Brevet FR2003390A1 — publié le 19691107

i 20033) ) La présente invention concerne un procédé pour la torréfaction et le refroidissement périodiques des grains de café, grains de cacao, cacahuètes ou autres produits grenus, suivant lequel les produits à griller sont soumis à un 5 courant gazeux chaud, ainsi qu'à un courant gazeux froid, et un appareil approprié dans lequel les gaz chauds et les gaz froids sont aspirés au travers d'une chambre de torréfaction et d'une chambre de refroidissement, à l'aide d'un extracteur. Un certain nombre de procédés et d'appa-10 reils de torréfaction périodique de produits grenus sont déjà connus. On connaît, par exemple, le torréfacteur décrit dans le brevet d'invention allemand n° 67C 750 et qui comporte un corps cylindrique en acier renfermant un tambour 15 rotatif dans lequel les produits à torréfier sont remués et soumis à un courant gazeux chaud. Les gaz pénètrent dans l'espace vide compris entre ce tambour et le corps cylindrique, parcourent cet espace et entrent dans le tambour, à l'une de ses extrémités. Les palettes fixes placées sur la pâro'i intérieure 20 du tambour sont orientées de façon à assurer un échange continuel des produits dans le sens d'écoulement des gaz et dans le sens inverse, c'est-â-dire que le mouvement de rotation du tambour imprime aux produits un mouvement alternatif entre le côté d'entrée et le côté de sortie des gaz. 25 L'inconvénient de cet appareil connu est que la production ne peut être accrue à volonté. L'accroissement de production dépend en effet de la température, que l'on ne peut porter à une valeur aussi grande que l'on veut, car un apport excessif de chaleur produirait sur les produits, en dê-30 pit de leur remuage continuels l'apparition de brûlures consécutives au long, contact des produits et de la paroi intérieure du tambour. L'autre part, les gaz chauds léchant la paroi extérieure du tambour sont à une température plus élevée à l'amont de cette paroi qu'à l'aval et, à plus forte raison, 35 qu'à l'intérieur du tambour. Par suite,"la partie amont du tambour est- toujours à une température nettement supérieure à celle des produits contenus dans le tambour<> A..--—*•»*»+ bad original 69 06024 2 200339J Le torréfacteur à service périodique faisant l'objet du "brevet d'invention américain n° 2 887 383 est formé d'un tambour rotatif perforé logé dans un corps cylindrique et à la paroi intérieure duquel sont attachées des 5 palettes fixes. les gaz chauds entrent directement dans ce tambour, à l'une de ses extrémités, et ils sont aspirés dans un ajutage situé à son autre extrémité et dans l'espace vide compris entre le tambour et le corps cylindrique. Au-dessus de l'orifice d'amenée des &az et à l'intérieur du tambour, est 10 disposé un répartiteur dont l'axe'est parallèle â celui du tambour- et sur lequel les grains entraînés par lès palettes tombent et sont ainsi distribués dans le tambour. Mais ce répartiteur présente 1'inconvénient de ne donner aucun courant prononcé de circulation et, surtout, de ne pas provoquer 15 l'échange (si désirable pour- l'obtention de produits homogènes) des grains entre les zones chaudes et les zones moins chaudes du tambour*, L'inconvénient de tous les torréfacteurs connus â service périodique, est que la dépression régnant en 20 amont dé l'ajutage de départ de fumées ne peut être augmentée à volonté. En effet, une dépression trop élevée"conduirait à aspirer non seulement les pellicules qui se détachent des produits lors du grillage, mais aussi une partie de ces produits d'un poids spécifique relativement faible. Cet inconvénient 25 est particulièrement, grave du fait que le transfert de chaleur se fait exclusivement par convection et dépend, on le sait, de la vitesse