Brevet FR2540746A1 — publié le 19840817

Le procedé et l'appareil objets de l'invention, concernent lthumidification, le mouillage ou l'hydratation d'un flux continu de ble, de céréales et en général de n'importe quelle graine, en vue de l'incorporation en une seule fois, d'une quantité d'eau pouvant atteindre 5 fo de la masse du flux de blé. Dans l'industrie meunière notamment, il est nécessaire de mouiller le blé avant son passage au premier broyeur. Le mouil -lage suivi d'un repos dit encore conditionnement, permet d'assou -plir l'enveloppe (endosperme) de la graine. Cette enveloppe don -nera le son.Si le grain arrive trop sec au premier broyeur, cette enveloppe est pulvérisée, et il est ensuite impossible par tami -sage d'en séparer les fragments mélangés à la farine obtenue par réduction de l'amande amidonneuse. D'autre. part, le transport par pneumatique des produits de mouture, déhydrate ceux-ci, ce qui oblige dans le cas où ce procédé de transport existe, et qui est le cas général actuellement, d'hydrater suffisemment le blé avant le premier broyeur, afin d'obtenir une farine à taux d'humidité constant. Depuis toujpurs le mouillage du blé s'est fait en laissant barboter le flux de blé dans le fond d'une auge d'une vis d'Archt~ mède. Un mouilleur automatique à godets, ou un compte-litre, ou tout autre procédé, permet d'ajouter l'eau en pourcentage requis. Les vis d'Archiméde ont toujpurs été prévues le plus long possi -ble, et souvent avec un allér-et-retour.0n parle alors de "vis double mouilleuse", la longueur du parcours étant doublé. Les vis mouilleuse5bnt un diamètre variant de I20 à 250 mm, selon débit requis en blé. Les longueurs varient de deux mètres à une ou deux dizaines de mètres, suivant possibilité d'installation. La vitesse de ces vis est de 50 à 150 tours par minute, selon les construc -teurs. La vitesse des vis mouilleuses est souvent réduite par rapport à la vitesse des vis d'Archimède de manutention, normales. Ceci dans le but d'allonger le temps de barbotage. Les spires ou les palettes de la vis font avancer le blé suivant un parcours oscillant autour de la génératrice inférieure du fond de l'auge. En un mètre linéaire de longueur de vis, le blé parcourt ainsi I,200 mètre environ. Dans le cas de vis mouilleuses considérées comme très longues, vingt mètres par exemple, le blé parcourt ainsi 24 mètres environ. Cette longueur de barbotage est cependant souvent insuf -fisante, d'où l'idée d'avoir des vis à vitesse lente, afin d'aux -menter au-moins le temps de barbotage. Cependant dans l'art de la meunerie, on considère que l'on ne peut guère incorporer que 2% d'eau par ce procédé. En ajoutant plus d'eau à l'entrée, le barbotage trop court ne permet pas au grain d'absorber toute liteau et on retrouve de l'eau liquide non incorporée, à la sortie. D'où des ruissellements et des ennuis techniques importants. Pour réussir à incorporer les 5 % d'eau jugés souvent nécessaires, il faut donc s'y prendre en plusieurs fois. Avec deux ou trois mouillages successifs incorporant chacun 1,5 à 2 % d'eau et chacun suivi d'un temps de repos de 8 à 24 heures, on peut atteindre le résultat recherché. Mais cette technique tradi -tionnelle nécessite une manutention et implique l'existence de boisseaux de repos pour I6 à 48 heures de la capacité horaire de l'usine. Depuis l'année I974 il existe également sur le marché un appareil permettant d'incorporer 5% d'eau en une seule fois. Le principe est le suivant : un voile annulaire de grain est déplacé en continu dans une enveloppe cylindrique et une quantité d'eau dosée est ajoutée à ce voile annulaire de grain. La machine permettant d'appliquer ce procédé comporte une enveloppe cylin -drique fixe à axe horizontal. Le rotor, placé au centre de 1' enveloppe, est doté d'un grand nombre de battoirs. " le flux de grains est soumis à des impacts intenses. tes différents grains du voile sont soumis à un battage et exercent l'un contre l'autre un frottement réciproque. L'action de frappe sur les grains contribue très fortement à intensifier le mouillage.Le grain est légèrement déformé au point d'impact. Une fraction d'eau de mouillage traverse les couches extérieures ( c'est-à-dire l'endo- -sperme du