Brevet FR2334301A1 — publié le 19770708

La présente invention, qui a été développée dans les installa tions de la Laiterie Coopérative de Péries, a pour objet un dispositif de traitement à contre-courant de produits, notamment de matières alimentaires, par un liquide. Le terme de traitement doit être compris comme englobant les processus visant tant à l'addition de substances qu'à leur extraction. Selon l'un de ses aspects, dont on se servira pour décrire en détail la forme de réalisation mise en oeuvre à cet effet, l'invention propose un dispositif d'éluvion de produits du genre granulés, notamment de caillebotte, opérant à contre-courant d'un liquide éluant dans une cascade d'auges. Dans la fabrication de produits en grains comme la fabrication de caillebotte par coagulation de la caséine d'un lait écrémé ou non, il est nécessaire de laver le coagulat pour 1'élue des sels et autres solutés du sérum. Il est courant de fragmenter le coagulat et de le laver à l'eau ou avec un liquide de lavage, pour éluer le coagulat granulé et éliminer partiellement ou totalement les so- lutés du sérum (sels minéraux et lactose) retenus par le coagulat. On sait que l'élution, qui met en oeuvre une diffusion des solutés à travers la masse de granulé, est plus complète et rapide si l'on opère par circulation à contre-courant du granulé et du liquide éluant, en sorte que les concentrations de solutés dans le granulé et dans l'éSuant convergent simultanément vers la concentration d'équilibre de diffusion. On connait des dispositifs de lavage des produits de caillage du lait dans lesquels le produit est brassé avec un liquide éluant mais la circulation à contre-courant n'est obtenue que soit par chute du produit au sein d'un liquide soit par déplacement relatif d'une phase Par rapport à l'autre. Dans aucun de ces appareils de l'art antérieur, on ne retrouve pour le produit à laver et le liquide éluant des ddplacements en directions opposées entre des extrémités d'entrée et de sortie opposées elles aussi. Par ailleurs, ces dispositifs ne permettent pas d'intervenir efficacement et par étapes progressives sur la dure du contact entre les phases en présence ; leur fonctionnement est d'ailleurs souvent discontinu, une phase de collecte du granulé succédant å une phase d'élution. Compte tenu de ces inconvénients, le problème que l'invention vise à résoudre est de réaliser un dispositif d'élution de granulé où le granulé circule sensiblement horizontalement à contre-courant d'un liquide d'élution s'écoulant par gravité. L'invention propose à cet effet un dispositif de traitement à contre-courant de produits, notamment de matières alimentaires, opérant par circulation du produit à contre-courant d'un liquide de traitement, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralite d'auges oblongues sensiblement horizontales disposées en cascade d'une auge extrême amont à une auge extrême aval, le liquide de traitement parcourant chaque auge longitudinalement, et passant d'amont en aval successivement d'une auge à l'autre par un ddversoir, et dans chaque auge un moyen de brassage avec des organes de poussde du produit à contre-courant du liquide de traitement et un moyen d'écopage adapté à remonter le produit vers l'auge amont par-dessus le déversoir correspondant, le moyen d'écopage de l'auge extrême amont déchargeant le produit dans un réceptacle. Selon une application de l'invention, la matière alimentaire est la caillebotte qui est traitée à contre-courant par un liquide éluant. Grâce à cette disposition, ltélution à contre-courant a lieu sur la totalité de la longueur de la multiplicité d'auges, la vitesse de circulation du liquide éluant dans le dispositif est réglable par le ddbit d'arrivée dans l'auge extrême amont, tandis que la vitesse de déplacement du granulé d'aval en amont est imposée par les organes de poussée du moyen de brassage. Il est ainsi possible d'adapter les vitesses de circulation à contre-courant aux conditions optimales d'élution indépendamment de la vitesse de dépla- cement relatif entre les grains et le liquide sous l'effet de la gravité. De préférence, les auges ont un fond en portion de cylindre limité par des génératrices de bord et sont fermées aux extrémités par des cloisons planes transversales, et le moyen de brassage est un rotor coaxial au cylindre d'auge avec des raclettes parallèles à l'axe balayant le fond des auges, et les moyens de poussée sont des aubages plans fixés radialement sur les raclettes et en biais par rapport à des sections droites du cylindre d'auge. Lors de la rotation du rotor, les raclettes soulèvent le granulé