d'écoulement des gaz. E'autres difficultés proviennent de ce que la vitesse d'écoulement des fumées varie fortement sous 30 l'action des tourbillons, turbulences et ions produits avec l'air stagnant, au droit du raccordement de la section circulaire du tambour et de la section carrée ou rectangulaire du canal d'évacuation de fumées. Le montage de tôles directrices serait onéreux. Du reste, ces tôles gêneraient l'évacuation 35 des matières expulsées des fumées et accumulées dans le tambour. En conclusion, la capacité de production des torréfacteurs connus à service périodique est limitée. BAû ORIGINAL 69 06024 3 2003390 Cil connaît aussi des appareils" pour le grillage continu des produits grenus. Ces appareils sont constitués par un tambour d'une lon&ueur relativement grande. Les produits à traiter sont acheminés dans la moitié inférieure de 5 ce tambour, à travers une zone de grillage de grande longueur et une zone de refroidissement de petite longueur, à l'aide d'une vis sans fin. Les avantages liés en soi à la torréfaction continue sont cependant rachetés par un inconvénient qui con-10 siste en ce que ce procédé ne permet pas de régler le processus de grillage en fonction de la température. On ne peut, en effet, influer sur la torréfaction des produits qu'en modifiant la vitesse de rotation du tambour et/ou l'apport de calories, cette modification s'exerçant sur tous les produits contenus 15 dans le tambour, ce qui peut donner des différences dans le résultat de grillage, si les produits bruts ne sont pas entièrement homogènes et notamment si leur température et leur état hygrométrique ne sont pas identiques en tout point. A cause de -sa faible souplesse, ce procédé ne permet pas de pra-20 tiquer un grillage individuel ou asservi^ à la température des produits. XI ne permet pas non plus de torréfier en plusieurs phases à dès températures ou des gradients de température différents, car la température des produits à griller s'élève linéairement. 25 Suivant le procédé de torréfaction pério dique objet de la demande de brevet d'invention allemand M 19 401 XVa/53d, on opère avec une couche fluidisêe, les gaz chauds étant amenés à là chambre' de torréfaction par en-dessous. Les produits à grillér sont fluidisés par le courant gazeux à 30 une vitesse déterminée, qui représente la vitesse minimale nécessaire pour la transmission de chaleur des gaz aux produits. Cette vitesse donne une courte durée de contact"des produits et des gaz. De plus, la dépense d'énergie de l'extracteur est très élevée. En outre, il y a lieu de réserver un grand emplace-35 ment à cette installation. L'appareil objet du brevet d'invention allemand n° 412 546 est pourvu d'un fond qui peut être chauffé et sur lequel les produits sont remués au moyen de palettes. If. BAO OBtSlUN.^ 69 06024 4 2003390 Le ^rillat;e s'effectue donc en atmosphère calme, de sorte que la capacité de production de cet appareil est très faible et que des brûlures peuvent se produire sur les produits sous l'efi'et d'un apport de chaleur trop intense. 5 La présente invention a pour but d'obvier aux inconvénients sus-mentionnés et de réaliser notamment un appareil de torréfaction et de refroidissement d'une grande capacité de production permettant un réglage individuel du processus de grillage et fournissant des produits homogènes. 