Brevet FR2465983A1 — publié le 19810327

La présente invention est relative à un nouveau système de refroidissement des produits contenus dans des stérilisateurs à l'aide d'un circuit de refroidissement par eau de mer. Les stérilisateurs utilisent pour le refroidissement des produits qui y ont été stérilisés, tels que produits alimentaires en boites, récipients en verre, sachets, produits pharmaceutiques, etc... des quantités d'eau importantes qui sont rejetées à la suite de l'opération de refroidissement car elles sont rendues inutilisables du fait de leur contact avec les boites, récipients en verre, sachets généralement souillés ; dans le meilleur des cas, ils ne peuvent être réutilisés qu'au prix de traitements d'épuration coûteux. Les stérilisateurs du type de celui qui fait l'objet de la Demande de Brevet français nO 74 35637 (publiée sous le nO 2 288 481) du 24 Octobre 1974 pour : "NOUVEAUX PROCEDES ET APPAREILLAGES DE TRAITEMENT THERMIQUE DE PRODUITS CONTENUS DANS DES RECIPIENTS TANCHES réalisent, contrairement à cela, la stérilisation et le refroidissement à l'aide d'un même circuit d'eau, laquelle est recyclée dans le stérilisateur pour réaliser le refroidissement, après avoir été refroidie dans un échangeur de chaleur associé au stérilisateur, par une eau de refroidissement de provenance extérieure qui cède ses frigories à l'eau de traitement, sans entrer dans le stérilisateur. Toutefois, après son utilisation pour le refroidissement, cette eau extérieure est rejetée, ce qui fait que chaque cycle de refroidissement consomme néanmoins, dans ces stérilisateurs perfectionnés qui requièrent des quantités d'eau relativement faibles pour le traitement de stérilisation et de refroidi 3 3 sement, de 4 à 8 m . Compte tenu du prix élevé du m3 d'eau provenant des circuits d'alimentation en eau et de la rareté croissante de l'eau, il s'est avéré nécessaire d'économiser le plus possible les eaux utilisées dans l'industrie, qui représentent à l'heure actuelle un élément non négligeable du prix de revient des opérations industrielles. La présente invention s'est en conséquence donné pour but de pourvoir à un nouveau système de refroidissement de stérilisateurs qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les systèmes de refroidissement proposés dans l'Art antérieur, notamment en ce qu'il évite le rejet de l'eau de refroidissement et permet son utilisation pratiquement indéfinie dans le circuit de refroidissement, ce qui a pour conséquence d'éliminer dans la pratique le poste "consommation d'eau" dans le calcul du prix de revient d'une opération de refroidissement, ou tout au moins de le réduire dans des proportions très considérables 3 puisque la première charge d'eau de refroidissement de 4 à 8 m introduite dans le circuit de refroidissement est réutilisée pratiquement indéfiniment, alors que conformément à l'Art antérieur, chaque cycle de stérilisation nécessitait pour l'opera- tion de refroidissement une nouvelle charge de 4 à 8 m3 d'eau. La présente invention a pour objet un nouveau système de refroidissement de stérilisateurs, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, un circuit de refroidissement fermé directement associé à un stérilisateur et dans lequel circule un fluide (tel que 1 'eau douce ou 1' huile), et un circuit de refroidissement ouvert dans lequel circule de l'eau de mer, couplé au circuit du fluide. Selon un mode de réalisation avantageux du système de refroidissement objet de l'invention, le circuit fermé d'eau douce traverse d'une part l'échangeur de chaleur associé au stérilisateur dans lequel l'eau qui sort du stérilisateur pour y être recyclée, lui cède des calories, et d'autre part un deuxième échangeur de chaleur dans lequel circule de l'eau de mer, à laquelle l'eau douce cède ses calories. Selon un autre mode de réalisation avantageux du système de refroidissement objet de l'invention, une cuve-tampon est interposée dans le circuit fermé d'eau douce pour accumuler l'eau douce réchauffée dans l'échangeur couplé au stérilisateur et permettre l'échange de chaleur en continu avec l'eau de mer dans le deuxième échangeur. Selon encore un autre mode de réalisation avantageux du système de refroidissement objet de l'invention, le débit de