Brevet FR2232345A1 — publié le 19750103

La presente invention est du domaine de la séparation des mélanges d'une phase solide dans une phase liquide, tls que des suspensions et des gels. Elle vise un procédé général, des façons particulières de l'appliquer, et des moyens da mise en oeuvre du dit procédé, Elle peut être notamment appliqués aux séparations des pulpes de fruits cuits de leur jus, de la caillebotte de fromagerie de son sérum, etc C'est cette dernière séparation qui sera prise à titre d'exemple dans ce qui suit, On sait, d'une part, que la Fâte a' fromage résulte de la sé- paration, partielle, ou égouttage, ou synérèse, du gel, ou cail lebotte, ou lait caillé, constitué par un réticulum de caséines de son sérum ; cette synérèse peut s'effectuer de façon naturelle, par exemple en plaçant la caillebot@e dans des récipients perfo- rés ou "faisselles" s cet égouttage naturel est très lent Aussi les fabricants de fromage tel que "fromage blanc", ou "petit suissen, ont-ils imaginé, pour accélérer cet égouttage, de placer la caillebotte dans des sacs semi-perméables, c'est-à-dire perméables au seul sérum, et d'appliquer à ces sacs remplis et fer més une certaine pression ; l'égouttage est alors sensiblement plus rapide, mais il exige encore une vingtaine d'heures ; il est suivi d'un retrait manuel de la caillebot;te égouttée, ce qui exige un temps considérable ; de plus une fraction appréciable de caillebotte adhAre aux parois des sacs, entraînant une baisse substantielle du rendement . Dans un.passé récent, il a été proposé d'augmenter la vitesse d'égouttage en déplaçant, selon un mouvement alternatif, la caillebotte par rapport aux parois des sacs ; ce qui diminue le colmatage partiel des parois. Le gain de temps résultant de ce phénomène est appréciable. On connatt d'autre part des appareils remplissant les fonc- tions de pompa, constitués essentiellement par un tuyau souple que l'on pince de proche en proche pour faire progresser un fluide qu'il contient ; ainsi, les pompas dites "à galets et "a' doigts", et d'une façon générale à "écrasement da tuyau sont suffisamment connues en elles-mêmes pour qui il ne soit pas nécessaire de s'étendre d'avantage sur leur description, L'idée qui a guidé la démarche inventive du demandeur est de concevoir un procédé d'égouttage de la caillebotte à travers une paroi filtrante, ta caillebotte étant en mouvement le long de cette paroi, et progressant par volumes élémentaires successifs depuis une zone initiale, ou' elle n'est pas encore égouttée, Jusqu'à une zone finale, où elle est partiellement égouttée ce qui permet, si l'approvisionnement de la zone initiale est continu, d'obtenir de façon quasi continue de la caillebotte dans la zone finale. Le procédé selon l'invention consiste, dans sa généralité, à faire progresser, depuis une extrémité d'entrée jusqu'à une extrémité de sortie d'un conduit semi-peroeéable (c'est-à-dira perméable à une phase liquide, et imperméable à une phase solide) un gel tel qui caillebotte (ou toute autre suspension) de telle sorte qu'un volume élémentaire du gel progresse dans le conduit en étant constamment comprimé ; ce qui a pour effet, en premier lieu, de provoquer l'exsudation d'uns partie de la phase liquide A travers la paroi, en second lieu, de déplacer le gel contre la paroi, ce qui accélère l'exsudation, et en troisième lieu, de recueillir de la caillebotte égouttée de façon quasi continue, Une première façon perticulière de faire progresser le gel, constamment comprimé dans un conduit, consiste à faire progresse ser le dit volume élémentaire ayant des dimensions définies par la géométrie du conduit, et notamment une dimension dite longueux parallèle à la direction de progression, en maintenant constante la dite longueur, mais en empruntant une section constamment décroissante du conduit.Une telle progression peut autre obtenue en utilisant un conduit de sectXon-dUcroissante depuis une extrémité d1entrée jusqu'à une extrémité de sortie, tel qutun conduit conique. Une deuxième façon particulière de faire progresser le gal, constamment comprimé dars un conduit, consista à faire progresser le dit volume élémentaire ayant des dimensions définies par la géométrie du conduit, et notamment une section perpendiculaire à la direction de progression