10 Elle est relative à une modification fondamentale des procédés et des apparèils utilisés à ce jour pour la torréfaction des produits grenus par le gaa chaud, car elle est basée but . l'idée d'écarter les produits à traiter du fond d'un tambour fixe ou d'une enceinte de torréfaction fixe, par voie mécano-15 pneumatique, pendant le grillage. En particulier, elle a tirait à un procédé consistant à écarter les produits & traiter du. fond d'une chambre de torréfaction fixe, par voie mécano-pneumatique, â les soumettre â l'action d'un courant-gazeux chaud circulant dans la même direction que ces produits et & les 20 introduire ensuite dans une chambre de refroidissement* De préférence, un courant gazeux plat est dirigé par-désbvs le fond -de la chambre de torréfaction, si bien que ce courant fait circuler les produits â griller et facilite leur reprisa par des aubes rotatives par exemple, ce qui permet d*éviter lés 25 risques de dégradation de ces produits. Par conséquent, le courant gazeux a le double rôle de véhicule permanent da chaleur et de transporteur passager de produits. Le procédé conforme à la .présente inYention peut être inis en oeuvre à l'aide d'un appareil comportant. une 30 chambre de torréfaction fixe munie d'aubes montées sur un arbre horizontal, cette chambre étant reliée par un puits de remplissage à une chambre de refroidissement pourvue d'un fond perforé. Cet appareil est de construction simple. 35 II n'a besoin que d'un mécanisme pour l'entraînement des aubes, qui coopèrent avec le &az à écarter les produits du fond de la chambre de torréfaction. Les produits ne subissent aucune dégradation lors de leur traitement, dans le cas où la COPY 69 06024 5 2003390 chambre de torréfaction-est munie d'un fond courbé dans lequel débouche tangentiellement une canalisation d'amenée de gaz . Un courant de circulation de procuits et 5 de gaz, sur plus de 180° ce la trajectoire des aubes, est obtenu par le fait que l'ajutage d'évacuation des fumées est disposé au-dessus du fond de la chambre de torréfaction. L'avantage de cette disposition est que les fumées à grande vitesse d'écoulement n'emportent pas de produits et que la 10 section de l'ajutage d'évacuation des fumées n'est pas limitée, â l'opposé des appareils connus. Cela permet de diminuer la vitesse du gaz en augmentant la section de cet ajutage. Conformément à l'invention, on fixe de préférence quatre aubes sur un arbre placé au-dessus du fond 15 de la chambre de torréfaction, de telle façon que leur bord extérieur puisse toujours se déplacer à une certaine distance de ce fond. Ces aubes ne sont donc soumises à aucune usure notable. Aubes et fond de grillage peuvent être fabriqués sans précision particulière. Néanmoins, les produits restent in-2Q tacts au cours de là torréfaction. En effet, ils sont pour ainsi dire levés sur les aubes par le gaz. En particulier, ce ceraier traverse l'espace libre compris entre le bord extérieur des aubes et le fond de- la chambre de torréfaction, empêchant ainsi l'écrasement des produits dans cet espace. 25 La partie de la chambre de torréfaction située sous l'arbre â aubes est constituée de préférence par un demi-corps composé-d'une partie moyenne demi-cylindrique et de deux parties extérieures demi-tronconiques, qui peuvent former avec les parois de la chambre des conduits d'amenée de 30 gaz pour le chauffage indirect de cette chambre. La largeur de l'orifice d'entrée de -gaz équivaut avantageusement à celle de la partie moyenne demi-cylindrique. Dans le fond de celle-ci est prévue une trappe qui permet oe vider 1s chambre de torréfaction' sans arrêter l'appareil, les produits tombant alors 35 dans le puits d'alimentation du fond de la chambre de refroidissement. Oe fond est, avec avantage, forrié de plusieurs trappes perforées. Afin de mieux faire comprendre l'objet de OQPY 69 06024 6 2003390 l'invention, on décrira, ci-après, plusieurs modes de réalisation donnés à simple titre d'exèmples non limitatifeyt en se référant au dessin ci-annexé, dans lequel: La figure 1 est une coupe verticale d'un 5 torréfacteur représenté schê:iiatiquer,ieiit selon l'invention; La figure 