobrada e dobrada de novo de acordo com a sua altura, e por outro lado, por uma disposição de comando por cabo (50) permitir baixar ou levantar a parte inferior da estrutura tubular (lO) a partir do suporte (7). 4â, - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado por 0 suporte (9) ser constituído por uma placa que pode ser colocada no bordo (3a) da abertura superior do recipi ente (2) . 5^·, - Equipamento de permuta térmica, compreendendo um dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicaçães 1 a 4, caracterizado por incluir um circuito fechado (5) de circulação de um fluído intermédio portador de calor, em torno do dispositivo de permuta térmica, e um permutador (β) de calor, -12- 70 950 OoG/BL/T 03 B 1065 PT (TGV) distinto e exterior ao dispositivo de permuta térmica, assegurando uma passagem do calor entre o fluído portador de calor e uma fonte térmica externa (4). 6§. - Equipamento de acordo com a reivindicação 5, carac-terizado por o circuito fechado incluir dois tubos (25) flexíveis de ligação, isolados termicamente, ligando respectivamente a entrada (δ) do dispositivo de permuta térmica com a saída (6b) do permutador, e a saída (9) do mesmo dispositivo com a entrada (6a) do permutador. 7&. - Equipamento de acordo com a reivindicação 5, carac-terizado por a fonte térmica (4) externa ser um grupo frigorífico, o permutador de calor (ô) assegurando uma passagem de frio do fluído frigorífico do grupo para o fluído portador de calor.
85, - Equipamento de acordo com a reivindicação 7, carac-terizado por ser constituído, por um lado, por uma parte móvel (26) que inclui o grupo frigorífico (4) e o permutador de calor (6), e por outro lado por uma parte portável constituída pelo dispositivo de permuta térmica (l). 9â. - Equipamento de acordo com a reivindicação 8, carac-terizado por a parte móvel (26) incluir um suporte para o dispositivo de permuta térmica. -9. MAi Í998 Lisboa, Por THERMIQUE GEHERAEB ET VINICOLE e ADRIEN LAIIDE -BOUSQBEI