Brevet FR2583903A1 — publié le 19861226

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR MAINTENIR LE VOLUME VARIABLE D'UNE MASSE LIQUIDE ENTRE DEUX VALEURS LIMITES PREDETERMINEES L'invention concerne un procédé et un dispositif de dosage pour maintenir à des valeurs prédéterminées les volumes de liquides ou mélanges afin de conduire des réactions dans une masse de liquide à traiter qui présente des caractéristiques prédétermin6es. De nombreux procédés et dispositifs sont connus pour le réglage du débit de liquides, ou aussi de mélanges relativement plus visqueux, mais qui se comportent comme des liquides. On connaît des dispositifs dans lesquels est réalisé le dosage continu de liquides de poids spécifiques variables. Une telle solution est décrite, par exemple, dans le brevet hongrois 141 288. Dans le brevet allemand 1 156 573 est décrit un dispo- sitif selon lequel on dose un mélange liquide selon une proportion prédé- terminée. D'après le brevet allemand 864 746, on connaît un dispositif qui sert à limiter le débit d'un liquide à une valeur prédéterminée. Le dispositif décrit dans le brevet allemand 864 746 pour limiter le débit d'écoulement d'un liquide à une valeur définie se distingue notamment par le fait que le courant de liquide soulève un flotteur disposé dans un récipient vertical avec un jeu convenable, lorsque le débit du fluide augmente, l'excédent de liquide étant alors évacué (selon les variantes 1 et 2) ou réduit (selon la variante 3). Conformément au but défini, le flotteur se déplace vers le haut et le bas à l'intérieur du récipient qui présente, avantageusement, une forme cylindrique. Une ou plusieurs ouver- tures sont prévues dans le récipient cylindrique dans lequel est placé le flotteur, pour assurer l'évacuation de l'excédent de liquide. Bien que les solutions connues permettent le contrôle automatique de l'excédent indésirable de liquide débité grâce à un flotteur, elles ne résolvent pas le problème -résolu par contre par la présente invention- de la création de moyens permettant, dans l'unité de temps, l'écoulement intégral à débit constant de la quantité de liquide en question a travers 2 2583903 le dispositif, tout en permettant aussi l'écoulement de quantités de liquide différentes, à l'intérieur d'une gamme étendue. La solution indi- quée ci-dessus nécessite, en effet, pour chaque ordre de capacité, l'utili- sation d'un dispositif particulier ce qui entralne évidemment un accrois- sement de la main-d'oeuvre requise et, par conséquent, une augmentation du coot de production. De plus, les dispositifs à flotteur ne tiennent compte que des liquides homogènes, mais sont impropres au dosage des liquides contenant des particules solides, tels que la trempe de bière. L'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif simples et fiables qui conviennent pour maintenir à une valeur prédéterminée ou pour faire varier entre des valeurs limites prédéterminées le niveau d'un liquide introduit pendant l'unité de temps dans un récipient, par le bas ou par le haut. On atteint ce but grâce à un procédé dans lequel on fait circuler le liquide ou mélange dans un réservoir vertical tout en y mainte- nant son niveau entre des valeurs constantes à l'aide de plusieurs ouver- tures qui sont ménagées à des hauteurs différentes et dont on ouvre une tout en fermant l'autre Cou les autres) pour évacuer le liquide ou mélange. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le moyen d'évacuation du liquide ou mélange est constitué de deux tubes de préférence verticaux, montés l'un dans l'autre, l'un d'eux présentant une ouverture s'étendant en direction longitudinale et dont la longueur correspond aux limites de niveau inférieure et supérieure, respectivement, l'un desdits tubes étant maintenu en position fixe tandis que l'autre est mobile et présente une ouverture que l'on place en regard de celle du tube associé à une hauteur correspondant au niveau voulu de liquide. En utilisant le procAdé selon l'invention, on peut pendant l'unité de temps maintenir à une valeur prédéterminée ou laisser varier, entre des valeurs prescrites, le niveau de décharge d'un récipient alimenté en liquide par le haut ou par le bas. De plus, le but visa est atteint grâce à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, qui comprend un récipient ou réservoir vertical contenant une conduite de décharge y entrant de préfé- rence par le bas et qui comprend au moins une ouverture susceptible d'être dégagée et fermée sélectivement. La nouveauté de la solution conforme à l'invention réside