Brevet FR2534008A1 — publié le 19840406

L'invention concerne un procédé et un dispositif perîectionnésde séchage par pulvérisation de produits alimentaires liquides, et en particulier de séchage de produits alimentaires sensibles à la chaleur, ce séchage étant réalisé sans que les propriétés thermosensibles des produits soient altérées. Il existe un certain nombre de. produits alimentaires utilisés sous forme de poudre obtenue par une opération de séchage par pulvérisation. Dans le séchage par pulvérisation, le produit sous forme liquide est amené à des buses d'atomisation qui projettent les particules atomisées dans des courants d'air chauffé. La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 247 924, déposée le 26 mars 1981, décrit, par exemple, un séchoir à pulvérisation dans. lequel de l'air chauffé est dirigé au-delà de buses d'atomisation, sous forme de jets ayant des vitesses différentes, les jets d'air de plus grande vitesse entourant immédiatement les buses d'atomisation et les jets d'air de plus faible vitesse entourant les jets d'air de vitesse plus élevée. Dans le procédé et le dispositif perfectionnés selon l'invention, des améliorations importantes, concernant les produits séchés par pulvérisation, ont été obtenues par l'élévation de la température des jets d'air de vitesse plus élevée et l'abaissement de la température des jets d'air de vitesse plus faible. Dans la préparation de produits en poudre à base d'oeufs ou de levures, ce procédé perfectionné s'est avéré efficace sans altérer les propriétés thermosensibles de ces produits, telles que le goût et l'aspect, c'est-à-dire sans assombrissement ou décoloration. Du fait que les jets d'air de température plus élevée entourent immédiatement les particules atomisées à leur sortie des buses de pulvérisation et que les jets d'air de plus faible température entourent les jets précédents, les temps et l'efficacité du séchage ne sont pas réduits alors que, dans le meme temps, les produits séchés eux-mêmes sont retirés de la chambre de séchage à des températures plus faibles.Le fait que les jets d'air relativement froids soient enveloppants, assure également une diminution de la température des surfaces de la chambre de séchage, y compris les parois, les plafonds et les planchers, et élimine tout assombrissement des produits résultant de températures excessivement élevées de ces surfaces. Il en résulte de plus faibles températures de tassement des produits, et des produits thermoplastiques, ayant tendance à former des gâteaux ou a s'agglomérer à des températures plus élevées, sont manipulés de façon satisfaisante sans une telle formation critiquable de gâteaux.Certaines variétés de produits alimentaires sont séchées de façon plus satisfaisante, sans formation de blocs agglomérés ni assombrissement ni autres caractéristiques nuisibles, par exemple des produits contenant des taux élevés de sucres réducteurs tels que du glucose ou du fructose. De tels produits à base de sucre tendent à se combiner avec des protéines et à brunir lorsqu'ils sont exposés à des températures plus élevées pendant le séchage. L'invention a donc pour objet un procédé et un dispositif perfectionnés de séchage par pulvérisation de' produits alimentaires, et en particulier des produits alimentaires sensibles à la chaleur. L'invention a également pour objet un procédé et un dispositif perfectionnés de séchage par pulvérisation, utilisant deux gammes de températures. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est un organigramme du procédé de l'invention et du fonctionnement du dispositif selon l'invention; la figure 2 est une élévation d'un séchoir à pulvérisation selon l'invention; la figure 3 est une vue de dessous du séchoir à pulvérisation représenté sur la figure 2; la figure 4 est une coupe longitudinale détaillée partielle, à échelle agrandie, illustrant des moyens destinés à alimenter enair, à différentes températures, la chambre de séchage par pulvérisation, par 11 intermédiaire d'une plaque de distribution d'air; et la figure 5 est une coupe longitudinale détaillée partielle, à échelle agrandie, d'une autre forme de réalisation des moyens d'alimentation en air et de commande de température associés à la plaque de distribution d'air. Le séchoir à air perfectionné et son mode de fonctionnement seront tout d'abord décrits globalement, notamment en référence aux figures 1, 2 et 3. Le séchoir 1 à pulvérisation tel que décrit ci-dessous est monté classiquement dans une installation convenable, et il est avantageux que l'air utilisé dans l'opération de séchage provienne de l'extérieur et soit renvoyé à l'extérieur. A cet effet, le séchoir 1 à pulvérisation comporte une entrée d'air allongée 2 destinée à l'alimentation en air de séchage, qui s'étend à l'extérieur -du bâtiment 3 du séchoir. De façon similaire, une sortie d'air allongée 4 est