Brevet FR2591076A1 — publié le 19870612

Procédé et installation perfectionnés pour l'expansion de produits végé&taux La présente invention concerne l'expansion du tabac et d'autres produits végétaux. La publication n 2.141.015A de la demande de brevet britannique n 8.313. 718 du demandeur décrit un procédé d'expansion du parenchyme de tabac; dans ce procédé, on met le parenchyma de tabac en contact avec un agent d'expansion organique dont le point d'ébullition à la pression atmosphérique est d'au moins 'C, on chauffe à l'intérieur d'un premier récipient clos le parenchyme de tabac ainsi mis en contact de façon que la température de l'agent en phase liquide dans le parenchyme de tabac atteigne une valeur supérieure au point d'ébullition de l'agent à une pression de détente inférieure & la pression régnant dans le premier récipient & cette température, et on met ensuite brusquement l'intérieur de ce récipient en communication avec l'intérieur d'un deuzime récipient clos dans lequel, immédiatement avant l'établissement de cette communication, la pression régnante est la pression de détente, d'o il résulte que le pouvoir de remplissage du parenchyme de tabac est augmenté d'au moins 50%. Ce procédé d'expansion peut aisément être mis en oeuvre avec de petites quantités ou charges de tabac. Toutefois, dans le cas de quantités ou charges plus importantes, il est difficile d'obtenir un chauffage uniforme du tabac et une imprégnation uniforme du tabac par l'agent d'expansion. Ces problèmes sont spécialement prononcés dans le cas o l'agent appliqué sur le tabac est en phase vapeur, étant entendu qu'il doit se condenser sur le tabac. La présente invention est basée sur la constatation que les stades de chauffage et d'imprégnation du procédé d'expansion de la spécification n' 2.141.15A, ainsi que d'autres procédés similaires, peuvent être mis en oeuvre plus efficacement si, lorsque l'agent est amené en contact avec le produit à expanser, ce produit est à l'état mobilisé, au sens o ce terme est ici employé. Lorsque une masse de produit en particules est à l'état mobilisé, au sens o se terme est ici employé, les particules individuelles sont maintenues séparées de sorte qu'elles peuvent se déplacer librement les unes par rapport aux autres. Dans le cas du tabac coupé, ou d'autres produits ayant des particules fibreuses, le terme "mobilisation" signifie en outre que le produit est totalement ou pratiquement désenchevêtré et maintenu dans cet état désenchevêtré dans lequel les particules sont séparées. Il est proposé un procédé de mobilisation, efficace pour la mobilisation de produits en particules, dans lequel le produit en particules est maintenu a l'état mobilisé dans une zone de mobilisation délimitée par des parois divergeant de la verticale vers le haut, d'o il résulte que la surface en section transversale horizontale de la zone de mobilisation augmente vers le haut, le milieu ou fluide de mobilisation gazeux étant amené dans la zone de mobilisation en une multiplicité d'endroit sur les parois; il en résulte qu'on obtient dans la zone un modèle de circulation comprenant un courant vers le bas au niveau des parois et un courant vers le haut en provenance d'une région inférieure de la zone. Ce procédé de mobilisation est appelé ci-après "procédé de mobilisation du type considéré". Pour plus ample explications concernant ce procédé de mobilisation du type considéré, on peut se reporter au brevet britannique 2.170.305A. La présente invention propose un procédé d'expansion d'un produit végétal en particules, dans lequel une charge du produit est mobilisée dans un premier récipient selon le procédé de mobilisation du type considéré, le produit ainsi mobilisé est mis en contact avec un agent d'expansion pour imprégner uniformément le produit avec cet agent en phase liquide et, le premier récipient étant clos et la température de l'agent en phase liquide dans le produit ayant une valeur supérieure au point d'ébullition de l'agent correspondant à une pression de détente inférieure à la pression régnant dans le premier récipient à cette température, l'intérieur du premier récipient est mis brusquement en communication avec l'intérieur d'un deuxième récipient clos dans lequel, immédiatement avant l'établissement de cette communication, la pression régnante est la pression de détente. De façon avantageuse, dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le procédé de mobilisation du type considéré comporte la fourniture