Brevet FR2520984A1 — publié le 19830812

La présente invention a pour objet un pasteurisateur tunnel du genre de ceux qué l'on utilise couramment dans l'industrie agro-alimentaire pour la pasteurisation à certaine température de produits alimentaires placés dans des récipients et destinés à la vente directe au public. Ces pasteurisateurs tunnels qui permettent de traiter simultanément plusieurs milliers de récipients contenant, par exemple, de la bière, des jus de fruits, etc. sont constitués par un tunnel dans lequel les récipients se déplacent pas à pas du fait du jeu de grilles fixes et mobiles et qui reçoivent par l'intermédiaire de buses, un liquide d'arrosage à des températures pré-établies pendant des temps déterminés créant ainsi un certain nombre de zones.Ces zones définissent une gamme de températures croissantes depuis l'entrée jusqu'à la zone de pasteurisation et décroissantes ensuite jusqu'à la sortie du produit hors du pasteurisateur, la température de la zone de pasteurisation pouvant se situer d'ailleurs entre 600 et 900C par exemple, suivant le type de produit traité. Ainsi, les récipients entrant dans le pasteurisateur à température de soutirage et plus généralement à des températures variant de 50 a 250C selon les cas, montent progressivement en température jusqu'S 600 à 900C par exemple, selon les produits à traiter. Ces récipients descendent ensuite en température toujours en se dirigeant vers la sortie, et à un niveau que l'on peut situer généralement entre 300 et 500C. Ces appareils pasteurisateurs tunnels sont de très gros consommateurs d'énergie puisqu'une partie de l'énergie est dissipée dans l'atmosphère et donc leur prix de revient en fonctionnement est très élevé. En effet, bien que ces machines soient équipées de parois calorifugées afin de limiter les déperditions au mieux des intérêts de l'utilisateur, il n'était pas possible jusqu'à présent de récupérer les calories emportées par les récipients à la sortie. A titre d'exemple, des récipients entrant à 50C dans l'appareil montent tout d'abord en température jusqu'à un certain seuil, puis redescendent pour sortir finalement aux environs de 300C. Les pertes d'énergie en sortie correspondent donc approximativement à 300 - 50 = 25 C d'élévation de température par rapport à l'entrée et autant que l'on rejette à l'atmosphère. C'est pourquoi la présente invention tend à remédier à ces inconvénients en créant un appareil pasteurisateur comprenant au moins une pompe à chaleur destinée à récupérer la plus grande partie possible de l'énergie calorifique perdue en sortie pour la recycler dans les zones consommatrices. Grâce à cette disposition, on peut arriver à économiser de 50 à 70 % des besoins énergétiques pour le traitement de la pasteurisation. Conformément à l'invention, il est prévu au moins une pompe à chaleur récupérant à partir de bains recevant le liquide de refroidissement déjà employé, la majeure partie de la chaleur qui sert ensuite au réchauffement du liquide de pasteurisation qui est utilisé dans la partie avant et centrale du pasteurisateur pour réchauffer les produits à pasteuriser, ce liquide recyclé étant prélevé dans la zone de sortie du pasteurisateur évitant ainsi une perte importante d'énergie qui était jusqu'à présent dissipée dans l'atmosphère. Suivant une autre particularité de l'invention, plusieurs pompes à chaleur sont accouplées de façon à augmenter la quantité d'énergie récupérée pour permettre le recyclage à haute température du liquide de pasteurisation dans la zone centrale du pasteurisateur. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées,à titre d'exemples non limitatifs,aux dessins annexés. La fig. 1 est un schéma d'un appareil pasteurisateur muni d'une pompe à chaleur. La fig. 2 est également un appareil pasteurisateur muni de deux pompes à chaleur, groupe permettant la récupération de chaleur dans différentes zones du pasteurisateur. A la fig. 1, on a représenté schématiquement par un rectangle 1 le tunnel du pasteurisateur dans lequel se trouvent placés les dispositifs mécaniques, c'est-à-dire la grille fixe et la grille mobile ainsi que les organes moteur permettant le mouvement relatif des grilles et par là le déplacement pas à pas des bouteilles ou autres récipients contenant un produit à pasteuriser. Par mesure de simplification, ces organes n'ont pas été représentés. Par contre, on a représenté une courbe X1, X2 qui schématise la courbe des températures régnant à l'intérieur des récipients. Le liquide chaud permettant la pasteurisation est distribué à l'entrée par une rampe d'arrosage 2 placée au-dessus d'un réservoir de récupération 3. La rampe 2 reçoit par l'intermédiaire d'un circuit 4 le liquide chaud sous pression provenant de la pompe à chaleur PC. Ce liquide en tombant dans le réservoir de récupération 3 est repris par une crépine 5, qui par un circuit 6, et une pompe 7 