Brevet FR2521834A1 — publié le 19830826

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FABRICATION DE LAIT EN POUDRE. La présente invention se rapporte à la fabrica- tion de lait en poudre, soit à partir de lait entier soit à partir de lait qui est partiellement ou totalement écrémé. Les poudres de lait écrémé et de lait entier sont conventionnellement préparées en préconcentrant d'abord le lait dans un évaporateur puis en faisant passer le concentré dans un séchoir par pulvérisation L'évaporateur est utili- sé pour préconcentrer le lait parce que la consomnmation d'énergie par unité d'eau qui y est retirée est bien plus faible que la consommation d'énergie par unité d'eau reti- rée dans un séchoir par pulvérisation. Il est par conséquent souhaitable de limiter l'eau qu'il faut retirer dans la partie de séchage du procédé en concentrant le lait dans l'évaporateur a un pourcentage de solides totaux aussi élevé que possible Cela est illustré par le fait qu'afin de produire 100 kilos de poudre de lait à 4 î d'humidité, il faut provoquer l'évapo- ration de 92 litres d'eau dans le séchoir, s'il est alimen- té avec un concentré à 50 >/; il faut retirer 60 litres d'eau dans le séchoir s'il est alimenté avec un concentré à %; et il ne faut retirer que 47 litres d'eau dans le séchoir s'il est alimenté avec un concentré à 65 % Cepèn- dant, le problème-de l'augmentation des solides totaux amenés au séchoir provient de l'augmentation de la viscosi- té du concentré, tandis que les solides augmentent, ce qui rend difficile l'obtention d'une bonne pulvérisation dans le séchoir et par conséquent, cela empêche son fonctionne- ment satisfaisant. La présente invention a pour objet de permettre l'extension du processus d'évaporation pour produire des concentrations supérieures à l'entrée du séchoir tout en permettant encore son fonctionnement satisfaisant, en obte- nant ainsi une consommation réduite d'énergie dans le processus en général. L'invention est basée sur la découverte surprenan- te que les produits de lait concentré ne présentent pas leur viscosité maximale immédiatement à la concentration, mais que celle-ci se développe dans un court laps de temps après la concentration. Le temps pris à la suite de la concentration, pour le développement de la viscosité maximale dans le concen- tré est variable et dépend des propriétés réelles du lait traité et du moment de l'année, et d'autres facteurs Cepen- dant, le temps pris sera certainement inférieur à 10 secon- des et se trouvera probablement entre 5 et 7 secondes Il est cependant difficile d'être totalement spécifique à ce sujet car, bien entendu, le lait n'est pas concentré instan- tanément dans un évaporateur On a découvert que sur une période de quelques secondes après avoir quitté l'évapora- teur, le concentré de lait présente un processus d'épaissis- sement par vieillissement. Dans la pratique courante, les évaporateurs de lait sont situés suffisamment loin de l'entrée des séchoirs qu'ils servent, pour que le temps pris pour transporter le concentré de l'évaporateur à l'entrée du séchoir soit consi- dérablement supérieur à celui requis pour que le concentré développe sa viscosité maximale. La présente invention est par conséquent basée sur la localisation d'un évaporateur qui effectue l'évapora- tion finale aussi près que possible de l'entrée du séchoir par pulvérisation, pour permettre au concentré d'être amené au séchoir à temps, pour sa pulvérisation, avant que la pleine viscosité ne se soit développée. Selon un premier aspect de l'invention, on pré- voit un procédé de fabrication de lait en poudre en concen- trant le lait dans un ou plusieurs étages d'évaporation, et en faisant passer le concentré dans un séchoir par pulvé- risation pour pulvérisation et séchage, o un étage unique Cu final de concentration par évaporation est suffisamment proche du séchoir par pulvérisation et fonctionne avec un temps de séjour si court que le concentré est amené au séchoir par pulvérisation et est pulvérisé avant de dévelop- per sa viscosité maximale, qui serait suffisante pour nuire à la pulvérisation. Selon un second aspect de l'invention, on prévoit un dispositif pour la fabrication de lait en poudre qui comprend un évaporateur et un séchoir par pulvérisation, o l'évapovateur a un étage final conçu pour un court temps de séjour et est placé avec sa sortie se trouvant immédiatement adjacente à l'entrée du séchoir par pulvérisation. Cela, dans la pratique, implique normalement le montage de l'étage final d'évaporation au sommet de la chambre du séchoir par pulvérisation, et étant donné la hauteur libre restreinte dont on peut disposer dans une telle position, une construction de l'évaporateur de faible hauteur, telle que celle utilisant une construction du type à plaques et à cadre, est particulièrement appropriée. Cet évaporateur est alors utilisé comme étage de concentration final, et sa grande proximité de l'atomiseur séchoir permet à du lait très fortement concentré d'être admis dans le séchoir et pulvérisé avant que ne se développe