Brevet FR2544216A1 — publié le 19841019

La présente invention concerne un appareil d'extraction et de séparation liquide-solide, utilisable notamment dans les industries agro-alimentaires et pharmaceutiques. Dans ces industries de nombreux composés sont issus de matières premières végétales ou animales. L'extraction de ces composés est faite généralement en milieu liquide suivant des critères technologiques propres à chacun d'eux. Ce mode d'extraction liquide-solide est couramment appelé macération. Généralement, pour des impératifs de rentabilité, il est nécessaire d'effectuer sur une même charge de matière première plusieurs extractions successives, ce que l'on appelle la macération fractionnée. Cette technique de fabrication implique donc une séparation liquide-solide en plus des problèmes spécifiques liés à la macération proprement- dite. La présente invention a pour but de fournir un appareil permettant d'effectuer, dans le même conteneur, à la fois l'opération de macération et l'opération de séparation liquide-solide. A cet effet cet appareil d'extraction et de séparation liquide-solide est caractérisé en ce qu'il comprend un tank de macération constitué par une cuve présentant j' sa partie supérieure une ouverture de grande dimension sur le bord de laquelle peut être posé et fixé le bâti d'un dispositif d'agitation , amovible dans son ensemble, ce dispositif comportant plusieurs organes d'agitation verticaux et des moyens pour animer ces organes d'agitation d'un mouvement alternatif vertical, et en ce que le tank de macération présente, à sa partie inférieure, un orifice de vidange fermé par une porte extérieure et à travers lequel s'étend, pratiquement sur toute la longueur du fond du tank, un tube de filtration perforé L'appareil suivant l'invention permet d'effectuer très aisément des macérations fractionnées sans nécessiter une manipulation quelconque de la charge de matière premi- re. Le dispositif d'agitation, tout en ayant une excellente efficacité, évite toute détérioration de la matière Dremibre solide ce qui serait nuisible pour les traitement ultérieurs des jus issus de l'extraction. Ce dispositif est polyvalent et peut être utilisé pour toute forme de solide tel que cubes, billes, batonnets, filaments, etc... L'appareil permet de traiter aussi bien des suspensions à forte concentration en matière solide que des suspensions à faible concentration.Il permet de régler à volonté la température des bains, il entraîne un faible coût d'exploitation, il peut être nettoyé très facilement, son entretien est très réduit et il peut être utilisé dans des domaines très différents. Enfin il est possible de réaliser des appareils de capacité adaptée aux différents problXmes d'extraction, pouvant aller de 500 litres à 5.000 litres et davantage. On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel : La figure 1 est une vue en coupe longitudinale et verticale d'un appareil d'extraction et de séparation liquide-solide. La figure 2 est une vue en plan du dispositif d'agitation. La figure 3 est une vue en coupehorizontale partielle faite suivant la ligne 111-111 de la figure 1. La figure 4 est une vue de face de la partie inf6- rieure d'un organe d'agitation. La figure 5 est une vue en coupe verticale et longitudinale de la partie inférieure du tank de macération ou est situé l'orifice de vidange, laO porte interne interne étant représentée fermée. La figure 6 est une vue en coupe faite suivant la ligne VI-VI de la figure 5. L'appareil suivant l'invention qui es t représenté sur le dessin comprend un tank de macération 1 constitué d'une cuve cylindrique horizontale à fonds bombés. Cette cuve présente, à sa partie supérieure, une ouverture rectangulaire horizontale 2 qui peut être bordée par exemple par une lèvre repliée deux fois à l'équerre, vers le haut et vers l'ex t r leur, pour former une bordure en U 3. Sur cette bordure 3 prend appui et est fixé sur un bâti rectangulaire 4, de mêmes dimensions, faisant partie d'un dispositif d'agitation désigné dans son ensemble par la référence 5. L'ouverture supérieure 2 sert ainsi de support au dispositif d'agitation 5 et également au remplissage du tank l en matière première devant être traitée. Le tank 1 comporte par ailleurs, à sa partie inférieure et à l'av-ant, un orifice de vidange cylindrique 6 qui est obturé, à l'extérieur, par une porte autoclave amovible 7 sur laquelle est montée une tubulure 8 avec une vanne de vidange 9. L'orifice 6 peut être également obturé, du côté intérieur, par une porte plane 11 coulissant verticalement