puis par un circuit 8 aboutit à une rampe 9 placée au-dessus d'un grand réservoir de récupération 10. Dans le cas présent, le liquide de reprise partant de la crépine 5 pour aboutir à la rampe 9 est utilisé sans réchauffement mais dans certains cas ce liquide pourrait être légèrement réchauffé par une source de chaleur non représentée. La rampe d'arrosage 11 placée à la suite de la rampe d'arrosage 2 distribue un liquide de pasteurisation très chaud qui tombe après usage dans un réservoir de récupération 12 dans lequel sont placées deux crépines 13, 14 qui par des circuits 13a, 14a et des pompes 15, 16 fonctionnent comme la pompe 7 en liaison si nécessaire avec des sources de chaleur non représentées. A la suite de la rampe 11 on trouve une rampe d'arrosage 17 placée au-dessus d'un réservoir de récupération 18 et le liquide tombant de cette rampe 17 dans le réservoir de récupération 18 est repris par une crépine 19 par un circuit 20 et une pompe 21 travaillant, comme dans le cas précédent, avec si nécessaire une source de chaleur. La rampe 9 fait suite à la rampe 17 puis viennent ensuite deux rampes 22, 23. La rampe 22 est alimentée à partir d'une crépine 24, d'un circuit 25 et d'un circuit 27 remontant par l'intermédiaire d'une pompe 26 le liquide vers cette rampe 22. Une crépine 28 reliée par un circuit 29 à une pompe 30 aboutit par un circuit 31 à la pompe à chaleur PC. Le liquide prélevé par la crépine 28 est refroidi dans l'évaporateur de la pompe à chaleur puis renvoyé par un circuit 32 sur la rampe 23. Ainsi celle-ci peut projeter le liquide de refroidissement. Une crépine 33 placée également dans le réservoir de récupération 10 permet par un circuit 34 coopérant avec une pompe 35 l'envoi d'une partie du liquide de pasteurisation dans le condenseur de la pompe à chaleur PC puis dans le circuit 4, le liquide est renvoyé à la rampe d'arrosage 2. Comme le montre la description qui précède les produits à pasteuriser sont d'abord réchauffés par le liquide de pasteurisation tombant de la rampe dtarrosage 2, la température des produits à pasteuriser est élevée jusqu'à sensiblement 600 puis finalement à haute température égale ou supérieure à 90 C. Les rampes d'arrosage 9, 22, 23 permettent d'abaisser la température des produits à pasteuriser jusqu'à un niveau voisin de la température ambiante à la sortie B du tunnel 1. La courbe X1, X2 montre schématiquement la montée en température puis le refroidissement des produits à pasteuriser, la zone de refroidissement permettant du fait des circuits fermés de récupérer une grande quantité d'énergie. Comme la description le montre, une partie de la chaleur des produits à pasteuriser est récupérée par la pompe à chaleur PC. On obtient une économie d'énergie importante de ce fait et de plus en amenant pratiqueent à la température ambiante les produits pasteurisés on crée une situation telle que l'on obtient une meilleure conservation de ces produits pasteurisés,dans le temps et pour le stockage. L'apport de chaleur n'est donc nécessaire que pour les rampes 11 à 17 et limite ainsi la consommation d'énergie. A la fig. 2, on a représenté un tunnel 100 dont l'entrée A permet l'introduction des produits à pasteuriser qui se trouvent tout de suite placés sous une rampe d'arrosage 101 dont l'alimentation est assurée par un circuit 1.02, une pompe 103, un circuit 104 et une crépine 105. Comme dans le cas précédent une pompe assure la reprise du liquide de pasteurisation et son renvoi sur la rampe 101 à partir du bac de récupération 106. Celui-ci est placé au-dessous d'une rampe 107 alimentée par un circuit 108 conduisant le liquide de pasteurisation depuis le bac de récupération 110 placé sous la rampe 101, ce liquide étant repris par une crépine 109, un circuit 111 et une pompe 112. A la rampe 101 succède la rampe 113 placée au-dessus du bac de récupération 114. Le liquide de pasteurisation arrive depuis le bac 115 par une crépine 116 dont le circuit 117 passe à travers une pompe 118 puis par un circuit 119 arrivant à la rampe 113. Le liquide de pasteurisation contenu dans le réservoir de récupération 114 est prélevé par une crépine 120 puis par un circuit 121, une pompe 122, un circuit 123 aboutit à la rampe 124 d'arrosage placée au-dessus du réservoir de récupération 115. La rampe d'arrosage 125 placée au-dessus du réservoir de récupération 126 est alimentée par un circuit 127, une pompe 128 qui règle le débit du liquide de pasteurisation provenant du circuit 130 par la crépine 129. Finalement, au-dessus du réservoir de récupération: 131 qui contient la crépine 129 se trouve une rampe d'arrosage 132 dont l'alimentation se fait par un circuit 133, une pompe 134 dont un circuit d'alimentation 135 part d'une crépine 136 placée dans le réservoir de récupération 126. Dans la partie centrale du pasteurisateur se trouvent deux rampes d'arrosage t 140, 141. Le circuit 142 part