Brevet FR2540229A1 — publié le 19840803

La présente invention concerne un dispositif pour traiter un flux de produits solides à contre-courant avec un flux de liquide, pour réaliser un échange ther- mique, physique et/ou chimique entre ces deux flux. La présente invention a plus particulièrement pour objet un dispositif pour refroidir des légumes chauds par circulation d'eau à contre-courant notamment en réalisant une trempe intermittente des légumes. On connaît, notamment par le brevet français NO 2 119 571 du 21 Décembre 1971 >un procédé et des dispo- sitifs pour traiter un flux de produits solides à contre- courant au moyen d'un flux de liquide comprenant un tambour tournant sur son axe et divisé en plusieurs compartiments par des disques annulaires Les produits solides sont alimentés à une extrémité dudit tambour et déplacés vers l'autre extrémité par des moyens mécaniques) tandis que le liquide est alimenté à l'autre extrémité du tambour et déplacé à contre-courant par des moyens méca- niques ou par gravité La séparation entre les produits et le liquide est réalisée par une surface perforée, disposée dans chaque compartiment et>à travers laquelle le liquide chute par gravité Les dispositifs utilisant la gravité pour déplacer le liquide présentent un inconvénient majeur résidant dans le fait que le tambour doit être incliné Par ailleurs, dans le dispositif comprenant une surface perforée dans chaque compartiment pour séparer les produits solides du liquide par chute, sous l'effet de la gravité>du liquide à travers les perforations, on rencontre souvent une accumulation des matières sur les cloisons verticales de séparation du tambour en compartimentset, des risques d'obturation des perforations De plus, l'accès à ces surfaces est relativement difficile ce qui raid difficile le nettoyage du dispositif. La présente invention a pour but, notamment, de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif dans lequel les produits solides sont déplacés de manière continue depuis une extrémité du tambour vers son autre extrémité, par des moyens mécaniques, tandis que le liquide est déplacé par des moyens mécaniques, dans ledit tambour, pas à pas, à contre-courant des produits solides, et est séparé de ces produits à travers une paroi perforée, sou al'effet d'une compression exercée par les moyens mécaniques d'avancement-du produit. A cet effet, l'invention propose un dispositif pour traiter un flux de produits solides, à contre-courant avec un flux de liquide, pour réaliser un échange ther- mique, physique et/ou chimique entre ces deux flux, par exemple pour refroidir des légumes par circulation d'eau à contre-courant Ce dispositif comprend un tambour tournant autour de son axe longitudinal, une hélice ou vis sans fin disposée à l'intérieur dudit tambour, solidaire en rotation avec celui-ci, les bords de chaque spire de ladite hélice venant en contact avec la face interne du tambour pour définir des compartiments, et des moyens d'alimentation en produits solides et liquide pour alimenter les produits et le liquide respectivement à chaque extrémité dudit tambour, caractérisé en ce qu'il comprend, dans chacun des- dtÉs compartiments, au moins un élément formant aube, fixé sur la face interne du tambour entre deux spires adjacentes de l'hélice pour freiner la progression des produits dans ledit tambour, et un moyen laissant passer le liquidedn compartiment au compartiment amont suivant,par rapport au sens de progression des produits dans le tambour, et retenant les produits dans ledit compartiment, ledit moyen étant formé dans la spire de l'hélice située en amont par rapport à ladite aube selon le sens de la progression des produits solides dans le tambour, et dans une partie ee ladite S 1 re situeimmédiatement au-dessus et en amont de la face de l'aube précitée par rapport au sens de rotation du tambour. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen précité laissant passer-le liquide d'un comparti- ment au compartiment amont suivant>est constitué par des perforations réalisées dans la partie précitée de la spire amont précitée. Ainsi, quand l'eau et les produits seront bloqués en rotation par l'aube, celle- ci provoquera une compression sur le liquide quile forcera à traverser les perforations de la spire située du côté amont de l'aube, étant donné que la spire située du côté aval ne comprend aucune perforation au voisinage de ladite aube. Avantageusement, le tambour précité est un tambour cylindrique à axe longitudinal sensiblement horizontal. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'aube précitée est une cloison fixée par un de ses côtés sur la face interne du tambour et formant un angle compris entre environ 200 et environ 600, de préférence égal à 40 environavec le plan diamétral du tambour passant par ladite ligne de contact entre le côté de l'aube et la face interne du tambour. Par ailleurs, la longueur de l'aube précitée est comprise entre environ 0, 3 et environ 0, 5 fois le diamètre du tambour, et, de préférence, égale à environ 0,4 fois ledit diamètre. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, deux aubes précitées successives selon la direction longitudinale du tambour sont fixées de manière décalée angulairement l'une par rapport à l'autre sur la circonférence dudit tambour. Avantageusement cet angle de décalage est compris entre environ 9 Q O et environ 270 , et déter- mine le temps de contact entre les produits et le liquide. Par ailleurs, les aubes précitées sont des dièdres dont le côté amont par rapport au sens de rota- tion du tambour forme l'aube proprement dite, le côté aval formant un côté de support pour ladite aube. De plus, ce côté aval présente l'avantage d'éviter le passage des produits sous l'aube. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'hélice ou la vis sans fin précitée est constituée par une bande de matériau de largeur déter- minéeenroulée en forme d'hélice. L'alimentation du liquide dans le tambour est discontinue, tandis que l'alimentation des produits solides peut être discontinue ou continue selon que le compartiment situé du côté de l'alimentation des produits soit obturé par un élément formant cloison d'obturation, disposé entre les deux premières spires de l'hélice, ou qu'un disque annulaire comprenant des perforations sur au moins une partie de sa surface soit fixé à l'extré- mité du tambour, associée à l'alimentation des produits solides. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparattront plus clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention donné uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins schématiques non limitatifs annexés dans lesquels: la figure 1 est une représentation en perspective du dispositif de l'invention; la figure 2 est une projection surun pain selon la flèche II de la figure 1 du dispositif de l'invention; les figures 3 à 6 sont des représentations schématiques illustrant la progression du liquide et des produits dans le dispositif de l'invention, en fonction de la rotation du tambour; et la figure 7 est un diagramme illustrant la progression (A) du produit et du liquide selon la direction longitudinale du tambour en fonction du nombre (TR) de rotation de celui-ci. Le dispositif de l'invention comprend essentiel- lement un tambour 1 illustré aux figures 1, et 3 à 6, des moyens pour mettre en rotation ce tambour 1 autour de son axe longitudinal Y-Y, des moyens pour alimenter des produits solides P à une extrémité 1 P du tambour, des moyens pour alimenter un liquide L à l'autre extrémité 1 L de ce tambour, et enfin des moyens pour collecter ou recueillir les produits solides P traités sortant par l'extrémité 1 L du tambour, et le liquide L évacué à l'extrémité 1 P Eventuellement, le dispositif peut comprendre des moyens pour traiter, si nécessaire, et recycler le liquide L dans le tambour. Pour plus de clarté, ces différents moyens, qui sont connus en soi, ne sont pas représentés sur les figures annexées. En se référant aux figures 1 et 3 à 6, on décrira, plus particulièrement, le tambour 1 du disposi- tif de l'invention qui permet de traiter un flux de produits solides P telsque par exemple des légumes chauds, par un flux de liquide L tel que par exemple un courant d'eau froide. Bien entendu, le dispositif de l'invention peut être utilisé pour traiter tout solide ou liquide, respectivement par un liquide ou un solide Ainsi, il peut être utilisé comme réacteur pour réaliser une réaction chimique entre des produits solides et un liquide, ou pour purifier un produit solide, par exemple, par solubilisation ou entraînement des impuretés par un flux