Brevet FR2561075A1 — publié le 19850920

La présente invention concerne une machine de pasteurisation pour le traitement thermique de mélanges liquides destinés à la formation de glaces. On sait qu'il existe, dans le domaine technique des appareillages pour la fabrication de glaces, des machines de pasteurisation arrangées exprès pour le traitement thermique des mélanges liquides à glaces, qui sont ensuite congelés en d'autres dispositifs. Ces machines de pasteurisation effectuent des cycles de travail dans lesquels lesdits mélanges liquides sont d'abord réchauffés et ensuite refroidis jusqu'à une température finale de quelques degrés centigrades à laquelle les mêmes mélanges sont encore liquides. Elles disposent d'un récipient pour les produits à pasteuriser sur lequel agissent un dispositif de réchauffage, un circuit frigorigène et un circuit hydraulique. Des étapes de travail différentes sont requises pour la préparation des mélanges à glaces suivant les situations et les produits à pasteuriser. Par exemple on peut avoir besoin d'un réchauffage jusqu'à 80-850C auquel fait immédiatement suite un refroidissement préalable juS- qu'à 40-450C et ensuite un refroidissement final jusqu'à une température d'environ 30C. En alternative, si le produit à pasteuriser ne supporte pas la température relativement élevée de 80-850C, un peut prévoir, en remplacement, une étape de réchauffage limitée à 60-650C mais maintenue pendant environ une demie heure. I1 est évident que- les temps nécessaires pour exécuter lesdits cycles de travail et les coûts pour l'exécution des mêmes cycles dépendent en grande partie de l'efficience et du bon fonctionnement du dispositif de réchauffage qui porte les mélanges auxdites températures de 80-850C ou de 40-450C. Jusqu'à présent, dans les machines de pasteurisation à fonctionnement automatique où tous les organes nécessaires à leur fonctionnement sont logés à l'intérieur d'une enceinte faisant fonction de support et de contenant, les moyens prévus pour réchauffer les récipients qui contiennent les mélanges de glace ont été réalisés en utilisant des résistances électriques mises autour desdits récipients et plongées dans des espaces ou interstices de différente largeur, remplis de liquide. Par exemple, les résistances sont plongées dans un double-fond desdits récipients alimenté par le circuit hydraulique et s'étendant au moyen de tubulures qui enveloppent en spiraleles récipients. Pendant l'étape de réchauffage les résistances électriques agissent sur le liquide contenu dans ledit double-fond et le même liquide monte par simple convection naturelle le long desserpentins ou interstices qui entourent les récipients en vue de réchauffer l'entière surface de ces derniers. L'eau à température ambiante dudit circuit hydraulique est exclue au moyen de soupapes mises immédiatement avant lesdits récipients. Une fois terminée l'étape de réchauffage, il y a le début de l'étape de refroidissement: lesdites soupapes sont ouvertes et l'eau à température ambiante entre dans ledit double-fond alors que toute l'eau chaude est acheminée vers la décharge et les résistances sont désactivées. L'étape finale de refroidissement est exécutée après, par ledit circuit frigorigène, jusqu'à une température d'environ 30C. Le mélange déjà traité est ensuite envoyé à un autre dispositif pour la congélation et la machine de pasteurisation est alimentée en un nouveau mélange qui doit être traité selon des étapes de travail analogues à celles décrites ci-dessus. Les solutions techniques mentionnées plus haut sont universellement répandues même si elles ont quelques inconvénients d'importance non négligeable. Le plus important de ces inconvénients est lié au fait que la chaleur produite pendant chaque cycle de travail dans le but de réchauffer les mélanges de glace n'est pas du tout utilisable de nouveau pendant les cycles suivants. En effet, non seulement les mélanges sont refroidis mais aussi l'eau réchauffée par lesdites résistances et entourant les récipients est immédiatement évacuée vers une décharge, quand on effectue le refroidissement préalable par admission de l'extérieur d'eau à température ambiante. Il s'ensuit que chaque cycle de réchauffage est relativement prolongé dans le temps à cause de la nécessité d'effectuer un réchauffage complet de l'eau mise autour des récipients. Ceci cause également une augmentation des consommations déjà élevées d'énergie électrique et une usure remarquable des résistances électriques. Un deuxième inconvénient également important est représenté par le réduit échange