Brevet FR2644729A1 — publié le 19900928

"Presse à vis double" La présente invention concerne une presse destinée à séparer le liquide d'une matière diphasée solide-liquide, et plus particulièrement une presse à vis double destinée à extraire de l'huile végétale de graines. Les appareils destinés à extraire de l'huile, de l'eau, et d'autres liquides de différentes matières telles que des graines végétales, par exemple des graines de sésame et des graines de tournesol, des sous-produits de la viande animale, de l'amidon, etc., sont généralement classés en presses discontinues et en presses continues. Les presses discontinues comprennent les presses à cage et les presses à filtre. Ces presses discontinues sont principalement utilisées pour fabriquer une boisson alcoolique japonaise connue sous le nom de "saké" et de la sauce de soja car elles peuvent séparer des liquides clairs de grande qualité de la matière en utilisant des poches de filtrage en tissu. Les presses continues typiques sont les broyeurs à meules cylindriques.Dans un broyeur à meules cylindriques, du fait que la matière de laquelle il faut séparer un liquide est pressée avec une pression relativement faible, une grande quantité de liquide reste dans le tourteau après extraction par le broyeur à meules cylindriques. Par conséquent, l'utilisation de broyeurs à meules cylindriques est principalement limitée à l'élimination d'eau de l'amidon. Une autre forme de presse continue consiste en une presse à vis qui est particulièrement adaptée pour extraire de l'huile végétale de graines oléagineuses. Une presse à vis typique comprend une enveloppe et une vis ajustée dans l'enveloppe. L'enveloppe peut se composer d'une enveloppe cylindrique pourvue de plusieurs trous ou d'une enveloppe de drainage pourvue de fentes s'étendant le long de la vis avec des entretoises entre elles. Dans la presse à vis, les graines d'où l'huile doit être extraite sont amenées à avancer par friction avec la surface circonférentielle interne de l'enveloppe. Afin que les graines soient déplacées par friction, leurs coques protectrices, connues sous le nom de testa, doivent être laissées non écrasées. Les matières qui peuvent être traitées par la presse à vis sont par conséquent limitées aux graines et aux matières oléagineuses avec une forte teneur en fibres. L'huile qui est extraite par la presse à vis doit être raffinée car elles contient des testa. Le procédé de raffinage est cependant couteux et laborieux.D'autres problèmes liés à la presse à vis sont dûs au fait que l'enveloppe est rapidement usée par le contact de friction avec la matière et la matière tend à voir ses propriétés modifiées du fait de la chaleur de friction. Un objet de la présente invention est de fournir une presse à vis double qui peut extraire efficacement un liquide de grande qualité d'une matière. Un autre objet de la présente invention consiste à fournir-une presse à vis double qui soit durable et économique. Une presse à vis double selon la présente invention possède une enveloppe creuse ayant une entrée d'alimentation à son extrémité amont pour introduire une matière dans l'enveloppe creuse, une sortie de tourteau à son extrémité aval pour décharger un tourteau produit après que la matière soit pressée, et plusieurs fentes entre les extrémités amont et aval pour y laisser passer au travers un liquide qui est extrait de la matière. Une paire de vis est disposée côte à côte dans l'enveloppe et les vis coopèrent l'une avec l'autre de façon à déplacer la matière dans le sens de leur longueur tout en l'écrasant et la mélangeant. Les vis sont espacées l'une de l'autre d'un ecartement dépendant de la taille de particule de la matière.Les vis peuvent ne pas être maintenues en engrènement complet l'une avec l'autre, l'écartement entre elles étant suffisamment grand pour y laisser passer la matière. La matière chargée dans l'enveloppe est écrasée et mélangée dans l'écartement entre les vis, et l'huile est extraite de la matière lorsqu'elle est comprimée dans l'enveloppe. L'huile extraite est déchargée par les fentes. Les vis peuvent être maintenues en engrènement complet l'une avec l'autre en fonction de la matière à presser. L'enveloppe possède plusieurs plaques d'enveloppe ayant des ouvertures respectives au travers desquelles s'étendent les vis et plusieurs entretoises disposées entres les plaques d'enveloppe qui coopèrent avec les plaques d'enveloppe en définissant les fentes. Du fait que la taille de particule de la matière devient progressivement