Brevet FR2240151A1 — publié le 19750307

la présente invention concerne les appareils de traitement thermique continu de produits conditionnés dans des récipients, et plus par ticulièrement les appareils tels que les sterilisateurs continus à contre pression dans lesquels un- convoyeur sans fin entrain les récipients et les introduit par un sas d'entrée à joint hydrostatique dans une enceinte de traitement thermique et les en évacue par un sas de sortie du même type. Dans l'enceite de traitement, la convoyeur circule sur une trajectoire formant au moins une boucle5 et la température et la pression de l'atmosphère essen tiellement gazeuse dans l'enceinte sont réglées par dosage d'admission de gaz et de vapeur. Un procédé de traitement de ce type et différentes variantes de ce procédé sont décrits notamment dans les brevets britanniques N0974 659 et 1 635 148.D'une manière générale, une certaine surpression ou contre pression est maintenuè-dans l'enceinte de traitement pour empocher l'écla- tement ou le gonflement des récipients sous l'effet de r augmentation de lear pression interne. Cette contre-pression extérieure est obtenue par in jection dans la chambre d'un gaz comprimé non condensable, de préférence de L'air, qui, avec la vapeur admise dans l'enceinte,constitue le mélange de traitement. Cependant, la présence d'air dans le mélange a Itinconvé nient de réduire le transfert de chaleur par condensation de la vapeur. Lors- que la vapeur entourant Ies-récipients et leur support se condense sur ces éléments, elle est remplacée par de l'air qui forme un matelasisolant autour des récipients et qui empeche-ou tout-au moins gene l'arrivée de la vapeur fraîche Dans un tel mélange air-vapeur, il est possible d'amélio- rer le transfert de chaleur comme il est indiqué dans les brevets précités et cela est également possible dans le cas d'une pasteurisation sans sur pression lorsque de l'eau chaude est projetée sur les récipients. Cependant dans ce cas, le transfert de chaleur par l'eau pulvérisée est basé sur un effet de convection qui est beaucoup moins efficace qu'un transfert de cha leur par condensation. En outre, un volume considérable d'eau doit être recyclé, de sorte que l'installation doit comporter des appareils annexes. Par ailleurs, la présence de la masse d'eau introduite par pulvérisation dans la partie inférieure de la chambre de traitement rend difficile la ré gulation de la température de8 colonne8 d'eau des sas à joint hydrostatique. L'invention a pour objet un appareil simplifié du type général décrit ci-dessus dans lequel l'effet de transfert Qe chaleur est optimal. Dans le procédé de l'invention, au moins la vapeur est injectée d'une manière telle et en des points de la trajectoire du convoyeur tels que l'atmosphère de l'enceinte de traitement est soumise à de fortes turbulences qui perturbent et renouvellent les couches de- mélanges entourant les récipients, ce qui favorise le transfert de la chaleur. L'appareil de l'invention n'a pas les inconvénients créés par les dispositifs de projection et il a les avantages des appareils classiques dans lesquels la surpression est créée par admission d'air comprimé. Dans l'appareil de l'invention, le transfert de chaleur s'effectue par condensation de la vapeur et l'effet inhibiteur des couches isolantes d'air remplaçant la vapeur condensée est pratiquement éliminé. Pendant le chauffage des récipients dans l'enceinte de traitement, la pression extérieure décrott progressivement dans une faible mesure en raison de la condensation de la- vapeur. Conformément à l'invention, la surpression dans l'enceinte est réglée par une admission dosée de vapeur. Par conséquènt, le volume de gaz, c'est-à-dire d'air dans ltenceinte5reste pratiquement constant, et seule la perte de vapeur est compensée et la surpression requise bst maintenue dans l'enceinte. latempérature intérieure qui doit régner dans l'enceinte est déterminée d'une part par la nature du produit conditionné et d'autre part par le- tyc de traitement thermique auquel le produit doit étire soumis. Conformément è .l'invention, le réglage de la température s'effectue par admission du gaz lorsque la température dépasse une valeur donnée dite valeur de consigne et par échappement de gaz lorsque la température s'abaisse audessous de cette valeur. L'appareil de l'invention comprend une enceinte de trafte- ment, un convoyeur sans fin circulant dans 1 l'enceite et