Brevet FR2283937A1 — publié le 19760402

L1invention a pour objet un procédé et une installation du genre de ceux qui permettent la fabrication de colle d'amidon. La colle d'amidon, qui est destinée notamment à 1'industrie du papier et en particulxr à celle du carton ondulé, est constituée par un lait d'amidon dont les grains sont maintenus en suspension au moyen d'amidon gélatinisé; en d'autres termes, cette colle est formée d'un mélange de lait d'amidon cru et d'amidon gélatinisé dans des proportions fixées à l'avance. Des procédés et dispositifs travaillant en discontinu ainsi que des procédés et dispositifs travaillant en continu ont été proposés pour fabriquer la colle d'amidon. Dans tous ces procédés et dispositifs on réalise à l'intérieur d'une cuve dite secondaire ou de mélange, le mélange de lait d'amidon et de l'amidon gélatinisé en des proportions qui sont imposées par la viscosité finale de la colle, dont c'est la caractéristique de base. L'invention a pour but surtout de mettre à la disposition de l'usager un procédé et une installation du genre en question propres à fabriquer une colle d'amidon dont la viscosité est maintenue constante d'une façon continue, ce que les procédés et installations connus ne permettent pas de réaliser. Pour ce faire, le procédé conforme à l'invention consiste à gélatiniser de façon intermittente des fractions du lait d'amidon avec lequel est alimentée la cuve secondaire, la proportion de lait d'amidon gélatinisé étant réglée en continu en fonction de la viscosité de la colle sortant de ladite cuve secondaire, tout écart de la viscosité de cette colle par rapport à une valeur de consigne se traduisant par une modification de la proportion correspondante d'amidon gélatinisé à l'entrée de la cuve. L'installation conforme à l'invention propre à la mise en oeuvre du susdit procédé est caractérisée par le fait qu'elle comprend une cuve secondaire équipée d'une part de moyens de brassage suffisamment puissants pour qu'à un instant donné la viscosité de la colle soit substantiellement la même en tout point de la cuve, d'autre part de moyens de détection capa bles de détecter toute variation de cette viscosité par rapport a une valeur de consigne et, d'autre part encore, des moyens de gélatinisation capables de gélifier en amont de la cuve secodai- re le lait d'amidon introduit dans celle-ci, le ronctionr-ent desdits moyens de gélatinisation étant assujetti aux susdits moyens de détection des variation de viscosité. Suivant un premier mode de réalisation avantageux, les moyens de détection de la viscosité dont est équipée la cuve secondaire de l'installation conforme à l'invention sont constitués par un viscosimètre monté sur la canalisdtion de sortie de la cuve et les moyens de gélatinisation par une enceinte de mélange montée sur la canalisation d'amenée du lait d'amidon et reliée à une source de vapeur d'eau par une canalisation équipée d'une électrovanne, les cycles d'ouverture et de fermeture de ladite électrovanne étant commandés par un système de minuterie assujetti aux signaux émis par le susdit viscosimètre. Suivant un second mode de réalisation avantageux,les moyens de détection des variations de viscosité dont est équipée la susdite installation sont constitués par des éléments de détection du niveau de la colle dans la cuve secondaire. Mises à part les susdites caractéristiques, l'invention vise encore d'autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. L'invention sera encore mieux comprise à l'aide du complément de description qui suit et qui est relatif a des modes de réalisation avantageux illustrés par les dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique dlune installation confor me à l'invention et - la figure 2 est une vue schématique d'une variante d'une partie de l'installation montrée figure 1. Se proposant par conséquent de fabriquer une colle d'amidon dont la viscosité est sensiblement constante, conformément à l'invention, on gélatinise de façon intermittente des fractions du lait d'amidon acheminé vers la cuve secondaire d'une installation de fabrication de colle d'amidon en continu et on règle en continu la proportion de lait d'amidon gélatinisé en fonction de la viscosité de la colle d'amidon sortant de