Brevet FR2572303A1 — publié le 19860502

La présente invention est du domaine de la filtration et elle a pour objet un dispositif du type à bandes filtrantes en boucle destiné à la filtration de liquides alimentaires, tels que lait, lactosérum, jus de fruit, boissons alcooliséest Le problème technique dont la présente invention constitue une solution est posé par la filtration rapide de liquides fragiles à l'oxydation et comportant en petite quantité un certain nombre de charges colmatantes telles que pulpes, petits déchets, amas microbiens, etc... Un tel problème se trouve posé notamment aux usines recevant d'importantes quantités de lait. Le lait reçu parait être, peut-être en raison de l'évolution de certaines conditions d'élevage etlou de pré-stockage, de plus en plus contaminé par des germes notamment thermorésistants.Cette pollution se présente sous forme d'amas microbiens dont les dimensions sont de plusieurs à quelques dizaines de microns. On connait bien entendu des moyens de filtration rapides du lait à son arrivée en usine, généralement constitués de plateaux filtrants recouverts d'un tissu filtrant fixe ayant des ouvertures de un à plusieurs centaines de microns. Ces filtres retiennent des impuretés grossières telles que brins de paille, insectes, petits corps minéraux, mais ils sont totalement inopérants à l'égard de la flore microbienne. En outre les vibrations du plateau sont généralement verticales et cela en vue d'un décolmatage énergique du tissu ; ces vibrations verticales entraînent une formation de bulles d'air au sein du liquide tout à fait préjudiciable, du fait de l'oxydation, à la conservation ultérieure du liquide ou de ses composants. L'idée-mère de la présente invention a consisté à adapter à la filtration de ces liquides alimentaires fragiles un filtre de type connu à bande filtrante en boucle entraînée en continu au-dessus d'un plateau vibrant, et décolmatée de façon également continue. A titre d'exemple un filtre de ce type est décrit dans le brevet FR 2.416.043 (DEGREMONT) ; un tel filtre comporte une bande filtrante tendue entre plusieurs tambours rotatifs dont l'un est moteur ; la bande filtrante a un brin supérieur supporté par un plateau perforé vibrant et elle est bordée de bordures en matière élastique servant à son guidage au moyen de galets.Les mailles du tissu filtrant ont un diamètre de 100 microns à 1 millimètre ; le dispositif est conçu pour la filtration de boues ou d'eaux chargées, de diverses provenance ; les résidus de filtration, ou retentats restent sur la bande où leur essorage est ultérieurement parachevé par des rouleaux. Un dispositif tel que décrit ci-dessus ne pourrait convenir à la filtration de liquides peu chargés tels que le lait ou les autres liquides alimentaires en vue de retenir les amas microbiens précités, et cela pour un certain nombre de raisons. Une première raison réside dans la dimension des mailles, l'expérience montre qu'une rétention substantielle des amas microbiens est réalisée lorsque lès ouvertures entre les mailles ne dépassent pas 40 or, les ouvertures de mailles aussi fines nécessitent pour avoir un débit compatible avec les exigences industrielles de l'utilisation envisagée, un tissu très fin ; la finesse du tissu entrai ne une faible résistance dynamométrique de celuici. Une seconde raison réside dans le fait qu'une vibration à composantes verticales au plan de la toile (ce qui parait être le cas en raison de la disposition inclinée sur l'horizontale des moteurs balourdés du dispositif de l'art antérieur) entraine la formation de micro-bulles d'air au sein du liquide ; ces bulles d'air vont contribuer considérablement à l'oxygénation du liquide et finalement à l'oxydation de certains de ses composant's par exemple matière grasse et vitamines du lait, vitamines et arôme des jus de fruit, etc... En outre, la composante verticale des vibrations va entraîner une agitation du liquide dont l'effet sera de diviser les amas microbiens et de les rendre ainsi filtrables, ce qui va tout à fait à l'encontre du résultat recherché. L'idée-mère de l'invention est de proposer des moyens permettant à un tissu très fin de glisser sur son plateau support sans agiter le liquide soumis à la filtration ; ce résultat est obtenu -par des mouvements, ou vibrations s'effectuant uniquement dans le plan du plateau ; dès lors le filtrat, perpétuellement interposé entre les éléments du