Brevet FR2020806A1 — publié le 19700717

Certaines denrées alimentaires, boissons, conserves, etc, doivent étre traitées par la chaleur, - ctest-à-dire stérilisées - à une température proche de 1000C ou supérieure à 10000, pour leur conservation. Pour éviter que les conserves ne soient endommagées sous l'action de la pression engendrée intérieure ient par le traitement par la chaleur, on est obligé de faire agir sur les bottes de conserve en fer blanc ou les bocaux de verre, et sur leur contenu (que l'on appellera ci-après les conserves) - déjà aux températures inférieures à 100 C mais plus particulièrement aux températures supérieures à 10000 - une pression extérieure supérieure à la pression atmosphérique. En vue d'atteindre ce but, on traite les conserves en bottes en fer blanc dans des installations à tour tandis que, pour les conserves contenues aussi bien dans les boutes en fer blanc que dans les bocaux en verre, les moyens adoptés habituellement sont constitués par une installation hydrostatique compartimentée. Parmi les procédés bien connus, l'utilisation des installations à tours ne sont pas appropriées pour le traitement des bocaux en verre; d'un autre coté les stérilisateurs hydrostatique s compartimentés demandent encore à titre perfectionnés en ce qui concerne l'accroissement du rendement du refroidissements la réduction de la consommation d'eau et la technique de régulation. le but de l'invention est d'améliorer les installations de stérilisation hydrostatiques déåà existantes et de réaliser un appareillage de stérilisation hydrostatique dans lequel le traitement de stérilisation soit exécuté avec une technique plus parfaite que celles qu'on pouvait obtenir antérieurement, dans lequel le rendement calorique soit meilleur que dans les installations déjà connues, dans lequel la consommation d'eau soit plus faible et dans lequel la construction de l'appareillage ainsi que les solutions techniques et de régulation correspondantes garantissent la stabilité hydrostatique et thermodynamique de l'installation de stérilisation. Les conserves à stériliser traversent l'appareil de stérilisation hydrostatique en suivant une sinusoïde verticale à l'intérieur de l'appareil entre les dispositifs de chauffage et de refroidissement hydrostatiques7 dans le compartiment de pression maximale et/ou dans un autre compartiment dans lequel règne une pression supérieure à la-pression atmosphérique, est prévu un bain de refroidissement à contre-courant constitué par une ou plusieurs colonnes de réfrigérant; à l'intérieur du bain de refroidissement, des circuits de régulation indépendants maintiennent la température et le niveau de liquide prévus; une ligne de commande séparée règle la température des colonnes de fluide hydrostatique du dispositif de-refroidissement et une autre ligne de commande séparée est prévue pour régler la température et le niveau du liquide dans les colonnes de fluide du dispositif de chauffage; en outre, le dispositif de refroidisse- ment est muni d'éléments d'alimentation en liquide qui ont pour fonction de remplacer les quantités de refroidissement qui ont été extraites de l'installation. La description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, donné uniquement à titre-d'ezemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. La Figure unique représente une forme de réalisation de l'installation suivant l'invention par une vue schématique en coupe longitudinale. Comme dans les constructions connues, le dispositif de chauffage hydrostatique dB est agencé d'un côté du compartiment intérieur 2 de l'appareil dans lequel rbgnent la température et la pression maximales, tandis que le dispositif de refroidisse menthydrostatique est agencé de 11 autre coté de ce même compartiment.Dans le dispositif de chauffage AB, la température des colonnes de liquide hydrostatique (que l'on appellera dans la suite des colonnes d'eau) croit continuellement tandis que, dans le dispositif de refroidissement CD elle décrût continuellement les conserves pénètrent dans l'installation fermée qui n'est ouverte à sa partie supérieure qu'à ses deux extrémités Â et D au niveau supérieur de la première colonne d'eau Â du dispositif de chauffage et quittent cette installation fermée, au niveau supérieur de la dernière colonne d'eau D du dispositif dc; refroidissement; et elles sont transportées le long de la ligne ondulée verticalement indiquée par la flèche interrompue sur le dessin, par un mécanisme transporteur de construction connue. Le compartiment intérieur de pression maximale 2 comprend le bain de rèfroidissement 1, qui, dans la forme de réalisation représentée, est