l'eau de mer dans le circuit de refroidissement est très sensiblement supérieur au débit de l'eau douce, de manière à assurer un refroidissement maximum de l'eau douce par l'eau de mer et permettre le rejet de l'eau de mer à basse température. Le système de refroidissement conforme à l'invention s'applique tout particulièrement aux installations de stérilisation, telles que celles utilisées dans les conserveries situées à proximité d'un littoral maritime. L'on comprendra aisément que l'eau de mer pompée ne doit pas être rejetée à la mer à haute température, pour des raisons d'équilibre écologique évidentes. En prévoyant un débit d'eau de mer considérablement supérieur, dans le circuit de refroidissement, a celui de l'eau douce, on assure le refroidissement recherché de l'eau douce en même temps que l'on évite que l'eau de mer soit portée à une température trop élevée incompatible avec les impératifs de l'équilibre écologique attendu que son temps de contact avec l'eau douce est trés réduit.Dans la pratique, il est avantageux que le débit de l'eau de mer dans le circuit de refroidissement conforme à l'invention, soit d'environ 50 % supérieur à celui de l'eau douce. Conformément h l'invention, la circulation de l'eau douce dans le circuit fermé d'échange de chaleur est réalisée à l'aide d'une pompe qui assure un débit déterminé d'eau douce dans ledit circuit et la circulation de 1' eau de mer dans le circuit ouvert d'échange de chaleur est obtenue à l'aide d'une pompe qui assure dans ledit circuit ouvert, un débit déterminé sensiblement supérieur, de l'ordre de 50 % notamment, à celui de l'eau douce. Selon un mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention, le circuit fermé d'eau douce est équipé d'un by-pass qui relie directement la conduite de retour de l'eau douce refroidie provenant du second échangeur de chaleur dans lequel circule l'eau de mer de refroidissement, et la conduite de circulation de l'eau douce chaude en provenance du premier échangeur associé au stérilisateur vers le second échangeur. Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le by-pass débouche dans la conduite de l'eau douce chaude en amont de la cuve-tampon. Un tel agencement a pour objectif d'assurer la circulation de l'eau douce en continu et de régulariser au besoin la température en amont du deuxième échangeur et plus particulièrement à l'entrée de la cuve-tampon. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. La présente invention vise plus particulièrement les circuits de refroidissement de stérilisateurs conformes aux dispositions qui précèdent ainsi que les moyens mis en oeuvre pour leur réalisation et leur fonctionnement, les stérilisateurs équipés de tels circuits et les chaines de fabrication de produits alimentaires en conserve, de médicaments ou analogues, incluant de tels çircuits. L'invention sera mieux comprise a l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère au dessin annexé dans lequel - la figure unique représente le schéma de principe d'un circuit de refroidissement de stérilisateurs, utilisant de l'eau de mer pour le refroidissement conforme a la présente invention. Il doit être bien entendu, toutefois, que ce dessin et les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniquement a titre d'illustration de l'objet de l'invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Le circuit de refroidissement conforme a l'invention est constitué de deux parties principales, a savoir : un circuit fermé d'eau douce, désigné globalement par la référence 1 et un circuit ouvert d'eau de mer, désigné globalement par la référence 2. Le circuit fermé 1 comprend un premier échangeur 4 associé à un stérilisateur 3, une conduite 5 qui relie l'échangeur 4 a un deuxième échangeur 12, dont il sera question plus loin relation avec le circuit ouvert 2 d'eau de mer, une cuve-tampon 6 étant avantageusement intercalée dans la conduite 5, une pompe,de préférence une pompe centrifuge 7, qui assure la circulation de l'eau douce du premier échangeur 4 vers le deuxième échangeur 12 et une conduite 8 de retour de l'eau douce refroidie sortant de l'échangeur 12 vers-l'échangeur 4. Un by-pass 9 relie le cas échéant directement la conduite 8 a la conduite 5. Le circuit ouvert 