sa viscosité maximale et, par conséquent, permet d'utiliser une concentration supérieure. L'évaporateur concerné peut être un étage de finissage chauffé séparément suivant l'évaporateur principal dans le procédé, ou, alternativement, il peut être intégré dans le système de chauffage de l'évaporateur principal en tant qu'un étage de l'un des effets de ce dernier, ou bien, alternativement, un étage dans le circuit de recompression, si l'évaporateur est du type à recompression de vapeur mécanique. L'intégration de cette façon avec l'évaporateur principal nécessite des longueurs considérables de gaines de vapeur vers et à partir de l'étage de finissage, mais à condition qu'elle soit concue de façon appropriée, cette caractéristique n'a pas d'effet néfaste sur la performance générale et ne limite pas la capacité d'obtenir des concen- trations supérieures dans l'évaporateur de finissage L'inté- gration de l'étage de finissage de cette façon permet le fonctionnement efficace de l'évaporateur principal en fonc- tion de l'utilisation d'énergie à appliquer en mesure égale à l'étage de finissage et, par conséquent, cela rend maximal le bénéfice résultant de ce perfectionnement. La réduction de l'extraction d'eau dans le séchoir pour une quantité donnée de poudre produite, permet à un séchoir existant ayant une capacité établie d'extraction d'eau, de produire plus de poudre, et le procédé décrit peut être employé de façon utile par conséquent, pour augmenter la capacité des séchoirs existants. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'inven- tion, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple pure- ment illustratif, et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin: la figure 1 est un schéma d'installation mon- trant les points importants d'un dispositif de fabrication de lait en poudre selon une forme de réalisation de l'inven- tion; et la figure 2 montre une modification d'une par- tie du dispositif de la figure 1. En se référant d'abord à la figure 1, on peut voir un évaporateur à cinq effets pour concentrer une alimen- tation en lait concentré arrivant par un conduit 1 Le lait concentré est retiré par un conduit 2 pour être amené à un étage de finissage qui est formé d'un évaporateur à plaques 3, qui est monté au sommet d'une chambre 4 de séchoir par pulvérisation, afin que le lait concentré final, dans un conduit 5, soit amené directement à la chambre du séchoir par pulvérisation pour sa pulvérisation Le temps de séjour du lait concentré dans l'évaporateur à plaques 3 est de l'ordre d'une seconde, de sorte que le concentré n'a pas atteint sa pleine viscosité avant d'entrer dans la chambre 4. L'évaporateur à effet multiple est illustré comme un évaporateur à cinq effets et son agencement est assez conventionnel On comprendra que bien qu'un évaporateur à cinq effets soit illustré, cela n'est en aucun cas limita- tif, ni le fait que le conduit 2 de sortie du lait provient du troisième effet. L'alimentation en lait dans le conduit 1 est amenée à un premier effet d'évaporateur 11, o elle est chauffée par la vapeur entrant à travers un thermocompres- seur 12 qui entraîne une partie de la vapeur provenant du second effet par un conduit 13 Les conduits d'évacuation des divers effets, pour le condensat, sont omis du dessin. Le concentré et la vapeur de l'effet 11 passent dans un séparateur conventionnel 14 d'o le concentré passe, par un conduit 16, au second effet 17, et la vapeur passe en tant que fluide de chauffage vers le même effet Le concentré et la vapeur provenant du second effet passent vers un sépara- teur 18 et le concentré passe dans le quatrième effet 19, tandis que la vapeur est partiellement réentraînée à travers le conduit 13 jusqu'au thermocompresseur 12 et passe partiel- lement dans le troisième effet par un conduit 21 Dans le quatrième effet, le concentré est encore concentré par la vapeur provenant du troisième effet et il passe dans un séparateur 22, o le concentré passe dans le cinquième effet 23 pour un chauffage par la vapeur provenant du quatrième effet et de l'étage de finissage 3, laquelle vapeur entre par un conduit 24 Le concentré et la vapeur provenant du cinquième effet 23 passent dans le séparateur 25 et le concentré retourne, par un conduit 26, au troisième effet 27, o il est chauffé par la vapeur restante provenant du second effet Le concentré et la vapeur provenant du troisième effet 27 passent dans un séparateur 28 et le concentré passe, par le conduit 2, à l'étage final de finissage 3, tandis que la vapeur passe partiellement au quatrième effet 19 par un conduit 29 et partiellement sous forme de vapeur, vers l'étage de finissage par un conduit 31 La vapeur prove- nant du séparateur 25 du cinquième effet passe dans le condenseur 32. Le concentré et la vapeur de l'étage 3 de finis- sage de l'évaporateur I plaques passent dans un séparateur 33 et la vapeur est ramenée par le conduit 24, au cinquième effet 23, tandis que le concentré est extrait par une pompe d'extraction 34 et est évacué directement dans l'atomiseur du séchoir