2 est une coupe verticale suivant la li^ne II - II de la figure 1j La figure 3 est une coupe suivant la ligne III - III de la figure 1; 10 La figure 4 est une coupe verticale dudit torréfacteur-.» Liais muni d'un dispositif de refroidissement selon 15 invention dont le fond perforé est représenté décalé de 80° par rapport à l'arbre à aubes du torréfacteur; 'La figure"5 représente une variante d'un 15 torréfacteur- selon 1*inventions La figure 6 est une coupe transversale de ce même appareil, au niveau de son arbre â palettes ; La figure 7 est une côupe verticale," parallèle â l'arbre â aubes du torréfacteur représenté dans la 20 figure"4, par le fond perforé du dispositif de refroidissement représenté dans cette même figure} ] La figure 8 est une vue analogue d'un I tringlage de commande des trappes constituant le fond perforé. i L'appareil représenté aux figures 1 à 4 25 possède une chambre de torréfaction fixe 5 dont le fond 6 «et constitué d'une partie moyenne demi-cylindrique 7 et de deux parties extérieures demi-tronconiques 8. Une cheminée d'évacuation de fumées 11 est pï'êvue entre la chambre 5 et un ajutage de départ de fumées 9, 30 qui aboutit à un extracteur (non représenté). â une certaine distance du fond 6 est monté un arbre 12, sur la circonférence duquel sont placées â intervalles réguliers quatre aubes 13 décalées les unes par"rapport aux autres et spécialement conçues pour que leur bord extérieur 35 14 ne vienne pas en contact avec le fond 6 lorsque 1*arbre 12 tourne. Tangentiellement-au fond 6 est prévue une canalisation d'amenée de gaz chaud 15 munie d'un registre 1.6, 69 06024 7 2003390 au-dessus de laquelle est disposé l'ajutage de remplissage 17 raccordé à un entonnoir 18. Une ouverture d'entrée de gaz 20 a une section rectangulaire que l'on peut modifier au -noyen du re-5 gistre 16. 3a largeur correspond à la largeur de la partie moyenne demi-cylindrique 7. L'extracteur aspire le gaz d'une chambre de combustion (non représentée) à travers la canalisation 15» la chambre 5» la cheminée 11 et l'ajutage 9. 10 la chambre 5 peut être vidée â l'aide d'une trappe 19 disposée dans le fond 6. Cette trappe permet de déverser les produits chauds dans un puits de remplissage 22 (figure 4) servant à alimenter le fond perforé 29 de la chambre 28 d'un dispositif de refroidissement 21. 15 Par ailleurs, le dispositif de refroi dissement 2f comporte une cheminée 11 surmontée d'un ajutage d'évacuation de fumées 9» qui aboutit à un extracteur (non représenté). Ce dernier appareil sert à aspirer l'air frais par un puits de vidage 24 (situé sous la'chambre de refroidisse-2Q ment 28) et par le fond perforé 29 en vue de refroidir très rapidement les produits chauds accumulés sur le fond 29. Comme l'indique la figure 7, le fond 29 est constitué par quatre trappes 31. Mais il peut être formé de moins de quatre trappes, par exemple de deux agéncêes de 25 façon appropriée. les trappes 31 sont disposées deux à deux. Les axes de pivotement 32 perpendiculaires â l'arbre 12 sont placés sur les. bords extérieurs de ces trappes et sont maintenus par des éléments extérieurs et intérieurs 33, 34 30 s*étendant sur toute la longueur de la chambre de refroidisse-ment 28. L'élément intérieur 34 est maintenu par une cornière 35 qui, les trappes 31 ouvertes, favorise le passage des produits froids dans le puits de vidage 24. Lorsque les trappes 31 ouvrent vers le bas, 35 il se forme une ouverture en forme de trémie, ce qui non seulement facilite grandement l'évacuation des produits torréfiés, mais-aussi réduit â son strict minimum la hauteur d'encombrement de 1'appareili 06024 % S 2003390 _insi que le fait ressortir la figure 8, le trir0la^e r]e -ûcuioeuvre 36 des trappes 31 comprend une bielle 