entrant et sortant de cette dernière par des sas d'entrée et de sortie à joint hydrostatique. Il comprend un poste de chargement et de déchargement des récipients sur le convoyeur et des dispositifs d'injection de vapeur et/ou de gaz dans l'enceinte de traitement. Cet appareil est du type général décrit dans les brevets britanniques précités. Cependant, dans l'appareil de l'invention, le dispose tif d'injection comprend un ou plusieurs gicleurs orientés et répartis d'une manière telle qu'au moins,le long du parcours du convoyeur, l'atmosphère intérieure de l'enceinte est soumise à des turbulences.vigoureuses. De ce -fait, le mélange vapeur-air peut atteindre facilement les plages froides des récipients qui ne sont pas isolés par un matelas stationnaire composé uniquement d'air. Au contraire, ces couches 'air entourant les récipients sont perturbées par les turbulences et se mélangent rapidement à la vapeur fraiche injectée. L'invention sera-décrite en détail ci-après en regard des dessins annexés è titre d'exemples, nullement limitatifs, sur lesquels, la figure il est une vue schématique d'une première forme de réalisation de l'appareil de-traitement de l'invention, La figure 2 est une vue partielle d'une seconde forme de réalisation de l'appareil de l'invention, et La figure 3 est une vue partielle d'une troisième forme de réalisation de l'appareil de l'invention. L'appareil représenté sur la figure 1 est d'un type général classique décrit notamment dans les brevets des Pays-Bas -NO 74 510, 120 048, 122 435 et 128 740. Il comprend une enceinte de traitement 1 et un convoyeur sans fin-2 muni de supports 3. Le parcours du convoyeur 2 dans l'enceinte de- traitement comprend une boucle verticale. Les deux brins de cette boucle 4 et 5 sont séparés par une paroi verticale 6. Le convoyeur 2 entre dans l'enceinte 1 en traversant de haut en bas une colonne liquide 7 qui constitue le sas d'entrée à joint hydrostatique, selon une technique classique.Après avoir circulé dans l'enceinte de traitement, le convoyeur 2- traverse de bas en haut une colonne liquide correspondante 8 qui constitue le sas de sortie à joint hydrostatique.--Les chattes du convoyeur circulent sur une série de pignons 21 qui délimitent les boucles de circuit de convoyage. Dans cet appareil l'enceinte de traitement 1 et le sas de sortie 8 sont séparés par une chaîna de refroldissement 9. Dans celle-ci,le convoyeur 2 forme également une boucle, et le niveau L1 de l'eau s1 élève è peu près jusqu'a mi-hauteur de la chambre 9. Dans l'enceinte de traitement, le niveau L2 de l'eau est voisin du fond de l'enceinte etdans les colonnes liquides 7 et 8, le niveau L3 est au-dessus du niveau L2 et sa hauteur est déterminée paria pression totale qui règne dans l'enceinte de-traitement 1. L'appareil comprend également un poste de chargement 10, qui est seulement représenté par une fIèche, dans lequel les récipients sont pris par le.convoyeur 2, et un poste de-déchargement 11 dans -lequel ils sont dégagés du convoyeur. Selon une technique classique, les deux postes 10 et Il peuvent etre séparés comme dans l'exemple représenté sur la figure I ou ils poste situé à gauche ou à droite de l'appareil ou le long du brin inférieur de retour 12 du convoyeur 2. Enfin, des capteurs 13 et 14 servent à mesurer respectivement la pression et la température internes- de I'enceinte de traitement 1. L'appareil tel qu'il vient d'cotre décrit correspond aux appareils du mime'type général décrit dans les brevets mentionnés ci-dessus. Cependant il se caractérise en ce que le dispositif 15 d'injection de vapeur dans 1'enceinte de traitement est disposé de telle manière que l'atmosphère interne de l'enceinte est soumise à une vigoureuse turbulence, au moins le long du parcours du convoyeur 2. Dans I'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif d'injection 15 comprend un ou plusieurs gicleurs 16 répartis le long du brin descendant 5 du convoyeur 2 dans l'enceinte 1. Un régulateur PIC dose l'admission de vapeur en fonction des signaux qu'il reçoit du capteur de pression 13. Un gicleur 17 d'admission d'air comprimé est placé au voisinage du sommet du brin ascendant 4 du convoyeur. Un régulateur TIC dose l'admission d'air en fonction des signaux qu'il reçoit du capteur de température 14.En raison de la position respective des gicleurs 16 et 17, il se crée dans l'enceinte un contre-courant car la vapeur tend d s'élever dans la chambre