et une longueur parallèle à la direction de progression, en maintenant la dite section constante mais en diminuant constamment la longueur au fur et à mesure de la progression. Une telle progression peut âtre obtenue en utilisant un conduit da section constante et en diminuant constamment par des moyens appropriés la longueur du volume élémentaire. Enfin, une troisième façon particulie~re de faire progresser un volume élémentaire de gel, constamment comprimé, consiste à associer les deux façons particulières précédentes, à savoir, faire progresser le dit volume tout en diminuant à la fois sasection et sa longueur. Les moyens pour faire progresser un volume élémentaire de gel selon la première façon particulière sont calqués sur les moyens de fonctionnement des pompes à écrasement de tuyau à ceci près : d'une part que le tuyau, ou conduit, est, selon la présente invention, semi-perméable ou poreux, et d'autre part, qu'il a une section décroissante depuis une extrémité d'entrée jusqu'S une extrémité de sortie. Pour mémoire, on rappelle que les dits moyens peuvent être du type à galets, ou rouleaux, ou à doigts. Les moyens pour faire progresser un volume élémentaire de gel selon la deuxième façon particulière peuvent autre de deux catégories. Une première catégorie de moyens de type digital incorpore une pluralité de doigts pouvant écraser le conduit, et des moyens pour commander à chaque doigt d'écraser le conduit de façon telle que la distance entre deux doigts délimitant un volume élémentaire diminue au fur et à mesure de la progression du dit volume depuis l'entrée vers la sortie du conduit. Une seconde catégorie de moyens, de type à galets, incorpore une pluralité de galets, ou rouleaux, disposés en manège, et pouvant rouler sur une surfacetde façon telle que la distance d'un galet à l'autre varie selon que l'on se déplace suivant l'axe de rot**. tion d'un galet, ou rouleau , et un conduit, tel que cylindrique, disposé sur la dite surface de telle sorte que son extrémité d'entrée corresponde à la partie de la surface où les rouleaux. ont leur écartement maximum, et que son extrémité de sortie corresponde à la partie de la surface où les rouleaux ont leur écartement minimum. On comprend qu'une telle surface peut être une surface conique. Les moyens pour faire progresser un volume élémentaire selon la troisième façon particulière peuvent résulter de la combinai son d'un conduit à section décroissante, depuis l'extrémité d'entrée jusqu'à l'extrémité de sortie, et de moyens de la pre mitre ou de la deuxième catégorie énoncés ci-dessus. La présente invention sera mieux comprise A la description d'exemples de moyens de mise en oeuvre du procédé qui va être faite en relation avec les figures de la planche annexée, dans lesquelles : La Figure I est une coupe schématique d'un conduit conique illustrant un premier exemple du procédé de 11 invention La Figure 2 est une coupe schématique d'un conduit cylindrique illustrant un second exemple du procédé de l'invention ; La Figure 3 est un schéma d'une machine de type à galets ou rouleaux pour la mise en oeuvre de 11 exemple de la Figure I ; La Figure 4 est un schéma d'une machine de type à doigts pour la mise en oeuvre de l'exemple de la Fiqure 2 ;; La Figura 5 est -une représentation schématique d'une machine vue de dessus pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention selon la troisième façon particuliere de faire progresser un volume élémentaire de gel énoncée plus haut. Sur la Figure I, un conduit de forme générale conique est constitué par une toile filtrante, ou tout autre matériau poreux, déformable mais non élastique. un premier exemple du procédé de l'invention consiste à délimiter un volume élémentaire, représenté en hachures ainsi qu'il sera fait désormais pour chacun des volumes élémentaires de la description, dans une position 2 proche de l'entrée 3 du conduit.Ce volume élément taire est délimité par la paroi du conduit et par des sections limitantes idéales 4 et 5 ; il contient une certaine quantité de caillebotte peu égouttées On verra ultérieurement comment on peut pratiquement obtenir les délimitations idéalisées en 4 et 5 Le procédé consiste ensuite à déplacer le volume élémentaire dans le sens de la flèche I0, depuis l'entrée 3 vers la sortie 7 du