liquide. Ces exemples montrent donc que le dispositif de l'invention qui est particulièrement adapté pour le refroidissement deslégumes, peut être utilisé dans de nombreuses autres applications nécessitant un échange de matières, de calories ou autres, entre un produit solide et un liquide. Le tambour 1 est, dans le mode de réalisation illustré et préféré de l'invention, un cylindre 2 ouvert aux deux bouts et monté sensiblement horizontalement sur des moyens de support et les moyens d'entraînement en rotation, déjà cités, de façon à entraîner le tambour 2 en rotation dans le sens illustré par la flèche F, autour de son axe longitudinal horizontal Y-Y Ce cylindre a un diamètre intérieur D. L'intérieur de ce cylindre est divisé en un certain nombre de compartiments par une hélice ou vis sans fin 3 dont le bord extérieur des spires est en contact avec la face interne du cylindre 2. Dans le mode de réalisation illustré et préféré de l'invention, cette hélice ou vis sans fin 3 est constituée par une bande de matériau de largeur déterminée qui est enroulée de manière hélicoïdale. Ainsi, l'hélice 3 présente un passage axial défini par le bord interne des spires 4. Dans le mode de réalisation représenté de l'invention, une cloison 5 est fixée entre l'extrémité 4 P de l'hélice 3 située à l'extrémité 1 P du tambour 1, et la paroi de la spire adjacente 4 a pour ainsi obturer le compartiment défini par les spires 4 a, 4 b et retenir le produit solide P alimenté dans ce compartiment. Dans une variante du dispositif de l'invention, cette cloison 5 peut être supprimée et remplacée par un disque annulaire fixé sur l'extrémité 1 P du tambour 1 ce disque comprenant sur au moins une partie de sa surfacedes perforations pour permettre l'évacuation du liquide L hors du tambour 1. Selon l'invention, dans chaque compartiment est disposé au moins un élément 6 formant aube Ainsi, dans l'exemple illustré, le tambour 1 comprend six aubes 6 62, 63, 64,65, 66 fixées dans chacun des six compartiments définis par les spires 4 de l'hélice 3, à l'exception du premier compartiment adjacent à l'extrémité 1 P du tambour, d'alimentation en produits solides La cloison 5 d'obturation est située en aval de l'aube 61, selon le sens de rotation F du tambour. Ces aubes sont formées, dans le mode de réalisation illustré, par un dièdre fixé sur la face interne du tambour 1 entrecbux spires adjacentes de l'hélice 3 La paroi 7 amont, par rapport au sens F de rotation du tambour, de ce dièdre forme l'aube proprement dite, et est fixée sur la face interne du tambour 1 par un de ses bords La paroi aval 8 de ce dièdre est simplement une paroi ou cloison de support de l'autre bord de la-paroi ou cloison 7 De plus, cette cloison 8 permet d'éviter le passage des produits solides ou du liquide sous la cloison 7. Comme cela est visible à la figure 2, les aubes 61, 62, 63, 64, 65 66 sont décalées angulairement les unes des autres sur le pourtour du cylindre 2, l'angle O de décalage entre deux chicanes adjacentes est, avantageusement, cons- tant sur toute la longueur du tambour Il est compris entre environ 9 O et environ 2700 Cet angle permet de déter- miner le temps de contact entre les produits et le liquide. Par ailleurs, la longueur 1 utile de l'aube, en d'autres termes la longueur de la paroi 7 du dièdre est comprise entre environ 0,3 et environ 0,5 fois le diamètre D du tambour, de préférence, égale à environ 0,4 fois ce diamètre D. Par ailleurs, la cloison 7 de l'aube 6 forme un angle a cloison 7 et la face interne du cylindre 2. Selon l'invention, le tambour 1 comprend également des moyens pour laisser passer le liquide L d'un compartiment vers l'autre selon une direction de progression opposée à celle du solide P>comme cela sera décrit ultérieurement Ce moyen est constitué par des perforations 9 réalisées dans les spires 4 de l'hélice 3. Ces perforations sont réalisées au niveau de chaque aube 6 uniquement dans la spire située en amont de l'aube associée, selon le sens de progression des pro- duits solides P dans le tambour 1, illustré par la flèche P, par exemple dans la spire 4 a associée à la chicane 6 a, tandis que la spire 4 b ne comprend aucune perforation au niveau de la chicane 6 a Ces perforations sont réalisées immédiatement au-dessus et en amont de la surface supérieure de la cloison 