et l-'air tend au contraire à descendre. Pour favoriser ce contrecourant, la paroi de séparation 6 comporte une ouverture 18 voisine de son extrémité inférieure, et son bord supérieur délimite dans le sommet de l'enceinte un passage de grande section, car cette zone contient les pignons de renvoi 21 du convoyeur- 2. Ce contre-courant créé par effet de cheminée engendre de vigoureuses turbulences favorisées par la résistance aéro-dynamique des supports 3 du convoyeur. Dans l'appareil représenté sur la figure 2, l'effet de perturbation des couches limites autour des récipients est créée par plusieurs gicleurs 16 -et 17 respectivement disposés les uns au-dessus des autres le long des brins verticaux correspondants 5 et 4 du convoyeur 2. La turbulence du mélange-autour des récipients placés dans les supports 3 du convoyeur 2 est créée directement par projection d'air et de vapeur dans l'enceinte. Dans la variante représentée sur la figure 3, l'intensification recherchée du transfert de chaleur dans l'enceinte 1 est obtenue gracie au fait que le dispositif d'injection 15-de vapeur comprend des rampes horizontales tubu- laires 19 étagées, équidistantes les unes des autres et qui comportent chacune des orifices de sortie orientés vers le haut. Dans les trois exemples qui viennent d'entre décrits successivement en regard dés figures 1 è 3, un conduit de sortie 20 débouche dans l'enceinte de traitement 1 à une certaine distance au-dessus du niveau L2 du liquide. Ce conduit de sortie est mis en communication avec l'atma- sphère dès que la température interne de l'enceinte 1 tombe au-dessous d'une valeur donnée. L'ouverture et la-fermeture du conduit 20 sont commandées par le régulateur TIC. Dans l'appareil représenté sur la figure 3, la turbulence du mélange est créée par. la vapeur s'échappant des rampes 19, et elle est favorisée par le mouvement d'avanc-e du convoyeur 2. Dans l'appareil représenté sur la -figure 3, la température de l'enceinte de traitement doit être maintenue par exemple è 115 C. La pression absolue doit être voisine de 2,4 bars, c'est-à-dire que la surpres- sion par rapport à l'atmosphère doit avoisiner 1,4 bars, Le niveau L2 est maintenu constant par un-dispositif classique à flotteur et l'enceinte communique avec=un réservoir de compensation qui fournit de l'eau lorsque le niveau s'abaisse et la récupère lorsqu'il s'élève. La hauteur des colonnes d'eau 7 ét 8 des sas d'entrée et de sortie correspond 8 la surpression et est donc de l'ordre de 14 mètres. La vapeur admise dans les rampes 19 est saturée, -et Sa pression est légèrement supérieure à la pression interne de l'enceinte 1. La température de la vapeur est également légèrement supe- rieure à la température de traitement. La température de l'air admis dans l'anceinte 1 par le gicleur 17 peut être quelconque à condition qu'elle soit inférieure à la température de traitement. La condensation de la- vapeur sur- les récipients et les supports provoque une baisse-de la pression interne, En revanche; la temperature-reste pratiquement constante on baisse seulement de peu- . Pour compenser la baisse de pression interne, le capteur de pression 13 dirige de la vapeur dans les rampes 19, par l'intermédiaire du régulateur TIC. Si la température s'abaisse au-dessous de la température de consigne, le conduit de sortie 20 s'ouvre pour laisser échaper la mé lange gazeux alors compose presque excîusiv-ement d'air et la pression interne diminue dans l'enceinte 1. De ce fait, le dispositif 15 d'admission de vapeur s'ouvre pour compenser cette baisse de pression jusqu'à ce que la température et la pression aient repris leur valeur anormale. L'expérience montre qu'au cours de l'opération de traitement, le conduit de sortie 20 ne s'ouvre que rarement et pendant des périodes très courtes. Lorsque la - température interne - dépasse la - température de consigne, le gicleur 17 admet' l'air dans l'enceinte et la température décrit, tandis que la pression monte légèrement, ce qui. a pour effet de réduire l'admission de vapeur, Cette compensation se .poursuit jusqu'à ces que la température interne ait été ramenée à la valeur désirée par la coopération des éléments 15, 17 et 20. On voit que l'appareil de l'invention a de nombreux avantages sur les appareils classiques.Notamment, grtce au choix des positions respectivés des gicleurs d'admission d'air et de vapeuz, le transfert de chaleur s'effectue pratiquement entièrement