conduit, tout en maintenant Itéquidistance L entre les sec- tions 4 et 5.Ainsi le volume 2 vient, soit de façon discrète, soit de façon continus, occuper la position 6 ; les sections limitantes 4 et 5 sont alors remplacées par les sections limitantes 8 et 9 plus petites ; il s'en suit donc une diminution du volume hachuré lorsqu'vil passe de 2 en 6 3 cette diminution correspond nécessairement à une exsudation de sérum à travers la paroi filtrante semi-perméable. Au fur et à mesure que le volume élémentaire progresse de 2 vers 6, il est remplacé par d'autres volumes élémentaires identiques, chacun de ces volumes ressortant du conduit, en 7, de façon quasi continue. Sur la Figure 2, un conduit à une forme générale cylindrique il est aussi constitué > par exemple,par parune toile filtrante. Un second exemple du procédé de l'invention va consister à délimiter un volume élémentaire Il, proche de l'entrée I2 du conduit, par deux sections limitantes idéales distantes d'une longueur L' telle que I4 ; puis à faire progresser ce volume élémentaire vers la sortie I5.du conduit, tout en rapprochant, par des moyens appropriés, les sections délimitant le.volume élémentaire. Ainsi en I2 ces sections sont distantes de 1 ; le rapprochement des sections limitantes de L à 1 a pour conséquence une diminution du volume élémentaire correspondant à une exsudation de sérum à travers la paroi. Le processus du remplacement des volumes élémentaires par dtautres et leur rejet hors du conduit est analogue au cas précédent, et a également pour effet un essorage quasi continu de la caillebotte. Dans ces deux exemples, il est nécessaire d'exercer une pression, soit pour maintenir équidistantes les deux sections limitantes (cas Figure I), soit pour les rapprocher (cas Figure 2) et cette pression correspond à la résistance visqueuse à l'écou- lement du sérum, Les deux dispositifs qui vont être décrits à titre d'exemples constituent des moyens de mise en oeuvre du procédé de l'inven- tion, et plus spécialement des moyens pour délimiter des volumes élémentaires de caillebotte et les faire progresser dans le conduit. Sur le Figure 3 un dispositif apparenté à une pompe à galets ou rouleaux comporte une trémie I7 pour charger en caillebotte un conduit conique filtrant 18 constitué par une manche de toile de nylon par exemple. Deux rouleaux voisins faisant partie d'un train de rouleaux, supportés et entraînés dans le sens de la flèche 21 par une chaine#I9, délimitent un volume élémentaire 22 en déformant et appliquant fortement le conduit contre une sole 22. Le volume élémentaire progresse ainsi depuis l'entrée 23 du conduit vers sa sortie 24, tout en étant constamment comprimé ; le sérum exsudé s'égoutte en 16. La caillebotts est recueillie dans un collecteur 25.Une dérivation 26 permet de recycler par une canalisation 27 une partie de la caillebotte partiellement égouttée, de façon à obtenir un supplément d'essorage. Il est à noter que les dispositifs de mise en oeuvre du procédé de l'invention se comportent comme des pompes sensiblement volumétriques, ce qui permet des réglages très précis du débit, et par conséquent d'égouttage (ou d'extrait sec) de la caillebotte. Un mélangeur tel que 28 peut d*re adjoint au dispositif de l'invention en vue de réincorporer an 29 de la crème ou tout autre ingrédient. Le produit fini est obtenu en 30. Sur la Figure 4 un dispositif apparenté à une pompe à doigts comporte sensiblement les memes organes que le dispositif précédent, à ceci près que la délimitation des volumes élémentaires tels que 31 est assurée par des doigts, ou barreaux, tels que 32. Ces doigts viennent comprimer l'un après l'autre, successivement dans le sens de la flèche 34, le conduit 33. Les positions telles que 35 représentées en pointillé figurent les positions des doigts concernés dans l'instant qui suit celui où les doigts occupent les positions en trait plein. Les doigts, ou barreaux, peuvent entre mus, soit de façon purement mécanique, soit pneuma tiquement. Dans ce dernier cas, très avantageux du point de vue de l'économie de réalisation du dispositif, la vitesse de progression des volumes élémentaires, donc le débit, dépend de la pression appliquée aux vérins ou autres organes moteurs. Sur la Figure 5 un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la