plus petite lorsque la matière est comprimée, il est préférable que les fentes aient une largeur plus grande à proximité de l'extrémité amont de l'enveloppe et une largeur plus petite à proximité de l'extrémité aval. Par conséquent, l'épaisseur des entretoises est progressivement plus petite de l'extrémité amont vers l'extrémité aval. Afin d'empêcher la matière de s'écouler vers l'arrière le long des vis, les bords des plaques d'enveloppe qui définissent les ouvertures dans les plaques d'enveloppe et les surfaces périphériques externes des vis sont disposés très près l'un de l'autre. La presse à vis double comporte en outre des moyens pour délivrer un agent de refroidissement tel que de l'eau de refroidissement afin d'empêcher des matières chargées de voir leurs propriétés modifiées par la chaleur. Les moyens d'alimentation en agent de refroidissement comportent des passages définis dans les vis et reliés à une source d'eau de refroidissement. La source d'eau de refroidissement délivre de l'eau de refroidissement dans les passages dans les vis afin de maintenir la température dans les vis et l'enveloppe à un niveau souhaité. Chacune des plaques d'enveloppe possède également un passage défini autour de son ouverture.Les passages dans les plaques d'enveloppe sont reliés à une autre source d'eau de refroidissement qui délivre de l'eau de refroidissement dans les plaques d'enveloppe afin de maintenir la température dans l'enveloppe à un niveau souhaité Lorsque il est nécessaire d'augmenter la température dans les vis et l'enveloppe, un agent chauffant tel que de l'eau chaude, de la vapeur ou equivalent peut être amene dans les passages dans les vis et dans les plaques d'enveloppe. Les principes de la présente invention vont être décrits en se référant particulièrement à l'extraction d'huile végétale à partir de graines Cependant, la présente invention peut egalement s'appliquer d'une manière générale & la séparation d'un liquide à partir d'un solide, comme par exemple l'élimination d'eau de déchets industriels ayant une forte teneur en eau. Les objets ci-dessus ainsi que d'autres, les détails et les avantages de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préféree et des dessins qui l'accompagnent. La figure 1 est une vue en élévation de face d'une presse à vis double selon la présente invention; La figure 2 est une vue en élévation de côté de la presse à vis double représentée sur la figure 1; La figure 3 est une vue en perspective éclatée d'une partie d'une enveloppe de la presse à vis double; La figure 4 est une vue en coupe le long de la ligne IV-IV de la figure 1; La figure 5 est une vue en coupe le long de la ligne V-V de la figure 1; et La figure 6 est une vue en coupe partiellement en élévation d'une paire de vis dans la presse à vis double. Comme cela est représenté sur les figures 1 et 2, une presse à vis double (10) selon la présente invention comporte une enveloppe horizontale (12) et une paire de vis (14) s'étendant horizontalement dans l'enveloppe (12) et qui peuvent être entraînées en rotation autour de leurs propres axes par un actionneur approprié (15) tel qu'un moteur. Comme cela est représenté sur la figure 3, l'enveloppe (12) comporte plusieurs plaques d'enveloppe (16) qui possèdent des ouvertures (17) au travers desquelles s'étendent les vis (14), des entretoises supérieures en forme de U inversé (18) disposées entre les parties supérieures des plaques d'enveloppe (16) adjacentes, des entretoises inférieures en forme de tige effilée (20) disposées entre les parties inférieures des plaques d'enveloppe (16) adjacentes, et des plaques d'extrémité (22) aux extrémités opposées de l'enveloppe (12).Les plaques d'enveloppe (16) et les deux plaques d'extrémité (22) possèdent respectivement des trous de passage (23), (24). Des tirants (non représentés) sont insérés dans les trous de passage (23), (24) et des écrous (non représentés) sont serrés sur les extrémités opposées des tirants. Les plaques d'enveloppe (16), les entretoises superieures et inférieures (18), (20) et les plaques d'extrémité (22) sont par conséquent fixées fermement ensemble, constituant l'enveloppe (12). L'enveloppe (12) possède une entrée d'alimentation (26) pour introduire une matière dans l'enveloppe (12), sous la forme d'une trémie qui est montée verticalement sur une surface supérieure de son extrémité amont de l'enveloppe (12). L'enveloppe (12) possède également une sortie de tourteau (28) sur un côté de son extrémité aval pour décharger un tourteau