blé) en les massant.,si bien que le travail de mouil -lage s'explique très clairement. " Cette explication et cette description sont une citation des arguments du premier cons truc- -teur de ce genre d'appareil. Plusieurs constructeurs actuellement proposent des mouilleurs reposant sur ce même principe. Le procédé et l'appareil objet de la présente invention se proposent d'obtenir le mêmes résultat en appliquant un prin -cipe - très different. Pour des raisons- évidentes d'installation, les vis motiil- -leuses ne dépassent pas une vingtaine de mètres de longueur. De mimez pour des raisons de débit, leur vitesse ne peut pas être inférieure à 30 tr/min. Donc, le temps de barbotage et aussi le. parcours de barbotage, sont toujours trop courts. L'idée de la présente invention consiste à obliger le blé à suivre un parcours hélicoUdal dont le pas sera-aussi serré qu'il sera nécessaire. Ainsi dans une machine d'une longueur de un mètre, le blé pourra parcourir jusqu'à plusieurs centaines de mètres. Une telle longueur de parcours était impensable avec les vis mouilleuses classiques. Une telle longueur de parcours permet un barbotage suffisemment long pour que 5% d'eau puissent être ajoutés en une seule fois. D'autre part, aucun effet de battage n'est recherché, et il y a ainsi moins de risques. d'endommager les grains de blé, que dans le cas d'un mouillage par battage. Pour imprimer au mélange blé et eau, un parcours héli -coïdal on utilise la force centrifuge produite par la rotation d'un arbre muni de nombreusespalettes en quinconce ou d'un tambour muni de nombreux-avanceurs inclinés ou encore d'une vis à spires, tubulaire, dont le pas des spires est estrêmement réduits Le rotor, arbre, tambour ou vis, tourne dans une enveloppe fixe d'un diamètre sensiblement plus grand que le plus grand diamètre engendré par la rotation des palettes, des avanceurs ou du bord extérieur des spires. La rotation est suffisemment rapide pour créer une force centrifuge qui plaque le mélange blé et eau contre la surface intérieure de l'enveloppe fixe. L'enveloppe fixe sera de préférence en acier inoxydable. Sa section pourra être cylindrique ou polygonale. Sa longueur variera de 11 à quelques mètres selon le débit et le but recherché. Son diamètre ou le diamètre de son cercle circonscrit, dans le cas d'une section polygonale, devra être calculé en fonction de la vitesse afin d'assurer une force centrifuge convenable. Une force centrifuge insuffisante ne permettrait pas de tenir le blé sur toute la périphérie intérieure de l'enveloppe et ne permet donc pas de lui imprimer un parcours hélicoïdal. Par exemple, supposons une machine de longueur utile de deux mètres. Donnons lui un diamètre -(ou diamètre du cercle cir -conscrit ) de 320 mm. La circonférence sera : pi x D = I m. Donnons au rotor une vitesse de 960 tr/min. Boit I6 tr/seconde. La vitesse périphérique sera donc v = pi x D x N = pi x 0,320 x 16 = I6 mètres par seconde En admettant un débit horaire de blé de IO tonnes, nous avons en I seconde une masse de m = I0.To / 3600 = 28 Kg./seconde La Force Centrifuge sera alors: m v 28 x I6 F = 45.150 Kg. R O,I60 avec: m = masse du blé ( en négligeant le % d'eau ajouté) en Kg. v = vitesse du parcours périphérique, en m/sec. R = Rayon de la circonférence ( ou de la circonférence circonscrite) de l'enveloppe fixe. En mètre Le pas de l'hélice circulaire , p, matérialisant le parcours du blé, pourra être par exemple égale au I/IOO du diamètre' D. Et si D = 320 mm selon l'exemple choisi 320 p = = 32 mm. I0 Et le nombre de pas en I mètre linéaire de machine, sera donc: n = 1000 I 32 = 3I,5 pas au mètre linéaire. La machine ayant une longueur de 2 ML, le ble et l'eau seront malaxés sur un parcours de 3I,5 x 2 - 63 mètres. Cette longueur est déjà considérable par rapport aux longueurs obtenues à l'aide des vis mouilleuses classiques. Cependant on peut obtenir des longueur bien plus considérables et bien supérieures encore, en enroulant l'hélice de cheminement non plus à l'aide d'un rotor à spires, mais à l'aide d'un rotor sur lequel sont montés des palettes ou des avanceurs suffisemment proches les uns des autres et convenablement inclinés, jusqu'à réaliser des parcours hélicoldaux