par condensation, ce qui supprime le principal inconvénient de l'admission d'air dans 11 enceinte de traitement. D'autre part, il n'est pas nécessaire de projeter de l'eau sur les récipients, comme dans les appareils classiques pour favoriser le transfert de chaleur ce qui supprime la nécessité d'avoir à utiliser des appareils annexes. Enfin, l'appareil est plus simple que les appareils classiques, notamment en ce qu'il n'est pas nécessaire qu'il comporte les séparations internes dont sont habituellement équipés ces appareils. Il va -de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux éléments décrits ci-dessus, sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I:C-A T I O N S 1. Procédé Éde réglage automatique d'un appareil de traitement thermique continu de produits conditionnés dans des récipients dans lequel un convoyeur sans fin introduit par un sas d'entrée à joint hydrostatique les récipients dans une enceinte de traitement et les évacue de celle-ci parut sas de sortie à joint hydrostatique, le convoyeur traversant- l'enceinte de traitement suivant un parcours formant au moins une boucle, la température et la pression de l'atmosphère essentiellement gazeuse de l'enceinte de traitement étant régulées par admission de vapeur et de gaz, ce procédé étant caractérisé. en ce qu'il consiste à iniecter au moins la vapeur dans une direction donnée en des points particuliers à proximité du parcours du convoyeur de manière à créer dans l'atmosphère de l'enceinte de traitement de violentes turbulences qui perturbent les couches gazeuses autour des récipients et les renouvellent pour optimaliser le transfert de chaleur; 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la régulation de la pression interne de l'enceinte de traitement s'effectue par dosage de l'admission de vapeur. 3, Procédé selon 1a revendication 2, caractérisé en ce que la régulation de température consiste -à ouvrir Le conduit a'admission degaz lorsque la température réelle dépasse la température de consigne et à le fermer lorsque la. température réelle descend en dessous de la température de consigne. 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que le gaz est injecté en des points prédéterminés voisins du parcours du convoyeur pour augmenter l'effet de turbulence et favoriser le renouvellement des couches limites autour des récipients. 5. Procédé selon l'une quel-conque des revendications 1 à 4, dans lequel le parcours en forme de boucle du convoyeur comprend deux branches verticales séparées par une paroi verticale, caractérisé en ce que la vapeur et/ou le gaz sont injectés en des points des branches verticales de la boucle du convoyeur choisis de manière telle que le gradient thermique créé par cette injection de vapeur et/ou de gaz engendre un écoulement gazeux à contre-courant du mouvement d'avance de la branche correspondante du convoyeur. 6. Appareil pour le traitement thermique continu de produits conditionnes dans des récipients, comprenant une enceinte de traitement,un convoyeur sans fin circulant dans l'enceinte sur un parcours prédéterminé, entrant dans celle-ci par un sas d'entrée à joint hydrostatique et la quittant par un sas de sortie à joint hydrostatique, un poste de chargement des récipients sur le convoyeur et un poste de déchargement des récipients et des dispositifs d'injection de la vapeur et/ou un gaz dans l'enceinte de traitement, cet appareil étant caractérisé en ce que le dispositif d'injec tiôn comprend un ou plusieurs gicleurs orientés et disposés de manière à créer une turbulence énergique dans l'atmosphère dé l'enceinte de traitement, au moinsle long du parcours du convoyeur. 7. Appareil selon la- revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'injection de vapeur comprend des rampes équidistantes étagées verticalement et comportant chacune plusieurs orifices d'injection orientés vers le haut. 8. Appareil selon la revendication 6, dans lequel le parcours du convoyeur comprend au moins une boucle verticale et une paroi verticale de séparation disposée entre les deux branches de chaque boucle, cet appareil étant caractérisé en- ce que les gicleurs d'injection de vapeur sont répartis au moins le long de la branche descendante de la boucle et les gicleurs d'injection d'air au moins sur la branche ascendante correspondante, la paroi de séparation comportant une ouverture voisine de son extrémité - inférieure et/ou de son extrémité supérieure.