subdivisé par la cloison de division verticale 3 en deux parties qui débouchen'- sur un volume commun à la partie inférieure~. Le bain de refroidissement 1 peut toute -fois etre constitué par un volume unique ou, au contraire, lorsqu'il comporte plusieurs cloisons par un volume à plusieurs compartiments (plus de deux compartiments).Dans ce dernier cas (non-représenté) étant donné que les cloisons 3 n'atteignent pas le fond du bain de refroidissement, les colonnes d'eau sont réunies à leur partie inférieure dans le bain à plusieurs compartiments de même que dans le cas de la forme de réalisation représentée.En variante de la construction du dessin le bain de refroidissement 1 peut être formé non seulement dans le compar timent -de pression maximale mais également dans un ou plusieurs autres compartiments de l'appareil dans lesquels règne une pres sion supérieure-à la pression atmosphérique. La partie de la cloison 3 qui émerge au-dessus du bain de refroidissement et qui se- prolonge jusqu'à la partie supérieure de l'appareil -présente une ouverture 4 qui garantit la présence de pressions égales des deux côtés de la cloison 3, c'est-à-dire garantit que la surface libre de chacune des deux colonnes d'eau du bain de refroidissement 1 sera en contact avec des compartiments dans lesquels règnera la mme pression. La pompe 5 est reliée par les conduites repérées par des flèches à la partie supérieure respectivement à l'une et à l'autre des colonnes d'eau du bain de refroidissement 1 et, en refoulant le liquide (que l'on appellera dans la suite de l'eau) dans le séns des flèches, elle produit dans les deux colonnes du bain ae refroidissement 1 un contre-courant orienté en sens inverse du sens de passage des conserves. La conduite d'aspiration de la pompe 5 est reliée à la colonne d'eau la plus chaude du bain de refroidissement 1 de façon à éviter la formation dtun coutre-courant dans la partie supérieure de la colonne d'eau, au moins à une distance de la surface libre de la colonne d'eau qui est égale à 1/8 dé la hauteur de ia colonne. Xu fond de chaque colonne d'eau du dispositif de refroidissement CD est fixée une pompe 8a, 8b, 8c ou 8d en fonc tionnement continu. Les débits des pompes 8a, Bb, 8c et Bd sont identiques ou, suivant une variante, ils décroissent progressivement en direction du compartiment 2 de pression maximale. Chacune des conduites de pression 9, qui est raccordée à la tubulure de refoulement d'une pompe 8a, 8b, 8c, est reliée à la surface libre de la colonne d'eau de refroidissement précédente (qui est à une pression supérieure).La conauite de pression 10 de la pompe Bd, pompe qui est raccordée par sa tubulure d'aspiration au bas de la colonne d'eau de refroidissement C de pression maximale est conduite, à travers le thermo-régulateur 11, ou le régulateur 12 de niveau d'eau, à la colonne d'eau la plus proche du bain de refroidissement. Le thermo-régulateur 11 intercalé dans la conduite de pression 10 reçoit le signal de commande de l'élément capteur de température lia placé dans le bain de refroidissement 1. La pompe Bd envoie l'eau de refroidissement de la colonne C à travers le conduit 6 à la surface la plus froide du bain de refroidissement 1. Ici, la paroi latérale du bain de refroidissement 1 est plus élevée que sa surface interne adjacente au compartiment 2 qui présente la température la plus élevée.De cette façon, lorsque l'eau de refroidissement atteint à travers le conduit 6, la colonne d'eau qui est munie d'une paroi latérale surélevée, du fait que des pressions identiques règnént dans les volumes qui surmontent le bain de refroidissement, l'eau de refroidissement s'écoule de la colonne d'eau intérieure 1 dans le collecteur 15a. Le robinet d'étranglement 12a, intercalé dans la branche supérieure de la conduite 10, a pour fonction de renvoyer au point d'aspiration l'excèdent de l'eau débitée par la pompe Bd et qui excède la consommation du bain de refroidissement 1. Une ou plusieurs des colonnes d'eau du dispositif de refroidissement CD sont munies d'un thermo-régulateur 13 qui agit sur un ordre reçu du capteur 13a, lequel émet un signal lorsque la température croit. Lorsqu'il s'ouvre, le thermorégulateur 13 laisse l'eau s'écouler de la colonne d'eau de refroiaissement suivante à plus basse pression ou, autrement, de sa propre colonne d'eau de refroidissement. Au niveau supérieur des colonnes d'eau du dispositif de chauffage AB, sont disposés des éléments 14 de réglage du niveau de l'eau, qui sont reliés par un ensemble de conduites au bain 1 et à l'une des colonnes d'eau du côté de refroidissement CD. Le bac chauffé 15 sert à recueillir et à chauffer l'eau