ayant 80 pas au mètre linéaire. La distance parcourue est alors pour la même enveloppe de I60 m. Grace à ces longues distances de parcours, le blé bien malaxé avec l'eau, peut absorber jusqu'à 5 % d'eau en une seule fois, et le traitement ne lui fait courir aucun risque d'endom -magement ou de brisure, comme cela est le cas lorsque le mouillage se fait par battage et frictions Les dessins annéxés montrent diverses variantes de l'appareil destiné à mettre en application le procédé de la présente invention. La figure I montre le schéma de principe de ce genre de mouilleur. L'entrée du blé se fait en I. Le blé agit par son poids sur une plaque sensible 2 qui commande l'arrivée d'eau, et le débit d'eau déterminé à l'avance dans le dispositif compte-litre 3. L'alimentation en eau se fait par la tubulure 4 et l'eau dosée arrive dans une rampe de gigleurs 5 placée à côté de l'entrée du blé. L'enveloppe 6 en acier, est cylindrique, étanche et fixe. Sur l'arbre. du rotor 8 sont montées les spires 7 très sérrées. Le rotor repose à chaque extrêmité sur 2 paliers 9 et il est entraîné par une transmission IO à poulies et courroies trapézoi -dales et un moteur fI, à une vitesse assurant une vitesse péri- -phérique d'environ I5 m/sec. mais qui ne doit pas être inférieure à 5 m/sec. ou supérieure à 30 m/sec. A noter que la puissance absorbée par le moteur est fonction directe du débit du blé et de la longueur. La longueur prise en considération doit etre celle du parcours hélicoïdal imprimé au blé, et non la longueur linéaire de la machine. La figure 2 montre une coupe en perspective éclatée d'une variante du même appareil. Le rotor est constitué par un cylindre creux 12 se terminant aux 2 extrémités par des bouts d'arbre I3 supportés par des paliers 14. Le rotor I2 est garni d'avanceurs I5 disposés hélicoïdalement sur sa surface et régu- -lièrement inclinés. L'enveloppe fixe I6 a une section octoç -gonale ce qui permet huit fois a chaque pas de l'hélice, d'ob -tenir un renversement du flux du blé et donc un meilleur mala -xage avec l'eau. La figure 3 représente une coupe transversale suivant AA de la figure 2.Dans la buse de sortie I7 on peut prévoir un capteur d'humidité 18 par résistivité du blé, lequel capteur pourra commander au dispositif automatique de dosage 19 de modifier la valeur de consigne et d'ajuster la quantité d'eau à injecter en 20. La figure 4 montre une perspective éclatée d'une autre variante de l'appareil. La section de l'enveloppe fixe est encore octogonale. Elle est constituée de 2 parties en tôle inoxydable pliée assemblées par brides. La partie supérieur 21 comprend la boite d'entrée du blé 22 et la plaque support du moteur 23 . La-partie inférieure 24 comprend ltorifice de sortie 25 et les deux plaques de bout 26.Chaque plaque de bout possède un support de palier 27 pour l'arbre du rotor 28 . Les bouts d'arbre du rotor passent par les orifices 29 munis de joints étanches. Sur l'arbre du rotor sont montés des palettes 30 en forme d'étrier afin d'assurer un double chemi -nement de l'hélice d'enroulement et en nombre et disposition suivant calcul des débits de blé et d'eau. Ces 4 figures ne donnent que des exemples d'application du principe objet de la présente invention. Toute machine sucez -tible d'appliquer le meme principe, c'est-a-dire le cheminement hélicoïdal d'un flux de produit à hydrater, quelque soit sa forme sa grandeur, sa conception et ses détails de fabrication, procèdent de la présente invention. Le procédé et les différentes variantes de l'appareil décrits ci-dessus s'appliquent plus particulièrement à l'industrie meunière. Leur extension aux autres industries de première trans -formation des céréales, est évidente : semoulerie, malterie, maïserie, rizerie, moulin à seigle et autre. I1 en est de même en ce qui concerne le traitement des semences et la dênaturisation des céréales destinées à la provenderie. Sous réserve d'aménage- -ment de détail et d'études suivies d'essais, le procédé et l'appareil pourront trouver place dans n'importe quelle industrie où il faut faire absorber une certaine quantité de fluide sous forme liquide, de nuage, de vapeur, de brouillard ou de pâte plus ou moins visqueuse, à un flux continu de produit granuleux ou pulvérulent. REVENDICATIONS I) Procédé permettant d'humidifier, hydrater ou mouiller intensément du blé ou n'importequelle céréale ou graine, en continu, de façon à pouvoir y ajouter jusqu'à 5% d'eau en une seule opération, le procédé consistant à faire barboter'le blé et l'eau durant un parcours représentant une très longue distance linéaire. 