Brevet FR2533139A1 — publié le 19840323

On utilise souventdegrandes quantités d'eau dans les procédés de l'industrie alimentaire et cette eau contient fréquemment des quantités importantes de graisses et de matières apparentées ainsi que de protéines et de matières apparentées. Le dispositif selon l'invention concerne en premier lieu l'enlève- ment de telles matières de l'eau de traitement dans l'industrie de traite- ment de poisson, mais on peut également l'employer dans d'autres industries de traitement alimentaire et dans d'autres opérations ou il s'agit de substances liquides et des matières en suspension dans ces dernières, de densité différente et ayant une solubilité médiocre les unes dans les autres. Les séparateurs de graissesde type classique ne sont capables que dans des cas exceptionnels d'abaisser à un niveau acceptable la teneur en graisses de l'eau Si la réduction de la teneur en graisses est faible, il en résulte aussi que la réduction dé la consommation d'oxygène bactériolo- gique dans l'eau est faible C'est une caractéristique importante des sépa- rateurs usuels de graisses selon la technique antérieure d'opérer avec un mouvement sensiblement horizontal de l'eau au sein du séparateur de graisses, les particules à séparer de l'eau acquérant une composante verticale de vitesse qu'en raison de la différence de leur densité par rapport à la densité de l'eau Plus la différence de densité est faible, plus la composante verticale de vitesse des particules sera faible et plus difficile sera le dépôt des particules sur la surface ou sur le fond Pour remédier à ce problème on a pris en considération les possibilités de mélange d'air dispersant et d'addition de produits chimiques. La présente invention a pour but principal d'éliminer ces inconvé- nients et d'assurer la possibilité d'une séparation efficace même dans les cas o les différences de densité sont très faibles. Le dispositif, conforme au mode de réalisation de l'invention re- présenté sur les dessins, comprend un séparateur de graissesqui travaille d'une façon telle que les mouvements de l'eau dans le séparateur soient sensiblement verticaux, la direction étant modifiée 'de 1800 à trois diffé- rentes occasions Avec cet agencement, les particules lourdes se meuvent vers le fond et les particules légères vers la surface On peut alors évacuer les particules lourdes au moyen d'un robinet prévu sur le fond, alors que les particules légères et les liquides sont recueillis à la sur- face d'o ils peuvent être évacués par écoulement ou écumage. Ce dispositif a été soumis à l'approbation complète de l'industrie de traitement du poisson On a mesuré en de très nombreuses occasions et avec des charges différentes les quantités initiales de graisses qu'on peut séparer par dépôt et les quantités de graisses éliminables qu'on peut séparer par dépôt Le degré de séparation était très élevé, en fait de 90 % pour des charges supérieures à 5 m/h Du fait de la séparation importante de graisses, la réduction de la consommation d'oxygène biochimique et de la quantité de matière en suspension est également très élevée. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description détaillée qui va suivre en regard des dessins an- nexés sur lesquels la figure 1 est une vue en élévation de côté d'un dispositif selon l'invention, observé de profil; la figure 2 est une vue de dessus de ce même dispositif la figure 3 est une coupe verticale schématique du dispositif suivant la ligne I-I de la figure 2; la figure 4 est une coupe verticale schématique du dispositif selon la ligne II-II de la figure 3; la figure 5 a est une coupe verticale qui correspond à la figure 3 et qui montre le trajet d'écoulement dans le dispositif; la figure 5 b est une vue schématique montrant la zone externe d'écoulement au niveau de la section transversale a-a de la figure 5 a; la figure 5 c est une vue schématique montrant les zones d'écoule- ment au niveau de la section transversale b-b de la figure 5 a; et la figure 5 d représente le sens d'écoulement du milieu au niveau de la section de transition entre les deux zones d'écoulement de part en part B et D de la figure 5 c. Le dispositif représenté comprend un récipient 1 à fond conique 2, la pointe du cône étant dirigée vers le bas Dans l'exemple représenté sur les dessins, le dispositif est pourvu de pieds 3 Un tube est monté sur la pointe dirigée vers le bas du cône La pente de la paroi 2 du cône est étudiée de manière à ce que le sédiment dans le récipient glisse vers le bas en direction de la pointe du cône, d'o on peut l'extraire par le conduit 4 Un conduit d'entrée 5 communique avec le récipient et un conduit d'évacuation 6 s'étend du récipient vers un puisard de sortie 7 Ce puisard 7 comporte un trop-plein 8 Quand l'eau passe par le trop-plein 8, elle est collectée et évacuée par un conduit 9 vers