Brevet FR2417260A1 — publié le 19790914

La présente invention concerne un appareil de réfrigération de liquide contenu dans une cuve et, plus particulièrement, de lait contenu dans une cuve destinée à recevoir successivement plusieurs traites. Pour réfrigérer le lait stocké, après les traites, dans les fermes, on utilise des: cuves de grande capacité et une installation de réfrigération. Dans le passé, on a notamment utilisé des cuves à double paroi dans lesquelles on faisait ruisseler à l'extérieur de la paroi interne un liquide réfrigéré. Ces cuves ne permettent de stocker d'une quantité limitée de lait car la paroi interne qui supporte le poids du lait doit être suspendue par ses bords à ceux de La paroi externe, ce qui crée des contraintes mécaniques difficiles à surmonter dans de grandes cuves. Dans un passé plus récent, on a conçu des cuves dont les parois latérales sont calorifugées et dont le fond est muni d'un évaporateur dans lequel on fait du fréon liquide qui s'évapore pour être recomprimer dans un compresseur classique entraîné par un moteur. Le refroidis serment obtenu dans ces cuves est excellent.Toutefois, quand on ajoute le lait d'une nouvelle traite, c'est à dire à 350 C environ, dans une masse de lait déjA à mains de 40 C, il est nécessaire pour que l'ensemble du lait descende rapidement en température de provoquer une agitation importante à l'intérieure de la-cuve. Or, il est connu qu'une agitation prolongée du lait dans une cuve chargée dégrade la qualité du lait. Par ailleurs, la couche de lait qui est en contact avec le fond de la cuve, où se trouve l'évaporateur, peut se prendre en glace, ce qui est également néfaste pour la qualité du lait. Pour éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus, il a été proposé d'intercaler entre la sortie de la trayeuse et l'entrée dans la cuve de stockage du lait un échangeur dans lequel on fait circuler un fluide froid qui s'échauffe tandis que le lait sty refroidit. Dans certains échangeur de ce type, on fait circuler de l'eau froide ce qui permet d'abaisser notablement la température du lait à l'entrée de la cuve. Toutefois, l'eau réchauffée est perdue ce qui entraîne un gaspillage difficilement acceptable. C'est pourquoi, dans certains échangeurs plus récents, on fait circuler de l'eau à OO C qui est puisée dans un bac à glace où elle est renvoyée après avoir traversé l'échangeur, le volume de glace étant maintenu constant par une installation frigorifique dont l'éva- porateur est couplé au bac de glace.Dans ce cas, ii est possible d'abaisser directement la température du lait à 10 C environ, à la sortie de l'échangeur ce qui permet en principe d'utiliser une cuve simplement calorifugée. Toutefois, une telle cuve, en particulier quand elle est appelée à contenir du lait provenant de six traites successives,(ce qui correspond à la tendance actuelle de ne ramasser le lait dans les fermes que tous les trois jours, demande un calorifugeage extrêmement poussé qui augmente fortement le prix de revient de ces cuves. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un appareil et une installation de réfrigération de lait en utilisant un échangeur de température à eau glacée entre la sortie de la trayeuse et l'entrée de la cuve de stockage du lait qui permettent d'éviter les inconvénients men tiormés ci-dessus des appareils ou installations préexistantes. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu une installation de réfrigération de lait utilisant un échangeur de température à eau glacée entre la sortie de la trayeuse et 1 entrée de la cuve de stockage du lait, l'eau glacée étant puisée dans un bac à glace réfrigéré, dans laquelle une partie de l'eau glacée dudit bac est dérivée vers un échangeur supplémentaire disposé sous le fond de la cuve de stockage. Suivant une autre caractéristique, ledit échangeur supplémentaire est constitué par les parois d'un évaporateur de fréon. Les caractéristiques de la présente invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique d'une installation de réfrigération suivant l'invention, la Fig. 2 est une vue en coupe partielle d'un exemple de réalisation d'échangeur supplémentaire, et la Fig. 3 est une vue schématique d'un appareil de réfrigération couplé à un appareil de