dans un jeu de glissières latérales opposées 12 fixées à la paroi intérieure du tank I. La nature des matériaux utiisés pour la réalisation du tank de macération 1 est fonction des impératifs technologiques et des produits traités: ce tank peut être réalisé, par exemple en matière plastique, en acier inoxydable, en cuivre etc. Dans le cas ob l'extraction doit être conduite sous une température contrôlée, on peut prévoir une double enveloppe permettant de faire circuler un fluide dans l'espace compris entre les deux enveloppes du tank. Le dispositif d'agitation 5 comprend, outre le bgti métallique rectangulaire 4, un vilebrequin 13 d'axe horizontal et longitudinal qui est monté à rotation autour de son axe dans un jeu de paliers fixes 14 alignés suivant l'axe de rotation et portés par des traverses 16 du bâti 4. L'entraînement du vilebrequin 13 peut être assuré, à l'une de ses extrémités, soit par un motoréducteur directement accouplé à son axe, soit encore au moyen d'une poulie 17 reliée par une courroie à un dispositif d'entraînement non représenté. Dans la forme d'exécution non limitative représentée sur le dessin le vilebrequin 13 comprend quatre manetons 18 déphasés de 1800 les uns par rapport aux autres. Sur chacun des manetons 18 est articulé un palier 19 solidaire de l'-extrémité supérieure d'un organe d'agitation 21. Cet organe d'agitation comporte une tige verticale 22 dont l'extrémité infér-ieure est solidaire d'un corps tubulaire horizontal 23. Sur ce corps 23 sont fixés des doigts horizontaux 24 s'étendant transversalement de part et d'autre du corps 23. On voit, d'après la description qui précède, que la rotation du vilebrequin 13 provoque un mouvement de va-etvient vertical des organes d'agitation Z1 et par conséquent l'agitation et l'homogéndisation de la suspension liquidesolide contenue dans le tank. Une fixation par clavetage assure une mise en place et un démontage rapide de chaque organe d'-agitation 21. De même pour le bâti 4, un système de verrouillage rapide, non représenté, permet d'ôter très rapidement l'ensemble du dispositif d'agitation 5 lors du remplissage du tank de macération 1. Dans sa partie inférieure le tank 1 contient un dispositif de filtration constitué par un tube cylindrique perforé 25 s'étendent longitudinalement et reposant sur le fond du tank 1, pratiquement sur toute la longueur de celuici. Le diamètre externe du tube de filtration 25 est légèrement inférieur à celui de l'orifice de vidange 6, ce qui permet sa mise en place et son retrait. Dans sa partie extrême située dans l'orifice de vidange 6 le tube de filtration 5 se termine par une bride externe périphérique et transversale laquelle est serrée entre la porte autoclave 7 et un épaulement annulaire correspondant délimitant l'orifice de vidange 6. Lrétancheité est assurée à cet endroit par la pression d'un joint élastique annulaire approprié. Le tube perforé 25 est avantageusement entouré par une toile filtrante tubulaire 26, fermée à l'une de ses extrémités et constituant un fourreau droit. Ce fourreau 26 qui joue le roule de toile filtrante, permet le retrait du tube perforé. La nature et la maille du tissu filtrant constituant le fourreau 26 dépendent des impératifs technologiques liés aux spécificités du bain d'extraction. On décrira maintenant le Fonctionnement de #l 'appa- reil suivant l'invention lorsque l'extraction nécessite une série de macérations fractionnées. Pour la mise en marche de l'appareil on démonte la porte extérieure autoclave 7, on ouvre la porte intérieure 11 coulissant verticalement dans ses glissières 12, pour l'amener en position supérieure ainsi qu'il est représenté sur la figure 1, et on engage horizontalement, à travers l'orifice de vidange 6, le tube perforé 5 entouré de son fourreau filtrant 26. On remonte ensuite la porte autoclave 7, en la bloquant sur l'orifice de vidange 6, ce qui assure le maintien du tube perforé 25 en place. On ferme la vanne de vidange 9 et on remplit le tank avec la charge de matière première qui a été préalablement préconditionnée en fonction des impératifs d'extraction (par broyage, découpage, hachage, etc..). Ce remplissage est réalisé à travers l'ouverture supérieure 2 laissée libre. Une fois le remplissage terminé, on met en place l'ensemble du dispositif d'agi-tation 5, en bloquant le bâti 4 de ce dispositif sur la bordure 3 de l'ouverture 2 au moyen de mécanisme de verrouillage rapide. On remplit ensuite le tank 1 avec la solution extractrice et on met en route le dispositif d'agitation 5, en entraînant en rotation