troisième façon particulière, consistant à associer les deux-façons particulières illustrées aux Figures I et 2, comporte une surface conique 43 formant un tronc de c8ne ouvert vers le haut dans le cas de la figure ; sur cette surface est disposée une pluralité de manches filtrantes coniques telles que 40, dont entrée 42 débouche dans une goulotte circulaire 46 située au-dessus de la surface conique, et dont 11 extrémité inférieure 44 débouche dans un collecteur 45. La pluralité de manches telles que 40 tapisse la surface conique.Des rouleaux tels que 48 peuvent rouler sur les manches disposées sur la surface conique et les comprimer ; ces rouleaux sont eux-mêmes de préférence#coniques, ils sont montés en manège et équidis angulairement tants/es uns des autres. Deux rouleaux voisins délimitent sur une manche un volume élémentaire tel que 49. Il est compréhensible qu'au fur et à mesure que les rouleaux tournent, entra#nés par un arbre moteur non représenté sur la figure, le volume élémentaire varie suivant qu'il est situé près de l'entrée du conduit, où les rouleaux ont leur écartement maximum, et où le conduit a sa section maximale, ou près de la sortie du conduit où les rouleaux ont leur écartement minimum, et où le conduit a sa section minimale. Ainsi lorsque les rouleaux tournent et roulent dans le sens de la flèche 50 le volume élémentaire diminue du fait de la diminution de la section du conduit (suivant le modèle de la Figure I), et du fait du rapprochement des sections (suivant le modèle de la Figure 2). Le sérum exsudé, correspondant à la diminution des volumes élémentaires, ruisselle sur la surface conique qui peut être perforés, tandis que la caillebotte, partiellement égouttée, est recueillie dans le collecteur. Il est évident qu'une pluralité de manches disposées cbta à c8te, de mEme qu'une position verticale ou inclinée des manches, ou touta autre disposition particulière, rentre dans le cadre de l'invention qui ne saurait autre limitée que par le contenu des revendications -qui suivent. REVENDICATIONS - I - Procédé de séparation partielle d'une phase solide mélangée à une phase liquide, telle qu'un gel, caractérisé t - en ce qu'il consiste à faire progresser dans un conduit perméable à la phase liquide et imperméable à la phase solide, depuis une extrémité d'entrée du conduit jusqu'à une extrémité de sortie, un volume élémentaire du mélange, limité par deux sections du conduit et la paroi du conduit, en le maintenant constamment comprimé. - 2 - Procédé selon la revendication I, caractérise : - en ce que la compression du volume élémentaire est obtenue par la diminution de la section du conduit, les deux sections limitantes restant équidistantes, au fur et à mesure de la progression du volume élémentaire dans le conduit. - 3 - Procédé selon la revendication I, caractérisé s - en ce que la compression du volume élémentaire est obtenue par le rapprochement des sections limitantes, la section du conduit restant constante, au fur et à mesure de la progression du volume élémentaire dans le conduit. - 4 - Procédé selon la revendication I, caractérisé X - en ce que la compression du volume élémentaire est obtenue simultanément par le rapprochement des sections limitantes, et par la diminution de la section du conduit, au fur et à mesure de la progression du volume élémentaire dans le conduit. s 5- Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la reven dication 2, caractérisé : - en ce qu'il incorpore au moins un conduit dont la section intérieure est décroissante d'une extrémité d'entrée vers une extrémité de sortie. - 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé S - en ce que la forme générale du conduit est conique. - 7 P Dispositif selon la revendication 5, caractérisé : - par une pluralité de rouleaux, ou galets, pour écraser le conduit ; les dits rouleaux pouvant se déplacer de l'extrémité d'entrée vers ltextrémité de sortie. - 8 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé : par une pluralité de doigts, ou barreaux, pour écraser le conduit l'un après l'autre dans le sens de l'entrée vers la sortie. - 9 - Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé : - en ce qu'il incorpore au moins une pluralité de rou leaux disposés en manège pour rouler sur une surface conique.