d'un fluide d'accélération gazeux dans la zone de mobilisation dans une direction ascendante depuis un emplacement situé dans la région inférieure de la zone. Le courant d'accélération a pour but d'augmenter la circulation de la masse mobilisée des particules du produit végétal. Le tabac soumis au procédé d'expansion de l'invention peut être du parenchyme de tabac coupé ou un mélange de parenchyme et de tiges de tabac coupés. Lorsque l'agent d'expansion est appliqué sur les particules de 'tabac ou de tout autre produit végétal, il peut être en phase vapeur. Si, comme il convient, le produit à expanser est à la température ambiante ou à une température proche de celle-ci lorsqu'il est placé dans le premier récipient, l'agent d'expansion en phase vapeur se condense sur les particules du produit et les imprègne. En se condensant sur les particules, l'agent d'expansion leur cède de la chaleur. Lorsque l'agent d'expansion est appliqué en phase vapeur sur le produit à expanser, il peut être utilisé comme fluide de mobilisation ou il peut en constituer une partie. En variante, ou en outre, lorsqu'on utilise un courant de fluide d'accélération, l'agent d'expansion en phase vapeur peut être utilisé comme fluide d'accélération ou peut en constituer une partie. Apres une phase initiale de mobilisation, dans laquelle on utilise comme fluides de mobilisation et d'accélération un ou plusieurs gaz autre(s) que l'agent d'expansion en phase vapeur, on remplace par un courant d'agent d'expansion en phase vapeur un ou les deux courants de fluide, ou une partie de l'un ou des deux. En variante, les fluides de mobilisation et d'accélération sont constitués par un ou plusieurs gaz autre(s) que l'agent d'expansion en phase vapeur et, au lieu d'amener ensuite l'agent d'expansion en phase vapeur comme ou avec un ou les deux courants de fluide, la charge mobilisée est mise en contact avec l'agent d'expansion en phase liquide. Dans ce cas, on peut pulvériser ce dernier sur la charge du produit en particules mobilisé au moyen d'un dispositif de pulvérisation situé au dessus de la zone de mobilisation, ou bien on peut introduire l'agent dans la charge mobilisée à partir de sondes pénétrant dans la zone de mobilisation. De façon avantageuse, l'agent d'expansion est un agent d'expansion organique à un ou plusieurs composants. De-façon appropriée, le point d'ébullition & la pression atmosphérique de l'agent d'expansion est au moins 10'C. De préférence, ce point d'ébullition doit être supérieur à 20'C. L'agent d'expansion peut être conforme à la description de la spécification du brevet britannique n' 2 160 408A. Lors de la mise en oeuvre du procédé d'expansion de la présente invention, le premier récipient peut être chauffé pendant la mobilisation du produit à expanser dans ce premier récipient. La pression de détente peut être la pression atmosphérique, mais de façon appropriée, elle est inférieure, de préférence de l'ordre de 15kgPa ou moins. Le temps pendant lequel s'effectue la chute de pression doit être aussi court que possible, de préférence inférieur à cinq secondes. La présente invention procure également un appareil d'expansion comprenant un premier récipient pouvant être clos, une zone de mobilisation dans ce premier récipient, limitée par des parois divergeant de la verticale vers le haut, d'o il résulte que la surface en section transversale horizontale de cette zone augmente vers le haut, des buses de mobilisation pouvant être mises en oeuvre pour fournir un fluide de mobilisation gazeux en une multiplicité d'endroits sur les parois, un deuxième récipient pouvant être clos, et des vannes pouvant être mises en oeuvre pour mettre brusquement l'intérieur du premier récipient en communication avec l'intérieur du deuxième récipient. De façon avantageuse, l'appareil comporte des buses d'accélération pouvant être mises en oeuvre pour amener le fluide d'accélération gazeux dans-la zone de mobilisation du premier récipient dans une direction ascendante depuis un emplacement au niveau d'une région inférieure de la zone. De façon avantageuse, on prévoit des moyens d'accumulation pouvant être introduits dans l'intérieur du premier récipient et pouvant en être retires & travers des moyens d'accès pouvant être fermés de façon étanche, les parois de la base de ces moyens d'accumulation, ou des portions de ces parois de la base, constituant, lorsque les moyens de confinement sont introduits à fond dans le premier récipient, les parois, ou