Brevet FR2579992A1 — publié le 19861010

Installation de cuisson de moût de brasserie avec recompression mécanique de vapeur. La présente invention a pour objet une installation de cuisson de moût de brasserie avec recompression mécanique de vapeur. Les procédés classiques de brassage consistent tout d'abord à empâter les matières premières en envoyant de l'eau chaude dans des cuves à malt et à mais. Ces matières sont ensuite pompées vers une cuve-filtre ou l'on sépare les matières solides du moût contenant en dilution les éléments nécessaires à la fabrication de la bière. Le moût est ensuite dirigé vers une chaudière de cuisson ou on le maintient en ébullition pendant une durée d'environ 1 heure et demie au cours de laquelle on introduit le houblon. Dans la chaudière de cuisson, le moût est maintenu à ébullition sous pression atmosphérique à une température proche de 1000C. Dans les installations classiques, la chaudière de cuisson est chauffée par la vapeur vive qui alimente une double enveloppe située au fond de la chaudière de cuisson. Une cheminée de diamètre important assure l'évacuation des buées à la partie supérieure. Il résulte bien évidemment de ces dispositions une perte d'énergie considérable. On a déjà préconisé de réduire la consommation d'énergie au cours de la cuisson en récupérant les buées d'évaporation de la chaudière. Ces buées récupérées sont alors amenées à un compresseur entraîné par un moteur électrique, qui élève leur pression, permettant ainsi l'utilisation des vapeurs recomprimées pour chauffer la chaudière de cuisson. Dans certains cas, le pincement ou différence de température entre la vapeur de chauffage et la température du moût, est trop faible pour pouvoir utiliser directement la vapeur recomprimée dans la double enveloppe du fond de la chaudière de cuisson dont la surface d'échange thermique est alors insuffisante. On prévoit alors d'augmenter la surface d'échange en installant un échangeur de chaleur externe qui réalise une surcuisson du moût que l'on fait circuler dans le faisceau de chauffage de cet échangeur de chaleur, chauffé par les buées recomprimées. Dans une telle installation, le dôme supérieur de la chaudière de cuisson ou sa cheminée, est modifié afin de permettre le raccordement d'une canalisation de départ des buées en direction du compresseur. On installe en outre un dispositif d'obturation dans la cheminée. Pour éviter l'encombrement et les nuisances dans la salle de brassage, les différents équipements du circuit des buées ainsi que le compresseur, doivent être implantés dans un local extérieur. Dans le cas le plus fréquent où l'on utilise un échangeur de chaleur pour effectuer une surcuisson externe du moût, le moût est repris a la partie basse de la chaudière de cuisson par une pompe d'aspiration. Etant donné que cette pompe véhicule le moût à sa température d'ébullition, il convient de placer ladite pompe d'aspiration dans une position inférieure à celle de la chaudière de cuisson de façon à garantir une hauteur de charge suffisante à l'aspiration, évitant ainsi tout risque de cavitation dans la pompe. Les inconvénients d'une telle installation sont nombreux et ils résultent principalement de la très grande dispersion nécessaire des différents éléments de l'installation. Comme on l'a vu, en effet, la pompe de circulation doit être placée en partie basse, tandis que la canalisation de reprise des buées ainsi que le compresseur et éventuellement l'échangeur de chaleur de surcuisson, doivent être placés à l'extérieur de la salle de brassage. Il en résulte des pertes thermiques importantes dans les canalisations qui sont de grande longueur, alors que l'objectif d'une telle installation est précisément d'améliorer le bilan énergétique. Il en résulte également une inertie importante du système compliquant sensiblement la phase de mise en régime de la compression mécanique pour chaque opération de cuisson. Par ailleurs, les canalisations de départ de buées et de retour de mout dans le cas d'une surcuisson externe sont nécessairement apparentes et nuisent à l'esthétique de la salle de brassage, ce qui nécessite habituellement de prévoir une construction en cuivre ou une isolation thermique avec une tôle de revêtement externe en cuivre. On sait en effet que les salles de brassage sont un lieu fréquent de visite pour les clients d'une brasserie, de sorte que l'aspect esthé- tique de l'installation présente une importance non négligeable. La présente invention a pour objet de résoudre ces difficultés en réduisant considérablement la longueur des canalisations nécessai- res dans une telle installation, en augmentant la compacité de l'installation et en permettant ainsi d'améliorer encore les économies d'énergie sans nuire aucunement à l'esthétique de la salle de brassage. L'installation de cuisson de moût de brasserie avec recompression mécanique de vapeur