par pulvérisation par le conduit 5, sans longueur importante de tuyauterie Le système de comnande est agencé pourgerantir que le séparateur 33 sera maintenu drainé par la pompe d'extraction 34. L'étage final de concentration dans l'évaporateur à plaques 3 fonctionne sur une base d'un seul passage, de sorte que le temps de séjour est très court (de l'ordre d'une seconde), afin d'utiliser avantageusement la période d'épais- sissement par vieillissement. On peut voir que l'étage de finissage ou évapora- teur à plaques 3 fonctionne, du point de vue vapeur, en parallèle avec le quatrième effet 19, mais on comprendra que l'invention n'est pas ainsi limitée. En se référant maintenant à la figure 2, on peut y voir un agencement d'un évaporateur à recompression de vapeur pour une concentration de base, et on comprendra que cet agencement remplace l'évaporateur Z cinq effets et qu'il alimente un agencement semblable d'étage de finissage 3 sur la chambre 4 du séchoir par pulvérisation Pour la fa- cilité de la compréhension, le conduit de sortie du concentré de l'évaporateur à recompression de vapeur est illustré par le chiffre de référence 2, tandis que la vapeur de chauffage allant à l'étage de finissage est illustrée come entrant par un conduit 31 et la vapeur retournant de l'étage de finissage est illustrée par un conduit 24 Dans l'évapora- teur à recompression de vapeur, qui est illustré comme ayant trois effets, la vapeur provenar t du séparateur 41 du troi- sième effet, avec la vapeur provenant de l'étage de finissa- ge dans le conduit 24, est méceniquement comprimée par un compresseur 42 et est utilisée pour chauffer l'alimentation qui entre par le conduit 1 vers le premier effet 43 Le conduit de vapeur proverart du compresseur est indiquée en 44, et on peut voir que le conduit de vapeur 31 vers l'étage de finissage est connecté au conduit 34. Le concentré et la vapeur provenaut du premier effet 43 passent dars un séparateur 45, d'o le concentré et la vapeur sont amenés séparément au second effet 46 pour une plus ample concentration De cet effet, le concentré et la vapeur sont amenés par un séparateur 47 et, de nouveau, le concentré et la vapeur so It amenés séparément au troisiè- me effet 48 A partir du séparateur 41 à cet effet, le concen- tré est alors extrait par le conduit 2 pour être dirigé vers l'étage de finissage, tandis que, comme on l'a indiqué ci- dessus, la vapeur passe dans le compresseur 42. Comme précédemment, les conduits de condensé provenant des effets 43, 46 et 48 ne sont pas représentés. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé pour fabriquer du lait en poudre en concentrant le lait dans un ou plusieurs étages d'évapora- tion et en faisant passer le concentré dans un séchoir par pulvérisation pour la pulvérisation et le séchage, caracté- risé par le fait qu'un étage unique ou final de concentra- tion par évaporation ( 3) est suffisamment proche du séchoir par pulvérisation ( 4) et fonctionne avec un temps de séjour si court que le concentré est amené dans le séchoir par pulvérisation ( 4) et est pulvérisé avant de développer sa viscosité maximale, qui pourrait être suffisante pour nuire à la pulvérisation. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étage final d'évaporation ( 3) est l'étage final de concentration d'un évaporateur à plusieurs effets. 3 Procédé selon la revendication 1, par le fait que l'étage final d'évaporation ( 3) évaporateur séparé chauffé à la vapeur. 4 Procédé selon la revendication 1, par le fait que l'étage final d'évaporation ( 3) par recompression mécanique de vapeur. Procédé selon la revendication 4, par le fait que l'étage final d'évaporation ( 3) d'un évaporateur fonctionnant par recompression vapeur. caractérisé est un caractérisé fonctionne caractérisé est un étage mécanique de 6 Dispositif pour la fabrication de lait en poudre du type comprenant un évaporateur et un séchoir par pulvérisation, caractérisé par le fait que l'évaporateur a un étage final ( 3) qui est conçu pour un court temps de séjour et qui est placé avec sa sortie ( 5) immédiatement adjacente à l'entrée du séchoir par pulvérisation ( 4). 7 Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé par le fait que l'étage final ( 3) est monté au sommet du séchoir par pulvérisation ( 4). 8 Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que l'étage final ( 3) est formé par un ensemble de plaques séparables dans un cadre. 9 Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que l'étage final d'évaporation ( 3) est l'étage final de concentration d'un évaporateur à plusieurs effets. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que l'étage final d'évaporation ( 3) est un évaporateur chauffé à la vapeur séparé. 11 Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que l'étage final d'évaporation ( 3) fonctionne par recompression mécanique de vapeur. 12 Dispositif selon la revendication 11, carac- térisé par le fait que l'étage final d'évaporation ( 3) est un étage d'un évaporateur fonctionnant par recompression mécanique de vapeur.