du fond de l'auge pour laisser passer le liquide d'élution entre les grains, tandis que les aubages plans constituent des fractions de vis d'Ar chimie pour pousser les grains vers l'amont. De prdférence également, les déversoirs aval et amont d'une auge sont disposés diagonalement opposés sur deux bords, et les raclettes balayent le fond de l'auge depuis le bord aval vers le bord amont, et le moyen d'écopage est fixé au rotor et comprend une semelle rectangulaire plane balayant par un bord le fond de l'auge, bordée de deux joues dans des plans perpendiculaires à l'axe du rotor encadrant le déversoir amont, et formant avec un plan tangent au cylindre d'auge un dièdre aigu dirigé en sens inverse de la rotation du rotor.Le moyen d'écopage forme avec le fond de l'auge un espace confiné ouvert vers l'avant dans le sens de la rotation qui emprisonne le granulé ; puis lorsque le bord de la semelle atteint le niveau du déversoir amont, la semelle forme plan incliné sur lequel le granulé glisse pour se décharger par-dessus le déversoir dans l'auge amont. Les deux joues peuvent être solidaires de la semelle, ou bien la cloison d'extrémité de l'auge constitue une joue. Avantageusement, le moyen d'écopage est muni de lèvres d'étanchéité aux lignes de glissement sur l'auge. La semelle peut, par exemple, affecter la forme d'un tamis sur lequel le granulé s'égoutte avant d'être déchargé dans l'auge amont. Selon une disposition préférée de l'invention la génératrice de déversoir aval est environ à 670 d'un rayon vertical d'une section droite d'auge, la génératrice de déversoir amont à environ 780 du même rayon vertical et le dièdre aigu formé par la semelle est ouvert à environ 410. Les auges sont avantageusement accolées, une auge amont et une auge aval en succession dans la cascade ayant chacune une génératrice de bord contiguS6. Les rotors peuvent être entraînés par un organe moteur commun, soit en synchronisme soit avec des vitesses propres au moyen de mécanismes connus de l'homme de l'art. De préférence, les moyens d'écopage des rotors successifs sont montés avec un décalage angulaire. On appréciera que l'on dispose ainsi de deux paramètres pour influer au niveau de chaque auge sur le traitement du produit, à savoir la vitesse du rotor et la largeur du dispositif d'écopage. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en élévation latérale et en coupe selon I-I de la succession d'auges en cascade du dispositif d'élution de l'invention. La figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective, à plus grande échelle, de deux auges successives avec arrachement partiel de Itune des cloisons latérales du dispositif On Fe réfèrera d'abord aux figures 1 et 2 pour décrire le dispositif dans son ensemble. La forme de réalisation choisie comporte cinq auges mais il est bien entendu que ce nombre peut être choisi à volonté suivant les applications envisagées. En 1, 2, 3, 4 et 5 sont représentées les auges en forme de secteurs cylindriques dans chacune desquelles tourne un rotor 6 d'axe sensiblement horizontal 7. Les auges sont disposées en cascade à pas régulier depuis l'auge amont 1 jusqu'à l'auge aval 5. Chaque auge est fermée sur ses cotés par deux joues 8, 9 parallèles entre elles et perpendiculaires aux arbres 7 des rotors ; de plus, chacune des auges comporte, diagonalement opposés (figure 2), des déversoirs 10, Il ménagés localement au niveau des bords d'ex trémité associés des auges successives. Le trajet du liquide éluant peut ainsi être défini ; introduit au niveau de l'auge amont 1, il circule d'auge en auge par le jeu des déversoirs après avoir traversé longitudinalement chacune des auges, grâce à la disposition des déversoirs aux extrémités d'une diagonale. Les flèches F montrent le sens général de circulation du liquide éluant qui, en fin de trajet, est repris dans une goulotte collectrice 12. Par la suite, les concepts d'amont et d'aval seront toujours utilisés en référence au trajet du liquide éluant. Chaque rotor 6 comprend, attelés à un arbre 7 des séries de bras en étoile 13 à l'extrémité desquelles sont fixées des raclettes 14 parallèles à l'axe de rotation ; ces raclettes étant à leur tour équipées d'aubages 15 montés obliquement par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Sur son arbre 7 et à hauteur du déversoir amont de l'auge associée, chaque rotor est muni d'une écope 16, qui sera décrite plus en détail par la suite, définie par une semelle 17, prise entre des flasques 18, 19. La disposition en bout des bras en étoile 13 et la longueur des raclettes 14 sont telles qu'aux jeux usuels près, elles balayent