37j qui reçoit son tnouve seut ] ans le cas où 1s fond ?S est formé d'une seule paire ce trappes, par exemple de lv- ^ >ire de trappes ^sucheB 31, les tringles 39, 41 sent reliées â l'extrémité litre des Lielletces 42, 43 attachées aux deu> axes de pivotement 32 de 1~ j.:ire ce trappes gauches 31 et représentées en trait continu dans la. figure 8. La descente de la bielle 37 a pour effet ùe faire xivoter vers l'intérieur les deux biellettes 42, 43 et, partant, vers le bas, à la position ouverte tiretée dans la figure f-, les deux trappes 31» La position des biellettes 42, 43 et celle des tringles 39, 41, da:_s la position ouverte des trappes 31, sont indiquées en trait mixte dans la figure 8. Sans le cas où le fond 29 est constitué de deux pc.ires de trappes 31 comme représenté dans la figure 8, les tringles 39, 41 coopèrent avec les parties du trin^la^e tiretées dans la figure 8. L-ans ce cas, la tringle 39 est reliée à une biellette 44 de l'axe de pivotement extérieur 32 de lajaire de trappes gauches 31 et la tringle 41 à une biellette double 45 de l'axe de pivotement intérieur 32 de la paire de trappes droites 31. Les deux biellettes 44, 45 sont attachées par des tringles de liaison 46, 47 â des biellettes 48, 49 de l'autre paire de trappes 31. L'abaissement de la bielle 37 détermine l'ouverture des quatre trappes 31 p~r l'intermédiaire des tringles 39, 41, des biellettes 44, 45, des tringles de liaison 46, 47 et des biellettes 48, 49. £a position de ces tringles et de ces biellettes pour la position ouverte des trappes 31 est indiquée en trait mixte dans la figure 8. ouivant les figures 5 et 6, la canalisation d'arrivée de gaz 15 peut comporter des branchements 25 munis de papillons ce ré0la0e 26 et débouchant dans des conduits. 27 forcés par les parties latérales 8, le fond 6 et les parois latérales de la chambre 5. Les produits à...traiter— 1 bad original 69 06024 2003390 peuvent ainsi être échauffés indirectement dans des cas particuliers . Le .r_ooe de fonctior,ne.i;ei"-t de 1 c\-pareil est le suivant: 5 Les produits chargés car;s l'entonnoir 18 tombent dans l'ajutage d*aliiaentatior. 17 et, de là, dans la chambre de torréfaction 5, du fond 6 de laquelle ils sont levés par les aubes 13 et le gaz chaud, qui lèche le fond 6 et passe par l'espace libre compris entre ce fond 6 et le 10 bord extérieur 14 des aubes 13• Celles-ci les déversent alternativement sur l'un et l'autre côté de la chambre 5, ce qui leur fait subir un mélange satisfaisant et une torréfaction régulière. Les conditions de grillade peuvent être 15 modifiées au moyen du registre 16. En fin de grillage, on ouvre la trappe 19. Les produits tombent dans le puits de remplissage 22 et, de là, sur le fond 29 de la chambre de refroidissement 28, où ils sont uniformément répartis sous l'effet de leur vitesse 20 d'acheminement. L'air frais aspiré par l'extracteur, à travers les trappes perforées 31 du fond 29, les refroidit à la température ambiante, en quelques minutes. Après le refroidissement des produits, on ouvre les trappes 31 au'moyen du tringlace 3° comme décrit 25 plus haut, si bien que les produits ^rillês peuvent passer-dans le puits de vidage 24. L'appareil conforme à la présente invention permet d'opérer à une grande vitesse de gaz, étant donné que les particules emportées par les fumées retombent toujours dans 30 la chambre de torréfaction, qui est surmontée de la cheminée et de l'ajutage de sortie de fumées. Enfin, le nouvel appareil peut servir à mélanger des produits grenus, de l'air- froid étant alors introduit dans l'appareil. ^original! .