un récipient ou subit un traitement supplémentaire. Un récipient conique 10 est monté dans le récipient 2 La pente de la paroi conique est étudiée de manière à ce que tout sédiment se déposant dans le cône glisse vers le bas jusqu'à la pointe du cône La base de ce ré- cipient comporte unrebord annulaire 11 qui augmente sa hauteur, ce rebord s'ouvrant vers l'intérieur Des cloisons 12 à disposition angulaire sont montées dans lerebord 11 Les cloisons ont pour but d'empêcher la rotation de l'eau dans le cône 10 La base du cône est prolongée par un tube 13 qui s'étend vers le bas et atteint presque le fond du récipient extérieur L'eau contenue dans le cône est évacuée par ce tube en liaison avec la sortie du dispositif Le tube 13 est conçu de manière à ce qu'un-transport important d'eau ne puisse avoir lieu à travers ce tube pendant le fonctionnement du dispositif Le cône 10 est muni d'une bague 14 qui est montée sur l'enve- loppe extérieure du cône Le conduit d'alimentation 5 est relié à la bague 14 ou construit de manière que son orifice soit entouré par la bague 14. Cette bague 14 présente une ou plusieurs fentes 15 L'air qui peut être introduit simultanément avec l'eau admise est extrait par l'ensemble des fentes 15. Le cône 10 est suspendu dans le récipient 1 par des moyens de liai- son 16 Ces moyens de liaison sont conçus de manière à contrôler le mouve- ment rotatif de l'eau dans le récipient 1. Un moyen d'évacuation est monté au sommet du récipient Dans le mode de réalisation représenté, ce moyen comprend une poutre 17 montée sur des supports 18 Un moteur dl'entraînement 19 et un mécanisme d'engrenages réducteurs 20 servant à réduire la vitesse sont montés sur la poutre Le moyen d'évacuation 21 lui-même est accouplé à l'engrenage réducteur Par ailleurs il est suspendu au mécanisme réducteur et vient en outre prendre appui sur le récipient 1 par l'intermédiaire d'une roue 22, un rebord 23 étant prévu sur le bord supérieur dudit récipient 1 de façon que la roue 22 puisse tourner sur ce rebord Lemoyen d'évacuation coopère avec une poupée 24 de manière à s'escamoter au-dessus de cette dernière lors de son passage au niveau de celle-ci La masse de matière collectée par le moyen d'évacua- tion est refoulée hors du récipient 1 par des trous pratiqués dans ltenve- -loppe et le canal de drainage 25. De préférence, l'installation décrite est de forme cylindrique mais on pourrait également la construire de forme carrée, rectangulaire ou autre. On peut également construire l'installation pour qu'elle repose à même le sol ou bien qu'elle soit partiellement enterrée. L'installation fonctionne comme suit Le liquide à traiter est introduit dans l'installation par le conduit d'entrée 5 Ce conduit d'entrée débouche à l'intérieur de la bague 14, le liquide étant de ce fait forcé vers le bas comme cela est montré sur la figure 5 a Des particules lourdes, c'est-à- dire des particules d'une densité supérieure à celle du liquide, sont alors dirigées vers le fond du récipient L'écoulement du liquide est ensuite dévié d'environ 1800 et la vitesse des particules individuelles de liquide est réduite pour atteindre sa valeur minimale au niveau de la section transversale a-a sur la figure 5 a, o la surface utile du récipient est indiquée par A La vitesse ascension nelle du liquide au niveau de cette section transversale est représentée par l'équation v 1 Q dans laquelle Q'représente le débit A partir de cette section transversale, le liquide ainsi que les particules contenues dans le liquide et ayant une densité inférieure à celle du liquide environnant s'élè- vent dans le récipient 1 Les particules ayant une densité inférieure à celle du liquide environnant arrivent à la surface plus rapidement que les parti- cules environnantes de liquide, et la vitesse de ces particules est indiquée par v 1. Au niveau de la section transversale b-b, la surface de la section B entre la surface de l'enveloppe intérieure du récipient 1 et la surface de l'enveloppe extérieure du rebord annulaire 11 est plus petite que la surface A et, pour cette raison, la vitesse v 2 de l'écoulement liquide au niveau de la section transversale b-b est plus grande que v 1 au niveau de la section transversale a-a La vitesse v 2 ' des particules plus légères que le liquide, est plus élevée que le vitesse v 2 du liquide environnant A la condition que l'écoulement soit maintenu laminaire, aussi bien v 2 que v 2 ' sont ascension- nelles. La distance séparant le bord supérieur du rebord annulaire 11 et la surface de l'eau est indiquée par h La plus petite valeur de la distance h est déterminée par le trop-plein 8 Le liquide qui circule dans l'installa- tion franchit la circonférence du rebord Il puis traverse la section C dont la surface est égale au produit de la circonférence du rebord 11 par la hauteur h. La vitesse dans la section