Brevet FR2545388A1 — publié le 19841109

La présente invention concerne le domaine de la valorisation des déchets, notamment dans les industries agro-alimentaires, en particulier des déchets d'équarris- sage ou des constituants de base organiques de produits aqueux ou liquides, en vue de préserver les propriétés chimico-organiques de leurs constituants de base, et a pour objet un procédé de cuissondéshydratation et de stérilisation-dessiccation de déchets organiques destiné à cet effet. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé O Actuellement, le traitement de tels sous-produits, s'effectue généralement, notamment dans l'industrie d'équar- rissage, au moyen de cuiseurs à fonctionnement discontinu ou continu à sec Ces cuiseurs se présentent sous forme d'enceintes chauffées extérieurement à la vapeur ou au moyen de tout autre fluide caloporteur traversant une double enveloppe Ainsi, ledit fluide caloporteur transmet son énergie calorifique à l'enceinte, qui chauffe les particules de produit en contact avec sa paroi, et, de proche en proche, par conduction thermique toutes les particules du produit jusqu'au coeur de ce dernier. Ce procédé connu présente, cependant, des inconvé- nients importants, tant du point de vue économique que de celui de la qualité finale de la farine obtenue. En effet, la capacité de transmission calorifique de l'enceinte est limitée par les coefficients de conductance des fluides en son contact et par le coefficient de conducti- bilité de la paroi de l'enceinte, qui sont définis dans la pratique par un coefficient de transmission moyen K, qui varie, en fonction de la nature des fluides et de l'envelop- pe, dans des proportions considérables. L'effet de limitation de conductivité de l'envelop- pe est partiellement corrigé, dans la pratique, par une augmentation artificielle de la surface de l'enveloppe, par prévision d'ailettes, ou autres Toutefois, les propriétés de conductance du produit, qui diminuent fortement avec la perte en eau, ne peuvent pas être influencées, de sorte que le cycle de déshydratation s'allonge progressivement dès 2 25 2545388- qu'on souhaite obtenir une farine bien déshydratée. En outre, la transmission de chaleur à l'intérieur de l'enceinte, de particule à particule du produit, a pour conséquence l'établissement d'un gradient de température, entre l'enveloppe et le coeur du produit, qui est d'autant plus important que la siccité du produit augmente Les par- ticules situées près des parois doivent donc être beaucoup plus chaudes qu'il ne serait nécessaire à leur cuisson ou déshydratation pour assurer la transmission de chaleur aux particules situées au coeur du produit Il s'ensuit un croûtage des produits peu gras sur les parois, ce qui a pour effet de réduire encore le coefficient K. Pour les produits thermosensibles tels que les déchets organiques, cette surchauffe présente un inconvé- nient grave, à savoir une dégradation de l'aminogramme des composants, qui constitue en fait la valeur marchande des farines. Il a été tenté de pallier cet inconvénient en abaissant le gradient thermique par prévision d'un agitateur mécanique généralement muni d'un rotor chauffant, et disposé à l'intérieur de l'enceinte Toutefois, un tel agitateur est très onéreux et ne permet qu'une atténuation du gradient. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des procédés et dispositifs connus. Elle a, en effet, pour objet un procédé de cuisson- déshydratation et stérilisation-dessiccation de déchets organiques, caractérisé en ce qu'il consiste principalement à réaliser une transmission de chaleur par convection dans une cuve à l'intérieur du produit, en conduisant directement un fluide caloporteur à haute température dans la masse du produit au moyen de buses de diffusion plongeant dans ce dernier. Comme fluide caloporteur, il est retenu les gaz de combustion d'un foyer chauffé au fuel ou au gaz ou par tout autre combustible. Tout autre fluide caloporteur pourra être retenu dans la mesure o il sera suffisamment neutre. Les gaz refroidis et les gaz d'exhaure sont aspirés dans le haut de la cuve à travers son cyclone et