dans le fait que la conduite de décharge est constituée par deux tubes, de préférence verticaux, coulissant l'un dans l'autre, dont l'un présente une ouverture s'étendant longitudinalement sur une longueur correspondant aux limites supérieure et inférieure de niveau de liquide, tandis que l'autre tube est mobile et pourvu d'au moins une ouverture susceptible d'être placée en regard de l'ouverture de l'autre tube par un mouvement relatif desdits tubes extérieur et intérieur. Selon une forme de réalisation avantageuse du dispositif conforme A l'invention, l'ouverture longitudinale est parallèle A l'axe commun des tubes. - Selon une autre forme de réalisation avantageuse du dispositif conforme A l'invention, ledit tube mobile présente une seule ouverture qui se superpose à celle de l'autre tube qui est stationnaire, tandis que le tube mobile est monté à coulissement axial (vertical) sur ce tube station- naire. Selon une autre forme de réalisation avantageuse du dispositif conforme à l'invention, le tube mobile présente plusieurs ouvertures échelonnées et décalées, réparties sur la longueur de l'ouverture du tube stationnaire associé, ledit tube mobile étant monté sur le tube associé stationnaire de manière à pouvoir tourner autour de l'axe commun des deux tubes. Selon une autre forme de réalisation avantageuse, l'un des tubes est pourvu d'une ouverture longitudinale de forme hélicoTdale, l'un des tubes étant fixe et l'autre monté à rotation sur le tube associé. Selon une autre forme de réalisation du dispositif conforme à l'in- vention, la conduite de décharge est pourvue 3 son extrémité supérieure d'une ouverture et montée à coulissement axial (vertical) dans le récipient. Le procédé et le dispositif conformes à l'invention sont particu- lièrement simples et fonctionnent de façon très sûre puisqu'ils ne font appel qu'a un seul composant mobile tubulaire, monté a coulissement verti- cal ou à rotation, l'étanchéité entre le tube extérieur et la paroi du récipient pouvant être assurée par tout moyen connu en soi, afin de per- mettre un fonctionnement sûr et sans incident. Le dispositif peut être tout simplement commandé à la main, mais peut aussi être connecté de façon connue à des moyens de commande mécanique ou à un système de servocommande. On peut également faire appel à une commande par programme préétabli. En utilisant le procédé et le dispositif conformes à l'invention, on peut assurer la continuité d'une partie du processus de fabrication de la bière, à savoir la mise en trempe. Le but de la mise en trempe est la dégradation enzymatique des produits de base (malt, orge, maTs, etc.) des protéines et l'amidon. Pour atteindre le but visé, on mélange la pulpe constituant la matière de départ avec de l'eau chaude pour former la trempe qui, en plusieurs étapes pendant un temps prédéterminé, est maintenue A une température optimale pour assurer la dégradation enzymatique. Ces processus opératoires sont menés de facon discontinue selon la technologie classique, en général en alternance dans deux cuves ce qui, selon le nombre de cuves, donne de 5 à 10 cuvées par jour. En utilisant le procédé et le dispositif selon l'invention, on peut effectuer en continu les étapes de la mise en trempe, telles que la liqué- faction de l'amidon, la saccharification, etc. au lieu du procédé classique discontinu. En effet, dans le récipient (ou la cuve) cylindrique utilisé pour la mise en trempe, la durée de réaction de la trempe entrant et sortant par unité de temps et à une température donnée est proportionnelle au temps de traversée de la trempe (même lorsque ces durées de réactions sont différentes), qui à son tour dépend du niveau de décharge de la trempe. De plus, grâce à l'invention, on peut faire varier le niveau de décharge entre deux valeurs limites F1 et F2. Le procédé conforme à l'invention et le dispositif pour sa mise en oeuvre sont ci-dessous décrits en référence à quelques modes de réalisation avantageux, et ceci à l'aide des figures jointes sur lesquelles les mêmes numéros de références désignent des éléments similaires. - les figures la à c représentent un premier exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention dans lequel le tube intérieur est fixé au fond du récipient cylindrique vertical et est pourvu d'une ouverture longitudinale tandis que le tube extérieur est mobile verticalement et est pourvu d'une ouverture rectangulaire de faible longueur; - les figures 2a à c représentent un exemple de réalisation dans lequel le tube intérieur est également fixé au fond du réci- pient