qui arrive en trop-plein du bain de refroidissement-1. Dans l'en- semble de conduites 15b de ce bac se trouve le thermo-régulateur 16 qui sé ferme lorsque sous l'effet d'une élévation de la température des colonnes d'eau du dispositif de chauffage AB, et dont le capteur de température 16a est monté dans l'une des colonnes d'eau du dispositif de chauffage ÂB. Le tuyau de trop-plein 17 relié au tuyau collecteur 15a qui est agencé sur le conté intérieur du bain 1 est conduit, à travers le séparateur d'eau 18, à l'atmosphère libre ou, en variante, et en l'absence du séparateur d'eau 18, ce tuyau 17 est relié à l'une des colonnes d'eau du dispositif de refroidissement CD. Sous l'action du mécanisme transporteur, les conserves pénètrent dans l'appareil à la surface supérieure de la première colonne dJeau de chauffage Â puis, elles suivent une sinusoïde verticale à travers le dispositif de-chauffage hydrostatique ÂB et elles atteignent la température maximale dans le compartiment 2. De ce compartiment 2, les conserves passent dans le bain de refroidissement 1 et commencent à se refroidir pendant ce passage. La pression qui règne à l'intérieur des conserves diminue de façon correspondante tandis que la pressionextérieure qui agit sur les conserves ne diminue pas ou meme croit dans une certaine mesure. L'orifice de passage 4 qui est percé au-dessus du niveau de l'eau, dans la cloison 3 du bain de refroidissement 1, maintient la pression à la m8me valeur de part et d'autre de la cloison 3, mais, en ce qui concerne la température, les deux compartiments restent séparés l'un de l'autre. De cette façon, les conserves qui proviennent du compartiment 2 présentant la température la plus élevée pénètrent dans le bain de refroidissement 1 au point le plus chaud de ce bain et pendant leur passage, elles traversent des volumes d'eau de température continuellement décroissante. Cet agencement est particulièrement favorable dans le cas des bocaux en verre, car il protège ces bocaux des changements brusques de température et réduit de cette~façon le risque de bris de verre au minimum.Sous l'action du bain de refroidissement-l, ou, si ce dernier est divisé en plusieurs compartiments par- des- clo-isons, en choississant de façon appropriée le nombre et l'emplacement des bains,-on peut obtenir pour les conserves Ie r-apport:température/pression le plus favorable pour les conserves. Après le passage des conserves dans le bain de refroidissement 1-, le mécanisme transporteur entraîne les conserves suivant une autre sinusoïde verticale1 à travers le dispositif de refroidissement-hydrostatique CD; pendant le passage à travers ce dispositif, la pression et la température diminuent.Les conserves sortent-de l'installation à la surface supérieure de la colonne dteau extrême de la dernière cuve de refroidissement, à l'endroit où règne la pression atmosphérique. L'installation hydrostatique suivant l'invention fonctionne de la façon suivante, conformément au but visé. La pompe 5 refoule continuellement le liquide du bain de refroidissement 1 dans le sens opposé au. sens du passage des conserves. Sous l'effet de la chaleur cédée par les conserves, la température du bain 1 s'élève et, à la suite de cette é2éva- tion de température, le thermo-régulateur laisse passer la quantité nécessaire d'eau de refroidissement, par la conduite 6 cette eau pénétrant dans le bain de refroidissement au point le plus froid de ce dernier.L'eau de refroidissement est fournie au bain 1 par la pompe Bd, à travers la conduite 10, en provenance de la colonne d'eau C du dispositif hydrostatique, cette colonne présentant la pression la plus élevée. Entant donné que, du-fait de l'évacuation de l'eau, la quantité d'eau contenue dans la colonne hydrostatique précédente tend à diminuer, la pompe Bd compense la perte, par la conduite 9, l'eau étant prélevée dans la colonne hydrostatique précédente, qui est à une température inférieure. Les pompes 8b et 8a travaillent de la meme façon, de sorte que l'eau refoulée dans le bain 1 détermine finalement un déficit d'eau dans la colonne hydrostatique la plus froide, la colonne D. Lorsque ceci se produit, le régulateur 7 de niveau d'eau introduit la quantité d'eau nécessaire qu'il prélève sur le réseau d'alimentation. Le refoulement de la pompe Bd est plus grand que le besoind'eau du bain de refroidissement 1 de sore que la quan- tité d'eau excédentaire qui est refoulée par la pompe Bd revient à travers le robinet d'étranglement 12a, au point d'admission (aspiration), et que l'eau de retour refroidit les conserves qui descendent dans le volume intérieur de l'installation en se vaporisant. De