la cuve de telle sorte que toast écart de la viscosité de la colle sortant de la cuve par rapport à une valeur de consigne choisie à l'avance, est immédiatement corrigé par une augmentation ou une diminution correspondante de la proportion d'amidon gélatinisé dans la colle. En d'autres termes, lorsque l'on détecte dans la colle sortant de la cuve secondaire une variation de la viscosité dans le sens d'une baisse, on fait remonter la viscosité par une proportion accrue d'amidon gélatinisé et, lorsqu'on détecte une variation dans le sens d'une augmentation on diminue la proportion d'amidon gélatinisé. Pour ce faire,on peut agir sur les durées respectives des séquences d'admission de lait d'amidon cru et d'amidon gélatinisé. Conformément à l'invention, on automatise la détection des variations de viscosité à la sortie de la cuve secondaire et la commande des variations subséquentes des durées des séquences d'admission de lait cru et d'amidon gélatinisé. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on a recours à une installation comportant une cuve primaire 1 de préparation de lait d'amidon et à partir de laquelle on alimente une cuve secondaire 2 qui est équipée - d'une part de moyens de brassage suffisamment puissants pour qu'à un instant donné la viscosité de la colle soit substantiel liement la meme en tout point de la cuve, - d'autre part de moyens de détection capables de détecter toute variation de cette viscosité par rapport à une valeur de consi gne et - d'autre part encore, de moyens de gélatinisation capables de gélifier en amont de la cuve secondaire le lait d'amidon intro duit dans celle-ci, le fonctionnement desdits moyens de gélati nisation étant assujetti aux susdits moyens de détection des variations de viscosité La cuve secondaire 2 ou cuve de mélange est reliée à son tour, par l'intermédiaire d'une cuve tampon 3.aux cuves de stockage non montrées. Dans les deux modes de réalisation illustrés par les figures 1 et 2, la cuve 1 (on signale que la capacité de cette cuve est comprise généralement entre 100 et 150 litres pour une installation capable de fournir environ 2 500 litres de colle par heure) est alimentée -e eau à partir d'une cuve 4 à niveau co stant régulé-par un dispositif tel qu'un flotteur 5, cette cuve 4 étant replie li cuve I par une canalisation 6 comportant une vanne 7 et un Ge- bitmètre 8, -en amidon à partir d'un système 9 de stockage e vrac compor- tant un dispositif du type à vis doseuse 10, -en soude caustique à partir d'un système de stockage en vrac 11, équipé d'un dispositif du type pompe doseuse 12 qui achemine la soude par une canalisation 13 vers la cuve 1, cette canalisation 13 pouvant déboucher dans la canalisation 6 comme montré, en aval du débitmètre 8. La cuve 1 est équipée en outre: -de moyens d'agitation défloculants 14 propres à assurer une bonne homogénéisation du lait d'amidon et, -pour avoir un niveau constant, d'un système de contrôle de niveaux schématiquement représenté en 15 et auquel sont assujettis les dispositifs d'alimentation en eau, amidon et soude. C'est la cuve 2 qui est équipée de moyens d'introduction de borax. Pour fixer les idées, on signale que lait d'amidon fabriqué dans la cuve 1 se compose généralement de 70 à 85% d'eau et de 15 à 30% d'amidon auxquels sont ajoutés de 1,5 à 3,5% de soude calculés par rapport à l'amidon. L'acheminement du lait d'amidon contenu dans la cu- ve 1 vers la cuve 2 se fait par une canalisation 16 grâce à une pompe volumétrique 17 dont les caractéristiques sont choisies e fonction des quantités horaires de colle à fabriquer et par cosé- quent, de la quantité de lait d'amidon à acheminer. C'est sur la canalisation Aó que sont disposés les susdits moyens de gélatinisation équipant la cuve 2. Ces moyens de gélatinisation peuvent etre constitués par une enceinte de mélange 18, reliée à une source de vapeur d'eau non montrée par une cana- lisation 19 qui est équipée d'une électrovanne 20 dont il sera question ci-après. La canalisation 16 peut également relier l'en- ceinte 18 à une source d'alcali, notamment de soude. Lorsque cetelectrovanne est ouverte, la vapeur d'eau est admise-dans l'enceinte de mélange 18 et l'amidon est gélifié; lorsqu'elle est fermée, le lait d'amidon parvient