récupération de chaleur. L'installation de la Fig. 1 comprend un ballon 1, servant de réservoir intermédiaire, dans lequel se déverse le lait provenant de la machine de traite par la tuyauterie 2. Une pompe 3 sert à pomper le lait chaud contenu dans 1 pour l'envoyer, à travers un échangeur de température 4, par les conduites 5 et 6, vers la cuve de stockage du lait 7. Elle comprend également un bassin d'eau glacée 8, contenant un mélange d'eau et de glace, dont l'eau est soutirée par une pompe 9 pour l'envoyer, par la conduite 10 vers l'échangeur 4, l'eau réchauffée dans l'échangeur 4 sortant de celui-ci par la conduite 11 pour être renvoyée au bassin 8. Le bassin 8 contient un serpentin d'évaporation de fréon 12 qui est associé classiquement à un groupe frigorifique 13. L'installation, telle qu'elle vient d'être décrite dans le paragraphe précédent, est bien connue. L'échangeur 4 est, par exemple, un échangeur à plaque, tel que celui décrit dans le brevet français publié sous le NO 2 175 956; Le lait entre, par 2, dans le ballon 1 à 350 C. L'eau pompée par la pompe 9 est évidemment à 0 C puisqu'on suppose qu'il existe dans le bassin 8 un mélange d'eau et de glace. Le lait sort de l'échangeur 4 à une température comprise entre 1 et 40 C. Suivant l'invention, cette installation est complétée par une vanne 14 dont l'entrée est reliée à la conduite 10 et dont une première sortie est encore reliée à la conduite 10 et une seconde sortie à une conduite 15, qui est reliée à l'entrée d'un échangeur de chaleur 16, associé à la cuve 7, la sortie de 16 étant reliée à la conduite de retour d'eau 11 par une conduite 17. En période de traite, la vanne 14 relie la pompe 9 à l'échangeur 4 par 10 et le fonctionnement est celui qui a déjà été décrit. Une fois la traite terminée, la vanne 14 relie la conduite 10 à la conduite 15 et l'eau glacée du bassin 8 est envoyé dans l'échangeur 16 d'où elle ressort, légèrement réchauffée par la conduite 17 pour être renvoyée par 11 au bassin 8. L'échangeur 16 peut, par exemple, être constitué par un serpentin 18, Fig. 2, appliqué directement contre le fond 19 de la cuve 7. Dans un exemple préféré de l'invention, le serpentin 18 est constitué comme un évaporateur de fréon utilisé pour réfrigérer directement la cuve de stockage, les tubes du serpentin sont formés à partir d'une tôle an acier inoxydable qui est - imprimée sur le fond 19 en formant des canaux semi-circulaires 20, Fig. 2, de manière que le fond 19 constitue une grande partie de la paroi de ces canaux. On obtient ainsi une surface d'échange importante. Le serpentin, peut en plan avoir la forme d'un double limaçon de tels canaux. Comme, au lieu de fréon, on fait passer de l'eau glacée dans les canaux 20, il n'y a aucun risque que le lait se prenne en glace au-dessus du fond 19. Les parois latérales 21 de la cuve 7 sont calorifugées. Il apparaîtra que l'installation de réfrigération du lait complétée par les composants 14 à 18 assure, après le prérefroidissement du lait à travers l'échangeur 4, une conservation de celui-ci dans la cuve 7 entre O et 40 C. L'apport de frigories par 16 ne sert qu'à compenser les pertes. Il faut noter que les moyens à ajouter sont extrêmement simples, consistant en une vanne 14 et des conduites, plus un echangeur quand la cuve 7 utilisée n'est pas une cuve déjà pourvue d'un évaporateur de fréon. L'ensemble montré à la Fig. 3 représente un arrangement regroupant un bassin d'eau glacée 8 et un groupe frigorifique 13, associés à un appareil de récupération de chaleur 22. D'une manière plus détaillée, à la Fig. 3, on retrouve le bassin 8 contenant l'eau glacée 23 dans laquelle plonge le serpentin 12, la pompe 9 refoulant l'eau par la conduite 10, la conduite 11 de retour d'eau et le groupe frigorifique 13 qui se compose d'un compresseur de fréon 24 entraîné par un moiteur électrique 25, qui sont montrés montés sur ur. gâti 26 entre 8 et 22. Le bassin 8 est encore pourvu d'un flotteur 27, qui commande I'ouverture d'un robinet de remplissage 28, quand le niveau d'eau baisse dans 8, et d'un robinet 29 de déversement de trop-plein. Le serpentin 12 est relié à la sortie au compresseur 24 par un tuyau 30 transportant du fréon liquide qui s'évapore dans 12. A la sortie de 12, un tuyau 31 reprend le