plateau et la toile, agira comme un lubrifiant ou coussin liquide sur lequel le tissu glissera sans effort. Ainsi les dispositions de l'invention permettront d'utiliser un tissu très fin retenant les amas microbiens, autorisant un débit convenable du liquide, sans risque rédhibitoire de déchirure du tissu et sans introduction d'air tout en conservant aux amas microbiens leur dimension. Selon la présente invention un dispositif de filtration du type à bande filtrante en boucle tendue entre plusieurs tambours rotatifs dont l'un est moteur, ladite bande filtrante ayant un brin supérieur supporté par un plateau perforé vibrant et étant bordée de bordures en matière'élastique, ledit bâti vibrant passant au-dessus d'un bac de récupération du filtrat est caractérisé d'une. manière générale en ce que ladite bande est constituée d'un tissu très fin dont les ouvertures sont inférieures à cent micromètres (100 P ), et en ce que la ou les directions des vibrations dudit plateau se situent dans le plan du plateau. De préférence les perforations dudit plateau sont limitées par au moins des éléments transversaux par rapport au sens de déplacement de la bande ; en outre et de préférence encore le plateau support est constitué par un treillis de plan rectangulaire dont les bords sont pris dans un cadre, les parties longitudinales du cadre formant des pistes de glissement desdites bordures de la bande. Suivant une autre disposition particulière de l'invention, lesdites bordures, symétriques l'une de l'autre par rapport au plan médian perpendiculaire à la bande, sont constituées par un profilé à trois ailes une première aile étant fendue en son milieu en deux lèvres entre lesquelles est collé le bord du tissu, une deuxième aile perpendiculaire à la première servant au guidage et la traction de la bordure, enfin une troisième aile à environ 1300 des précédentes étant destinée à donner à la bande une conformation en cuvette. En vue de coopérer avec la deuxième aile de la bordure de la bande, au moins le tambour dtentrainement, mais avantageusement chaque tambour du dispositif comporte à chacune de ses extrémités une gorge ayant en creux la forme et les dimensions de ladite deuxième aile ; on notera que du fait de la courbure prise par la bande, la dimension transversale de la deuxième aile a tendance à augmenter et à se solidariser ainsi des parois de la gorge des tambours ; avantageusement donc, les gorges des tambours autres que le tambour moteur auront des largeurs sensiblement plus grandes que celles des gorges du tambour moteur. Suivant une autre disposition particulière de l'invention le trajet de ladite bande est de forme pentagonale concave déterminée par cinq tambours respectivement un premier tambour de renvoi, un deuxième tambour de renvoi, ces deux premiers tambours de renvoi déterminant la partie inférieure du trajet, un tambour tendeur, un troisième tambour de renvoi, dit d'inclinaison, et un tambour d'entrainement, ces trois derniers tambours déterminant la partie supérieure en amont et au-dessus du tambour d'inclinaison lui-même situé à l'extrémité amont du plateau tandis que le tambour d'entrainement est situé à l'extrémité aval. Chacune des sections du trajet ainsi défini a une fonction déterminée propre à l'utilisation particulière qui est faite de ce type de dispositif. Ainsi la section du trajet com prise entre le tambour tendeur et le tambour d'inclinaison est en pente descendante vers le tambour d'inclinaison et est affectée à la réception du liquide à filtrer. Ainsi encore la section de trajet comprise entre le tambour d'inclinaison et le tambour d'entrainement est en pente légèrement ascendante depuis le tambour d'inclinaison vers le tambour d'entrainement, la pente étant réglable par déplacement vers le haut ou vers le bas de l'axe du tambour d'inclinaison, en même temps que de l'extrémité voisine du plateau, cette section étant affectée à la filtration. Ainsi encore la section de trajet comprise entre le premier tambour de renvoi et le deuxième tambour est sensiblement horizontale et est affectée à l'égouttage de la bande.Ainsi enfin, la section de trajet comprise entre le deuxième tambour de renvoi et le tambour tendeur est inclinée à environ 450 sur l'horizontale et est affectée au séchage de la bande. Suivant une autre disposition particulière, l'ensemble des organes comprenant la bande, ses tambours, les rampes d'aspersion, le bac de