Brevet FR2462109A1 — publié le 19810213

L'invention concerne un appareillage pour le traitement d'une couche de matière, en particulier en plusieurs phases de traitement thermique se succédant dans le temps,menées dans des conditions différentes de température de traitement et de durée. Il existe notamment dans l'industrie des produits alimen- res des procédés d'après lesquels un produit est soumis à une série de phases successives de traitement thermique, telles que pasteurisation, stérilisation, upérisation, séchage, grillage, cristallisation ou similaires, avec mise en couche pour chacune d'entre elles. De telles phases de traitement, dans la plupart des cas, se différencient essentiellement les unes des autres par la température à laquelle elles doivent être conduites et par la durée pendant laquelle elles doivent être appliquées, ainsi que par l'allure de la variation de température au cours des phases de traitement. Pour une exécution des phases de traitement thermi- que avec des résultats satisfaisants, il est d'importance essen- tielle que la couche de matière ait une structure appropriée, par exemple une grosseur de grains homogène, qui est obtenue par un traitement mécanique préalable, par exemple par broyage. En outre, on a affaire, dans l'industrie des produits alimentaires, à une matière organique vulnérable, des exigences étant imposées au produit final en ce qui concerne le goût, l'arôme, lés conditions d'hygiène, etc. A cela s'ajoute que la matière à traiter est fréquemment de qualité variable, si bien que lors de l'exécution des différentes phases de traitement, on doit tenir compte de la qualité de chaque matière qui se présente en modifiant les paramètres de traitement, si l'on veut aboutir 2 - à un produit ayant la qualité voulue courante. Pour l'exécution des différentes phases successives de traitement-, on réunit ordinairement à la suite les uns des autres, en une chaîne de production, des appareils appropriés, construits spécialement pour les phases respectives de traitement à exécu- ter. Cela exige une place relativement grande pour la produc- tion et nécessite, pour le transfert de la matière dans un appa- reil immédiatement suivant, des dispositifs transporteurs supplé- mentaires qui donnent lieu à des difficultés d'or re hygiénique età despertes thermiques. En outre, les frais de personnel sont considérables dans ces conditions. Le but de la présente invention est de proposer un appa- reillage pour le traitement d'une couche de matière, en particu- lier en plusieurs phases successives de traitement menées dans des conditions différentes de température de traitement et de durée, appareillage qui soit peu e QznraRt Dl rnz La prenant appui sur le support 6, rangée qui s'étend le long de la fente. Dans l'exemple représenté, le cylindre d'enlèvement 5 est également réalisé sous forme de cylindre à compensation de flé- chissement, avec des éléments de support 28 vis-à-vîs du cylindre 1. Il est en effet prévu d'utiliser en même temps la rangée des éléments de support 28 comme ligne conductrice de chaleur. C'est ainsi qu'on peut utiliser le cylindre d'enlèvement comme cylindre de refroidissement pour la couche de matière, en envoyant à tra- vers les éléments 29 un liquide de pression maintenu à la tempé- mmmmmmmr-_a - L - i -y i lignes conductrices de chaleur sur le support, à la température du fluide alimentant les différentes lignes et à la vitesse de rotation du bandage de cylindre. La souplesse technologique de l'appareillage réside dans la possibilité de faire varier le cas échéant la température du fluide alimentant les différentes lignes et/ou la vitesse de rotation du bandage de cylindre. Dans une forme de réalisation préférée, les éléments sont des éléments de pression hydrostatiques qui sont disposés côte à côte, en formant les lignes conductrices de chaleur respective- ves, et qui sont alimentés avec un véhicule liquide, maintenu à une température déterminée ou refroidi. Cette disposition garantit un transfert de chaleur limité localement entre le fluide, maintenu à une température déterminée ou refroidi, et le bandage, ainsi qu'à travers celui-ci, et elle permet en outre d'utiliser avantageusement un bandage de cylindre à paroi mince qui est guidé et tendu sur les éléments de pression. D'autres avantages