2 comprend une pompe,de préférence une pompe centrifuge 10, de circulation d'eau de mer provenant, par exemple, d'une station de pompage d'eau de mer (non représentée), une conduite 11 d'amenée de l'eau de mer froide à l'échangeur de chaleur 12, une conduite 13 d'évacuation de l'eau de mer réchauffée hors de l'échangeur 11. Le fonctionnement du système de refroidissement de stérilisateurs conforme à la présente invention est le suivant l'eau douce qui circule en circuit fermé dans l'échangeur 4, la conduite 5, l'échangeur 12 et la conduite 8, sert à refroidir dans l'échangeur 4, l'eau de stérilisation à sa sortie du stérilisateur, avant son recyclage dans ce dernier. Le refroidissement de l'eau douce circulant dans le circuit fermé est lui-même assuré par le circuit ouvert d'eau de mer de la façon suivante : l'eau de mer arrive dans la conduite 11 à une température de l'ordre, par exemple, de 150C ; dans l'écbangeur 12 elle cède ses frigories à l'eau douce qui parvient dans ledit échangeur 12 à une température de l'ordre de, par exemple, 400C qui lui a été conférée dans l'échangeur 4 au contact de l'eau de stérilisation provenant du stérilisateur 3. A sa sortie de l'échangeur 12, l'eau douce sort à une température de l'ordre de, par exemple, 230C par la conduite 8 pour être renvoyee à cette température dans l'échangeur 4 où l'eau de s ilisation lui cède des calories pour la porter à la température susdite de 400C environ, en suite de quoi l'eau douce recommence son cycle à travers la conduite 5, l'échangeur 12 et la conduite de retour 8 pour revenir à l'échangeur 4 et ainsi dc suite. L'eau de mer, après avoir cédé, dans l'échangeur 12, des frigories à l'eau douce pour abaisser la température de cette dernière , par exemple, 230C environ, sort dudit échangeur 12 à une température de l'ordre de 260C pour être rejetée à la mer par la conduite 13. Pour obtenir que la température de l'eau de mer rejetée à la mer à la suite de l'opération d'échange de chaleur avec l'eau douce dans l'échangeur 12, soit à une température aussi basse que 260C par exemple, il est avantageux que le débit de l'eau de mer dans le circuit 2 soit très supérieur au débit de l'eau douce dans le circuit fermé 1.Les échanges de température indiqués ci-dessus sont avantageusement obtenus, par exemple, avec une pompe centrifuge 7 qui assure un débit d'eau douce de 24 m3/heure sous une pression de 1 kg/cm2 et avec une pompe centrifuge 10 qui assure un débit d'eau de mer de 35 m3/heure sous une pression de 1 kg/cm2. La cuve-tampon 6 intercalée dans la conduite 5 a pour rible d'accumuler l'eau douce provenant de l'échangeur 4 dans le but de permettre à l'opération de refroidissement de se dérouler en continu, notamment lorsque le système de refroidissement conforme à l'invention est associé à un stérilisateur fonctionnant en discontinu ; elle a également pour rôle d'assurer la régularisation de la température moyenne de l'eau douce sortant de l'échangeur. Le rôle du by-pass 9 qui envoie directement l'eau refroidie de la conduite 8 dans la conduite est, outre de soulager la pompe de circulation 7, d'assurer le maintien de la température moyenne de l'eau douce dans la conduite 5 et dans la cuve-tampon 6 à sa température optimale d'échange de chaleur avec l'eau de mer (400C environ dans l'exemple mentionné dans ce qui précède) et de maintenir conjointement avec la cuve-tampon, un fonctionnement continu du circuit de refroidissement même lorsque le stérilisateur 3 n'est pas en phase de refroidissement. L ' échangeur de chaleur 4 dans lequel circule uniquement de 1 'eau douce ou de l'huile est de type classique, tandis que l'échangeur 12 et les circuits entrant en contact avec 1 'eau de mer qui doivent être résistants à 1 'eau de mer, sont avantageusement réalisés en un matériau approprié résistant à la corosion par l'eau de mer, tel que le titane. I1 résulte de ce qui précède que le système de refroidi sement conforme à l'invention assure le refroidissement des stérilisateurs essentiellement en utilisant une eau de mer dont le coût est négligeable, tandis que l'eau douce qui circule en circuit fermé est, en théorie, utilisable indéfiniment en sorte que la charge initiale d'eau douce de refroidissement (qui est par 3 exemple