thermique existant entre l'eau chaude de réchauffage et ledit récipient, étant donné qu'à cause de la fermeture de l'afflux d'eau du circuit hydraulique, au moyen desdites soupapes mises immédiatement avant les récipients précités, le mouvement de l'eau chaude n'est que celui causé par la simple convection naturelle. Le réchauffage effectué au moyen des résistances électriques oblige en outre les utilisateurs à fournir à ces machines de pasteurisation une puissance électrique qui peut dépasser les 10 kW, dans les machines de plus grandes dimensions. Dans plusieurs cas cette puissance électrique n'est pas disponible et lesdites machines de pasteurisation sont tout 'à fait inutilisables. Dans cette situation le but général de la présente invention est de fournir une machine de pasteurisation en mesure de pallier essentiellement les inconvénients mentionnés plus haut. Ce but est atteint par une machine de pasteurisation du type comprenant, dans une enceinte faisant fonction-de support et de contenant: un récipient pour lesdits mélanges, des moyens destinés à réchauffer ledit récipient, un circuit hydraulique et un circuit frigorigène aboutissant au même récipient et destinés à exécuter respectivement un refroidissement préalable et un refroidissement final desdits mélanges, caractérisée en ce que lesdits moyens destinés à réchauffer ledit récipient comportent une petite chaudière en mesure de four nif de l'eau chaude et reliée audit récipient au moyen de conduites qui, au moins dans leur portion initiale en sortie de ladite petite chaudière, s'étendent en parallèle audit circuit hydraulique. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront d'une forme d'exécution préférée de l'invention, illustrée à simple titre d'exemple à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue globale en perspective de la machine de pasteurisation; - la figure 2 montre de manière schématique les éléments fondamentaux de la machine de pasteurisation représentée sur la figure 1, lesquels s'étendent autour d'une petite chaudière vue en perspective; - la figure 3 est une vue de face et partiellement écla-. tée de la petite chaudière représentée sur la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe de la même petite chaudière selon la ligne IV-IV de la figure 3; et - la figure 5 est une autre vue en coupe de la figure 3 exécutée suivant la ligne V-V de ladite figure. En se référant aux figures précitées, la machine de pasteurisation selon l'invention est globalement indiquée par le numéro de référence 1. Elle comporte, de manière connue en soi, une enceinte 2 faisant fonction de support et de contenant, dans laquelle est arrangé un récipient 3 destiné aux mélanges à glace, en communication avec l'extérieur de l'enceinte2au moyen d'une porte étanche 4 et à travers un groupe de décharge 5. L'enceinte 2 supporte également un agitateur (dont le moteur 6 a été mis en évidence sur la figure 1), des moyens 9 destinés à réchauffer le récipient 3 et un circuit hydraulique 10 et un circuit frigorigène Il aboutissant au récipient 3 et commandés par un clavier à touches 8. Les moyens 9 destinés à réchauffer le récipient 3 comportent une petite chaudière 12 et un circuit de réchauffage 15. Le circuit de réchauffage 15 est disposé sur le prolongement du circuit hydraulique 10 et est formé des conduites 14a, 14b, qui, partant de la petite chaudière 12, s'enroulent en spirale sur le récipient 3, d'un canal 16 qui achemine l'eau du récipient 3 vers la petite chaudière 12, et d'une pompe de circulation 17. Cette dernière impose à l'eau un seul sens de mouvement et à cet effet une soupape unidirectionnelle 18 est éga lement mise entre la pompe de circulation 17 et la petite chaudière 12. Le circuit de réchauffage 15 se termine immédiatement en aval du récipient 3 en correspondance d'une canalisation de décharge 19 contrôlée par une électrovalve 20. Le circuit hydraulique 10 est mis dans le circuit de réchauffage 15 en correspondance desdites conduites et notamment entre une première conduite 14a qui tire son origine de la petite chaudière 12 et une seconde conduite 14b qui est le prolongement de la première et se termine sur le récipient 3. Du point de vue du fonctionnement, la première conduite 14a est en parallèle au circuit hydraulique 10 et de préférence le point de confluence entre ceux-ci est proche du récipient 3. La petite chaudière 12 est disposée au-dessus de brûleurs à gaz 13 et est définie (voir les figures 3, 4 et 5) par un corps en forme de botte 21 pourvu d'une base creuse 22 directement tournée vers