dirigés * 3254538 & vers le foyer o ils servent de gaz comburant ou combustible, de sorte que les composants malodorants sont avantageuse- ment détruits. De l'air frais est introduit simultanément dans le foyer, et l'ensemble du flux gazeux ainsi régénéré et réchauffé est dirigé vers la cuve pour un nouveau cycle. L'excédent du flux est dirigé vers un échangeur de chaleur, o il cède ses calories disponibles à l'air frais de régénération, et est ensuite évacué par une chemi- née. Le rapport entre le flux gazeux recyclé et le flux total est ajustable en fonction du produit à traiter. Une sonde thermique placée dans le conduit d'aspi- ration des gaz d'exhaure permet de règler la température du foyer en fonction des besoins en calories, et une sonde placée à la sortie du foyer, de règler la température maxi- male en fonction de la sensibilité thermique du produit à traiter. Une herse rotative placée à l'intérieur de la cuve assure l'homogénéité du mélange gaz-produit et optimalise la diffusion du gaz à travers le produit. L'invention sera mieux comprise grâce à la descrip- tion ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'un dispo- sitif conforme à l'invention, à fonctionnement discontinu la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1; la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'un dispositif à fonctionnement continu, et la figure 4 est une vue de dessus du dispositif de la figure 3. Conformément à l'invention, et comme le montrent plus particulièrement, à titre d'exemple, les figures 1 et 2 des dessins annexés, le dispositif pour la cuisson- déshydratation et la stérilisation-dessiccation de déchets organiques, qui est essentiellement constitué par une cuve 4 545388 1 cylindrique verticale munie d'une double enveloppe formant une enceinte 2 raccordée à un foyer 4 à combustible liqui- de ou gazeux Dans l'enceinte 2, les gaz chauds issus du foyer 4 circulent dans des carneaux 3, dans la partie infé- rieure desquels débouchent des conduits 5 d'amenée de ces gaz chauds à des buses de diffusion 6, qui plongent dans le produit 7 contenu dans la cuve 1 A la partie supérieure de cette dernière est prévu un conduit 9 d'aspiration des gaz d'exhaure, qui est relié à un cyclone 10 muni d'un ventila- teur 8 Ce dernier aspire lesdits gaz d'exhaure, leur fait traverser le cyclone 10 et les refoule dans le foyer 4 Ce ventilateur 8 aspire simultanément de l'air frais à travers un échangeur de chaleur ll dont la source chaude est consti- tuée par une partie des gaz de combustion, qui sont évacués des carneaux 3 à travers une vanne de règlage ll' et un conduit ll" relié à l'entrée de l'échangeur 11, puis à travers une cheminée 12. La vanne de règlage Il' permet de doser le débit des gaz évacués, et détermine ainsi le taux de recyclage du flux gazeux, qui est réintroduit dans l'enceinte 2 d'o il chauffe extérieurement la cuve 1 avant d'être dirigé à travers les conduits 5 vers les buses 6 qui l'injectent dans le produit à traiter 7. Ce produit 7 est introduit dans la cuve l à travers un dôme de chargement 13, et, pendant le processus de cuis- son-déshydratation, il est mélangé en continu avec les gaz chauds issus des buses 6 au moyen d'une herse rotative , entraînée par un ensemble motoréducteur 14, et qui est munie de pelles giratoires 160 Par inversion du sens de rotation de la herse 15, il est possible de réaliser l'é- vacuation du produit en fin de cycle à travers une porte 17. Le dispositif conforme à l'invention, est muni, en outre, de sondes thermiques 18 et 19 disposées respective- ment dans le conduit 9 d'aspiration des gaz d'exhaure et dans l'enceinte 2 à la sortie du foyer 4 permettant de réguler la température, et d'une sonde hygrométrique 20 mesurant le degré de siccité du produit, et disposée avanta- geusement sur la porte 17 Ces sondes reliées à une armoire de commande (non représentée), permettent un déroulement 2545388 entièrement automatique du procédé en dehors des opérations de chargement et de déchargement. Pour la réalisation de traitement spéciaux, tels que hydrolyse physique, par exemple, il peut être prévu des vannes d'isolement 