de l'objet de l'invention seront mis en évidence dans la description plus détaillé d'un exemple de réalisation, donnée ci-après. Dans cette description, il est fait référence aux dessins ci-annexés. La figure 1 représente schématiquement l'appareillage suivant l'invention en une vue en coupe transversale. La figure 2 représente à plus grande échelle un détail de la figure 1. Pour l'exécution d'au moins deux phases successives de traitement thermique, il est prévu un cylindre 1. Ce cylindre 1 comporte un bandage 2 sur lequel une couche de matière à traiter est appliquée de façon continue par laminage, de préférence au moyen d'un cylindre associé 3 servant de cylindre applicateur. La couche de matière traitée est détachée du bandage de cylindre 2 au moyen d'un racleur 4 ou d'un cylindre d'enlèvement 5. Le bandage de cylindre 2 est disposé de manière à tourner autour d'un support fixe 6 qui est monté dans un bâti, non représenté sur le dessin. Sur le support 6 sont disposées des lignes conductrices de chaleur à la suite l'une de l'autre dans la direction de rotation du bandage de cylindre 2. Elles s'étendent sur toute la longueur du bandage de cylindre 2 ou du support 6, parallèlement à l'axe de celui-ci, et comportent des éléments 7 qui sont raccordés à des conduites d'adduction 8. A travers chacune des conduites d'adduction circule un fluide maintenu à une tempéra- ture déterminée ou refroidi qui parvient, par les éléments 7 raccordés à ces conduites, au contact de- la paroi intérieure du bandage de cylindre 2. Les éléments 7 sont des éléments de pression hydrostati- ques, en soi connus, par exemple d'après la demande de brevet allemand P 22 30 139 ou le brevet des Etats-Unis n0 3 '802 044. La figure 2 représente en détail un tel élément de pression hydrostatique. Les éléments sont disposés côte-à-côte le long de la ligne conductrice de chaleur, sur toute la longueur de celle-ci, et ils forment ainsi la ligne. Un véhicule liquide, maintenu à une température déterminée, parvient dans une chambre de pression 9 pratiquée dans le support 6 au- dessous dé l'élément 7 correspondant et presse celui-ci contre la paroi intérieure du bandage de cylindre 2. Dans ces conditions, le fluide mainte- nu à la température voulue traverse des forures 10 pour pénétrer dans des poches de pression 11. Il s'y établit une pression qui écarte l'élément du bandage de cylindre, si bien que le fluide s'écoule dans l'intervalle 12 entre le bandage de cylindre et le support en traversant, sous forme d'une pellicule liquide, une fente créée entre le bandage de cylindre 2 et l'élément 7. De cette manière, le bandage de cylindre est guidé en direction radiale et tendu en direction circonférentielle par les éléments de pression. Afin d'éviter qu'un-fluide sortant des éléments d'une ligne conductrice de chaleur exerce une influence thermique, par sa température, sur la fonction d'une ligne conductrice de cha- leur voisine dans le sens de rotation du bandage de cylindre, il est prévu un tasseau de retenue 13 en aval de chaque ligne con- ductrice de chaleur dans le sens de rotation. Ce tasseau fait saillie vers le haut à partir du support 6 jusqu'au bandage de cylindre 2. Il est ainsi formé, dans l'intervalle 12 entre le bandage de cylindre 2 et le support 6, des compartiments 14, à partir de chacun desquels le fluide utilisé est évacué par une conduite de départ 15 à travers le.support 6. Dans l'appareillage représenté, le cylindre 1 comporte trois lignes conductrices de chaleur. Les éléments des différen- tes lignes sont désignés par 71, 72 et 73. Le fluide qui doit alimenter ces éléments par les conduites d'adduction 8 est mis à la température voulue, c'est-à-dire réchauffé ou refroidi, par un dispositif approprié en dehors du cylindre et, en conséquence, en passant sur les différents éléments des lignes conductrices de chaleur dans son mouvement de rotation, le bandage de cylindre 2 et, par suite, la couche de matière qu'il porte sont mis à la température, c'est-à-dire réchauffés ou refroidis, selon ce qui est prescrit, au point de vue de la durée comme de la température, pour les différentes phases successives du traitement thermique à exécuter. Au cas o cela pourrait être avantageux, il est conceva- ble de raccorder à une conduite d'adduction commune deux ou plu- sieurs