Brevet FR2524258A1 — publié le 19831007

- Procédé de séparation de lait brut en crème et lait écrémé pasteurisé La présente invention concerne un procédé de séparation d'un premier écoulement de lait, par séparation centrifuge, pour partie en un second écoulement de lait ayant un contenu en matière grasse réduit, c'est-àdire en lait partiellement écrémé, et pour partie en un troisième écoulement de lait ayant un contenu en matière grasse accru, c'est-à-dire un écoulement de crème, le premier écoulement de lait, arrivant à température relativement basse, étant chauffé à la tempé- rature de séparation tandis que, après séparation, le second écoulement de lait est chauffé dans une première section d'échangeur thermique puis chauffé encore pour pasteurisation dans une seconde section d'échange thermique, par échange de chaleur avec un écoulement de liquide chaud, le second écou- lement de lait une fois pasteurisé étant refroidi dans la première section d'échangeur thermique et refroidi encore davantage dans une troisième section d'échangeur; le second écoulement de lait peut encore éventuellement être refroidi davantage dans une quatrième section d'échangeur thermique, par échange de chaleur avec de l'eau glacée par exemple, tandis que le troisième écoulement de lait est refroidi dans une cinquième section d'échangeur de chaleur. On connaît déjà de tels procédés On utilise en général des échangeurs de chaleur à plaques pour transférer la cha- leur L'ensemble de la première à la quatrième sections d'échangeur thermique est généralement combiné en un seul appareil, c'est-à-dire que les plaques qu'elles contiennent sont montées dans le même châssis, et constituent des sec- tions d'échangeur différentes La cinquième section d'échan- geur de chaleur est généralement un échangeur séparé En général, les écoulements qui cèdent et qui reçoivent la chaleur sont dirigés à contrecourant Etant donné qu'il est souhaitable que l'écoulement de crème quitte le système à température relativement basse, 80 C environ, on a jusqu'ici habituellement refroidi, dans la cinquième section d'échan- geur de chaleur, l'écoulement de crème qui sort du séparateur centrifuge à la température de séparation; cette tempéra- 2 - ture de séparation est d'environ 500 C et le refroidissement s'effectue avec de l'eau glacée ou un fluide équivalent. Pour atteindre la température de pasteurisation dans la seconde section d'échange de chaleur, il faut naturelle- ment consommer de l'énergie thermique provenant de vapeur ou d'un liquide L'augmentation du coût de l'énergie, aussi bien pour le refroidissement que pour le chauffage, a rendu ce procédé de plus en plus onéreux par unité de poids de lait brut traité. Un inconvénient d'un procédé du genre mentionné ci- dessus consiste en ce que les courants d'amenée et d'extraction de chaleur dans la troisième section d'échangeur n'ont pas le même débit, ce qui signifie que l'on n'obtient pas le degré recherché de récupération de chaleur L'importance de cet aspect s'est accrue récemment, du fait que l'accroisse- ment du coût de l'énergie a rendu nécessaire une récupération de chaleur atteignant environ 95 X. Du fait qu'il faut que soit possible la fabrication de crème ayant un contenu variable de matière grasse, on obtient des températures de séparation fortement variables dans les appareillages classiques, notamment pour des taux de récupération de chaleur élevés. La présente invention vise notamment à fournir un procédé du genre mentionné ci-dessus permettant d'atteindre un optimum du point de vue de l'économie de chaleur aussi bien que des conditions opérationnelles Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé suivant lequel on sépare le premier écoulement de lait en deux écoulements partiels, dont le premier est réchauffé dans la troisième section d'échangeur de chaleur tandis que le second écoule- ment partiel est réchauffé dans la cinquième section d'échangeur de chaleur, les écoulements partiels étant ensuite combinés avant la séparation centrifuge. Conformément à un mode avantageux d' exécution du procédé, on fractionne le premier écoulement de lait de telle façon que le débit du second écoulement partiel soit sensiblement égal à celui du troisième écoulement partiel, de façon que les écoulements d'apport et d'enlèvement de chaleur dans la troisième section d'échangeur de chaleur 3 - soient sensiblement égaux Il est ainsi possible d'obtenir une récupération de chaleur maximale et la température de séparation désirée pour des conditions opérationnelles variables. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un exemple particulier, non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: la Figure 1 est un schéma simplifié d'un procédé du genre mentionné dans l'introduction de la présente demande; la Figure 2 est un diagramme correspondant à un procédé suivant l'invention; et la Figure 3 reproduit le diagramme de la Figure 2, en donnant un exemple de débits et des températures lors de la mise en oeuvre du procédé. Sur les Figures 1 et 2, la référence 1 désigne un premier échangeur de chaleur à plaques comportant des sec- tions d'échangeur la, lb, lc et-Id, 2 désigne un second échangeur de chaleur à plaques et 3 désigne un séparateur centrifuge La section d'échangeur de chaleur lb est-munie d'un circuit de vapeur 4 et la section d'échange de chaleur lb est munie d'un