cette façon, si on ne prélève de l'veau d'aucune partie du dispositif de refroidissement CD, la totalité de l'eau relevée (refoulée de bas en haut) par la pompe reflue au point d'entrée.Si l'on prélève de lleau en un point quelconque du dispositif de refroidissement CD, la quantité d'eau prélevée est remplacée par l'eau fournie par les pompes et la quantité d'eau excédentaire revient au point d'entrée. Si, pour une raison quelconque - par exemple en raison d'une interruption du passage des conserves-, le niveau du bain de refroidissement 1 descend et le thermo-régulateur 11 ne fournit plus une quantité d'eau suffisante, la pompe Bd compense ce déficit sous la commande du régulateur 12, en prélevant l'eau dans la colonne d'eau de refroidissement suivante. il peut se produire que le bain 1 n'exige pas d'eau et que le dispositif de refroidissement CD soit échauffé par les conserves. Dans ce cas - sous l'effet de la surchauffe - le thermo-régulateur 13 vidange de l'eau de l'une des colonnes d'eau de refroidissement; de cette façon, l'eau du réseau, en pénétrant dans le dispositif de refroidissement CD à travers le régulateur de niveau d'eau 7, refroidit encore les colonnes d'eau hydrostatiques du dispositif de refroidissement. Lorsque la pompe 8d débite de l'eau de refroidissement à travers la conduite 6 pour refroidir l'eau contenue dans le bain 1 qui est chauffé par les conserves lorsque ces dernières progressent, l'eau de refroidissement réchauffée s'écoule en trop-plein dans le conduit collecteur 15a et est entraSnée de là, par la conduite 15b, dans le bac 15. L'eau collectée dans le bac 15 est chauffée par un élément chauffant connu à une température approximativement identique à la température d'eau la plus élevée qui règne dans le dispositif de chauffage hydrostatique; l'eau ainsi chauffée s'écoule par le trop-plein du bac 15 dans la colonne d'eau de chauffage suivante. De cette façon, on récupère une partie de la chaleur qui est nécessaire pour chauffer les conserves. Si - par exemple en l'absence de conserves à traiter les réserves de chaleur de l'eau de refroidissement ne peuvent pas être utilisées dans le dispositif de chauffage hydrostatique, le thermo-régulateur 16, en captant la surchauffe de l'eau au moyen du capteur 16a, arrête le transport de 11 eau de la conduite 15a dans le bac 15. Dans ce cas, l'eau de refroidissement peut être reconduite - à travers la conduite 17, et en supprimant le séparateur d'eau 18, à la colonne d'eau du dispositif hydrostatique de refroidissement CD, dans laquelle la pression est identique à celle qui règne dans le bain de refroidissement 1. Dans cet agencement, le thermo-régulateur 13 agit sous l'effet de l'élévation de la température et rejette l'eau excédentaire à l'ex- térieur de l'appareillage. La chute du niveau d'eau dans le dispositif de chauffage hydrostatique AB est évitée. par les éléments 14 de réglage de la hauteur du niveau d'eau, qui assure le remplacement de l'eau en prélevant l'eau dans le bain de refroidissement 1 ou dans une colonne d'eau du dispositif de refroidissement hydrostatique CD qui présente une température appropriée. - dEVENDICATI0gS 1 - Installation de stérilisation hydrostatique comprenant un dispositif de chauffage hydrostatique et un dispositif de refroidissement hydrostatique à travers lesquels les produits à stériliser passent en suivant une sinusoide verticale, cette installation étant caractérisée par un bain de refroidissement 1 constitué par une ou plusieurs colonnes d'eau d'un dispositif à contre-courant qui est intercalé entre le dispositif de chauffage et le dispositif de refroidissement, dans le compartiment de pression maximale et/ou dans un autre compartiment dans lequel la pression est supérieure à la pression atmosphérique; ce bain étant équipé d'un circuit de régulation indépendant pour régler le bain de refroidissement sur la température prévue, et d'un autre circuit de régulation qui règle le niveau d'eau du bain de refroidissement; une ligne de commande séparée qui règle la température des colonnes hydrostatiques du dispositif de refroidissement et une autre ligne de commande séparée qui règle la température des colonnes hydrostatiques du dispositif de chauffage, ainsi que le niveau d'eau de ce dispositif; l'installation étant également munie de dispositifs de circulation de l'eau qui servent à remplacer la quantité d'eau prélevée dans le dispositif de refroidissement. 