réception, le plateau est logé dans une enceinte dont la partie inférieure forme goulotte de réception de l'eau de rinçage, ladite enceinte étant fermée sur une face dite avant par une pluralité de panneaux amovibles comportant des regards, des buses d'aspersion en relation avec un réseau de solutions de nettoyage étant réparties dans l'enceinte, une rampe d'éclairage # éclairage étant disposée dans la partie supérieure de l'enceinte. Avantageusement des moyens d'introduction d'air sont disposés en regard de la section de séchage du trajet de la bande ; les moyens d'introduction seront avantageusement accouplés à des moyens de séchage et à des moyens de stérilisation de l'air avant son introduc- tion. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaitront à la description qui va être faite d'un dispositif relevant de l'invention, en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles La fig.1 est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif de l'invention, La fig.2 est une illustration partielle en perspective représentant la bande et le plateau support, La fig.3 est une vue suivant A de la fig.1 du rouleau d'inclinaison et d'un organe répartiteur de liquide à filtrer, La fig.4 est une vue suivant B d'un tambour moteur, l'encadré 4a illustrant en coupe et à plus grande échelle la coopération de la bande filtrante et du tambour, La fig.5 illustre en perspective le dispositif de la fig.1 compris avec son enceinte. Sur la fig.1, un dispositif de filtration conforme à l'invention comprend essentiellement une bande 1 en boucle tendue sur cinq tambours 11, 12, ln, 1:3 > 14 et 15, le brin supérieur de la bande reposant sur un plateau perforé 2 disposé au-dessus d'un bac de récupération 61. Les cinq tambours 11 à 15 déterminent la forme pentago nale concave du trajet de la bande et divisent ce dernier en cinq sections, respectivement une section 3 de réception du liquide à filtrer, une section 4 de filtration, une section 5 de rinçage, une section 6 d'égouttage et une section 7 de séchage. Entre les tambours 13 et 14 délimitant la section de réception est disposé un répartiteur 8 en queue de carpe constituant le moyen d'amener du liquide sur la bande. La forme de ce répartiteur est encore mieux visible sur la fig.3. Entre les tambours 14 et 15 #éli- mitant la section 4 de filtration, le plateau 2 est disposé au-dessous de la bande qu'il supporte ; l'extrémité proche du tambour 15 est fixe tandis que 1 'extrémité proche du tambour 14 peut être élevée ou abaissée en même temps que ce dernier tambour de façon à modifier l'inclinaíson de la section de filtration ; cette modification de la pente de la section de filtration permet de régler la surface effective de filtration en fonction de paramètres tels qu'ouverture des mailles de la bande, viscosité du liquide, débit, etc... Entre les tambours 15 et 11 dé#i- mitant la section de rinçage, se trouvent situées à l'intérieur de la boucle des rampes 9 d'aspersion destinées à projeter sur cette section de la bande de l'eau sous pression et à décolmater le tissu. L'ensemble de la bande des tambours du bac et du plateau est logé dans une enceinte 20 dont la partie inférieure 21 est conformée en goulotte de réception des eaux de rinçage et des boues ; on a encore représenté sur la fig.1 un ensemble motovariateur 10 destiné à transmettre le mouvement au rouleau d'entraînement 15 dit aussi rouleau moteur. Cet ensemble motovariateur est logé au-dessous de la goulotte 21 de manière à être à l'abri des projections de liquide. On a encore représenté, disposées en divers points à l'intérieur de l'enceinte, des buses ou boules rotatives d'aspersion telles que 22 en relation avec un réseau de solution de nettoyage ; grâce à la répartition de ces buses ou boules rotatives tous les points du dispositif peuvent être aspergés ; une rampe d'éclairage 2:3 est disposée à la partie supérieure de l'enceinte. On a aussi synibolisé en 24 des moyens d'introduction d'air dans l'enceinte et de traitement de celui-ci (séchage, stérilisation), ces moyens 24 étant en regard de la section 7 de séchage de la bande. Sur la fig.2, la bande est constituée d'une partie en tissu 30 très fin du genre taffetas ayant une ouverture de maille comprise entre 5 et 50 F ~H les bords de la partie en tissu sont noyés collés entre les lèvres de bordure telle que 31 en matière élastique. Il apparait sur la figure que ces bordures sont