cylindrique vertical et présente une ouverture longitudinale, tandis que le tube extérieur est monté à rotation autour de son axe et est pourvu, sur la lon- gueur de l'ouverture du tube intérieur, d'une ouverture hélicoïdale; - les figures 3a à c représentent un exemple de réalisation dans lequel le tube intérieur est tel que décrit ci-dessus et le tube extérieur est monté à rotation autour de son axe et présente, le long de sa périphérie, trois ouvertures rectangulaires de faible longueur, disposées en esca- lier; - la figure 4 représente une solution dans laquelle un seul tube ouvert à son extrémité supérieure pénètre dans le récipient par le bas et est monté A coulissement longi- tudinal, le produit à traiter étant amené dans le récipient par le bas; - la figure 5 représente une solution différant de celle de la figu- re 4, en ce que le produit à traiter est amené par le haut; - la figure 6 représente un exemple d'application du procédé et du dispositif conformes à l'invention, sous la forme d'un schéma illustrant le déroulement continu du processus de mise en trempe. La figure 1 représente un récipient cylindrique vertical 1. A la partie inférieure du récipient 1 se trouve la tubulure 2 par laquelle arrive le liquide au mélange dont on désire maintenir ou faire varier le niveau entre F1 et F2. Un tube intérieur 3 vertical et fixe pénètre par le fond dans le récipient 1 et est entouré par le tube extérieur 4. Le tube intérieur présente une ouverture longitudinale 3a qui s'étend du niveau F1 au ni- veau F2, tandis que le tube extérieur 4 présente une ouverture rectangu- laire 4e de faible longueur qui est placée devant l'ouverture 3a. Aux figures la à c, la direction du déplacement vertical de coulissement du tube 4 est indiqué par les flèches. L'arrivée du produit à traiter et sa sortie par le tube intérieur sont indiqués de la même façon. La figure la montre un agitateur 7 qui brasse le contenu (liquide ou mélange) du récipient. Les figures lb et lc montrent, en vue latérale et en coupe, le tube intérieur 3 et le tube extérieur 4 montés à coulissement l'un dans l'autre. La figure 2a représente de même un récipient 1 avec, à sa partie inférieure, sa tubulure 2 d'amenée du liquide ou mélange, et pourvu d'un agitateur 7 disposé à l'intérieur dudit récipient. Au fond de celui-ci est fixé verticalement le tube intérieur 3 qui est entouré du tube extérieur 4. D'une façon analogue à celles des figures la à c, le tube intérieur est pourvu d'une ouverture 3a en forme de rectangle allongé atteignant les niveaux F1, F2. Contrairement au premier exemple, le tube extérieur 4 présente une ouverture hélicoïdale 4a s'étendant longitudinalement sur la longueur de l'ouverture 3a qui, avantageusement, est plus courte que l'étendue longitudinale d'une spire complète de l'ouverture 4a et présente, de préférence, la longueur d'une demi-spire. Les figures 2b et 2c montrent également, en vue latérale et en coupe, des tubes 3et 4 montés l'un dans l'autre. La figure 3a représente un récipient 1 équivalent à ceux des figu- res la et 2a avec une tubulure 2 et un agitateur 7. La disposition du tube intérieur 3 correspond à chacune de celles des exemples précédents. Le tube extérieur 4 est pourvu d'ouvertures 4a-c qui sont disposées en escalier sur le pourtour dudit tube extérieur 4 et réparties sur la longueur de l'ouver- ture 3a. Selon la solution de la figure 4, le récipient 1 pourvu de sa tubu- lure 2 et son agitateur 7 ne comporte qu'un seul tube 5 qui y pénètre et peut coulisser verticalement de manière à déplacer son ouverture supérieu- re 5f entre les niveaux F1 et F2. Selon la figure 5, le récipient est équipé d'un agitateur 8 à ailettes, tandis que le liquide ou mélange est en tout ou partie amené par le haut. Quand l'agitateur e ailettes tourne dans un sens donné, le liquide prend la forme d'un entonnoir 9; au milieu du récipient 1, le liquide ou mélange s'écarte et remonte le long de la paroi du récipient 1. Selon la disposition particulière du réservoir 1, on peut utiliser n'importe lequel des tubes 3 et 4 ci-dessus décrits comme moyens d'évacua- tion ou de régulation de niveau. Pour des raisons de simplification, référence est faite ici au mode de réalisation selon l'exemple 1. La figure 6a représente un exemple d'application du procédé conforme à l'invention et une installation pour sa mise en oeuvre. On en décrira ci-dessous le mode de fonctionnement. L'exemple se rapporte à la technologie de la mise en trempe en continu à l'aide de l'installation représentée sur les figures 6a et 6b. L'installation