2 - Installation de stérilisation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bain de refroidissement est muni, sur son coté adjacent au compartiment de pression maximale, d'un collecteur qui est relié par une conduite séparée au bac chauffé placée dans le compartiment de pression maximale; et en ce qu'elle comprend de plus une conduite séparée qui mène au séparateur d'eau; un thermo-régulateur, intercalé dans la conduite qui relie le collecteur au bac de chauffage, et dont le capteur est agencé dans la colonne d'eau appropriée du dispositif de chauffage; et également une conduite de communication entre le bac de chauffage et de préférence la colonne d'eau la plus chaude du dispositif de chauffage, cette conduite de communication servant à évacuer l'eau du bac de chauffage. 3 - Installation de stérilisation suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le bain de refroidissement est divisé par une ou plusieurs cloisons en segments (co lonnes d'eau) ; en ce qu'il est prévu, dans la partie supérieure des cloisons, au-dessus du niveau-du bain de refroidissement, des orifices de passage ; en ce quelea paroi du bain de refroidissement qui est adjacente au dispositif de-refroidissement est d'une hauteur supérieure à celle de la paroi latérale de ce bain qui est adjacente- au compartiment dé pression maximale et à laquelle est fixé le collecteur ; en ce qu'un organe de circulation du liquide, de préféreneeune pompe est placée dans le bain de refroidissement pour produire un contre-courant ; en ce que la tubulure d'aspiration de la pompe est agencée dans la colonne d'eau la plus chaude du bain de refroidiasement pour empêcher la formation d'un contre-eourant, à une- distance de la surface libre de la colonne qui est au moins égale à 1/8 de la hauteur de la colonne. 4 - Installation de stérilisation suivant l'ensemble des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le circuit de régulation qui commande la température du bain de refroidissement comprend un thermo-régulateur qui est muni d'un capteur agencé dans le bain de refroidissement - de préférence dans la colonne d'eau la plus froide de ce bain - et qui est muni d'un organe de circulation de l'eau, de préférence une pompe, qui est reliée au dispositif de refroidissement, le thermo-régulateur étant relié par des conduites à la pompe et au bain de refroidissement. 5 - Installation de stérilisation suivant l'ensemble des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le circuit de régulation qui commande le remplacement de la quantité de liquide prélevée dans le bain de refroidissement est constitué par un élément régulateur du niveau d'eau, un élément régulateur de la vidange de l'eau, lequel est de préférence un robinet d'étranglement, un organe d'alimentation en eau relié au dispositif de refroidissement et une conduite qui relie l'organe d'alimentation à l'élément de réglage de la vidange. 6 - Installation de stérilisation suivant l'ensemble des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des organes d'alimentation en liquide, qui sont de préférence des pompes, et qui sont agencés dans le dispositif de refroidissement de telle façon que la tubulure de refoulement de l'organe d'alimentation en liquide - dont la tubulure d'aspira- tion est reliée à l'une des colonnes d'eau - soit reliée, par l'intermédiaire d'une conduite 9, à la surface libre de la colonne d'eau suivante, qui est à une pression plus élevée, tandis que la tubulure de refoulement de l'organe d'alimentation en liquide dont la tubulure d'aspiration est reliée à la colonne d'eau la plus intérieure est reliée à la conduite qui mène au bain de refroidissement, les capacités de refoulement des organes d'alimentation en liquide étant identiques entre elles ou, en variante, diminuant progressivement en direction du compartiment de pression maximale. 7 - Installation de stérilisation suivant l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les colonnes d'eau du dispositif de chauffage sont équipées de régulateurs de niveau d'eau reliées par des conduites au bain de refroidissement et à une ou plusieurs colonnes d'eau présentant des températures appropriées à l'intérieur duAispositif de refroidissement. 8 - Installation de stérilisation suivant l'ensemble des revendications 1 à 7, caractérisée par l'agencement suivant lequel la conduite qui sert à envoyer la quantité d'eau excédentaire du bain de refroidissement est reliée, sans séparateur d'eau, à la colonne d'eau du dispositif de refroidissement dans laquelle la pression est identique à celle qui règne dans le bain de refroidissement. 9 - Installation de stérilisation suivant l'ensemble des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'une ou plusieurs des colonnes d'eau du dispositif de refroidissement sont équipées de thermo-régulateurs qui règlent la température en évacu ent l'eau.