des profilés à trois ailes, une première aile 32 enserre les bords de la partie en tissu, une deuxième aile 33 est perpendiculaire à la première aile, tandis qu'une troisième aile 34 est disposée à environ 1300 des précédentes. Sur la fig.2 toujours, le plateau 2 est constitué par un cadre rectangulaire formé de longerons tels que 35 et de traverses telles que 36 enserrant les bords d'un treillis 37 Le plateau est supporté par une pluralité de supports a plot élastique tels que 38 solidai- res de parties fixes du dispositif et il est entrainé en vibration par un bras 39 relié à un organe vibrant tel que moteur à balourd. On rappelle que le mouvement vibratoire qui peut être un mouvement alternatif rectiligne longitudinal ou transversal, un mouvement elliptique ou circulaire a ses axes de vibration situés exclusivement dans le plan du plateau 2. Les longerons 35 forment piste de glissement pour les ailes 32 des bordures et forment guide de déplacement pour les ailes 33 de ces dernières. On remarque aussi sur la figure que l'ensemble des ailes 32 et 34 confère à la bande une section en U ou encore en cuvette. On remarque enfin sur la fig.2 que, les perforations du plateau étant les mailles d'un treillis, ces perforations comportent nécessairement des éléments transversaux. On notera que le plateau perforé peut comporter deux ou plusieurs treillis superposés, le treillis supérieur étant plus fin que le treillis inférieur, ce dernier servant alors de support au précédent. Les mailles des treillis ont des dimensions de l'ordre de quelques millimètres à quelques dizaines de mi0limètres. Sur la fig.3 un tambour de renvoi tel que le tambour d'inclinaison 14 de la fig.1 est constitué d'un arbre 40 et de flasques d'extrémité tels que 41 et de flasques intermédiaires tels que 42 ; les flasques d'extrémité comportent une gorge 43 destinée au passage de l'aile 33 de bordure de la bande. Sur la fig.4) un tambour tel que le tambour 15 d'entraînement est constitué d'un arbre 45, de deux fiasques d'extrémité telles que 46 comportant une gorge 47 et des barreaux tels que 48 reliant les flasques à leur périphérie ; ce tambour étant moteur, i ] . comporte en outre une roue dentée 49 permettant sa relation avec le motovariateur 10. Dans l'encadré 4a de la fig.4, on a représenté la façon dont une aile 33 de bordure coopère avec la gorge 47 d'une flasque telle que 46 qui sert en même temps de support à l'aile 32 de la bordure. Sur la fig.5, l'ensemble des organes des figures précédentes (bandes, tambours, rampe d'aspersion, plateau, bac de réception) est logé dans une enceinte 20 fermée sur sa face avant par des panneaux amovibles tels que 50 autorisant après leur retrait un accès facile aux organes intérieurs ; les panneaux sont en outre pourvus de regards 51 permettant la surveillance des opérations de filtration ou de nettoyage.On remarque à la partie inférieure avant de l'enceinte le motovariateur 10, l'organe vibrant 52 et son arbre 39 ; un certain nombre de conduites d'arrivée et de départ de fluide et de liquide pénètrent dans l'enceinte, Bien que l'on ait décrit et représenté des formes particulières de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, il doit être compris que la portée de cette dernière n'est pas limitée à ces formes mais qu'elle s'étend à tout dispositif comportant les caractéristiques générales sus-énoncées.On notera cependant que dans un cas particulier d'utilisation qui est ce ] ui de la filtration des oeufs, les mailles du tissu filtrant, avantageusement un tissu d'acier inoxydable, pourront être notablement plus grandes que celles ci-dessus spécifiées ; dans ce cas d'utilisation les mailles pourront être de 9,1 à quelques millimètres, toutes les autres caractéristiques du dispositif restant égales par ailleurs. Les dispositifs de l'invention trouvent leur application dans 1' industrie laitière pour filtrer le lait à l'arrivée à l'usine et le sérum, résultant de la fabrication des fromages, dans les industries de fabrication des jus de fruit, dans la brasserie, dans la filtration des oeufs, dans la filtration de solutions de nettoyage, dans les industries vinicoles et d'une manière générale dans les industries agro-alimentaires ou de nature voisine ayant à opérer des filtrations fines de liquide comportant des composants fragiles notamment à l'oxydation. R E V E N D I C A T IONS 1.