21 dans les conduits 9 et 5, per- mettant une mise sous pression temporaire de la cuve 1. Les figures 3 et 4 représentent une variante de réalisation du dispositif conforme à l'invention, à fonc- tionnement continu, spécialement adaptée au traitement de produits liquides tels que du sang, ou de produits aqueux ne contenant pas de grosses particules solides. Dans ce mode de réalisation, le conduit d'aspira- tion 9 est prolongé par une jupe concentrique mobile 22 débouchant dans la zone supérieure de fluidisation du produit et règlable en hauteur au moyen d'un dispositif de commande à vérin 23, ou analogue, disposé extérieure- ment au conduit 9, et la farine est récupérée dans le cy- clone 10, qui peut être doublé, éventuellement, en fonction de la finesse des grains par un cyclone de parachèvement 24, une vis de transport 25 assurant son évacuation vers un silo de stockage (non représenté), et le dôme de charge- ment 13 peut être muni d'une écluse d'air 26 dans le cas de traitement de produits aqueux ou être remplacé par une canalisation munie d'un robinet pour le traitement de produits liquides. Ainsi, pour une puissance thermique donnée, fournie par le foyer 4, le règlage de la vitesse de rotation de l'écluse 26, ou du robinet, détermine le-débit horaire de production ou la siccité de la farine. Grâce au procédé et au dispositif conformes à l'invention, il est possible de chauffer le produit prin- cipalement par convection plutôt que par conduction, le fluide caloporteur étant conduit directement dans la masse du produit auquel il transmet, instantanément et sans inter- médiaire, ses calories Ainsi, les effets pernicieux du facteur K et du gradient thermique sont supprimés et le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé est de cons- truction moins onéreuse, En outre, du fait du principe physique appliqué b 2545388 de séchage instantané, la température du fluide caloporteur peut être sensiblement plus élevée entraînant une augmenta- tion sensible du rendement thermique-du dispositif. Chaque particule de produit prélevant directement sur le fluide uniquement l'énergie calorifique qui lui est nécessaire en vue de sa cuisson ou de sa déshydratation une comparaison de la température de sortie des gaz d'exhau- re et de la température de vaporisation est suffisante pour l'ajustementinstantané de la quantité énergétique à fournir. L'évaporation' spécifique, qui caractérise l'aptitu- de d'une installation à faire céder l'eau, soit sous forme d'humidité, soit sous forme d'eau de constitution, est ainsi pratiquement doublée et permet un gain de consomma- tion énergétique substantiel par rapport aux installations existantes - Enfin, l'accroissement du coefficient de chaleur spécifique de la masse gazeuse résultant du flux recyclé rend possible la transmission, à débit égal, d'une quantité plus grande de calories, et ainsi une augmentation de la productivité de l'installation En outre, un gain apprécia- ble est réalisé sur les pertes calorifiques des gaz recyclés et non rejetés à la cheminée, entraînant une économie sur la consommation de combustible. L'invention a été décrite plus particulièrement à propos du traitement de déchets organiques, mais s'applique également à tous autres produits biodégradables tels que les déchets-urbains, ou analogues, ainsi qu'à la dessicca- tion de produits alimentaires aqueux ou liquides, dont la conservation sera ainsi assurée, et dont le volume sera considérablement réduit permettant une économie correspon- dante en frais de transport et de stockage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 7 2545388 -R E V E N D I C A T I O N S - 1 Procédé de cuisson-déshydratation et de stérilisation-dessiccation de déchets organiques, carac- térisé en ce qu'il consiste principalement à réaliser une transmission de chaleur dans une cuve ( 1) à l'intérieur du produit ( 7) par convection en conduisant directement un fluide caloporteur à haute température dans la masse du produit ( 7) au moyen de buses de diffusion ( 6) plongeant dans ce dernier et alimentées par les gaz de combustion d'un foyer ( 4), à aspirer dans le haut de