inaltéré dans l'enceinte 2. Les susdits moyens de brassage équipant l'enceinte 2 comprennent un dispositif d'agitation 21 très puissant et au moins une pompe centrifuge 22 propre à disperser d'une façon pratiquement immédiate le lait d'amidon cru ou gélifié parvenant dans la cuve. Le principe de ces pompes 22 est de prélever le contenu de la cuve 2 en un point donné (notamment au niveau où débouche la canalisation 16)et de le réinjecter au niveau des moyens d'agitation grace à des tuyauteries respectivement 22 a et 22 b. Gracie à cet ensemble d'agitateurs et de pompes, non seulement la composition, donc la viscosité du contenu de la cuve 2, est à un instant donné pratiquement la même en tout point de la cuve, mais encore on confère à cette viscosité une bonne tenue dans le temps. C'est à l'intérieur de la cuve 2 que la colle d'amidon est additionnée de la quantité de borax nécessaire. Pour ce faire,on prévoit un système 23 de stockage en vrac dudit borax, ce système étant équipé d'une vis doseuse 24, la marche et 1'arrêt de cette vis étant commandés par le système de contrôle de la cuve 1, représenté en 15. Pour fixer les idées, on signale que la proportion de borax introduite dans la colle peut aller jusqu'à 2,5 % par rapport à l'amidon, cette quantité étant choisie en fonction de l'utilisation à laquelle est destinée la colle, c'est-à-dire en fonction de la porosité des papiers sur la machine à onduler, et de telle façon que la colle migre suffisamment sur le papier. L'acheminement de la colle contenue dans la cuve 2 s'effectue par une canalisation 25 débouchant dans la susdite cuve tampon 3, l'amidon sortant de la cuve 3 étant acheminé par une canalisation 26, munie d'une pompe volumétrique 27 vers les cuves de stockage non montrées. Ainsi qu'il a dté indiqué plus haut, l'invention a principalement pour but d'assurer une valeur aussi constante que possible à la viscosité de la colle sortant de la cuve 2. Il s'agit donc, au départ d'une fabrication, de fixer une valeur de consigne en ce qui concerne cette viscosité. Pour ce faire, on peut prévoir sur la canalisation 25 une vanne 28 permettant de régler la section de passage; en effet, une modification de ladite section de passage permet d'avoir une action directe sur la viscosité: pour un même écoulement quantitatif de colle par unité de temps une section plus faible impose une viscosité plus faible et vice-versa; en d'autres termes, il existe une relation de proportionnalité entre la viscosité de la colle et la section de passage imposée au moyen de la vanne 28. De préférence, on prévoit sur la canalisation 25 une vanne de fermeture 29 en plus de la vanne 28. Ceci étant, la cuve 2 de l'installation conforme à l'invention comprend des moyens propres a' détecter toute variation, par rapport à la susdite valeur de consigne, de la viscosité de la colle sortant de ladite cuve. Suivant un premier mode de réalisation montré à la figure 1, ces moyens de détection-sont constitués par au moins un dispositif détecteur de niveau 30 de la colle contenue dans le cuve 2, celle-ci jouant alors dans son ensemble un rôle de viscosimètre. Ce dispositif détecteur de niveau peut être constitué par une sonde de niveau, par exemple du type de celles qui permettent d'avoir une action directe lorsque le liquide quitte ou touche l'électrode de contact. Ce dispositif détecte toute variation de niveau dans la cuve 2, c'est-à-dire toute variation de viscosité de la colle puisque,pour une section de passage donnée de la vanne 28,c'est-à-dire pour une valeur de consigne donnée de la viscosité, tout écart par rapport à celle-ci se traduit par une variation de la vitesse d'écoulement de la colle, c'est-à-dire par une variation du niveau de la colle dans la cuve. Par conséquent, lorsque la viscosité descend au dessous de la valeur de consigne, l'écoulement s'accélère et le niveau baisse, le dispositif détecteur envoie alors un signal qui déclenche la fabrication d'une quantité accrue de support, c'est-à-dire d'amidon gélatinisé, jusqu'à ce que la viscosité ait remonté à la valeur de consigne. Inversement, une augmentation de la viscosité aura pour effet une diminution de la proportion du support dans la colle. A priori, on pourrait imaginer un assujettis- sement direct