la flamme engendrée par les brûleurs 13. Des tuyaux d'échappement 23 s'étendent, de bas en haut, depuis la base creuse 22 et ils traversent entièrement le corps en forme de botte 21 en vue de porter les fumées dérivant de la combustion vers une hotte 24 disposée au sommet dudit corps 21. Les tuyaux d'échappement 23 sont légèrement biais, ce qui favorise les échanges thermiques avec lesdites fumées. On prévoit également que la petite chaudière 12 soit approvisionnée en eau en correspondance de sa base 22, au moyen d'une paire de tuyaux de distribution 25 lesquels s'étendent le long des bords périmétraux inférieurs de la même base creuse 22. Les tuyaux de distribution 25 se raccordent avec un collecteur 26 disposé transversale ment à ceux-ci et sont pourvus d'une pluralité de trous 25a pour la sortie graduelle de l'eau vers l'intérieur du corps en forme de bolte 21. A la partie supérieure de la petite chaudière 12 il y a un tuyau de réception 27 de l'eau chaude, pourvu de trous de la même manière que les tuyaux de distribution 25 et débouchant directement dans la première conduite 14a. Le corps en forme de boite 21 de la petite chaudière 12 est également pourvu d'au moins deux logements 28 et 29 destinés respectivement à l'introduction d'un thermomètre 30 (figure 2) et d'un thermostat 31. Dans l'enceinte 2 faisant fonction de support et de contenant de la machine 1 on a ménagé une ouverture 32 destinée à permettre le contrôle visuel du fonction nement des brûleurs 13 et disposée à proximité du clavier à touches 8 et du groupe de décharge 5. L'ouverture 32 peut être cachée au moyen d'une plaquette 33 oscillant autour d'un pivot 34. Le circuit hydraulique 10 dans lequel circule de l'eau à température ambiante et ie circuit frigorigène 11 sont tous les deux connus en soi et sur la figure 2 on a représenté une branche 10a du circuit hydraulique, cette branche aboutissant à un groupe motocompresseur 35 faisant partie du circuit frigorigène 11. La branche 10a est contrôlée par une soupape hydrostatique 36. Une soupape thermostatique 37 est mise le long des conduites du circuit frigorigène 11. Le fonctionnement de la machine de pasteurisation selon l'invention est le suivant. Les différents cycles de réchauffage, refroidissement préalable et refroidissement se succèdent l'un à l'autre de manière connue en soi. Toutefois le réchauffage est effectué par l'eau chaude réchauffée en correspondance de la petite chaudière 12, laquelle est séparée du récipient 3 et disposée en parallèle au circuit hydraulique 10. Il s'ensuit que quand le réchauffa ge est terminé et il y a l'intervention du circuit hydrau lique 10 lequel introduit de l'eau à température ambiante autour du récipient 3, il n'y a pas l'évacuation de toute l'eau chaude produite, mais seulement de celle située autour du récipient 3. Toute l'eau qui se trouve à l'intérieur de la petite chaudière 12 maintient sa température et la même petite chaudière ne se refroidit pas. En outre, le réchauffage du récipient 3 a lieu. avec un échange thermique élevé dû à la circulation de l'eau chaude imposée par la pompe de circulation 17 qui commande le circuit de réchauffage 15. En effet ce dernier est en forme d'anneau quand l'électrovalve 20 qui contrôle la canalisation de décharge 19 est en position de fermeture. Cela est dû au fait que la fermeture de l'é iectrovalve 20, moyennant le blocage de l'écoulement, empêche tout afflux d'eau fraiche du circuit hydraulique 10, mais non la circulation de celle qui se trouve déjà à l'intérieur du circuit de réchauffage 15. La petite chaudière 12 est elle-aussi en mesure de réaliser un échange thermique avec un rendement élevé, étant donné sa base creuse 22, qui contient la flamme des brûleurs 13,et la présence et la disposition des tuyaux d'échappement 23 qui récupèrent, au moins partiellement, la chaleur des fumées produites par les brûleurs 13. Il est prévu que déjà au niveau des tuyaux de distribution 25 un premier échange thermique puisse avoir lieu entre l'eau à réchauffer et la chaleur produite par les brûleurs 13, du fait que les mêmes tuyaux de distribution 25 sont adjacents aux brûleurs 13. L'invention atteint des avantages importants. On désire souligner en particulier l'efficience de la petite chaudière 12, le fait que la même petite chaudière 12 garde toujours sa propre eau chaude; l'échange thermique élevé au niveau du récipient 3, étant donné la présence du circuit de réchauffage 15 et le mou- vement que celui-ci impose à l'eau chaude; ainsi que le fait que, par une seule électrovalve disposée en