de mise en trempe comporte des récipients 11 et 12 verticaux cylindriques pourvus de moyens de chauffage périphériques et d'agitateurs, et associés à des moyens régulateurs de niveau ou d'évacua- tion selon la présente invention, ainsi que de pompes centrifuges 16 desservant les récipients et d'un échangeur de chaleur 17. On introduit dans la partie supérieure du récipient 12 (voir la partie de droite de la figure 6a) la matière de départ formée, par exemple, d'une pulpe de brasse- rie T, qui s'écoule vers le fond du récipient tout en formant, par l'action de l'agitateur 8 muni d'ailettes, un entonnoir indiqué en 9, pour remonter ensuite le long de la paroi du récipient 12 et parvenir enfin aux moyens d'évacuation constitues, selon l'invention, par des tubes 3 et 4 ou 5. La trempe est réchauffée, dans le récipient 12, à 45 C et sort de celui-ci dans des conditions déterminées par le réglage des moyens de régulation de niveau, après un temps de séjour de 15 à 30 minutes. La trempe sortante est refoulée par le pompe centrifuge 16 vers l'échangeur de chaleur 17 de régénération o elle est réchauffée à environ 81 C pour être ensuite introduite dans le récipient de cuisson 11. Dans ce récipient 11 qui est équipé d'un agitateur 7, la trempe est cuite à une température comprise entre 100 et 103 C, et elle est évacuée de ce réci- pient après 30 à 60 minutes dans des conditions déterminées par le réglage des moyens de régulation de niveau. La température du mélange formant la trempe est d'environ 98 C; ce mélange est recyclé par la deuxième pompe centrifuge 16 vers l'échangeur de chaleur 17 o il est refroidi à environ C. A partir de l'échangeur de chaleur 17, le mélange (ou trempe) sortant de l'échangeur de chaleur 17 après refroidissement pénètre dans le réci- pient 13 (voir la figure 6b) en passant par la tubulure 2 (non représentée sur cette figure) disposée à la partie inférieure du récipient. La trempe formée essentiellement de malt egrugé est introduite par le haut dans le récipient 13. Celui-ci est également équipé d'un agitateur 8 a ailettes, et la trempe forme dans ce récipient également un "entonnoir" 9. Dans le récipient 13, la trempe (le mélange) est réchauffée à 50 C pendant 40 A minutes et est ensuite transférée par la troisième pompe centrifuge 16 vers le récipient 14. Le récipient 16 constitue la première enceinte de saccharification traversée pendant une période de 40 à 45 minutes par la trempe dans des conditions déterminées par le réglage des moyens de régula- tion de niveau conformes à la présente invention. Ensuite, le trempe est amenée par la quatrième pompe centrifuge 16 vers la seconde enceinte de saccharification constituée par le récipient 15, o la trempe est réchauf- fée pendant 50 à 60 minutes à une température de 75 C, avant d'être envoyée par la cinquième pompe centrifuge 16 vers un filtre de trempe, connu en soi, en vue de l'exécution de l'étape consécutive intervenant dans la fabrication de bière. D'une manière analogue à celle intéressant la trempe de brassage, l'invention permet d'effectuer en continu d'autres processus intervenant dans les domaines de l'industrie alimentaire, de l'industrie chimique, de la technologie biologique, etc., o ce problème n'a pas trouvé, jusqu'à présent, une solution satisfaisante, compte tenu des caractéristiques des liquides à traiter (par exemple, en raison de leur teneur trop forte en substances solides). Le problème technologique illustré par les exemples ne pouvait point être résolu d'une manière satisfaisante dans le domaine du brassage de la bière. Compte tenu des avantages certains offerts par les processus en continu, on peut réaliser, grâce A l'invention, des économies d'investissement et environ 50 à 70% d'économies d'énergie, cependant qu'il suffit de prévoir un seul opérateur pour la surveillance de l'installation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour maintenir le volume variable d'une masse de liquide ou analogue entre deux valeurs limites, dans lequel on fait couler ledit liquide à travers un récipient sensiblement vertical, et dans lequel on maintient le niveau dudit liquide dans ce récipient entre des valeurs limites prédétermines en ouvrant une ouverture choisie parmi une pluralité d'ouvertures définies à des hauteurs respectives différentes par des moyens d'évacuation du liquide, tout en fermant les autres ouvertures, caractérisé en ce qu'on prévoit comme moyens d'évacuation deux tubes (3, 4) sensible- ment verticaux montés l'un dans l'autre, en ce qu'on ménage dans l'un desdits tubes une première ouverture allongée (3a) dont la longueur corres- pond aux valeurs limites supérieure et inférieure précitées du niveau du liquide, en ce qu'on ménage dans l'autre tube une ou plusieurs secondes ouvertures (4a-d) et en ce que, tout en maintenant en position fixe l'un desdits tubes (3, 4), on déplace l'autre tube de manière à mettre en registre, à la hauteur correspondant au niveau de liquide (F1, F2) voulu, ladite première ouverture (3a) du premier tube (3) avec l'ouverture ou une des ouvertures (4a-d) précitees dudit autre tube (4). 