la cuve ( 1) les gaz refroidis et les gaz d'exhaure à travers un cyclone ( 10), et à les diriger vers le foyer ( 4) pour servir de gaz comburant ou combustible de manière à détruire avantageuse- ment leurs composants malodorants, à introduire de l'air frais de régénération du flux gazeux simultanément dans le foyer ( 4), à diriger une partie du flux à la sortie de l'enceinte ( 2) vers un échangeur de chaleur ( 11) servant au préchauffage de l'air frais de régénération, puis à l'évacuer à travers une cheminée ( 12), le rapport entre le flux gazeux recyclé et le flux total étant ajustable en fonction des produits à traiter, à règler la température du foyer ( 4) en fonction des besoins en calories au moyen de sondesthermiques ( 18-19) placées dans le conduit ( 9) de gaz d'exhaure et dans l'enceinte ( 2), et à assurer l'homogénéité du mélange gaz-produit au moyen d'une herse rotative ( 15) placée dans la cuve ( 1), optimalisant la diffusion du gaz à travers le produit ( 7), de sorte que les propriétés chimi- co-organiques des constituants de base sont préservés. 2 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, essentiellement constitué par une cuve ( 1) à double enveloppe formant une enceinte ( 2) raccordée à un foyer ( 4), caractérisé en ce que dans l'en- ceinte ( 2) formée par la double enveloppe débouchent des conduits ( 5) raccordés à des buses de diffusion ( 6), plon- geant dans la masse du produit ( 7) contenu dans la cuve ( 1), en ce qu'à la partie supérieure de la cuve ( 1) est prévu un conduit ( 9) d'aspiration des gaz d'exhaure relié à un cyclone ( 10) muni d'un ventilateur ( 8) refoulant le flux gazeux vers le foyer ( 4), en ce qu'un conduit ( 11 ") d'éva- 8 2545388 cuation d'une partie des gaz de combustion est relié aux carneaux ( 3) de l'enceinte ( 2) et dirige ce gaz à travers un échangeur de chaleur ( 11) servant au préchauffage de l'air de régénération aspiré par un ventilateur ( 8) du cyclone ( 10), et en ce qu'une herse rotative pelles giratoires ( 16), entraînée par un ensemble moto- réducteur ( 4), est immergée dans le produit ( 7). 3 Dispositif, suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que le conduit ( 11 ") d'évacuation d'une partie des gaz de combustion est pourvu d'une vanne de règlage ( 11 ') permettant de doser le débit des gaz évacués, et déterminant ainsi le taux de recyclage du flux gazeux, qui est réintroduit dans l'enceinte ( 2) - 4 Dispositif, suivant la revendication 2, caracté- risé en ce qu'il est muni de sondes thermiques ( 18) et ( 19) disposées respectivement dans le conduit ( 9) d'aspiration des gaz d'exhaure et dans l'enceinte ( 2) à la sortie du foyer ( 4), et d'une sonde hygrométrique ( 20) mesurant le degré de siccité du produit, et disposée avantageusement sur la porte ( 17), ces sondes étant reliées à une armoire de commande automatique. Dispositif, suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que, pour la réalisation de traitement spéciaux, tels que hydrolyse physique, par exemple, il peut être prévu des vannes d'isolement ( 21) dans les conduits ( 9-5), permettant une mise sous pression temporaire de la cuve ( 1). 6 Dispositif, suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que, pour un fonctionnement continu et un traite- ment de produits liquides tels que du sang, ou analogues, ou de produits aqueux ne contenant pas de grosses particules solides, le conduit d'aspiration ( 9) est prolongé par une jupe concentrique mobile ( 22) débouchant dans la zone supé- rieure de fluidisation du produit et règlable en hauteur au moyen d'un dispositif de commande à vérin ( 23), ou analogue, disposé extérieurement au conduit ( 9), et la farine est ré- cupérée dans le cyclone ( 10), qui peut être doublé, éventuel- lement, en fonction de la finesse des grains par un cyclone de parachèvement ( 24), une vis de transport ( 25) assurant son évacuation vers un silo de stockage, et le dôme de char- 9 2545388 gement ( 13) peut être muni d'une écluse d'air ( 26) dans le cas de traitement de produits aqueux ou être remplacé par une canalisation munie d'un robinet pour le traitement de produits liquides.