circuit d'eau de refroidissement 5. Dans le cas de la Figure 1, l'échangeur à plaquer 2 est muni d'un circuit d'eau de refroidissement 6 Les pro- duits laitiers parcourent un circuit 7 d'alimentation en lait brut, traversant la section d'échangeur de chaleur 1 c vers le séparateur centrifuge, un circuit 8 traversait la section d'échangeur de chaleur la, un circuit 9 traversant la section d'échangeur de chaleur lb, un conduit externe , un circuit 11 de retour à travers la section d'échangeur de chaleur la, un circuit 12 de retour à travers la section d'échangeur de chaleur lc et un circuit 13 traversant la section d'échangeur de chaleur ld Le circuit 14 part du - séparateur centrifuge et traverse l'échangeur de chaleur 2. Sur la Figure 2, les références 7-14 ont été utilisées pour désigner des éléments correspondants. Sur la Figure 2, 15 désigne une conduite d'alimenta- tion en lait brut, c'est-à-dire une conduite pour le premier 4 écoulement de lait, tandis que 16 désigne un circuit pour un premier écoulement partiel du premier écoulement de lait, circuit traversant l'échangeur de chaleur 2. On fait fonctionner l'installation classique, du genre montré en Figure 1, de façon que le lait brut entre froid, s'échauffe dans la section d'échangeur de chaleur lc et soit fractionné dans le séparateur centrifuge 3 en un écoulement de crème et un écoulement de lait écrémé L'écou- lement de crème est refroidi par de l'eau glacée ou un fluide du même genre d ans l'échangeur à plaques 2 L'écoule- ment de lait écrémé est réchauffé à la température de pasteu- risation dans les circuits 8 et 9 qui traversent les sections d'échangeur de chaleur la et lb, puis le lait pasteurisé est refroidi dans les circuits 11, 12 et 13 à son passage dans les sections d'échangeur de chaleur la, lc et ld, l'opération finale s'effectuant avec de l'eau glacée ou un fluide équi- valent. Dans l'installation conforme à l'invention montrée en Figure 2, le lait brut amené par la conduite 15 est frac- tionné en un premier écoulement partiel, réchauffé dans. le circuit 16 à son passage dans l'échangeur à plaques 2, en même temps qu'un écoulement de crème provenant du sépa- rateur centrifuge se refroidit dans l'échangeur, et un second écoulement partiel Ce second écoulement est réchauffé dans le circuit 7 à son passage dans la section d'échangeur de chaleur lc Puis les écoulements partiels sont réunis et admis au séparateur centrifuge 3 en vue de la séparation en un-écoulement de crème et un écoulement de lait écrémé. Ce dernier est pasteurisé et refroidi de la même façon que dans le procédé classique représenté en Figure 1. La Figure 3 donne un exemple de valeurs de fonctionne- ment pour les débits et pour les températures utilisés lors de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. On peut noter qu'une comparaison entre les coûts de traitement de 30 tonnes par heure de lait, par un procédé classique et par le procédé suivant l'invention, révèle une diminution notable des frais de chauffage et de refroi- dissement, comme l'indique le tableau de coûlts relatifs - - donné ci-dessous. Chauffage Refroidissement Dépense totale Procédé classique 61,7 Procédé suivant l'invention 19,7 7,2 + 31,1 ,0 16,2 ,9 Cette diminution notable des frais de fonctionnement n'entraîne qu'un accroissement très modéré de l'investisse- ment pour assurer l'optimisation de la récupération de chaleur. 6- REVENDICATIONS 1 Procédé de séparation d'un premier écoulement de lait, par séparation centrifuge, pour partie en un second écoulement de lait ayant un contenu en matière grasse réduit, c'est-à-dire en lait partiellement écrémé, et pour partie en un troisième écoulement de lait ayant un contenu en matière grasse accru, c'est-à-dire un écoulement de crème, le premier écoulement de lait, arrivant à température relativement basse, étant chauffé à la température de séparation tandis que, après séparation, le second écoulement de lait est chauffé dans une première section d'échangeur thermique puis chauffé encore pour pasteurisation dans une seconde section d'échan- geur thermique, par échange de chaleur avec de la vapeur ou un liquide chaud, le second écoulement de lait une fois pasteurisé étant refroidi dans la première section d'échan- geur thermique et refroidi encore davantage dans une troi- sième section d'échangeur; le second écoulement de lait pouvant encoreéventuellement être refroidi davantage dans une quatrième section d'échangeur thermique, par échange de chaleur, avec de l'eau glacée par exemple, tandis que le troisième écoulement de lait est refroidi dans une cinquième section d'échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'on sépare le premier écoulement de lait en deux écoulements partiels, dont le premier est réchauffé dans la troisième secti Gn d'échangeur de chaleur tandis que le second écou- lement partiel est réchauffé dans la cinquième section d'échangeur de chaleur, les écoulements partiels étant ensuite rassemblés avant la séparation centrifuge. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on sépare le premier écoulement de lait ( 15) de telle façon que le second écoulement partiel ( 7) ait sensiblement le même débit que le troisième écoulement de lait ( 12) de sorte que les débits d'apport de chaleur et d'extraction d? chaleur dans la troisième section d'échangeur de chaleur ( 1 c) -5 sont sensiblement égaux.