selon l'invention comprend au moins une chaudière de cuisson munie d'une cheminée comportant un clapet d?ob- turation, une canalisation de reprise des buées produites par lteul- lition du moût reliée à un compresseur alimentant en vapeur recomprimée, un échangeur de chaleur. L'installation comporte également un ensemble de canalisations de circulation de mont à l'extérieur de la chaudière, reliées à une pompe d'aspiration et permettant la surcuis- son du moût dans ltéchangeur de chaleur précité.Selon 11 invention, la portion d'extrémité de la canalisation de retour du môût après son passage dans l'échangeur de chaleur est située à l'intérieur de la chaudière de cuisson, arrivant dans la zone inférieure de la chaudière sous le niveau du moût pendant la cuisson et débouchant sensf blement au niveau du moût. De cette manière la canalisation de circulation de moût peut être de longueur plus réduite puisque les brides d'accès à la chaudière se trouvent dans la partie basse de la chaudière au même titre que la pompe de circulation ainsi qu'éventuellement l'échangeur de chaleur. Les brides de liaison de la canalisation de circulation de moût sont en outre placées sous le plancher de la salle de brassage de telle sorte qu'elles n'apparaissent pas à lZextérieur. Dans un mode de réalisation préféré de l'installation-de l'invention, la portion d'extrémité de la canalisation de reprise des buées est également située à l'intérieur de la chaudière de cuisson. Elle comprend une première partie extrême sensiblement verticale ouverte au-dessus du niveau du moût et une deuxième partie débouchant dans la zone inférieure de la chaudière sous le niveau #du moût et reliée à une conduite externe elle-même reliée au compresseur. Dans ce cas on voit que la canalisation de reprise des buées peut également être réduite en longueur, le compresseur étant avantageusement disposé au niveau immédiatement inférieur par rapport à la chaudière de cuisson. La réduction de longueur de l'ensemble des canalisations permet de réduire sensiblement les pertes thermiques ainsi que l'inertie du système lors de la phase de mise en régime de la compression mécanique. Lorsque l'ensemble des brides d'entrée et de sortie de ces canalisations sont situées au-dessous du niveau du moût, ces améliorations se font en outre sans nuire à l'esthétique de la salle de brasserie. Pour les mêmes raisons on pourra placer le clapet d'obturation de la cheminée avantageusement dans la zone d'extrémité supérieure de la cheminée c' est-à-dire au-dessus du plafond de la salle de brasserie. Le clapet d'obturation ainsi que ses moyens de commande et de régulation sont alors invisibles de la salle de brasserie. Il est également possible en variante de faire déboucher la canalisation de reprise des buées dans la zone de l'extrémité supérieure de la cheminée un peu en amont du clapet d'obturation. Un tel agencement peut présenter des avantages d'implantation pratiques dans certains cas bien qu'il ne permette pas de bénéficier de la totalité de l'amélioration apportée par l'invention sur le plan du rendement énergétique. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la chaudière de cuisson comporte dans sa zone inférieure, sous le niveau du moflt pendant l'opération de cuisson, et en position décalée par rapport a son axe vertical, une conduite s'étendant entre deux brides prati quées sur la paroi périphérique de la chaudière. La conduite comporte deux portions séparées de manière étanche par une cloison interne. La première portion est reliée à une conduite verticale ouverte sensiblement au niveau du moût pendant la cuisson. La deuxième portion est reliée à une conduite sensiblement verticale ouverte au-dessus du moût. Cette disposition présente l'avantage supplémentaire de renforcer par l'intérieur la résistance de la chaudière. Après chaque opératior de cuisson, il convient de procéder au nettoyage de l'intérieur de la chaudière. Cela est fait par des moyens classiques. Il est cependant préférable d'adjoindre à ces moyens de lavage classiques des moyens de lavage supplémentaires pour les surfaces extérieures des portions de canalisation disposées selon l'invention à l'intérieur de la chaudière et au-dessous du niveau du moût pendant la cuisson. Ces moyens de lavage comportent de préférence une ou plusieurs rampes de pulvérisation placées à l'extrémité d'un ou de plusieurs bras oscillant autour d'un axe parallèle à l'axe des portions de canalisation. Ce bras oscillant peut occuper une position de repos au-dessus du niveau du moût pendantla cuisson et une position active de lavage où la rampe se trouve au voisinage des portions de canalisation en vue de l'opération de lavage.Le mouvement oscillant des rampes de pulvérisation est avantageusement obtenu en utilisant le poids du fluide de lavage alimentant les rampes de pulvérisation. L'invention sera mieux comprise à 11 étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue schématique illustrant le principe de fonctionnement d'un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une vue également schématique montrant une application de 11 invention à deux chaudières de cuisson et précisant certains aspects d'un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 3 est une vue schématique illustrant les moyens de lavage des conduites en position de repos; et la figure 4 est une vue schématique illustrant la position des moyens de lavage pendant l'opération de lavage. Telle qu'elle est illustrée schématiquement sur la figure 1, l'installation de cuisson de moût de brasserie avec recompression mécanique de vapeur, comprend une chaudière de cuisson 1 installée dans une salle de brassage de façon que seule la partie supérieure de la chaudière apparaisse au-dessus du plancher la. La chaudière est munie d'une cheminée 2 comportant un clapet d'obturation 3. Une# canalisation 4 de reprise des buées produites par l'ébullition du moût 5 est reliée à un compresseur 6 alimentant en vapeur recomprimée un échangeur de chaleur 7 muni d'un faisceau de tubes. Un ensemble de canalisations 8,9 de circulation du moût à l'extérieur de la chaudière, comporte une pompe d'aspiration 10 et permet la surcuisson du moût dans l'échangeur de chaleur précité 7.Une canalisation 8a munie d'un clapet 8b permet, de manière classique, le remplissage de la chaudière avant chaque opération de cuisson tandis que l'évacuation du mont après cuisson se fait par la canalisation de sortie 9a, branchée sur la canalisation 9, et comportant un clapet 9b. La portion d'extrémité 11 de la canalisation 4 de reprise des buées est située à l'intérieur de la chaudière de cuisson 1 et comprend une première partie extrême 12, sensiblement verticale, ouverte au-dessus du niveau du mont, et une deuxième partie 13 débouchant dans la zone inférieure de la chaudière sous le niveau du moût et reliée à une conduite externe elle-mEme reliée au compresseur 6. La portion d'extrémité 14 de la canalisation 8 de retour du moût après son passage dans l'échangeur de chaleur 7, est située à l'intérieur de la chaudière de cuisson et elle arrive dans la zone inférieure de la chaudière sous le niveau du moût en débouchant sensiblement au niveau du moult. Le compresseur 6 et l'échangeur de chaleur 7 sont placés à un niveau inférieur à celui de la chaudière de cuisson 1 c'est- -dire sous le plancher la de la salle de brassage. La pompe de circulation 10 est. quant à elle placée obligatoirement à un niveau inférieur à celui de la chaudière de cuisson 1 c'est-à-dire sous le plancher la de la salle de brassage, pour les raisons évoquées précédemment. On notera que l'échangeur peut, dans certains cas, être placé dans un local attenant si cela ##avère nécessaire. Dans ce cas cependant, on bénéficie que d'une partie des avantages de l'invention. Le clapet d'obturation 3 de la cheminée 2 est de préférence placé dans la zone de l'extrémité supérieure de ladite cheminée, c'est-à-dire au-dessus du plafond lb de la salle de brassage. Grâce à la disposition préférée de l'installation de l'invention telle qu'illustrée sur la figure 1, tous les éléments se trouvent disposés très proches les uns des autres et en particulier le compresseur et la pompe de circulation ainsi que, de préférence, l'é- changeur de chaleur. Les pertes thermiques se trouvent donc réduites ainsi que l'inertie du système au moment de la mise en route de la compression. De plus la disposition des extrémités des conduites 13, 14 à l'intérieur même de la chaudière de cuisson permet de sauvegarder intégralement l'esthétique de la salle de brassage puisque les brides de raccordement de ces canalisations se trouvent au-dessous du plancher la, le clapet d'obturation3 3de la cheminée se trouvant quant à lui au-dessus du plafond lb. On notera cependant que dans un autre mode de réalisation, #il est possible d'envisager pour des raisons particulières d'implantation, que la canalisation 4 de reprise des buées soit reliée directement à la cheminée 2 sans passer par 1' intérieur de la chaudière 1 comme c'est le cas sur la figure 1. La canalisation 4 peut déboucher dans la zone basse de la cheminée 2 ou, si l'on désire conserver l'esthétique de la salle de brassage, dans la zone supérieure de la cheminée 2 au-dessus du plancher lb immédiatement en amont du clapet d'obturation 3. Telle qu'elle est illustrée sur la figure 2, l'installation selon l'invention est appliquée à deux chaudières de cuisson placées dans la même salle de brassage et capables de fonctionner alternativement. Chaque chaudière 1 est équipée de canalisations selon le principe illustré sur la figure 1. La figure 2, sur laquelle des organes identiques portent les mêmes références, montre cependant une réalisation plus pratique du schéma de principe de la figure 1. Les deux