intégralement le fond de l'auge d'un bord aval vers un bord amont. Ainsi qu'on l'a fait pour le liquide éluant, on définira maintenant le trajet du granulé, caillebotte par exemple, à éluer. Introduit dans l'auge aval 5 dans le liquide éluant descendant depuis l'auge amont 1, le granulé est soumis par le jeu des raclettes 14 et des aubages 15 à deux actions distinctes : l'une de brassage général par les raclettes 14 pour favoriser la dispersion du granulé au sein du liquide éluant, l'autre de poussée latérale progressive par les auges 15 visant à faire parcourir au granulé toute la longueur d'une auge entre un déversoir aval et un déversoir amont avant de le reprendre dans l'une des écopes 16 qui le déverse dans l'auge immédiatement supérieure. Le sens général du trajet du granulé est signalé par les flèches G, à contre-courant du trajet F de l'éluant. Au niveau de l'auge amont 1, le produit élué est recueilli dans un récipient collecteur 20. La figure 2 permet de mieux suivre le détail de cette opération de brassage, de poussée et d'écopage. On a supposé que les auges représentées correspondaient à celles désignées par les références numériques 3 et 2 sur les figures 1 et 2. Au niveau du déversoir 11 de l'auge 3, celle-ci est chargée en granulé provenant de l'auge située plus en aval, 4 en l'occuren- ce. Le produit est régulièrement brassé par les raclettes 14, au nombre de trois, symétriquement réparties autour de l'arbre 7 du rotor 6, dans l'exemple représenté. La position et l'inclinaison des aubages 15 sont telles qu'elles constituent des fractions de vis d'Archimède et font cheminer progressivement le granulé du déversoir 11, ou d'entrée pour ce qui est du granulé, vers le déversoir 10, de sortie. Durant tout ce trajet du granulé, assorti d'un renouvellement continue l'eau qui l'environne, celui-ci circule à contre-courant de ltéluant arrivant de l'auge amont 2 par le déversoir 11 et se dirigeant vers le déversoir 10 de l'auge 3. Au droit du déversoir amont de chacune des auges, le rotor 6 est équipé d'un dispositif d'écopage ou de ramassage 16 essentiellement constitué par l'assemblage d'une semelle en forme-de plaque plane 17 prise entre deux flasques 18, 19 ; cette plaque peut, dans certains cas, être constituée par un tamis. Ces flasques 18, 19 ont une forme générale de secteur circulaire dont les extrémités en arc de cercle 21, 22 sont garnies de lèvres élastiques 23, 24 formant joint d'étanchéité avec le fond de l'auge. La plaque 17 est disposée de sorte à ce que son arête arrière 25 (par rapport au sens de rotation H des rotors) balaye le fond de l'auge, son arête avant 26 étant à distance du fond de l'auge. Au niveau de cette arête 25, il est également prévu une garniture élastique d'étanchéité 27 par rapport au fond de l'auge. Il se trouve ainsi créé un espace confiné, ouvert vers l'avant, limité en épaisseur par la plaque 17 et le fond de l'auge et en lar geur par la partie des flasques 18, 19 comprise entre la plaque 17 et le fond de l'auge. A chaque tour du rotor, le granulé est progressivement emprisonné et entraîné par l'écope 16 dans sa rotation ; dès que l'arête arrière 25 de la plaque 17 et son joint associé 27 atteignent le niveau du déversoir 10, la plaque 27 forme un plan incliné et, le granulé glisse pour se décharger par-dessus le déversoir dans l'auge amont. Cette séquence se reproduit successivement d'auge aval en auge amont jusqu'à l'auge 1 dont l'écope 16 vide son chargement dans un récipient collecteur 20. En se référant maintenant aux figures 1, 2 et 3, on donnera quelques détails complémentaires d'ordre constructif ; la cascade d'auges est généralement montée au sein d'une enveloppe 29 dont on ne représente que l'entourage 28 constitué notamment par les parois latérales 30, 31. Cette disposition vise, entre autres, la possibilité d'un nettoyage intégré. Les arbres 7 des rotors sont entraînés par le moteur 32 par l'intermédiaire de mécanismes de transmission dont les variantes sont connues de l'homme de l'art. Les écopes 16 sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres sur les rotors successifs des auges en cascade. Au niveau de chaque déversoir, l'extrémité aval de chaque auge présente une zone plane 33 tangente à la partie courbe et qui vient se raccorder sur la largeur du déversoir à l'arête amont de l'auge suivante, de sorte à assurer l'écoulement de l'éluant à ces emplacements. Préférentiellement, le bord aval d'une auge est situé à environ 670 d'un rayon vertical d'une section droite d'auge, tandis que le bord amont se trouve à environ 780 du même rayon de référence. En dehors des déversoirs, les auges sont accolées par contiguXté de de leurs génératrices de bord en regard. Par rapport à la tangente au cylindre d'auge passant au point de contact de l'arête arrière 25 de la plaque 17 de l'écope 16, le dièdre aigu dirigé en sens inverse de la rotation du rotor et défi- ni par cette tangente et une arête latérale de la plaque, est ouvert à environ 410. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus mais englobe toutes variantes d'exécution. C'est ainsi que l'écope 16 peut ne comporter qu'un flasque intérieur 19, l'arête latérale extérieure de la plaque 17 étant munie d'une garniture élastique frottant directement sur la joue 8 ou 9 en vis-à-vis de l'auge. FEVEND ICAT IONS 1. Dispositif de traitement de produits, notamment de matières alimentaires, opérant par circulation du produit à contre-courant. d'un liquide de traitement, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'auges oblongues sensiblement horizontales disposées en cascade d'une auge extrême amont à une auge extrême aval, le liquide de traitement parcourant chaque auge longitudinalement, et passant d'amont en aval successivement d'une auge à l'autre par un déversoir, et dans chaque auge un moyen de brassage avec des organes de poussée du produit à contre-courant du liquide de traitement et un moyen d'écopage adapté à remonter le produit vers l'auge amont par-dessus le déversoir correspondant, le moyen d'écopage de l'auge extrême amont déchargeant le produit dans un réceptacle. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ! la matière alimentaire est la caillebotte qui est traitée par un liquide éluant. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque auge étant constituée d'un fond en portion de cylindre limitée latéralement par des génératrices de bord et fermée suivant des sections droites du cylindre précité par des cloisons d'extrémité, le moyen de brassage est un rotor tournant coaxialement au cylindre d'auge précité, et muni de raclettes parallèles à l'axe du rotor et balayant le fond de l'auge, lesdits organes de poussée étant constitués par des aubages plans fixés radialement sur les raclettes et en biais par rapport à des sections droites du cylindre d'auge. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les déversoirs aval et amont d'une auge étant disposés chacun sur une génératrice du cylindre d'auge en-dessous d'une desdites génératrices de bord et au voisinage d'une des deux cloisons d'extrémité, et lesdites raclettes balayant le fond de l'auge de la génératrice de déversoir aval à la génératrice de déversoir amont, ledit moyen d'écopage solidaire dudit rotor comprend une semelle rectangulaire plane avec un premier bord parallèle à l'axe du rotor balayant le fond de l'auge, la semelle formant avec un plan tangent au cylindre d'auge suivant ledit premier bord un dièdre aigu dirigé en sens inverse de la rotation du rotor, et deux moyens de confinement situés dans deux sections droites du cylindre d'auge encadrant le déversoir amont et s'étendant respectivement au moins d'un premier et d'un second côtés latéraux de la semelle jusqu'à la périphérie du cylindre d'auge. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite semelle est une plaque. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les deux moyens de confinement sont deux joues solidaires de la semelle. 7. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que, le déversoir amont étant adjacent à une cloison d'extrémité de l'auge, le premier moyen de confinement est constitué par la cloison précitée, et le second moyen de confinement par une joue solidaire de la semelle. 8. Dispositif selon une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que ledit moyen d'écopage est garni de lèvres d'étanchéité souples glissant sur ladite auge selon des lignes de contiguoté entre moyen d'écopage et auge. 9. Dispositif selon une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la génératrice de déversoir aval étant environ-à 670 d'un rayon vertical d'une section droite d'auge, et la génératrice de déversoir amont environ à 780 du rayon vertical précité, ledit dièdre aigu est ouvert à environ 410. 10. Dispositif selon une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé par l'accolement de chaque auge amont à l'auge aval suivante dans la cascade selon des génératrices de bord. 11. Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un entraînement en synchronisme desdits rotors de la pluralité d'auges, avec un décalage angulaire des moyens d'écopage. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par un organe moteur commun d'entraînement desdits rotors.