tout au moins la plus grande partie des parois, délimitant la zone de mobilisation. L'appareil d'expansion selon la présente invention peut également comporter des moyens de circulation des gaz pouvant être mis en oeuvre pour faire circuler le gaz et/ou la vapeur en provenance de l'intérieur du premier récipient au dessus de la zone de mobilisation Jusqu'à la zone de mobilisation par l'intermédiaire des buses de mobilisation. L'appareil d'expansion selon l'invention peut également comporter avantageusement des moyens de dépression pouvant être mis en oeuvre pour réaliser un vide partiel dans le deuxième récipient. Si l'on prévoit d'introduire dans la zone de mobilisation l'agent d'expansion en phase liquide, l'appareil peut également comporter des moyens de pulvérisation situés au dessus de la zone de mobilisation ou des sondes pénétrant dans la zone de mobilisation. L'appareil peut avantageusement comporter des moyens de chauffage pour maintenir les parois du premier récipient et les composants des moyens d'accumulation, s'il y en a, à une température supérieure au point d'ébullition de l'agent d'expansion à la pression opérationnelle maximale atteinte dans ce premier récipient. Si l'on introduit dans la zone de mobilisation l'agent d'expansion en phase liquide froide, les moyens de chauffage sont avantageusement mis en service pour fournir de la chaleur au produit mobilisé. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation préférée en liaison avec le dessin schématique Joint, sur lequel: La figure 1 montre un appareil d'expansion; et La figure 2 montre, à plus grande échelle, un détail de l'appareil de la figure 1. L'appareil d'expansion représenté sur la figure 1 comporte un premier récipient de pression 1, un deuxième récipient de pression 2, et une canalisation 3 permettant de faire communiquer entre eux les intérieurs des récipients 1 et 2 lorsqu'une vanne à boisseau sphérique 4, montée dans la canalisation 3, est ouverte. Le récipient de pression 1 comporte une partie cylindrique inférieure 5 de laquelle s'étend vers le haut une partie cylindrique supérieure 6 de plus petit diamètre. Un couvercle amovible 7 est fixé sur l'extrémité supérieure de la partie 6 du récipient 1. Une première canalisation d'arrivée de gaz 8 traverse le fond 9 de la partie 5 du récipient 1 et s'étend verticalement vers le haut dans cette partie 5. Une plaque 10 pourvue d'un orifice (voir figure 2) est logée à l'intérieur de l'extrémité supérieure de la canalisation 8, à l'intérieur de la partie 5, et constitue -la buse d'accélération. Une collerette 11 s'étend vers l'extérieur au niveau de l'extrémité supérieure de la canalisation 8. A l'extérieur du récipient 1, la canalisation 8 est équipée d'une vanne 12. Une deuxième canalisation d'arrivée de gaz 13, équipée d'une vanne 14, débouche à l'intérieur de la partie 5 du récipient 1. Une canalisation de recyclage de gaz 15 va d'un endroit situé en haut de la partie 6 Jusqu'à la partie du récipient 1. Des vannes 16 et 17, un épurateur de gaz 18, une pompe pneumatique 19 et une vanne 20 sont montés dans la canalisation 15. Une canalisation de purge 21, dans laquelle est montée une vanne 22 part de la canalisation 15 entre les vannes 16 et 17. Une enveloppe cylindrique à vapeur 23 entoure la partie 6 du récipient 1. Une canalisation d'arrivée de vapeur 24 va Jusqu'à l'enveloppe 23 et une canalisation de sortie de vapeur 25 en part. Un récipient à dessus ouvert 26, constituant les moyens d'accumulation, est logé dans le récipient 1 et il peut en être retiré après enlèvement du couvercle 7. Le récipient 26, qui peut, par exemple, être en aluminium, comporte une partie cylindrique supérieure 27 et une partie inférieure 28 en forme de cône inversé. La partie 28, qui forme la paroi délimitant la zone de mobilisation, comporte des rangées périphériques de perforations, supérieure 29 et inférieure 30, faisant communiquer entre eux les intérieurs de la partie 5 du récipient 1 et du récipient 26 et constituant les buses de mobilisation. L'extrémité inférieure de la partie 28 du récipient 26 est pourvue d'une collerette 31 orientée vers l'intérieur, laquelle est supportée par la collerette ll de la canalisation 8 lorsque le récipient 26 a été descendu au maximum dans le récipient 1. La collerette 31 définit- une ouverture dont le diamètre est un peu supérieur au diamètre supérieur de sortie de la plaque à ouverture 10. Un anneau torique 32 forme un joint étanche aux gaz entre