chaudières 1 sont reliées par les canalisations 4 au compresseur commun 6 entraîné par le moteur électrique 6a. la ciculation du moût se fait par les canalisations 8 et 9 et la pompe de circulation 10. L'échangeur de chaleur 7 unique pour les deux chaudière 1 comprend un double faisceau de tubes et un séparateur de condensat 7a. On va maintenant décrire de manière plus précise la structure interne de la chaudière 1 placée sur la gauche de la figure 2 et illustrée en cours de cuisson étant entendu que la deuxième chaudière visible sur la droite de la figure 2 et illustrée en phase de nettoyage, est identique, bien qu'elle soit disposée de manière syme- trique. La chaudière de cuisson 1 comporte dans sa zone inférieure placée au-dessous du plancher la de la salle de brassage et sous le niveau du mont 5, en position décalée par rapport a l'axe vertical de la chaudière, une conduite 15 s'étendant entre deux brides 16 et 17 pratiquées sur la paroi périphérique de la chaudière de cuisson 1 également au-dessous du niveau du août 5 et du plancher la de la salle de brassage. La conduite 15 comporte deux portions séparées entre elles de manière étanche par une cloison interne 18. La pre mière portion 19 est reliée à une conduite verticale 20, ouverte sensiblement au niveau du mont.La deuxième portion 21 est reliée une conduite 22 sensiblement verticale ouverte au-dessus du niveau du mont et qui peut aller éventuellement jusque dans le départ de la cheminée 2. La conduite 15, de par sa disposition entre les brides 16 et 17, exerce en outre un effet de renforcement de la chaudiere 1, par l'intérieur. Une conduite d'extraction 23 placée dans le fond de la chaudière 1 communique par l'intermédiaire d'une canalisation 24 munie d'un clapet d'obturation 25 avec la canalisation 9 reliée a la po pue de circulation 10. Les autres canalisations comportent également des clapets d' ob- turation permettant de relier alternativement chaque chaudière 1 eux éléments communs que constituent le compresseur 6, la pompe 10 et l'échangeur de chaleur 7. C'est ainsi que la canalisation 8 de retour du liquide en sortie de l'échangeur 7 est reliée à la bride d'entrez 16 avec interposition du clapet 26. De la même manière la canalisation 4 est reliée a la bride de sortie des buées 17 avec interposition du clapet 27. Comme on peut le noter sur la figure 2, de la même manière que sur le schéma de la figure 1, la chaudière 1 comporte de manière classique un double fond 28 qui peut être utilisé, dans le cadre de la présente invention, en phase transitoire, pour provoquer I'ébul- lition du moût au moyen de vapeur de chauffage introduite par la canalisation 29 avec interposition du clapet 30. Les figures 3 et 4 montrent schématiquement la structure et la disposition d'un dispositif de nettoyage par pulvérisation de la surface extérieure de la conduite interne 15. On notera que les vues schématiques des figures 3 et 4 correspondent à une vue de côté des chaudières 1 de la figure 2. Sur ces figures, où les éléments identiques portent les mêmes références, on retrouve, vue cette fois en coupe, la conduite 15 qui est disposée comme on peut le voir de façon décalée par rapport à l'axe de la chaudière 1 et au-dessous du niveau du moût 5 pendant la phase de cuisson. Le dispositif de nettoyage comprend une ou plusieurs rampes de pulvérisation 31 qui présentent avantageusement une forme semicirculaire en coupe de façon à pouvoir venir partiellement envelopper la périphérie extérieure de la conduite 15 pendant l'opération de nettoyage. Les rampes de pulvérisation 31 sont montées à l'extrémité d'un ou de plusieurs bras creux oscillants 32, lesdits bras pouvant pivoter autour d'un axe fixe 33 sensiblement parallèle à la majeure partie de la conduite 15 et se prolongeant au-delà de l'axe 33 à l'opposé des rampes 31, un contre-poids 34 étant placé à l'extrémité des bras 32.Une canalisation souple 35 relie le bras creux 32 à la canalisation 36 qui permet l'alimentation du fluide de lavage qui peut être par exemple de l'eau provenant de la canalisation 37 munie du clapet 38 additionnée en fin de nettoyage d'air comprimé provenant de la canalisation 39 munie du clapet 40. Lorsque les deux clapets 38 et 40 sont fermés, l'ensemble constitué par les rampes de pulvérisation 31 et les bras creux d'alimentation 32 est vide de tout fluide de lavage de sorte que le contrepoids 34 est suffisant pour soulever les rampes 31 jusqu'à dans la position de repos illustrée sur la figure 3 où elles se trouvent au-dessus du moût 5. Après l'opération de cuisson lorsque le moût 5 a été extrait de la chaudière 1, on alimente en fluide de lavage les bras 32 et les rampes de pulvérisation 31. Le poids de ce fluide dans l'ensemble constitué par les rampes 31 et les bras creux 32 suffit pour faire pivoter l'ensemble autour de l'axe fixe 33 à l'encontre de l'action du contre-poids 34, jusqu'à