Brevet FR2261494A1 — publié le 19750912

Dans les procédés de traitement ou de production des liquides alimentaires il est souvent fait appel au froid, c'est-àdire à l'abaissement des températures, pour la conservation, la clarificati.n, la gazéification, la carbonatation, le détartrage, l'affinement, le vieillissement, le mélange, l'oxygénation, le centrêle des phénomènes physiques (fermentations et autres), la concentratien, la lyophilisation, etc Cet abaissement de temperature peut entre faible ou par contre très important et atteindre la température de congélation ou mtme s'abaisser au-dessous de cette température. Suivant une technique ancienne on utilise des appareils de réfrigération à tubes multiples, à faisceaux tubulaires à passage unique, à circulation méthodique, dans lesquels le froid est produit par détente directe d'un agent frigorifique, soit au moyen de diverses solutions incongelables. L'emploi de ces appareils présente divers inconvénients, en particulier les tubes de ces appareils risquent de stobstruer en raison du dépit de matières insolubilisées ou par suite de congélation partielle. Il est connu également d'utiliser des réfrigérants à ruis scellement, soit que le produit à refroidir ruisselle extérieurement ou que l'agent de refroidissement ruisselle lui-me exte- rieurexent. Cet agent de refroidissement peut titre de l'eau gla cée, un liquide incongelable, ou même simplement de l'eau refroidie par évaporatien partielle. De tels appareils pnt un rendement thermique relativement bas en raison de leur conception et du faible écart de température entre le liquide à refroidir et le liquide réfrigérant. Ces inconvénients se retrouvent dans le cas où lton utilise le procédé de refroidissement, fort simple et déjà employé en vue de contrAler la fermentation de raisins, qui consiste à faire ruisseler de l'veau sur-la paroi externe de cuves métalliques. On obtient ainsi un refroidissement léger qui ne peut entre utile que dans certains cas particuliers Ce procédé ne peut Titre utilisé lorsqu'on est dans l'obligation de refroidir plus rapidement et à des températures plus basses, par exemple pour le brassage de bières à fermentation basse, la vinification par température chaude, et en quantités importantes, le traitement de jus de fruits par le froid. Pour permettre l'extension de la réfrigération dans tous les cas qui se présentent pratiquement, La Demanderesse a mis au point un appareillage, connu sous le nom de ttUltraréfrigérant" qui utilise la détente directe du fluide frigorifique, en cylindre clos, sous pression variable de l'alimentation, avec agitation du liquide à traiter et grattage éventuel des parois réfrigérantes. Cet appareillage a notamment fait l'objet des brevets français 770.013 déposé le 3 juin 1933, 946.700 déposé le 8 mai 1947, 1.129.435 déposé le 20 janvier 1955 et 1.370.784 déposé le 17 juillet 1963. La présente invention a pour objet un perfectionnement à cet appareillage qui, tout en autorisant le passage des produits i traiter, clairs ou chargEs, facilite un refroidissement poussé, sans atteindre la congélation, tout en conservant ledit produit à l'abri de l'air, en améliorant l'échange thermique par la vitusse de circulation sur les parois réfrigérantes, en utilisant la détente directe et, surtout, en augmentant la surface d'échange. L'appareil suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une chambre cylindrique traversée longitudinalement par le produit à traiter, un cylindre extérieur à la chambre dans lequel passe un agent refroidissant et un cylindre intérieur à la dite chambre dans lequel passe également un agent refroidissant qui, généralement, est le meme que celui passant dans le cylindre extérieur. Suivant une forme de réalisation, le cylindre intérieur est animé d'un mouvement de rotation et peut comporter des ailettes ou analogues assurant l'agitation du produit à traiter. Suivant une autre forme de réalisation, le cylindre intérieur est fixe et un agitateur tournant est prévu dans la chambre de traitement du produit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit et qui est relative à une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif. Dans cette description on se réfère au dessin ci-joint qui est une vue en coupe axiale de l'appareil. Comme représenté, l'appareil comprend une virole 1 solidaire de flasques 2-2a, un cylindre extérieur 3 formant une chambre annulaire 4 en contact avec la virole 1, et un cylindre intérieur 5, coaxial à la virole et formant une chambre 6 également en cpntact avec la chambre 7 intérieure à ladite virole, Le cylindre intérieur 5 est rotatif et il est monté à chacune de ses extrémités sur des axes 8-9 passant au travers de paliers 10-11- à presse-étoupes prévus en bout des flasques 2-2a. Ces arbres sont supportés par des paliers à billes ou à aiguilles 27-28 montés respectivement sur les flasques 2-2ae La rotation du cylindre 5 est assurée par un moto-réducteur 12-par l'intermédiaire d'une transmission 13. Sur la paroi extérieure du cylindre 5 sont prévues des ailettes ou des pales 14. Le produit à traiter est introduit en 15 dans la chambre 7 et en sort par le conduit 16. L'agent frigorigène est introduit par le conduit 17 dans la chambre extérieure 4 et il en sort par le conduit 18, des vannes 19 et 20 étant prévues sur ces deux conduits. L'introduction de l'agent frigorigène dans la chambre inté rieurs 6 sseffectue par le conduit 21, avec vanne 22, ce conduit étant raccordé à un tube 23 coaxial au cylindre 5. La sortie s'effectue par un conduit annulaire 24 et un conduit 25 avec vanne 26. Les conduits 21-25 peuvent tre constitués par des tuyauteries fixes ou souples. Les presse-étoupes des paliers 10 et Il sont eux-mEmes constitués à la façon des presse-étoupes spéciaux aux machines frigorifiques rotatives0 Le cylindre 1 peut avoir un diamètre de 150 à 500 mut, une longueur de 0,5 ut à plusieurs mètres. La vitesse de rotation du cylindre 5 peut varier de 2 t./mn à 500 t./mn. Eventuellement on peut recourir à une isolation thermique de la paroi extérieure du cylindre 3. Eventuellement un appareillage suivant l'invention peut comporter plusieurs dispositifs du type ci-dessus ou variantes. Les flasques 2-2a formant porte-paliers s'enlèvent et découvrent l'intérieur de l'appareil0 Après avoir effectué le vidé dans la chambre 6 et dans la chambre 4, en utilisant le compresseur frigorifique, on peut procéder à la stérilisation à la vapeur du circuit du produit à refroidir, ainsi qu'à 1enlèvement du cylindre interne. L'appareil suivant l'invention peut autre utilisé pour toutes les applications mentionnées au début du texte qui précède. Une application intéressante concerne le traitement de la vendange, la vendange foulée et égrappée étant introduite en 15 dans la chambre 7 de l'appareil et en ressortant traitée par le conduit 16. REVENDICATIONS 1) Appareil échangeur de chaleur, notamment de réfrigération pour le traitement ou la production de liquides alimentaires, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre cylindrique traver séide longitudinalement par le produit à traiter, un cylindre extérieur à la chambre dans lequel passe un agent refroidissant, et un cylindre intérieur à la dite chambre dans lequel passe également un agent refroidissant. 2) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre intérieur est animé d'un mouvement de rotation. 3) Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le cylindre intérieur est pourvu d'ailettes, palettes, ou analogues, assurant l'agitation du produit à traiter. 4) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre intérieur est fixe. 5) Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un agitateur rotatif prévu dans la chambre traversée par le produit à traiter. 6) Application de l'appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes au traitement de la vendange foulée et égrappée.