2) Procédé selon la revendication I caractérisé par le fait que le parcours du mélange est hélicoïdal ce qui permet d'allonger autant que nécessaire la distance parcourue, tout en ayant un appareil de dimensions raisonnables. 3) Procédé selon revendications I et 2 caractérisé par le fait que le cheminement hélicoldal du produit est obtenu en combinant les effets de la force centrifuge et la rotation d'un rotor munis de spiresJde palettes,ou d'avanceurs convenablement inclinés. 4) Appareil permettant d'appliquer le procédé selon les revendications I, 2 et 3. Cet appareil consiste en une enveloppe fixe, cylindrique ou de section polygonale, d'une longueur de I à 2 mètres, et dont l'axe est horizontal. Le blé et l-'eau entrent à une extrêmité et le blé mouillé sort à l'extromité opposée. Un rotor tourne dans l'axe de l'enveloppe. Sur le rotor sont montées des spires. La vitesse de rotation et le diamètre engendré par le bord extérieur des spires, assurent une vitesse périphérique de 5 à 30 m/seconde. Par i'effet de la force centri -fuge , le blé et l'eau sont maintenus sur la surface intérieure de toute la périphérie de l'enveloppe. Les spires assurent un avancement hélicoïdal du produit. 5) Appareil selon revendication 4 caractérisé par le fait que les spires peuvent être remplacées par des palettes, ou par des avanceurs, en nombre suffisant pour assurer la rotation du blé, et dont la disposition est en quinconce, tous décalés de quelques degrés par rapport au précédent, de manière à imprimer au blé un mouvement hélicoïdal. Avanceurs et palettes peuvent être inclinés par rapport au plan seccant de I'enveloppe,permet- -tant ainsi de faire avancer le mélange grain-eau plus ou moins rapidemment vers la sortie. Les avanceurs ou palettes peuvent avoir une forme d'étrier, cherchant ainsi à obtenir un effet de double enroulement de l'hélice de cheminement. 6) Appareil selon les revendications 4 et 5 caractérisé par le fait que le rotor peut consister on un tambour creux d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre de l'enveloppe fixe ou du cercle circonscrit à l'enveloppe polygonale. 7) Appareil selon revendications 4, 5 et 6 caractérisé par le fait que l'enveloppe extérieure au lieu d'être fixe, peut c\,re animée d'un mouvement de rotation, augmentant ainsi l'effet de la force centrifuge. 8) Appareil selon les revendications 4 à 7 comprises caractérisé par le fait que le rotor peut comporter plusieurs éléments différents selon revendications 4,5 et 6s et avoir ainsi par exemple dans la zone d'entrée, des spires pour projeter le grain grâce à la force centrifuge, sur la surface intérieure des l'enveloppe, puis des pales ou des avanceurs pour diriger le produit suivant un parcours hélicoïdal jusqu'à la sortie. 9) Appareil selon revendications 4 à 8 comprises, caractérisé par le fait que l'axe du rotor, ou celui de lenve- -loppe, ou les deux, au lieu d'etre horizontal peut être vertical ou incliné, soit en descendant vers la sortie, soit en remontant vers la sortie, cette dernière disposition éuitant que de l'eau non incorporée au grain, ne puisse ruisselée par la sortie. IO) Appareil selon revendication 9 caractérisé par le fait que l'axe étant vertical, un réglage de la vitesse et une inclinaison adéquate des pales permettent d'obtenir, si éventuel -lement nécessaire, un effet d'essorage. II)Appareil selon revendications 4 à ID comprises carac -térise par le fait que la machine peut être munie de différents accessoires, tant pour régler les débits de blé et d'eau que pour contrôler le pourcentage d'humidité obtenue et ajuster le débit d'eau en fonction de la valeur de consigne, et pour incorporer l'eau soit par robinet, soit par injecteur, venturi, gigleurs, soit sous forme de brouillard obtenu par nébulisation à l'air com -prim8, soit par n'importe quel autre procédé connu.