correspondance-d'une canalisation de décharge, on obtient d'empêcher l'afflux d'eau froide franche mais non la circulation de l'eau chaude déjà présente dans le circuit de réchauffage. Il faut remarquer enfin que la machine de pasteurisation de la présente invention peut être utilisée en n'importe quelle situation: le courant électrique qu'elle absorbe n'est que celui nécessaire pour les circuits électriques de commande et de contrôle et pour ledit agitateur, qui peut également être de type monophasé et demander une puissance très faible. Pratiquement il ne faut pas plus d'un kW de puissance électrique pour une machine du type illustré, tandis que l'approvisionnement en gaz peut même être obtenus par un simple brancheme-nt aux communes bouteilles de gaz liquide répandues partout. R.E V E N D I C A T I O N 8 1. Machine de pasteurisation pour le traitement thermique de mélanges liquides destinés à la formation de glaces, du type comprenant, dans une enceinte (2) faisant fonction de support et de contenant: un récipient (3) pour lesdits mélanges, des moyens (9) destinés à réchauffer ledit récipient, un'circuit hydraulique (10) et un circuit frigorigène (11) aboutissant au même récipient (3) et destinés à exécuter respectivement un refroidissement préalable et un refroidissement final desdits mélanges, caractérisée en ce que lesdits moyens (9) destinés à réchauffer ledit récipient (3) comportent une petite chaudière (12) en mesure de fournir de l'eau chaude et reliée au récipient (3) au moyen de conduites (14a, 14b) qui, au moins dans leur portion initiale en sortie de ladite petite chaudière (12), s'étendent en parallèle audit circuit hydraulique (10). 2. Machine de pasteurisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites conduites (14a, 14b) sont mises dans un circuit de réchauffage (15) en forme d'anneau et engageant ladite petite chaudière (12), ledit récipient (3) et une pompe de circulation (16), le dit circuit de réchauffage (15) étant relié d'une part à une canalisation de décharge (19) et d'autre part audit circuit hydraulique (10). 3. Machine de pasteurisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que sur ladite canalisation de décharge (19) on prévoit une électrovalve (20) destinée à empêcher l'écoulement de l'eau dudit circuit de réchauffage. 4. Machine de pasteurisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'eau circulante dans la dite petite chaudière (12) est réchauffée au moyen de brûleurs à gaz (13). 5. Machine de pasteurisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que- ladite petite chaudière (12) comporte un corps en forme de boite (21) pourvu d'une base (22) creuse directement tournée vers la flamme desdits brûleurs (13), le corps'en forme de boite (21) étant traversé, de bas en haut, par des tuyaux d'échappement (23) des fumées des brûleurs à gaz (13). 6. Machine de pasteurisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la petite chaudière (12) est approvisionnée en eau en correspondance de ladite base creuse (22) au moyen de tuyaux de distribution (25) et en ce qu 'on a prévu, à la partie supérieure de ladite petite chaudière (12), un tuyau de réception (27) de l'eau chaude débouchant directement dans lesdites conduites. 7. Machine de pasteurisation selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits tuyaux de distribution s'étendent le long de deux bords périmétraux inférieurs de ladite base creuse (22) et sont pourvus d'une pluralité de trous (25a) pour la sortie graduelle de l'eau vers l'intérieur dudit corps en forme de boite (21), lesdits tuyaux de distribution (25) étant directement tournés vers les brûleurs à gaz (13). -8. Machine de pasteurisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits tuyaux d'échappement (23) sont biais par rapport à la verticale. 9. Machine de pasteurisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite petite chaudière est surmontée d'une hotte (24) destinée à recueillir et canaliser les fumées circulant dans lesdits tuyaux d'é chappement (23) et en ce qu'elle est pourvue d'au moins deux logements (28, 29) destinés à loger respectivement un thermomètre (30) et un thermostat (31). 10. Machine de pasteurisation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte (2) faisant fonction de support et de contenant dans laquelle est ménagée une ouverture'(32) destinée à permettre le contrôle visuel desdits brûleurs à gaz (13), ladite ouverture se trouvant sur une portion de ladite enceinte (2) adjacente à un groupe de décharge (5) du récipient (3) et à un clavier de commande à touches (8).