- Dispositif de filtration du type à bande filtrante en boucle tendue entre plusieurs tamb-ours rotatifs dont l'un est moteur, ladite bande filtrante ayant un brin supérieur supporté par un #plateau perforé vibrant et étant bordée de bordures en matière élastique, ledit bâti vibrant passant au-dessus d'un bac de récupération du filtrat, caractérisé :: en ce que ladite bande (1) est constituée d'un tissu très fin dont les ouvertures sont inférieures à cent micromètre (100 P ), en ce que la ou les directions des vibrations du dit plateau (2) se situent dans le plan du plateau 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les perforations dudit plateau sont limitées par au moins des #'léments trans versaux par rapport au sens de déplacement de la bande 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit plateau support (2) est constitué par un treillis de plan rectangulaire dont les bords sont pris dans un cadre (35,36), les parties longitudinales (35) du cadre formant des pistes de glissement desdites bordures de la bande 4. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites bordures (31), symétriques l'une de l'autre par rapport au plan médian perpendiculaire à la bandes sont constituées par un profilé à trois ailes, une première aile (32) étant fendue en son milieu en deux lèves entre lesquelles est colle le bord du tissu, une deuxième aile (33) perpendi culaire à la première servant au guidage et à la trac tion de la bande, enfin une troisième aile (34) à environ 1300 des précédentes étant destinée à donner à la bande une conformation en cuvette 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins le tambour dentrainement (15) comporte à chacune de ses extrémités une gorge (47) ay#ant en creux la forme et les dimensions de ladite deuxième aile (33) 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trajet de ladite bande est de forme pentagonale concave déterminée par cinq tambours respectivement un premier tambour de renvoi (11), un deuxième tambour de renvoi. (12), ces deux premiers tambours de renvoi déterminant la partie inférieure du trajet, un tambour tendeur (î3), un troisième tambour de renvoi, dit d'inclinaison (14), et un tambour d'entraînement (15), ces trois derniers tambours déterminant la partie supérieure en amont et au-dessus du tambour d'inclinaison lui-même situé à l'extrémité amont du plat#eau tandis que le tambour d'entrainement est situé à l'extrémité aval 7.- Dispositif selon la revendication Ó, caractérisé en ce que - la section (3) du trajet comprise entre le tambour tendeur et le tambour d'inclinaison est en pente descen dante vers le tambour d'inclinaison et est affectée à la réception du liquide à filtrer, - la section (4) de trajet comprise entre le tambour d'inclinaison et le tambour d'entrainement est en pente légèrement ascendante depuis le tambour d'inclinaison vers le tambour d4entrainement, la pente étant réglable par déplacement vers le haut ou vers le bas de l'axe du tambour d'inclinaison, en même temps que de l'extrém#té voisine du plateau, cette section étant affectée à la filtration - la section (5) de trajet comprise entre le tambour d'entraînement et le premier tambour de renvoi est inclinée à environ 450 sur l'horizontale et est affectée au rinçage de la bande par le moyen de rampes d'aspersion disposées à l'intérieur de la boucle, - la section (6) de trajet comprise entre le premier tambour de renvoi et le deuxième tambour est sensiblemen horizontale et est affectée à l'égouttage de la bande, - la section (7) de trajet comprise entre le deuxième tambour de renvoi et le tambour tendeur est inclinée à environ 450 sur l'horizontale et est affectée au séchage de la bande 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des organes comprenant la bande, ses tambours, les rampes d'aspersion, le bac de réception, le plateau est logé dans une enceinte (20) dont la partie inférieure forme goulotte de réception de l'eau de rinçage et des boues, ladite enceinte étant fermée sur une face dite avant par une pluralité de panneaux amovibles (50) comportant des regards, des buses d'aspersion (22) en relation avec un réseau de solutions de nettoyage étant réparties dans l'enceinte, une rampe d'éclairage étant disposée dans la partie supérieure de l'enceinte 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par des moyens (24) d'introduc tion dans ladite enceinte d'air disposés en regard de la section de séchage du trajet de la bande.