de la vanne 20 au détecteur de niveau 30 faisant par conséquent varier, en fonction des ordres reçus du détecteur 30, la longueur relative de la curée d'introduction de vapeur, c'est-à-dire la durée relative de la phase 'fabrication de support" dans un cycle de fonctionnement qui comprend une phase d'introduction de lait d'amidon cru et une phase d'introduction de lait d'amidon gélatinisé dans la cuve 2. TJn tel dispositif étant relativement compliqué à réaliser, on peut avoir recours, par exemple, à deux groupes de deux minuteries chacun (l'ensemble est schématiquement représenté en 31) qui sont reliés au détecteur 30 d'une part et à la vanne 20, d'autre-part par, respectivement, des circuits 32 et 33. Les deux groupes de deux minuteries correspondent chacun à un cycle différent ayant respectivement une séquence d'admission de lait d'amidon cru longue et une séquence d'admission de l'amidon cru courte, la séquence de gélatinisation, c'est-à-dire de fabrication de support pouvant être la même. Pour fixer les idées, on indique que pour une installation permettant de fabriquer 2 500 1. de colle à l'heure et dans laquelle les cuves 1 et 2 ont respectivement une capacité de 150 et de 450 1, le cycle de l'un des groupes de minuteries comprendra avantageusement une séquencede 25 secondes d'admission de lait cru pour 6 secondes de fabrication de support, le cycle de l'autre groupe comprenant une séquence de 31 secondes d'admission de lait cru pour une même durée d'admission de support. Lorsque le dispositif 30 détecte une baisse de viscosité, c'est le ler cycle qui est déclenché et lorsqu'il détecte une augmentation c'est le 2eme cycle qui est déclenché. Il va de soi que la durée des séquences de chacun des cycles peut être réglée. En cas de besoin, on peut agencer l'enceinte 18 de façon telle que seule une partie du lait d'amidon acheminé vers la cuve 2 traverse la zone de gélification. Dans le mode de réalisation de la figure 2, les moyens de détection des variations de viscosité équipant la cuve 2 sont constitués par un viscosimètre schématiquement montré en 34, disposé à l'intérieur de la cuve 3 comme montré et fonctionnant comme indiqué ci-dessous, cette cuve étant alors séparée en deux parties par une paroi 35 comportant un trou 36 permettant le passage de la colle depuis le compartiment 3, dans lequel débouche la canalisation 25 et dans lequel est logé le viscosimètre, vers le compartiment 3 > , dans lequel débouche la canalisation 26. Le fonctionnement du viscosimètre 34 est le suivant: un disque de forme et de dimension étudiées en fonction de la plage de viscosité désirée tourne au moyen d'un moteur électrique dars le llquide -; contrôler; le moteur est guidé axialement et non retenu en rotation; . ressort spiralé absorbe le couple dû à la résistance du disque dans le liquide. Toute variation de ce couple donne alors une rotation plus importante du moteur retenu en rotation par le ressort spiralé; sur ce moteur est fixé un index qui, reporté sur ur cadran étalonné, permet de connaître à tout moment la viscosité instantanée de la colle. Ce système est complété par une régulation par contact mini-maxi; on a donc une possibilité de régulation. On signale que l'on peut avoir recours à un viscosimètre à point de consigne et à régulateur du typeCOVIST,T de la Société suisse CONTRAVES. La vanne 20 est assujettie comme dans le mode de réalisation précédent au détecteur de variation de niveau, c'est-à-dire en l'occurence au viscosimètre 34, scit directement soit par l'intermédiaire du système de deux groupes de deux minuteries décrit plus haut, les mêmes éléments étant affectés des mêmes références. Il est avantageux de choisir la viscosité de la colle sortant de la cuve 2 de façon telle -qu'elle corresponde à celle de la colle pour carton ondulé double face. Il est alors très facile de passer à une fabrication de colle pour carton ondulé simple face en diluant la colle double face par de l'eau introduite de façon contrôlée dans la cuve 3, comme montré, au moyen d'un débitmètre 37. Pour fixer les idées on indique qu'une formule de colle pour une production de 2 500 1/heure pourrait etre la suivante - Eau ..................................1 902 litres/heure - Amidon 500 kg /heure - Soude