lignes conductrices de chaleur qui doivent être mises à la même température. Pour éviter les pertes thermiques, les conduites. d'adduc- tion sont munies d'une isolation sous une quelconque forme connue en soi. Il est également concevable d'installer des éléments échangeurs de chaleur 16 dans les conduites d'adduction 8, comme on l'a indiqué sur le schéma de la figure 2. Comme on l'a représenté, le cylindre 1 ou le support 6 comporte encore quelques sièges vides 17 qui sont préparés pour l'insertion d'éléments utilisables à volonté pour former des li- gnes conductrices de chaleur en ces points du support, ou d'élé- ments destinés à guider ou à tendre le bandage. Les conduites d'adduction et les raccords nécessaires sont également prévus. La souplesse technologique de l'appareillage s'en trouve encore ac- crue. D'autres formes sont également concevables pour les li- gnes conductrices de chaleur: par exemple des tubes équipés de buses, par lesquels le c8té intérieur du bandage de cylindre est alimenté avec un fluide maintenu à la température voulue. Pour appliquer par laminage la couche de matière sur le cylindre 1, un cylindre applicateur 3 est associé à celui-ci. Afin de garantir l'uniformité de la couche de matière sur le cylindre 1, aussi bien dans le temps que dans l'espace, -ce qui est une condition pour un déroulement uniforme des phases de traitement à appliquer, le cylindre 1 au moins est réalisé sous forme de cylindre à compensation de fléchissement avec, vis-à- vis du cylindre applicateur 3, des éléments de support hydrosta- tiques 18 en soi connus, prenant appui sur le support 6. Ainsi est assurée, entre les cylindres coopérant l et 3, une fente de pressage qui s'étend sur toute la longueur. En cas de besoin, le liquide de pression, qui est acheminé par une conduite de pres- sion 19 vers les éléments de support 18 disposés côte à côte en rangée pour exercer les forces de laminage dans la fente de pressage, est mis à une température déterminée, de telle sorte que la rangée des éléments de support exerce en m8me temps la fonction d'une ligne conductrice de chaleur. Dans l'exemple représenté, le cylindre applicateur 3 est réalisé lui aussi sous forme de cylindre à compensation de flé- chissement, avec un bandage de cylindre monté à rotation autour d'un support fixe et avec des éléments de support 20. Il est en effet prévu d'exécuter sur ce cylindre applicateur 3 une éven- tuelle phase de traitement brève, par exemple une upérisation à une température de l'ordre de 1600C. Dans ce cas, on envoie dans les éléments de support de ce cylindre 3 un véhicule liquide ré- chauffé en conséquence. Pour obtenir la couche uniforme de matière voulue sur le cylindre applicateur 3, un cylindre presseur 21 est disposé en amont du cylindre applicateur 3, la matière pour la couche de matière à former étant introduite au moyen d'un dispositif 22 dans la fente entre les deux cylindres 3 et 21. Parmi ces deux cylindres, le cylindre presseur 21 au moins est réalisé sous forme de cylindre à compensation de fléchisse- ment avec des éléments de soutien hydrostatiques 23 vis-à-vis du cylindre applicateur 3, afin de former, entre ces cylindres, une fente de pressage constante sur toute sa longueur. On est ainsi assuré d'une structure homogène de la couche de matière, avec par exemple un spectre granulométrique étroit. Dans l'exemple représenté, le cylindre applicateur est également muni d'éléments de support 24 vis-à-vis du cylindre presseur 21; étant donné qu'il est prévu d'utiliser le cylindre applicateur 3 pour l'exécution d'une phase de traitement thermi- que, un liquide de pression maintenu à la haute température correspondante est également envoyé dans les éléments de support 24. Une conduite d'adduction commune 25 est prévue pour l'alimen- tation des deux rangées d'éléments de support 20 et 24 situées dans le cylindre applicateur 3.Il serait concevable d'augmenter en cas de besoin le chauffage du bandage du cylindre applicateur 3 en incorporant encore une ligne conductrice de chaleur supplé- mentaire entre les rangées existantes d'éléments de support qui, dans ce cas, servent en même temps de lignes conductrices de chaleur. On notera que les éléments de pression hydrostatiques 7 des lignes conductrices de chaleur et les éléments de support hydrostatiques 