d'une première pompe à chaleur PC1 qui reçoit, par l'intermédiaire d'un circuit 144, d'une pompe 145 reliée par un circuit 146 à la crépine 147, le liquide de pasteurisation contenu dans le réservoir de récupération 148. La rampe 141 est alimentée par un circuit 150 aboutissant à une pompe 151 contrôlant une circulation du liquide de pasteurisation arrivant par un circuit 152 depuis la cré pine 153 placée dans le réservoir de récupération 154. Finalement la rampe 160 placée près de la sortie du tunnel 100 est alimentée par un circuit 161 venant de la zone froide d'une pompe à chaleur PC2 qui reçoit le liquide de refroidissement du réservoir de récupération 162 au moyen d'une crépine 163 et à travers une pompe 164, 165, et 166 désignant les conduits reliant d'une part, la crépine 163 à la pompe 164 et, d'autre part, cette pompe 164 à la partie froide de la pompe à chaleur PC2. La pompe à chaleur PC2 est reliée à la pompe à chaleur PC1 par deux conduits 170, 171 permettant la récupération de l'énergie provenant de la pompe à chaleur PC2 par la partie froide de la pompe à chaleur PC1 qui finalement fournit l'énergie calorifique au liquide de pasteurisation distribué par la rampe d'arrosage 140. Comme dans le cas précédent, la courbe de chaleur X1, X2 montre la température des produits à pasteuriser à l'entrée du tunnel A puis la montée en température de ces produits par les rampes 101, 113, 125, î40.Vientensuitelepalier de maiNt > n à la température de pasteurisation voisine de 900C par exemple dans la zone centrale de la courbe sous la rampe 141 puis sa descente, du fait de la projection de liquide par les rampes 132, 124, 107, 160 jusqu'à une température ambiante à la sortie B du tunnel 100. Le dispositif représenté à la fig. 2 permet d'utiliser d'une manière très satisfaisante et équilibrée l'énergie calorifique puisque la montée en température des produits à pasteuriser est obtenue par le transfert de l'énergie récupérée au moment du refroidissement des produits pasteurisés dans la zone des rampes 132, 124, 107 et plus particulièrement dans la zone de rampe 160 où une partie de l'énergie calorifique est récupérée et recyclée grâce aux étages des pompes à chaleur PC1 et PC2, ce qui fait qu'une très petite quantité d'énergie calorifique est nécessaire pour le maintien en température du liquide de pasteurisation dans les zones des rampes 101, 113, 125 et plus particulièrement dans les zones de rampes 140, 141, cette fourniture d'énergie se faisant par des moyens convenables appropriés. L'énergie ainsi récupérée du fait du coefficient de performance des pompes à chaleur PC ou PC1, PC2 peut permettre une économie d'énergie égale sensiblement à la moitié, voire aux deux tiers de celle utilisée actuellement sur les pasteurisateurs à tunnel courants. Pratiquement avec ces installations, il est possible d'extraire des quantités de chaleur considérables permettant un écart de température par un système forcé beaucoup plus important que dans le système ancien et l'on peut dire aisément que l'écart de température entre les zones d'échanges concernées peut alors etre au moins de 300C. Ces installations sus-décrites permettant d'avoir des écarts de température très importants. amènent une disposition particulière de la répartition des zones chaudes et froides conduisant à un déplacement plus rapide et par conséquent déterminant une surface de traitement-plus faible ce qui amène un coût d'installation moins élevé avec une température de sortie des produits pasteurisés beaucoup plus basse, donnant une meilleure qualité commerciale des produits traités et améliorant très sensiblement les conditions de stockage. REVENDICATIONS 1 - Appareil pasteurisateur,caractérisé en ce qu'il comprend au moins une pompe à chaleur PC, PC1, PC2 récupérant à partir de bains recevant le liquide de pasteurisation déjà employé, la majeure partie de la chaleur qui sert ensuite au réchauffement du liquide de pasteurisation qui est utilisé dans la partie avant et centrale du pasteurisateur pour réchauffer les produits à pasteuriser, ce liquide recyclé étant prélevé dans la zone de sortie du pasteurisateur évitant ainsi une perte importante d'énergie qui était jusqu'd présent dissipée dans l'atmosphère. 2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs pompes à chaleur PC1, PC2 sont accouplées ou/non de façon à augmenter la quantité d'énergie récupérée pour permettre le recyclage à haute température du liquide de pasteurisation dans la zone centrale du pasteurisateur. 3 - Appareil suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le liquide du pasteurisateur prélevé à la sortie du pasteurisateur est refroidi dans la partie froide de la pompe à chaleur PCî, PC2 considérée puis recyclé dans le pasteurisateur pour le prélèvement de l'énergie calorifique, contenue dans les produits pasteurisés juste avant leur sortie du pasteurisateur.