caustique 35 litres/heure à 36 Bé - Borax r 11 kg/heure - Eau supplémentaire pour colle simple face................................... 20 litres/heure. De toutes les façons les quantités des différents ingrédients peuvent être changées à tout moment, l'installation modifie automatiquement les pourcentages d'amidon gélifié afin d'obtenir la viscosité que l'on a affiché au viscosimètre. En suite de quoi, on dispose ainsi d'un procédé dé et d'une installation pour la fabrication de colle d'amidon, dont les caractéristiques résultent suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'insister à leur sujet et qui présentent par rapport à ceux qui existent déjà de nombreux avantages, notamment : - celui de fournir une colle de viscosité constante, - celui de permettre la fabrication de colles de viscosité constan te dont la valeur peut être modifiée à tout moment - celui de pouvoir modifier la composition de la colle sans pour cela modifier la viscosité finale Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont déjà été envisagés; elle en embrasse au contraire toutes les variantes REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication en continu de colle d'amidon de viscosité constante constituée par un mélange de lait d'amidon cru et d'amidon gélatinisé, caractérisé par le fait aue l'on gélatinise de façon intermittente des fractions du lait d'amidon cru introduit en continu dans une cuve de mélange, la proportion de lait d'amidon ainsi gélatinisé étant réglée en continu en fonction de la viscosité de la colle obtenue dans la cuve, tout écart de la viscosité de cette dernière par rapport à une valeur de consigne se traduisant par une modification correspondante de la proportion d'amidon gélatinisé. 2. Installation de fabrication en continu de colle d'amidon, caractérisée par le fait qu'elle comprend une cuve secondaire -équipée, d'une part, de moyens de brassage suffisamment puissants pour qutà un instant donné la viscosité de la colle soit substantiellement la même en tout point de la cuve, d'autre part, de moyens de détection capables de détecter toute variation de cette viscosité par rapport à une valeur de consigne et, d'autre part encore, de moyens de gélatinisation capables de gélifier,en amont de la cuve secondaire, le lait d'amidon introduit dans celle-ci, le fonctionnement desdits moyens de gélatinisation étant assujetti aux susdits moyens de détection des variations de viscosité. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les moyens de détection de la viscosité dont est équipée la cuve secondaire sont constitués par un viscosimètre monté sur la canalisation de sortie de la cuve et les moyens de gélatinisation par une enceinte de mélange montée sur la canalisation d'amenée du lait d'amidon et reliée à une source de vapeur d'eau par une canalisation équipée d'une électrovanne, les cycles d'ouverture et de fermeture de ladite électrovanne étant assujettis aux signaux émis par le viscosimètre. 4. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les moyens de détection des variations de viscosité dont est équipée la cuve secondaire sont constitués par des éléments de détection du niveau de la colle dans celle-ci et les moyens de gélatinisation par une enceinte de mélange montée sur la canalisation d'amenée du lait d'amidon et reliée à une source de vapeur d'eau par une canalisation équipée d'une électrovanne, les cycles d'ouverture et de fermeture de ladite électrovanne étant assujettis aux signaux émis par les éléments de détection du niveau. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisée par le fait que les moyens de gélatinisation sont constitués par une enceinte de mélange reliée à une source d'alcali. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée par le fait que l'enceinte de mélange est agencée de façon telle que seule une partie de l'amidon traverse la zone de gélification. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que les moyens de gélatinisation sont assujettis aux moyens de détection de la viscosité par l'intermédiaire d'unsystème de groupes de minuteries dont chacun correspond à un cycle différent, ayant chacun respectivement une séquence d'admission de lait d'amidon et une séquence d'admission d'amidon gélatinise.