18, 20, 23 et 24 ou d'autres encore sont construits suivant le même principe, qui a été expliqué précédemment à l'aide de la figure 2 et qui est connu d'après les publications précitées. L'enlèvement de la couche de matière traitée sur le cy- lindre 1 peut s'effectuer au moyen d'un racleur 4 ou au moyen d'un cylindre d'enlèvement 5 qui est associé au cylindre 1 et qui recueille la couche de matière qui est ensuite détachée au moyen d'un racleur 26. Pour la formation d'une fente de pressage cons- tante sur toute sa longueur entre le cylindre 1 et le cylindre d'enlèvement 5, le cylindre 1 au moins est muni, vis-à-vis du cylindre d'enlèvement 5, d'une rangée d'éléments de support 27 prenant appui sur le support 6, rangée qui s'étend le long de la fente. Dans l'exemple représenté, le cylindre d'enlèvement 5 est également réalisé sous forme de cylindre à compensation de flé- chissement, avec des éléments de support 28 vis-à-vis du cylindre 1. Il est en effet prévu d'utiliser en même temps la rangée des éléments de support 28 comme ligne conductrice de chaleur. C'est ainsi qu'on peut utiliser le cylindre d'enlèvement comme cylindre de refroidissement pour la couche de matière, en envoyant à tra- vers les éléments 29 un liquide de pression maintenu à la tempé- rature appropriée. Le dispositif décrit, dans lequel le cylindre 1, le cylindre applicateur 3 et le cylindre d'enlèvement 5 sont réa- lisés chacun sous forme de cylindres à compensation de fléchisse- ment les uns par rapport aux autres, permet de réaliser avec une mince épaisseur de paroi le bandage 2 du cylindre et également, - le cas échéant, ceux des cylindres d'enlèvement et d'applicateur, et cela en particulier dans les circonstances ou un transfert de chaleur plus rapide à travers la paroi du bandage, c'est-à-dire une faible inertie thermique du bandage est profitable pour les phases de traitement à exécuter. Il est manifeste que le bandage de cylindre est également guidé sur les éléments de pression 71 7, 73 qui supportent de leur côté le bandage de cylindre, bien qu'avec une moindre pression et, en particulier dans le cas d'un bandage de cylindre à paroi mince, empêchent ainsi la défor- mation de celui-ci par tension dans la direction de rotation. Il est prévu d'utiliser dans l'appareillage différents véhicules liquides, susceptibles d'être maintenus à une tempéra- ture déterminée. Ils peuvent être choisis d'après leurs proprié- tés physiques ou chimiques spécifiques et, en particulier, en tenant compte du produit à traiter. Il est prévu en particulier d'utiliser des liquides qui sont chimiquement voisins du produit ou qui sont inertes à l'égard de celui-ci, en ce sens qu'eux ou leurs vapeurs chaudes peuvent être mélangés au produit ou entrer en contact avec lui sans exercer une influence néfaste sur le produit et surtout sans l'altérer, de quelque manière que ce soit. C'est ainsi par exemple que l'huile de vaseline convient comme véhicule liquide biologiquement inerte pour le traitement de pâtes de cacao avec l'appareillage proposé, la pâte étant suc- cessivement homogénéisée, upérisée, stérilisée, séchée et grillée. Mais on pourrait utiliser aussi bien la sorbite ou certaines huiles végétales voisines de la pâte de cacao et con-venant dans * le sens défini ci-dessus. L'appareillage constituant le présent exemple de réalisa- tion comprend encore une hotte 29, adjointe au cylindre 1 qui est destiné à l'exécution de différentes phases de traitement thermi- que. La hotte délimite avec le bandage de cylindre 2 un espace qui est prévu pour capter et diriger l'air et/ou des gaz de réaction ou des gaz inertes. Ces gaz, accompagnés éventuellement des vapeurs chaudes produites lors du traitement, sont évacués au haut de la hotte par une ouverture d'évacuation. Les gaz d'apport sont introduits ou envoyés à la place dans l'espace entre la hotte 29 et le bandage de cylindre, dans les conditions qui conviennent et que nécessitent les phases de traitement à exécuter au niveau du bandage de cylindre. Parmi les gaz inertes ou de réaction qu'il y a lieu d'utiliser éventuellement, il con- vient sûrement de prévoir la vapeur d'eau pour l'humidification voulue de la couche de matière. La hotte 29 peut servir aussi à la fixation de radiateurs éventuels. Avec ceux-ci, par exemple des radiateurs