le vilebrequin 13. Le mouvement de rotation de ce vilebrequin 13 entraîne un mouvement alternatif vertical des divers organes d'agitation 21. Lorsque l'extraction a atteint son taux optimal, on arrête l'agitation et ouvre la vanne de vidange 9. Après récupération de la phase liquide, on referme cette vanne de vidange 8 et on procède à une nouvelle phase de macération consistant à remplir le tank avec une nouvelle quantité de solution extractrice et à agiter le contenu du tank 1. On peut répéter c-es opérations autant de fois qu'il est nécessaire. Avant d'effectuer le dernier cycle d'extraction, on retire le tube de filtration 25 et le fourreau 26 qui l'entoure, puis on met la porte intérieure coulissante 11 en position inférieure, on ferme la porte autoclave 7 et la vanne de vidange 9 et on effectue de nouveau une opération de macération par remplissage du tank avec une quantité de solution extractrice et agitation du contenu du tank. Après arrêt de l'agitation on ouvre la vanne de vidange 9 puis la porte autoclave 7 et le mélange en suspension liquide-solide est alors directement transféré par par gravité dans un séparateur qui peut être généralement un pressoir assurant une complète récupération de la fraction liquide. Il peut être nécessaire d'utiliser un adjuvent de filtration en fonction de la nature plus ou moins colmatante de la matière première mise en oeuvre. Cet adjurent est préalablement mélangé intimememnt à la matière première avant son transfert dans le tank de macération. REVENDICATIONS 1.- Appareil d'extraction et de séparation liquidesolide est caractérisé en ce qu'il comprend un tank de macération (1) constitué par une cuve présentant à sa partie supérieure une ouverture (2) de grande dimension sur le bord de laquelle peut être posé et fixé le bâti (4) d'un disposi tif d'agitation (5), amovible dans son ensemble, ce disposi tif comportant plusieurs organes d'agitation verticaux (21) et des moyens pour animer ces organes d'agitation d'un mouvement alternatif vertical, et en ce que le tank de macération (1) présente, à sa partie inférieure, un orifice de vidange (6) fermé par une porte extérieure (7) et à travers lequel s'étend, pratiquement sur toute la longueur du fond du tank, un tube de filtration perforé (25). 2.- Appareil suivant la revendicationl caractérisé en ce que l'ouverture supérieure du tank de macération (1) a une forme rectangulaire et est bordée par une lèvre pliée deux fois à l'équerre, vers le haut et vers l'extérieur, pour former une bordure en Appareil suivant la revendication 2 caractérisé en ce que le bati (4) et son dispositif d'agitation (5), de forme rectangulaire, portent un vilebrequin (13) d'axe horizontal et longitudinal qui est monté à rotation dans un jeu de paliers (14) alignés suivant cet axe et portés par des traverses (16) du bâti (4), ce vilebrequin (13) étant entraîné en rotation soit par un motoréducteur directement accouplé à son axe soit par une poulie (17) reliée à un dispositif d'entraînement, et sur les manetons (18) du vilebrequin (13) sont articulés des paliers (19) solidaires des extrémités supérieures d'organes d'agitation (21n) animés d'un mouvement alternatif vertical. 4.- Appareil suivant la revendication3 caractérisé en ce que chaque organe d'agitation (21) comporte une tige verticale (22) dont l'extrémité inférieure est solidaire d'un corps portant des doigts horizontaux s'étendant transversalement de part et d'autre du corps (23). 5.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'orifice de vidange (6) est fermé par une porte autoclave amovible (7) sur laquelle est montée une tubulure (8) avec une vanne de vidange (9). 6.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'orifice de vidange (5) est obturé, du côté intérieur, par une porte plane (11) coulissant verticalement dans un jeu de glissières latérales opposées (12) fixées à la paroi intérieure du tank (1). 7.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le- tube perforé (25) qui a un diamètre externe légèrement inférieur à celui de l'orifice de vidange (6), se termine, dans sa partie extrême située dans l'orifice de vidange (6), par une bride externe périphérique et transversale qui est serrée entre la porte extérieure (7) et un épaulement annulaire correspondant délimitant l'orifice de vidange (6), avec interposition d'un joint d'étanehé-ité. 8.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le tube perforé (25) est entouré par une toile fi-ltrante tubulaire (26), fermée à l'une de ses extrémités et constituant u fourreau droit.