la position de lavage illustrée sur la figure 4 où les rampes 31 entourent sensiblement la périphérie de la conduite 15. On voit que, grâce à la disposition de l'installation de l'invention, tous les éléments se trouvent disposés très proches les uns des autres et en particulier le compresseur, la pompe de circulation et éventuellement l'échangeur de chaleur. De plus, la disposition des extrémités de conduites à l'intérieur même de la chaudière de cuisson, permet de sauvegarder intégralement l'esthétique de la chambre de brassage, les brides de raccordement se trouvant au dessous du plancher de ladite salle. La disposition interne de l'ensemble de ces conduites permet également avantageusement de renforcer par l'intérieur la chaudière de cuisson. L'installation permet de diminuer considérablement les pertes thermiques grâce à sa grande compacité et grâce à l'utilisation de canalisations situées en partie à 11 intérieur même de la chaudière de cuisson. L'inertie de l'ensemble de l'installation est également réduite très sensiblement. Enfin, on peut adapter une telle installation en tronc commun sur plusieurs chaudières de cuisson fonctionnant alternativement, par exemple dans des brasseries de taille plus importante, auquel cas on utilise un seul compresseur et éventuellement un seul échangeur de chaleur de surcuisson pour plusieurs chaudières de cuisson. REVENDICATIONS 1. Installation de cuisson de moût de brasserie avec recompression mécanique de vapeur, comprenant au moins une chaudière de cuisson (1) munie d'une cheminée (2) comportant un clapet d'obturation (3), une canalisation de reprise des buées produites par l'ébullition du moût reliée à un compresseur (6) alimentant en vapeur recomprimée un échangeur de chaleur (7); et un ensemble de canalisations de circulation du -moût à l'extérieur de la chaudière comportant une pompe d'aspiration (10) et permettant la surcuisson du moût dans l'échangeur de chaleur précité, caractérisée par le fait que la portion d'extrémité (14) de la canalisation (8) de retour du moût après son passage dans l'échangeur de chaleur (7) est située à l'in térieur de la chaudière de cuisson (1) arrivant dans la zone infé- rieure de la chaudière sous le niveau du moût et débouchant sensiblement au niveau du moût. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la portion d'extrémité (11) de la canalisation (4) de reprise des buées est située à l'intérieur de la chaudière de cuisson (1) et comprend une première partie extrême (12) sensiblement verticale ouverte au-dessus du niveau du moût, une deuxième partie (13) débouchant dans la zone inférieure de la chaudière sous le niveau du moût et reliée à une conduite externe (4) elle-même reliée au compresseur (6). 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le compresseur, la pompe de circulation et éventuellement l'échangeur de chaleur sont placés à un niveau inferieur à celui de la chaudière de cuisson. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par le clapet d'obturation (3) de la cheminée (2) est placé dans la zone de l'extrémité supérieure de ladite cheminée. 5. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la chaudière de cuisson (1) comporte dans sa zone inférieu- re, sous le niveau du moût, en position décalée par rapport à son axe vertical, une conduite (15) s'étendant entre deux brides (13, 17) pratiquées sur la paroi périphérique de la chaudière, la conduite (15) comportant deux portions (19, 21) séparées de manière étanche par une cloison interne (18), la première portion (19) étant reliée a une conduite verticale (20) ouverte sensiblement au niveau du mont et la deuxième portion (21) étant reliée à une conduite sensiblement verticale (22) ouverte au-dessus du niveau du mont. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la chaudière (1) comporte un double fond (18) qui peut être utilisé en phase transitoire pour provoquer 11 ébullition du moût au moyen de vapeur de chauffage. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens de lavage des surfaces externes des portions de canalisation précitées disposées à l'intérieur de la chaudière au-dessous du niveau du moût. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les moyens de lavage comprennent une ou plusieurs rampes de pulvérisation (31) placées à l'extrémité d'un ou de plusieurs bras d'alimentation (32) oscillant autour d'un axe (33) parallèle susdites portions de canalisation et pouvant occuper une position de repos au-dessus du niveau du moût et une position active de lavage où la rampe (31) se trouve au voisinage des portions de canalisation. 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée par le fait qu'un contre-poids (34) est placé à l'extrémité des bras oscillants (32) opposée aux rampes de pulvérisation (31) de façon que le mouvement oscillant desdits bras soit obtenu par l'action du poids du fluide de lavage.