à infra- rouge, on peut agir en plus de ce côté, c'est-à-dire pour ainsi dire de l'extérieur, sur la couche de matière appliquée sur le bandage de cylindre 2. Le cas échéant, on peut aussi utiliser des radiateurs à ultra-violet. Un dispositif prévu pour l'entraînement du cylindre de pression 21 ou de son bandage permet que ce cylindre ou son bandage soit entraîné à une vitesse de rotation différente de celle du bandage du cylindre applicateur 3, par exemple au moyen d'un moteur de commande, éventuellement réglable, qui lui est affecté en particulier. Il est ainsi possible de soumettre la matière à un effet de frottement supplémentaire au moment o elle pénètre dans la fente de pressage entre ces cylindres en vue de son traitement. Cela est prévu pour obtenir une structure de la couche de matière qui convienne pour une phase de traitement consécutive. Une disposition semblable peut être également appliquée entre le cylindre applicateur 3 et celui qui lui fait suite, pour garantir le laminage de la couche de matière sur le cylindre 1 avec une épaisseur voulue et homogène. Il a été mentionné que pour un transfert thermique rapide à travers le bandage 2, il est particulièrement important, dans de nombreux cas, de donner une faible épaisseur à ce bandage, en utilisant par exemple une tôle mince d'acier. Pour empêcher une déformation indésirable d'un tel bandage sous l'action des élé- ments 7 et assurer un passage correct du bandage sur toutes les rangées d'éléments, il est prévu, entre le support 6 et-le bandage 2, un rouleau tendeur 31 qui est réglable en direction radiale. En déplaçant le cylindre tendeur vers l'extérieur en direction radiale par rapport au support 6, on tend le bandage dans la direction de sa rotation. L'axe du rouleau tendeur peut êtres.sollicité par une force permanente, par exemple au moyen d'un système de ressorts, ou de manière variable au moyen d'or- ganes actionnés hydrauliquement. Le rouleau tendeur peut aussi servir avantageusement à l'entraînement du bandage autour du support. A cet effet, le rouleau tendeur est raccordé par exemple à un moteur rotatif (non représenté sur le dessinff.Le bandage passe autour du rouleau tendeur et il est ainsi entraîné autour du support lorsque le rouleau tourne. 1.1 REVENDICATIONS 1. Appareillage pour le traitement d'une couche de ma- tière, en particulier en plusieurs phases de traitement thermique se succédant dans le temps, menées dans des conditions différen- tes de température de traitement et de durée, par exemple dans l'industrie alimentaire, caractérisé en ce que pour l'exécution d'au moins deux phases successives de traitement, l'appareillage comprend un cylindre (1) avec un bandage (2) sur la surface exté- rieure duquel est appliquée la couche de matière et qui est monté à rotation autour d'un support fixe (6), des lignes conductrices de chaleur, dont le nombre correspond au moins à celui des phases de traitement à exécuter et qui s'étendent parallèlement à l'axe du bandage de cylindre (2), étant disposées sur le support (6) à la suite l'une de l'a'utre dans la direction de rotation du ban- dage de cylindre et comportant des éléments (7) qui sont raccor- dés à des conduites d'adduction (8) pour des fluides maintenus à une température déterminée ou refroidis et dans chacun desquels un fluide maintenu à une température déterminée ou refroidi est dirigé vers la paroi intérieure du bandage de cylindre (2). 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (7) sont des éléments de pression hydrosta- tiques qui sont disposés côte à côte, en formant les lignes con- ductrices de chaleur respectives, et qui sont alimentés avec un véhicule liquide, maintenu à une température déterminé ou refroi- di. 3. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, en aval de chaque ligne conductrice de chaleur dans le sens de rotation du bandage de cylindre (2), un tasseau de retenue (13) faisant saillie vers le haut à partir du support (6) jusqu'au bandage de cylindre (2), de manière à former, dans l'intervalle (12) entre le support (6) et le bandage de cylindre (2), des compartiments (14) à partir de chacun desquels le flui- de utilisé est évacué par une conduite de départ (15). 