de 6 à 8 m3 pour un stérilisateur industriel) n'a qu'une incidence très faible sur le prix de revient, même s'il s'est avéré, dans la pratique que chaque phase de refroidissement du stérilisateur requiert un apport d'eau douce fraiche de l'ordre de 5 % de la charge totale initiale. De plus, la combinaison d'un circuit fermé d'eau douce avec un circuit ouvert d'eau de mer, pour le refroidissement des stérilisateurs, permet de rejeter a la mer une eau de mer réchauffée 9 une température considérablement plus basse que ce ne serait le cas si le refroidissement était réalisé directement par échange de l'eau de mer de refroidissement avec l'eau de stérilisation sortant du stérilisateur, dans le seul échangeur couplé à ce dernier. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir a l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé de refroidissement des produits contenus dans des stérilisateurs a l'aide d'eau de mer, caractérisé en ce que l'eau de stérilisation sortant d'un stérilisateur est refroidie, avant son recyclage dans ledit stérilisateur, par échange de chaleur avec un fluide circulant en circuit fermé, lui-même refroidi par échange de chaleur avec de l'eau de mer introduite dans le circuit de refroidissement à sa température naturelle. 20- Procédé de refroidissement selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le fluide circulant en circuit fermé est de l'eau douce. 3 - Procédé de refroidissement selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le fluide circulant en circuit fermé est de l'huile. 4 - Système de refroidissement des produits contenus dans des stérilisateurs à l'aided'eau de mer, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, un circuit de refroidissement fermé directement associé a un stérilisateur et dans lequel circule un fluide, et un circuit de refroidissement ouvert dans lequel circule de l'eau de mer, couplé au circuit dudit fluide. 5 - Système de refroidissement selon la Revendication 4, caractérisé en ce que le circuit fermé de fluide traverse d'une part l'échangeur de chaleur associé au stérilisateur dans lequel l'eau qui sort du stérilisateur pour y être recyclée, lui cède des calories, et d'autre part un deuxième échangeur de chaleur dans lequel circule de l'eau de mer, a laquelle le fluide cède ses calories. 6 - Système de refroidissement selon l'une quelconque des Revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une cuve-tampon est interposée dans le circuit fermé de fluide pour accumuler le fluide réchauffé dans l'échangeur couplé au stérilisateur et permettre l'échange de chaleur en continu avec l'eau de mer dans le deuxième échangeur. 70- Système de refroidissement selon l'une quelconque des Revendications 4 a 6, caractérisé en ce que le débit de l'eau de mer dans le circuit de refroidissement est très sensi blement supérieur au débit du fluide, de manière à assurer un refroidissement maximum du fluide par l'eau de mer et permettre le rejet de l'eau de mer à basse température. 80- Système de refroidissement selon l'une quelconque des Revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la circulation du fluide dans le circuit fermé d'échange de chaleur est réalisée à l'aide d'une pompe qui assure un débit déterminé de fluide dans ledit circuit. 9 - Système de refroidissement selon l'une quelconque des Revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la circulation de l'eau de mer dans le circuit ouvert d'échange de chaleur est obtenue à l'aide d'une pompe qui assure dans ledit circuit ouvert, un débit déterminé sensiblement supérieur, de l'ordre de 50 % notamment, à celui du fluide. 100- Système de refroidissement selon l'une quelconque des Revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le circuit fermé de fluide est équipé d'un by-pass qui relie directement la conduite de retour du fluide refroidi provenant du second échangeur de chaleur dans lequel circule l'eau de mer de refroidissement, et la conduite de circulation du fluide chaud en provenance du premier échangeur associé au stérilisateur vers le second échangeur. 11 - Système de refroidissement selon la Revendication 10, caractérisé en ce que le by-pass débouche dans la conduite de fluide chaud en amont de la cuve-tampon.