*! i t. 69 06024 10 2003390 PlEVBIÏDIOÀIIOES La présente invention concerne: A - Un procédé pour la torréfaction et le refroidissement périodiques des grains de café, grains de cacao, 5 cacahuètes ou autres produits grenus, suivant lequel les produits à criller sont soumis à un courant gazeux chaud, ainsi qu'à un courant gazeux froid, ce procédé étant caractérisé par les points suivants, pris séparément ou ensemble; 1° - On écarte les produits â traiter du 10 fond d'une chambre de torréfaction fixe, par voie mécano-pneumatique, on les soumet à l'action d'un courant gazeux chaud circulant dans la même direction que ces produits et on les introduit ensuite dans une chambre de refroidissement; 2° - Un courant gazeux plat est dirigé par-15 dessus le fond de la chambre de torréfaction; E - Un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon A, dans lequel les gaz chauds sont aspirés au travers d'une chambre de torréfaction et les gaz froids au travers d'une chambre de refroidissement, cet appareil étant 20 remarquable par les caractéristiques suivantes, considérées isolément ou en combinaison: 1° - Une chambre de torréfaction fixe est munie d'aubes montées sur un arbre horizontal, cette chambre étant reliée par un puits de remplissage à une chambre de re-25 froidissement pourvue d'un fond perforé; 2° - La chanbre de torréfaction est munie d'un fond courbé dans lequel débouche tangentiellement une canalisation d'amenée de ^az; 3° - La chambre de torréfaction et la 30 chambre ce refroid isseu.ent sont surmontées d'une cheminée de départ de fumées: 4° - La cheminée de la chambre de torré-fuctirn et celle- dr lt chambre de refroidissement sont surmontées d'un ajutage de sortie de fuiées; 35 5° - La section de 1a canalisation d'ame née de. peut être r'-^lée; 6° - Le bord extérieur des aubes petit toujours se déplacer à une certaine distance du fond de la BAD ORIGINAL ' 06024 n 2003390 chambre ce torx'éf action j- 7° - la partie de la chaTdre de torréfaction située ?ous 1 * art rc i i.ubei es ecnskiïuéi x?wJl* demi - co. ^.o.-.C d» une p-.-.rtie -loyeaue de-.i-cylnndri que et de Ceusv x ai tici extérieures ce. -i-t roncc r.içue- ; ° - La lsr0eur de l'oiifice d'entrée de 0az oe la canalisation d'amenée oe ^aa équivaut à celle de la partie moyenne deni-cylindrique de 1& chsnbre de torréfaction; 9° - "La canalisation d'arrivée de ^az comporte des branchements munis oe papillons de ré^la^e et débouchant dans des conduits formés par les parties latérales et le fond de la chambre de torréfaction; 10° - Un ajutage de rentplissa^e est disposé au-dessus de la canalisation d'amenée de ^az; 11° - "ans le fond de la chembre ce torréfaction est prévue une trappe qui permet de vider la chambre de torréfaction; 12° - Le fond perforé de la chambre de refroidissement est disposé au-dessus d'un puits de vidage et il est mobile et constitué de préférence de plusieurs trappes perforées; 13° - Les axes de pivotement des trappes perforées sont perpendiculaires à l'arbre à aubes rconté dans la chambre de torréfaction; 14° - Les trappes perforées- sont disposées deux à deux et leurs axes de pivotement sont montés sur les bords'extérieurs de ces trappes; 15° - Les trappes perforées peuvent être manoeuvrées simultanément à l'aide d'un trin^la^e; 16° - Le trin^lage de manoeuvre des trappes comprend une bielle articulée à deux tringles et des biellettes attachées aux axes de pivotement des trappes perforées, deux biellettes étant articulées è. deux tringles dai s le cas de la commande d'une seule paire de trappes, deux autres biellettes étant articulées aux deux tringles de la première paire de trappes et deux biellettes de la deuxième paire de trappes étant reliées par deux tringles aux deux biellettes articulées aux deux tringles de la première paire de trappes dans le cas 12 2003390 69 06024 ô.e lz cQK""i£.noe de c eux ou plusieurs traces. )«îîâfiï