4. Appareillage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'en particulier pour l'applica- tion d'une couche mince de matière par laminage sur le cylindre (1) en vue de l'exécution des deux phases successives au moins de traitement thermique, il est associé à ce cylindre (1) un cylin- dre applicateur (3) et eh ce qu'au moins le cylindre (1) est réalisé, pour l'exécution des deux phases successives au moins de traitement thermique, sous forme de cylindre à compensation de fléchissement avec des éléments de support hydrostatiques (18) prenant appui sur son support (6) vis-à-vis du cylindre applica- teur (3), de manière à former entre lui et le cylindre applica- teur (3) une fente de pressage constante sur toute sa longueur, le fluide de pression nécessaire pour exercer les forces de la- minage dans la fente de pressage était acheminé vers les éléments de support (18) par une conduite de pression (19). 5. Appareillage selon la revendication 4,-caractérisé en ce que le cylindre applicateur (3) peut être maintenu à une température déterminée, de telle- sorte qu'au moyen de ce cylin- dre applicateur (3), la matière qui doit être appliquée sur le cylindre (1) qui lui fait suite subisse en particulier, avant cette application, une élévation de température pendant un temps bref. 6. Appareillage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en vue de la formation d'une couche de matière régulière au niveau du cylindre applicateur (3), un cylindre presseur (21) est associé à ce dernier, la matière pour la couche de matière à. former étant introduite dans la fente de pincement entre ces deux cylindres (3 et 21). 7. Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que parmi les deux cylindres (3 et 21), le cylindre pres- seur (21) au moins est réalisé sous forme de cylindre à compen- sation de fléchissement avec des éléments de support hydrostati- ques (23), afin de former entre les deux cylindres une fente qui reste constante sur toute sa longueur. 8. Appareillage selon l'une quelconque des revendica- tions 1-à 7, caractérisé en ce que pour détacher la couche de matière traitée du cylindre (1) prévu pour l'exécution d'au moins deux phases de traitement, un cylindre d'enlèvement (5) est asso- cié à ce cylindre (1). 9. Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins le cylindre (1) prévu pour l'exécution des deux phases successives au moins de traitement est réalisé sous forme de cylindre à compensation de fléchissement avec, vis-à-vis du cylindre d'enlèvement (5), des éléments de support hydrostatiques (27) prenant appui sur son support (6), afin de former entre les deux cylindres (1 et 5) une fente qui reste constante sur toute sa longueur. 10. Appareillage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce qu'au moins dans la région du cy- lindre (1) prévu pour l'exécution des deux phases successives au moins de traitement, il est disposé au moins un radiateur (30) qui agit de l'extérieur sur la couche de matière. 11. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le véhicule liquide est un liquide chimiquement voisin du produit à traiter ou inerte à l'égard de ce produit. 12. Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins le cylindre applicateur (3) et le cylindre presseur (21) qui coopère avec lui sont entraînés de manière réglable à des vitesses de rotation différentes. 13. Appareillage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est adjoint, au moins au cylindre (1) prévu pour l'exécution d'au moins deux phases de traitement, une hotte (29) qui délimite avec le bandage de cylin- dre (2) un espace qui est prévu pour capter et diriger l'air et/ ou les gaz inertes ou de réaction. 14. Appareillage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 13, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre le support (6) et le bandage (2) d'au moins le cylindre (1) prévu pour l'exé- cution des deux phases successives au moins de traitement ther- nique, un rouleau tendeur (31) qui est disposé parallèlement à l'axe du support et qui est réglable en direction radiale par rapport au support, pour tendre le bandage dans la direction de sa rotation, en particulier lorsque ce bandage est mince ou élastique. 15. Appareillage selon la revendication 14, caractéri- sé en ce que le rouleau tendeur (31) est entraîné par un moteur et en ce que le bandage (2) est entraîné en rotation autour du support (2) par lui.