fréon, à l'état gazeux, pour l'envoyer dans un condenseur constitué par un serpentin 32 plongé dans un volume d'eau 33 qui est délimité par une paroi 34 présentant en son fond une ouverture 35, normalement obturée par une bonde 36. La sortie du serpentin 32 est reliée, par le tuyau 37, a l'entrée du compresseur 24. La bonde 36 est suspendue à une tige 38 dont l'extrémité 39 est soumise à l'action d'un électro-aimant 40 dont les fils d'alimentation sont alimentés par un circuit de temporisation 41.L'entrée de déclenchement du circuit 4t est reliée à la sortie d'un pressostat 42 qui est monté, à l'entrée du compresseur 24, sur le tuyau 37, Par ailleurs, la tige 38 comporte un oeillet 43 à travers lequel passe la tige 44 d'un flotteur 45 qui commande l'ouverture d'un robinet de remplissage 46. Sous la paroi 34 se trouve un bassin de réception d'eau chaude 47 pourvu d'un robinet de déversement de trop-plein 48, d'une pompe de soutirage 49 et d'une résistance de chauffage 50. Les parois de 47 soutiennent, à leurs parties supérieures, la paroi 34 et elles sont calorifugées. L'ensemble des composants de 32 à 50 composent l'appareil de récupération de chaleur 22. Le fonctionnement de l'appareil 22 est le suivant. Le fréon gazeux sortant de 12 est envoyé à 650 C environ, par 31 dans le serpentin 32 où il est refroidit par l'eau 33 qui l'entoure, la bonde 36 étant fermée en position basse. Donc le fréon toujours gazeux est envoyé par 37 à l'entrée de 24 à une température inférieure à 650 C ou ce qui est équivalent à une pression inférieure à Au fur et à mesure du passage du fréon gazeux dans 32, la température de l'eau 33 augmente et donc la pression du gaz à l'entrée de 24 augmente. Quand cette pression dépasse une valeur de consigne affichée sur le pressostat 42, celui-ci déclenche le circuit 41 qui pendant une période de temps T alimente l'électro-aimant 40. La tige 38 se trouve soulevée par 39 et, en entraînant la bonde 36, ouvre 35 si b en nue l'eau chaude, à environ 650 C, s'écoule dans 47. Par ailleurs, par l'oeillet 43, la tige 38 soulève le flotteur 45 qui conserve alors le robinet 46 fermé. Au bout du temps T, qui correspond au temps d'écoulement complet de l'eau 33 dans 47, l'électro-aimant 40 cesse d'être alimenté, la tige retombe et la bonde 36 referme 35.*De plus, le flotteur 45, qui n' est plus soutenu, descend suffisamment pour ouvrir le robinet 46. L'eau remonte dans 34 jsuqu'au niveau déterminé par 45. La pression du fréon, qui est à nouveau refroidit, retombe. Ainsi, par déversements successifs, le bassin 47 se remplit et le trop-plein est évacué par 48. La pompe 49 est utilisée chaque fois que l'on désire de l'eau chaude et notamment pour le lavage de l'installation de traite et de réfrigération. A titre indicatif, on a indiqué à la Fig. 1 l'entrée d'eau de lavage 51 et une pompe 52 qui l'alimente. Cette pompe peut être la pompe 49 de la Fig. 3 dont la sortie est aiguillée vers 51 à l'aide d'une vanne, non montrée. il faut bien noter que l'ensemble montré à la Fig. 3 forme un arrangenet relativement compact, qui augmente pas sensiblement l'encombrement de l'instalXation de réfrigération du lait, mais, par contre, qui permet une économie sensible d'énergie utilisable sous forme d'eau chaude. REVENDIr,ATIONS 1 Installation de réfrigération de lait sortant d'une installation de traite, utilisant un permier échangeur à eau glacée entre la sortie de l'installation de traite et l'entrée de la cuve de stockage du lait, l'eau glacée étant puisée dans un bac à eau glacée réfrigérés caractérisée en ce qu'une partie de l'eau glacée dudit bac est dérivée vers un second échangeur disposé sous le fond de la cuve de stockage. 25 Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le fond de la cuve de stockage constitue une partie du serpentin formant le second échangeur, comme évaporateur de fréon classique. 3) Installation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le condenseur du circuit du fluide frigorigène de l'installation frigorifique alimentant le bac à eau glacée est un serpentin passant dans une enceinte alimentée en eau à la température ordinaire, ladite enceinte étant vidée dans une réserve d'eau chaude chaque fois que l'eau de ladite enceinte dépasse une valeur prédéterminée.