reliée par une tuyauterie convena- ble de décharge à l'extrémité de sortie du séchoir à pulvérisation 1.Le séchoir 1 comporte un dispositif chauffant 5 destine à modifier la température de l'air dans l'entrée 2, comme décrit plus complètement ci-apràs, afin de donner à l'air la température de séchage souhaitée. L'air est mis en circulation vers et à travers le dispositif chauffant 5 au moyen d'une soufflante 6 d'air d'entrée et d'une gaine 7. L'entrée d'air 2 comporte un filtre logé dans un carter 8, du type utilisé industriellement dans des opérations de filtration d'écoulement d'air, afin d'éliminer des impuretés de l'air d'entrée. L'air chauffé formant des courants de températures différentes est dirigé vers le bas jusqu'à une chambre intermédiaire 13 qui communique par une plaque 10 de distribution d'air avec la chambre il de séchage du séchoir 1. Un certain nombre de buses 12 d'atomisation sont montées sur la plaque 10 de distribution d'air et sont reliées par un système réglable 14 dwali- mentation en fluide à une source convenable 23 du liquide à sécher. La construction et le fonctionnement de la gaine 7, du dispositif chauffant 5, de la plaque 10 de distribution d'air et des buses d'atomisation correspondantes 12 seront décrits plus en détail ci-après. La chambre 11 de séchage aboutit à une extrémité 15 de décharge où s'achève le retrait du produit séché ou en poudre du courant d'air, permettant à l'air séparé d'être dirigé vers le haut jusqu'à la sortie d'air 4. Le produit séché tombe sur le sol de la chambre 11 de séchage et est déplacé dans le sens de l'écoulement d'air par un système 16 d'entraînement vers le fond de la chambre 15 de décharge. Une vis sans fin horizontale entraîne le produit séché vers une vis sans fin 18 d'enlèvement aui-alimente un tamis vibrant 19 en poudre séchée. Un enlèvement final de tout produit séché restant dans le courant d'air est réalise au niveau d'un filtre 20 de sortie comportant des sacs filtrants 21. Les systèmes alimentant la chambre intermédiaire en air à deux températures différentes peuvent être cons titués de deux systèmes d'alimentation en air totalement indépendants, travaillant à des températures différentes, plutôt que d'un système unique d'alimentation à gaines séparées. La figure 1 indique en A l'aspiration de l'air vers l'intérieur du séchoir et sa filtration, en B l'alimentation de parties séparées de la chambre intermédiaire en air filtré, à des températures différentes, en C le passage de l'air à température relativement élevée d'une partie de la chambre intermédiaire dans-la chambre de séchage, au-delà des atomiseurs et par l'intermédiaire de premières buses, et en D le passage de l'air à plus faible température par l'intermédiaire de secondes buses, relativement petites, entourant les premières buses, vers la chambre de séchage. La plaque 10 de distribution d'air réalise un mélange efficace de la pulvérisation de produits atomisés et de l'air de séchage -chauffé à deux températures. Un écoulement d'air est nécessaire pour produire une exposition maximale et uniforme des particules de produits atomisées à l'air chauffé de séchage. L'exposition souhaitée a pour résultat une action de séchage très efficace dans laquelle on utilise les températures réglées de séchage pour protéger des produits alimentaires ou d'autres produits, sensibles à la chaleur, de toute détérioration par la chaleur. La plaque 10 de distribution d'air selon l'invention recouvre une extrémité d'entrée d'air 9 de la chambre de séchage et dirige l'écoulement d'air orienté vers l'avant, à deux températures, à partir de la chambre intermédiaire 13 et à travers la chambre 11 de séchage et à peu près parallèlement aux parois latérales 30, au plafond 31 et au plancher 22 de cette chambre 11. Un certain nombre de buses 12 d'atomi-sation de produits sont montées sur la plaque 10 de distribution d'air. Elles sont reliées par l'intermédiaire du système 14 d'alimentation à la source de produits liquides 23. Chacune des buses 12 d'atomisation est montée en aval de la plaque 10 de distribution d'air, au-delà d'un orifice ou d'une buse à air 32 relativement grand.Les buses à air 32 dirigent de l'air de séchage au-delà des buses 12 d'atomisation, à une vitesse et une température relativement élevées, pour entraîner les particules atomisées provenant des buses 12 de pulvérisation et amorcer et réaliser une partie importante du séchage des particules. La plaque 10 de distribution d'air comprend également un grand nombre de buses 34 à air relativement petites, espacées d'une façon sensiblement uniforme, qui tnt passer des jets d'air de vitesse et de température plus basses, autour des jets d'air décrits cidessus, provenant des grosses buses 32. Ces jets d'air de plus faible vitesse éliminent tout reflux ou retour de l'air à vitesse plus élevée dans des zones adjacentes