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ménage dans l'un desdits tubes (3, 4) une ouverture (3a) s'étendant paral- lèlement à l'axe longitudinal du tube. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on ménage dans ledit autre tube (4) une ouverture (4a) de faible longueur et en ce qu'on déplace axialement lesdits tubes l'un par rapport à l'autre. 4.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on ménage dans ledit autre tube (4) une pluralité d'ouvertures (4b-4d) dispo- sées à des hauteurs différentes et décalées circonférentiellement les unes par rapport aux autres, et en ce qu'on déplace les deux tubes (3, 4) en rotation l'un par rapport à l'autre. 5.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on ménage dans ledit autre tube (4) une ouverture hélicoTdale (4a) dont la longueur correspond à celle de l'ouverture (3a) ménagée dans ledit premier tube (3) , et en ce qu'on déplace les deux tubes (3, 4) en rotation l'un par rapport à l'autre. 6.- Procédé pour maintenir le volume variable d'une masse de liquide ou analogue entre deux valeurs limites, dans lequel on fait couler ledit liquide à travers un récipient sensiblement vertical, et dans lequel on maintient le niveau dudit liquide dans ce récipient entre deux valeurs limites, tout en évacuant le liquide excédentaire, caractérisé en ce qu'on évacue le liquide e l'aide d'une conduite tubulaire (5) pénétrant par le bas dans ledit récipient (1) et ouverte à son extrémité supérieure, et en ce qu'on déplace ladite conduite tubulaire verticalement pour la placer dans une position dans laquelle son ouverture (Sa) ou extrémité se situe à la hauteur du niveau de liquide voulu. 7.- Dispositif pour maintenir le niveau variable d'une masse de liquide ou analogue entre deux valeurs limites dans un récipient sensible- ment vertical comportant une conduite tubulaire d'évacuation pénétrant dans ledit récipient, de préférence par le bas, et présentant au moins une ouverture susceptible d'être dégagée ou obturée sélectivement, caractérisé en ce que ladite conduite tubulaire d'évacuation est constituée par deux tubes verticaux montés l'un (3) dans l'autre (4), dont l'un présente une ouverture longitudinale d'une longueur correspondant auxdites valeurs limites inférieure et supérieure de niveau (F1, F2), cependant que l'autre tube (4) est pourvu d'au'moins une ouverture (4a-e) susceptible d'être placée en regard de l'ouverture longitudinale pr6citAe par un déplacement relatif des tubes intérieur (3) et extérieur (4). 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite ouverture longitudinale (3a) est parallèle à l'axe du tube intéressé (3). 9.- Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit autre tube (4) présente, en regard de l'ouverture (3a) du premier tube (3), une ouverture unique (4a), ledit premier tube (3) étant station- naire, cependant que ledit autre tube (4) est monté de manière déplacable axialement par rapport au premier tube (3). 10.- Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit autre tube (4) présente une pluralité d'ouvertures (4b-c) réparties sur la longueur de l'ouverture (3a) du premier tube (3) et décalées circon- férentiellement les unes par rapport aux autres, l'un desdits tubes (3 ou 4) étant stationnaire, tandis que l'autre (4 ou 3) est monté à rotation autour de son axe. 11.- Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérise en ce que ledit autre tube (4) est pourvu d'une ouverture hélicoïdale (4a) d'une longueur correspondant a celle de l'ouverture (3a) du premier tube (3), l'un desdits tubes (3 ou 4) étant stationnaire, tandis que l'autre (4 ou 3) est montA a rotation autour de son axe. 12.- Dispositif de réglage du niveau variable d'un liquide ou analogue dans un récipient vertical pourvu d'une conduite d'évacuation pénétrant, de préférence, par le bas dans ledit récipient, caractérisé en ce que ladite conduite (5) présente une ouverture (5f) à son extrémité supérieure et est montée à coulissement vertical dans ledit récipient (1).