7 des chicanes 6, par rapport au sens F de rotation du tambour. Ces perforations peuvent être soit réalisées par une pluralité de trous usinés dans l'hélice 3, soitêre uie par Ue formant grille de l'hélice 3. Par ailleurs, l'angle du dièdre de chaque chicane 6 est, dans le mode de réalisation illustré, un angle droit Toutefois, cet angle peut être quelconque, et même la cloison 8 peut être omise sans pour cela sortir du cadre de l'invention. On décrira maintenant en se référant aux figures 3 à 7 le fonctionnement du dispositif de l'invention. La figure 3 illustre le démarrage du dispositif de l'invention Pour cela, on alimente une première -qantité ou unité de produit Pl en aval de la cloison 5 entre les spires 4 a, 4 b de l'hélice 3 et une première quantité ou unité de liquide L 1 entre les spires 4 e, 4 f juste en amont de la chicane 66, comme illustré respectivement par les flèches P et L. Le tambour est alors mis en rotation selon la flèche F, la figure 4 illustrant la position de l'unité Pl de produitssolides et de l'unité L 1 de liquide dans le tambour après une rotation du tambour d'environ 90 . L'unité Pl de produitssolidesa progressé dans le tambour de manière régulière conformément au pas de l'hélice 3. Au contraire, l'unité de liquide L 1 a été comprimée par l'aube 66 et forcée à traverser les perforations 96 pour passer ainsi dans le compartiment suivant défini par les spires 4 e et 4 d de l'hélice 3. Donc, dans le tambour 1, l'hélice 3 provoquera une proge in rêgu 2 ie et raie bes produits P, illustre par la courbe 11 de la fpore 7 poues amrenr d Bp is l'edzgcité 1 Pdutambour vers l'extrémité 1 L, tandis que chaque unité de liquide L aura une progression pas à pas dans le tambour, corres- pondant au décalage angulaire des aubes 6 sur le pourtour du tambour Ainsi, chaque aube 6 forme une aube de compression coopérant avec les spires adjacentes pour forcer le liquide à traverser les perforations 9 et ainsi le faire progresser depuis l'extrémité 1 L du tambour I vers l'extrémité 1 P, comme cela est illustré par la courbe 10 du diagramme de la figure 7. On alimentera donc une autre unité de liquide L 2 et une autre unité de produit solides P 2 à chaque tour du tambour, comme illustré à la figure 5. Toutefcis, dans la variante de l'invention comprenant un disque armulaire fixé à l'extrémité 1 P du tambour 1, il est possible d'alimenter en continu les produits solides P dans ce tambour. Aux figures 5 et 6 on a représenté la position de deux unités de liquide L 1, L 2 et deux unités de produits solide Pl ' P 2, quand la première unité de liquide L 1 vient en contact avec la première unité de produit P 1. Quand l'ensemble des deux unités produits solides Pl et liquide L 1 arrivent sur l'aube 5, comme illustré à la figure 6, la compression exercée par l'aube sur le liquide et le solide freine d'une part la progression du solide, ce qui a pour résultat d'aug- menter le temps de contact entre le liquide et le solide, et d'autre part provoque le passage de l'unité de liquide L,, à travers les perforations 92 pour ainsi la faire passer dans le compartiment suivant et venir en contact avec l'unité P 2 de produiitsolides L'unité de produits solides Pl continue sa progression dans le tambour 1 en basculant au-dessus de l'arête dudit dièdre de l'aube 62, et viendra en contact avec l'unité de liquide L 2 suivante dès que l'aube 63 aura forcé cette unité de liquide L 2 à passer à travers les perforations 93 de la spirale 4 c Donc, dans l'exemple illustré chaque unité de produit solide sera en contact avec une unité de liquide pendant 315 e envron derotatin,pour uoe rotati nd 1 ntui du tanbmr Bien entaidue temps d contact est fonction de l'angle de décalage entre deux aubes adjacentes. L'invention propose donc un dispositif permet- tant de traiter un produit solide tel qu'un légume, à contre-courant avec un flux de liquide tel que de l'eau pour réaliser le refroidissement du légume Le liquide est forcé par les aubes de compression de progresser pas à pas dans le tambour 1, tandis que les produits solides sont déplacés dans ledit tambour d'une manière continue par l'hélice 3 La surface des moyens de séparation 9 est auto-nettoyée par le frottement des produits solides qui entraîne les produits adhérents, et par le passage sous pression du liquide. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour traiter un flux de produits solides, à contre-courant avec un flux de liquide, pour réaliser un échange thermique, physique et/ou chimique entre ces deux flux, par exemple pour refroidir des légumes, comprenant un tambour tournant autour de son axe longitudinal, une hélice ou vis sans fin disposée à l'intérieur dudit tambour, solidaire en rotation avec celui-ci, le bord de chaque spire de l'hélice venant en contact avec la surface interne du tambour pour définir des compartiments, et des moyens d'alimentation en produits et liquide pour alimenter les produits et le liquide respectivement à chaque extrémité dudit tambour, caractérisé en ce qu'il comprend, dans chacun desdits compartiments, au moins un élément ( 6) formant aube fixé sur la face interne du tambour ( 1) entre deux spires ( 4) adjacentes de l'hélice ( 3) pour freiner la progression des produits (P) dans ledit tambour ( 1), et un moyen laissant passer le liquide d'un compartiment au compartiment. amont suivant par rapport au sens de progression des produits solides (P) dans le tambour ( 1), et retenant les produits (P) dans ledit compartiment, ledit moyen ( 9) étant formé dans la partie de la spire ( 4) de l'hélice ( 3) située en amont par rapport à l'aube ( 6); oelone Sesdeprgmesion de prodit (Pl daens letambour ( 1), laie prtie étant stboée im- mdianmmt aidesuseten amcintde afacedo J aube '6 précitée selon le sens de rotation (F) du tambour ( 1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen ( 9) précité laissant passer eliquide (L)d'un compartiment au compartiment suivant est constitué par des perforations ou'g Iesréaséesdensla partie précitée de la spire ( 4) précitée. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tambour ( 1) précité est un tambour cylindrique à axe (Y-Y) longitudinal sensiblement horizontal. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'aube ( 6) précitée est une cloison ( 7) fixée par un de ses côtés ( 7 a) sur la face interne du cylindre ( 2) du tambour ( 1), et formant un angle Cd compris entre environ 200 et environ 600 de préférence égal à 40 environ avec le plan diamétral du tambour ( 1) passant par la ligne de contact entre ledit côté ( 7 %) de l'aube et la face interne du cylindre ( 2) du tambour ( 1). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur ( 1) de l'aube précitée est comprise entre environ 0,3 et environ 0,5 fois le diamètre interne (D) du cylindre ( 2) précité, de préférence, égale à environ 0,4 fois ledit diamètre D. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux aubes ( 6) successives selon la direction longitudinale du tambour ( 1), sont fixées de manière décalée angulairement l'une par rapport à l'autre sur le pourtour du tambour ( 1). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle /2 de décalage précité entre deux aubes successives ( 6) précitées est compris entre environ 900 et environ 2700. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les aubes précitées ( 6) sont des dièdres dont le côté amont ( 7) par rapport au sens de rotation (F) du tambour) ( 1)fcrmel'aube proprement dite, tandis que le côté aval ( 8) forme un côté de support dudit côté amont ( 7). 9 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'hélice ( 3) ou le vis sans fin est constituée par une bande de matériau, de largeur déterminée, enroulée en forme d'hélice. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre l'extrémité ( 4 P) de l'hélice 3, située du côté de l'alimentation des produits solides (P) dans le tambour ( 1) précité et la spire adjacente ( 4 a),est disposé un élément ( 5) formant cloison d'obturation, avantageusement en aval par rapport au sens de rotation (F) du tambour, de la première aube ( 61). 11. Dispositif selon l'une des revendications I à 10, caractérisé en ce que les alimentations en produits et en liquide sont discontinues. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un disque annulaire, perforé sur au moins une partie de sa surface, est fixé à l'extrémité ( 1 P) du tambour ( 1) correspondant à l'ali- mentation ds produits solides (P). 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 et 12, caractérisé en ce que l'alimentation en produits solides (P) est continue, tandis que l'alimen- tation en liquide (L) est discontinue.