à la plaque 10 de distribution d'air et se mélangent finalement, davantage en aval, avec l'air à vitesse plus élevée, pour participer aux phases finales du séchage des particules. L'air chauffé de séchage destiné aux grosses buses à air 32 est fourni par une source d'air ne desservant que les buses 32, comme montré sur les figures 2 et 4. La gaine 7 d'alimentation en air est divisée en deux canaux séparés reliant la soufflante d'air 6 à la chambre intermédiaire 13. Le canal indépendant 40 d'alimentation en air conduit à une chambre indépendante 41 située à l'intérieur de la chambre intermédiaire 13. La chambre 41 est formée des parois extérieures 42 de la chambre intermédiaire 13 et d'une cloison interne 43 s'étendant du haut jusqu'au bas de la chambre intermédiaire 13. Les grosses buses à air 32 passent dans des ouvertures convenables 44 de la cloison 43.La température de l'air de séchage passant dans le canal 40 est commandée indépendamment par un serpentin convenable parcouru par de la vapeur d'eau ou par un dispositif chauffant 45 à commande électrique ou thermostatique, logé dans le canal 40. On obtient ainsi de l'air, ayant une vitesse et une température prédéterminées, destiné à passer par les buses 32 et au-delà des buses 12 d'atomisation. Comme indiqué précédemment, la vitesse de cet air est supérieure à celle de l'air s'écoulant par les buses plus petites 34 et cet air possède également une température de séchage qui est notablement supérieure à celle de l'air s'écoulant par les petites buses 34. Comme représenté également sur les figures 2 et 4, l'alimentation en air des petites buses 34 s'effectue par l'intermédiaire du canal indépendant 46 de la gaine de anière que cet air soit introduit-dans la partie avant de la chambre intermédiaire 13, en avant de la cloison 43, et qu'il sorte ensuite de la chambre intermédiaire 13 en passant uniquement par le plus grand nombre de buses à air plus petites 34. Le canal plus petit 46 et les buses 34 donnent une plus faible vitesse à l'air sortant de ces buses 34. La température utilisée pou#r l'air sortant des buses 34 est également plus faible afin que l'on obtienne les avantages indiqués précédemment.Dans certains cas, cet air peut être fourni à la température qu'il présente à son admission normale, sans chauffage supplémentaire; cependant, un dispositif chauffant 47, à vapeur d'eau, électrique ou autre, peut être monté dans le canal 46 afin que la température de l'air passant par les petites buses 34 soit commandée comme souhaité. La figure 5 représente une variante conçue pour une alimentation en air à des vitesses et des températures differentes, par l'intermédiaire des buses grosses et petites 32et 34. Dans cette forme de réalisation, la gaine 48 d'alimentation en air comporte un canal relativement large 49 et un canal relativement étroit 50. Un registre réglable 51 fait communiquer le grand canal 49, renfermant un dispositif chauffant 52 à vapeur d'eau ou autre, avec le petit canal 50. Ceci permet de faire passer une partie, pouvant être dosée, de l'air de séchage, de température relativement élevée, du canal 49 dans le courant d'air s'écoulant dans le canal 50 afin de régler sa température à une certaine fraction souhaitée de la température de l'air parcourant le canal 49 et pénétrant dans la chambre intermédiaire 13. Une plaque typique de distribution d'air telle que la plaque 10 décrite ci-dessus, comportant six buses 12 de pulvérisation et six grosses buses 32- à air (diamètre de 30 cm), comporte environ 360 petites buses à air 34 (diamètre de 5 cm) espacées uniformément sur cette plaque 10. Il apparat que l'on obtient un séchoir à air perfectionné à deux températures particulièrement utile au séchage de produits en poudre, y compris des produits alimentaires sensibles à la chaleur, pour lesquels un réglage de la température de séchage est souhaitable. Le fonctionnement amelioré du séchoir, y compris la commande améliorée de l'écoulement- et du chauffage de l'air de séchage, permet d'obtenir en sortie un produit en poudre ayant conservé sa saveur et ne présentant aucune décoloration. EXEMPLE 1 Le dispositif de séchage à deux températures est utilisé avec un produit à base d'oeufs, sensible à la chaleur, qui contient 85 d'oeufs entiers et 15% de solides de sirop de malus, sur une base liquide. L'écoulement d'air par six buses 32 d'entrée d'air à température élevée, entourant six buses 12 de séchage par pulvérisation, est de 300 m3 par minute à une température de 1600C. L'écoulement d'air par les buses 34 d'entrée, de plus faible température, est de 42,5 m3 par minute, à une température de 600C. La température de sortie du séchoir est de 62-660C et la température d tassement du produit séché, sans refroidissement supplémentaire, est de 40-45 C. Après 100 heures de fonctionnement dans ces conditions, la petite quantité de produit restant à l'intérieur de la chambre de séchage, sur les parois, le plafond et le plancher, est très acceptable et ne présente aucune variation de couleur. EXEMPLE 2 De la levure non activée est séchée par pulvérisation, cette levure étant très sujette à un assombrissement par la chaleur. Le produit est séché par pulvérisation dans des conditions de séchage utilisant deux températures, similaires à celles décrites dans l'exemple 1 Le produit séché final ne présente aucune variation de couleur ni de saveur au bout d'un cycle de séchage de 120 heures. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représente sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de distribution d'air destine un séchoir (1) à air chaud et conçu pour être utilisé entre une alimentation en air (6) et une chambre (11) de séchage afin de diriger de l'air, a deux températures différentes, vers l'intérieur de la chambre de séchage, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque (10), une chambre intermédiaire (13) divisée en deux parties (41), des moyens d'alimentation en air, à des températures différentes, des parties de la chambre intermédiaire, ces moyens comprenant un canal indépendant (40 ou 46) d'alimentation en air associé à chaque partie de la chambre intermédiaire, un dispositif chauffant (45) disposé dans au moins l'un des canaux, une ou plusieurs premières buses tubulaires allongées (32) montées à distance les unes des autres sur ladite plaque et communiquant avec une première partie de la chambre intermédiaire pour alimenter la chambre de séchage en. air à la plus haute desdites températures, plusieurs secondes buses tubulaires (34), relativement petites, montées dans ladite plaque, à intervalles sensiblement uniformes, et communiquant avec l'autre partie de la chambre intermédiaire pour alimenter la chambre de séchage en air à la température plus faible, les axes des premières et secondes buses étant orientés à peu près perpendiculairement à la plaque, le dispositif comportant également des atomiseurs (12) de liquide associés auxdites premières buses allongées. 2. Dispositif de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des éléments chauffants (45, 47) pour les deux canaux. 3. Dispositif de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément (51) permettant un transfert réglable de l'air de l'un des canaux vers l'autre. 4. Dispositif de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air de séchage ayant la température la plus élevée est fourni à une température d'environ 1600C et en ce que l'air de température plus basse est fourni à une température d'environ 600C. 5. Dispositif de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément (23) destiné à alimenter les atomiseurs de liquide en produits liquides à base d'oeufs. 6. Dispositif de distribution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément (23) destiné à alimenter les atomiseurs de liquide en un produit liquide à base de levure. 7. Dispositif de distribution selon la revendication 4, earactériséen ce que l'air s'écoule à travers les premières buses et au-delà des atomiseurs de liquide à un débit d'environ 300 m3 par minute. 8. Dispositif de distribution selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'air s'écoule à travers les secondes buses à un débit de 42,5 m3 par minute. 9. Séchoir à air, caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation en air (6), une chambre (11) de séchage, des moyens destinés à diriger de l'air, ayant deux températures différentes, vers l'intérieur de la chambre de séchage, ces moyens comprenant une plaque (10) une chambre intermédiaire (13) divisée en deux parties (41), des moyens d'alimentation en air, à des températures différentes, des parties de la chambre intermédiaire, ces moyens d'alimentation comprenant un canal indépendant (40 ou 46) d'alimentation en air, associé à chaque partie de la chambre intermédiaire, un dispositif chauffant (45) disposé dans au moins l'un des canaux, une ou plusieurs premières buses tubulaires allongées (32) montées à distance les unes des autres sur la plaque et communiquant avec une première partie de la chambre intermédiaire pour alimenter la chambre de séchage en air à la plus haute desdites températures, plusieurs secondes buses tubulaires (34), relativement petites, montées dans ladite plaque de façon à être espacées à peu près uniformément, et communiquant avec l'autre partie de la chambre intermédiaire pour alimenter la chambre de séchage en air à température plus basse, les axes des premières et secondes buses étant orientés à peu près perpendiculairement à la plaque, le séchoir comportant également des atomiseurs (12) de liquide associés aux premières buses allongées. 10. Séchoir à air selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des dispositifs chauffants (45, 47) associés aux deux canaux.