les collerettes 11 et 31. Un autre anneau torique 33 forme un joint étanche aux gaz entre l'extrémité supérieure de la partie 28 du récipient 26 et la partie du récipient 1 voisine du raccordement des parties 5 et 6 de ce récipient. Afin de faciliter l'introduction facile du récipient 26 dans le récipient 1, ainsi que son enlèvement facile, on peut prévoir des moyens de guidage (non représentés) sur l'extérieur de la partie 27 du récipient 26 et/ou sur l'intérieur de la partie 6 du récipient 1. Ces moyens de guidage servent également à améliorer le transfert de chaleur de l'enveloppe à vapeur 23 aux parois de la partie 27 du récipient 26. Le récipient 2 est équipé d'un couvercle amovible 34. Une pompe à vide 37 est raccordée au récipient 2 par l'intermédiaire d'une canalisation 35 équipée d'une vanne 36. Lorsqu'on doit utiliser l'appareil d'expansion pour l'expansion de parenchyme de tabac coupé, on place une charge du tabac dans la partie 28 du récipient 26. Ce cernier étant descendu à fond dans le récipient 1 et le couvercle 7 étant fermé, les vannes 14, 16 et 22 étant ouvertes et les vannes 4, 12, 17 et 20 étant fermées, on amène de l'azote gazeux d'une source (non représentée) d'azote sous pression dans la partie 5 du récipient 1 par la canalisation 13 pendant un temps suffisant pour purger d'air les parties 5 et 6 du récipient 1. Lorsque ce stade de purge est terminé, on ferme les vannes 16 et 22 et on laisse ouverte la vanne 14 pour continuer à amener de l'azote dans le récipient 1. On ouvre alors la vanne 12 pour admettre un courant d'agent d'expansion en phase vapeur par la canalisation 8 depuis une source (non représentée) d'agent d'expansion sous pression. L'azote gazeux passant à travers les perforations 29 dans le récipient 26 et l'agent d'expansion en phase vapeur passant dans le récipient 26 depuis la canalisation 8, la charge de tabac dans le recipient 26 est totalement mobilisée. Ainsi, l'agent d'expansion, qui peut être par exemple un mélange : 20 en poids de n-pentane et d'acétone, est amené en contact uniforme avec les particules de tabac. Du fait que, lorsqu'il est placé dans le récipient 26, le tabac est & la température ambiante, tandis que l'agent d'expansion en phase vapeur est à une température élevée, par exemple 100'C, l'agent d'expansion se condense sur les particules de tabac, lesquelles s'imprègnent du condensat et sont chauffées par la chaleur latente de l'agent d'expansion. L'enveloppe a vapeur 23 maintient les parois de la partie 6 du récipient 1 et les parois de la partie 27 du récipient 26 à une température supérieure de, par exemple, 5'C à la température de l'agent d'expansion en phase vapeur, ce qui empêche ce dernier de se condenser sur lesdites parois. Lorsque la pression dans le récipient 1 atteint une valeur prédéterminée, par exemple 680 kPa relatifs (100 PSI), on ferme la vanne 14 et on ouvre les vannes 16, 17 et 20 pour permettre la circulation de l'azote gazeux et de l'agent d'expansion en phase vapeur sous l'action de la pompe 19 depuis l'extrémité supérieure du récipient 1, à travers la canalisation 15, jusqu'à la partie 5 du récipient 1 à l'extérieur de la partie 28 du récipient 26. Le mélange de gaz et de vapeur traversant les perforations 29 sert, en coopération avec l'arrivée continue de l'agent d'expansion en phase vapeur par la canalisation 8, à maintenir le tabac à l'état mobilisé dans le récipient 26. Au début de la circulation dans la canalisation , ou durant celle-ci, on peut remplacer la fourniture d'agent d'expansion par la canalisation 8 par une fourniture d'azote gazeux par cette canalisation 8. Après un laps de temps suffisant pour que le tabac mobilisé soit complètement imprégné de l'agent d'expansion en phase liquide, on arrête la pompe 19 et ferme les vannes 12, 16, 17 et 20, d'o il résulte que la charge de tabac dans le récipient 1 cesse d'être mobilisée. La mise en service de la pompe à vide 37 créant dans le récipient 2 un vide partiel de 15kPa absolus par exemple et la vanne 36 ayant été ensuite fermée, on ouvre la vanne 4, ce qui réduit brusquement la pression dans le récipient 1, d'o il résulte une évaporation rapide de l'agent d'expansion liquide dans les particules de tabac, c'est-à-dire un retour instantané de l'agent à sa phase vapeur. L'évaporation rapide de l'agent d'expansion provoque une expansion des particules de tabac. Celui-ci est également refroidi par le prélèvement d'énergie thermique dans l'évaporation de l'agent