transversale C est indiquée par v et Q 3 est-ôC Quand le liquide a traversé la section C, le courant est dirigé vers le bas du cône o se situe le conduit de drainage Ainsi le sens d'écoule- ment est une nouvelle fois modifié de 1800 Le liquide passe ensuite par la base du cône 10 et à l'intérieur du rebord 11 qui, au niveau de la section tranversale b-b, présente une surface intérieure D La vitesse est indiquée par v 4 et est Q D A la base du cône, le sens d'écoulement est à nouveau modifié de 1800 et l'eau est évacuée de l'installation par la conduite de sortie 6. Comme cela ressort ce qui précède, le liquide et les particules plus légères sont soumises aux vitesses v et v 2 respectivement ainsi qu'aux vitesses v 1 ' et v 2 ' resjoetivement au niveau des sections transversales a-a et b-b respectivement Au moment o une particule d'une densité plus faible que celle du liquide quitte la section B, elle est soumise à une composante de vitesse horizontale dirigée vers le centre du récipientla résultante de vitesse R de la particule s'écartant de la direction verticale qu'elle avait dans la section b-b Si la surface de section C est aussi grande ou plus grande que la surface de section B, la direction du mouvement de la particule en un point situé immédiatement audessus du bord du rebord annulaire 11 fera un angle inférieur à 450 avec plan vertical, étant donné que la vitesse v 2 est supérieure ou égale à la vitesse v 3 et que la vitesse réelle de la particule dans la section b- b estv 2 ', qui est plus grande que v 2 v v 2 ' étant ainsi supérieure à v 3 Si, en outre, la section D est supérieure ou égale à la section C, une particule qui est plus légère que le liquide environnant se déplace vers la surface du récipient. Du fait que la particule a un tel sens de mouvement, elle quitte la section D et plus la composante de vitesse vers l'ouverture de la conduite d'évacuation 6 est réduite, plus la distance entre l'ouverture de la conduite d'évacuation 6 au-dessus du fond du cône 10 et la particule individuelle sera grande Pour éviter que les particules soient aspirées vers le bas dans le cône, l'angle (o du rebord annulaire 11 doit être égal ou inférieur à 450. L'exposé théorique ci-dessus se rapporte à des conditions laminaires, mais il s'est révélé que la fonction est maintenue également dans le cas o les vitesses sont supérieures à celles prévues par les conditions laminaires d'écoulement calculées théoriquement Le degré possible d'excès de vitesse de l'écoulement laminaire dépend esssentiellement du degré de différence de densité entre les particules et le milieu dans lequel elles sont en suspension, ainsi que de la taille des particules. 2 533139 REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la séparation de substances contenues dans un liquide, lorsque ces substances présentent une densité très proche de celle du liquide, ce dispositif étant utilisé principalement pour l'extraction de graisses et de matières apparentées et de protéines et des matières apparen- tées présentesdans de l'eau de traitement et comprenant un récipient ( 1) à la partie supérieure duquel-sont montés des moyens ( 20-22) pour l'évacua- tion de la matière collectée à la surface, et à la base duquel et monté un moyen ( 4) d'évacuation de la matière qui s'est déposée sur le fond, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit d'entrée ( 5)-qui aboutit à l'extérieur de la partie inférieure d'un organe rapporté ( 10-12) monté en position sensiblement centrée dans le récipient et présentant une partie inférieure ( 10) qui converge vers le bas, à la base de laquelie prend naissance une conduite ( 6) d'évacuation du liquide traité, cette conduite débouchant dans un puisard de sortie ( 7) de manière à comporter un dispositif de trop plein ( 8), qui détermine le niveau le plus bas du liquide dans le récipient, la plus petite surface (B) entre la partie la plus large de l'or- gane rapporté et la surface intérieure de l'enveloppe du récipient ( 1) étant inférieure ou égale à la surface (C) qui est égale au produit de la plus grande circonférence de l'organe rapporté par la distance (h) séparant le bord supérieur de l'organe rapporté et le niveau le plus bas du liquide, maintenu par le trop-plein, la surface mentionnée en premier lieu étant en outre inférieure ou égale à la surface supérieure (D) de l'ouverture de l'organe rapporté. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit d'entrée ( 5) débouche dans un volume entouré d'une bague ( 14) ou un autre moyen de limitation monté sur la face inférieure de la partie pointue ( 10) de l'organe rapporté, cette bague qui est complètement ou pratiquement complètement ouvert à sa base, comportant des fentes à sa partie supérieure. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle ( terminant à faible distance au-dessus du fond du récipient.