d'expansion. Pour retirer du récipient 1, le tabac expansé, on ferme la vanne 4 et on ouvre les vannes 16 et 22 pour amener la pression régnant à l'intérieur du récipient 1 à la pression atmosphérique. On peut ensuite retirer le couvercle 7 ou le basculer en position ouverte et on peut alors enlever le récipient 26 du récipient 1. Dans une variante de l'appareil décrit ci- dessus, au lieu d'utiliser un récipient amovible à introduire dans le récipient 1, on prévoit, comme composants du récipient 1, des parois perforées semblables aux parois délimitant la partie 28 du récipient 1. Dans ce cas, la charge du produit à expanser peut, à la fin du processus d'expansion, être retirée du récipient i par des moyens d'évacuation pneumatique (non représentés). De tels moyens peuvent se présenter sous la forme d'un masque qui s'étend vers l'extérieur d'un conduit d'évacuation vertical Jusqu'aux parois de la partie 6 du récipient 1, le masque et le conduit pouvant être amenés dans la zone de mobilisation. ll Revendications 1. Procédé d'expansion d'un produit vegétal en particules, caractérisé en ce qu'une charge du produit est mobilisée dans un premier récipient (1) selon le procédé de mobilisation du type considéré, que le produit ainsi mobilisé est mis en contact avec un agent d'expansion pour imprégner uniformément le produit avec cet agent en phase liuqide et que, le premier récipient étant clos et la température de l'agent en phase liquide dans le produit ayant une valeur supérieure au point d'ébullition de l'agent correspondant à une pression de détente inférieure à la pression régnant dans le premier récipient à cette température, l'intérieur du premier récipient est mis brusquement en communication avec l'intérieur d'un deuxième récipient (2) clos dans lequel, immédiatement avant l'établissement de cette communication, la pression régnante est la pression de détente. 2. Procédé selon la revendication l,-caractérisé en ce qu'un fluide d'accélération gazeux est amené dans la zone de mobilisation ((28) dans une direction ascendante depuis un emplacement situé dans la région inférieure de la zone. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracterisé en ce que le produit mobilisé est mis en contact avec l'agent d'expansion en phase vapeur. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le fluide de mobilisation comprend cet agent d'expansion. 5. Procédé selon la revendication 3 en ce qu'elle dépend de la revendication 2, caractérisé en ce 3 t)que le fluide d'accélération comprend cet agent d'expansion. 6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérise en ce que le produit mobilise est mis en contact avec l'agent d'expansion en phase liquide. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit produit est du tabac en particules. 8. Appareil d'expansion, caractérisé en ce qu'il comprend un premier récipient (1) pouvant être clos, une zone de mobilisation dans ce premier récipient, limitée par des parois (28) divergeant de la verticale vers le haut, d'o il résulte que la surface en section transversale horizontale de cette zone agumente vers le haut, des buses de mobilisation (29, 30) pouvant être mises en oeuvre pour fournir un fluide de mobilisation gazeux en une multiplicité d'endroits sur les parois (28>, un deuxième récipient (2) pouvant être clos, et des vannes (4) pouvant être mises en oeuvre pour amener brusquement l'intérieur du premier récipient (1) en communication avec l'intérieur du deuxième récipient d'une région inférieure de la zone.- 10. Appareil selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'accumulation (26) pouvant être introduits dans l'intérieur du premier récipient (1) et pouvant en être retirés, les parois de la base (28) de ces moyens de confinement, ou des portions de ces parois de la base, constituant, lorsque les moyens d'acumulation sont introduits à fond dans le premier récipient, les parois, ou tout au moins la plus grande partie des parois, délimitant la zone de mobilisation. 11. Appareil selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de circulation des gaz (19) pouvant être mis en oeuvre pour faire circuler le gaz et/ou la vapeur en provenance de l'intérieur du premier récipient au dessus de la zone de mobilisation jusqu&'à la zone de mobilisation au moyen des buses de mobilisation (29). 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de chauffage (23) pouvant être mis en oeuvre pour chauffer le produit mobilisé dans la zone de mobilisation.