de l'enveloppe (12) après extraction de l'huile de la matière. Des fentes verticales (30) sont définies entre les plaques d'enveloppe (16). Les fentes (30) sont progressivement plus étroites de l'extrémité amont vers l'extrémité aval de telle sorte que les largeurs des fentes (30) correspondent aux tailles de particules d'une matière qui est pressée en continue et déplacée vers l'avant dans l'enveloppe (12).Les entretoises (18), (20) sont par conséquent plus épaisses à l'extrémité amont de l'enveloppe (12) et plus minces à l'extrémité aval de l'enveloppe (12). Comme cela est représenté sur la figure 4, chacune des plaques d'enveloppe (16) possède un passage (32) qui y est défini et qui s'étend de très près autour de l'ouverture (17). Le passage (32) est relié à une source d'agent régulateur de température -telle qu'une source d'eau de refroidissement (33) qui délivre de l'eau de refroidissement dans l'enveloppe (12) afin d'y maintenir la température a un niveau souhaité. Si nécessaire, une source d'agent chauffant qui délivre un agent chauffant tel que de la vapeur, de l'eau chaude, de l'huile chaude ou équivalent peut être reliée aux passages (32) en fonction de là matière à presser. Les vis (14) s'étendent horizontalement et parallèlement l'une å l'autre dans l'ouverture (17) de la plaque d'enveloppe (16). Afin d'empêcher la matière qui est pressée, de se déplacer vers l'arrière le long des vis (14), l'écartement entre les vis (14) et les bords des plaques d'enveloppe (16) qui définissent les ouvertures (17) doit être aussi petit que possible. Si les vis (14) fonctionnent en engrênement complet l'une avec l'autre, elles peuvent avancer la matière å un taux maximum, mais mélanger et moudre la matière à un taux minimum.Si les vis (14) fonctionnent en engrènement partiel l'une avec l'autre, c'est à dire avec-un écartement (S) (figure 5) laissé entre elles, elles avancent la matière à un taux plus faible, mais elles peuvent mélanger et moudre la matière à un taux accru. L'écartement (S) est ajusté en fonction de la nature et de la taille de particule de la matière à traiter. Par exemple, l'écartement (S) est plus petit lorsque des graines relativement petites comme des graines de sesame ou des pépins de raisin sont pressées, et plus grand lorsque des matières à plus grosses particules comme des amandes de palmier sont pressées. Si une matière qui a déjà été écrasée est introduite, alors les vis (14) sont en engrènement complet l'une avec l'autre pendant le fonctionnement. Chacune des vis (14) comprend plusieurs segments (34) qui sont reliés ensemble de manière détachable axialement de façon à ce qu'ils puissent facilement être remplacés ou que d'autres segments puissent facilement être ajoutés. Si plusieurs segments (34) sont ajoutés et que des plaques d'enveloppe (16) et des entretoises (18), (20) correspondantes sont également ajoutées, l'enveloppe (12) peut être allongé axialement. Comme cela est représenté sur la figure 6, chacune des vis (14) possède un espace creux (36) dans lequel s'étend axialement une conduite (38). La conduite (38) possède une entrée (40) à une extrémité qui se trouve hors de la vis (14). L'entrée (40) est reliée à une source d'agent de régulation de température telle qu'une source d'eau de refroidissement (45).Une conduite interne de plus petit diamètre (42) s'étend - horizontalement depuis l'entrée (40) jusqu'à une position proche de l'extrémité opposée de la conduite (38). La surface périphérique interne de la conduite (38) et la surface périphérique externe de la conduite interne (42) définissent ensemble entre elles un passage (44) qui communique avec une sortie (46) proche de l'entrée (40). Lorsque de l'eau de refroidissement provenant de la source d'eau de refroidissement (45) est introduite dans l'entrée (40) de chaque vis (14), l'eau de refroidissement s'écoule dans la conduite interne (42), puis dans le passage (44), et ressort par la sortie (46). L'eau de refroidissement qui s'écoule dans les vis (14) sert å maintenir la température dans les vis (14) et l'enveloppe (12) à un niveau souhaité. Le fonctionnement de la presse à vis double (10) ainsi construite va être décrit ci-dessous. Une quantité adaptée de graines de tournesol, par exemple, est chargée dans l'enveloppe (12) par l'entrée d'alimentation (26). Les vis (14) qui sont espacées l'une de l'autre de l'écartement (S) sont entrainees en rotation dans des directions opposées, comme cela est représenté par des flèches sur la figure 5. Les graines de tournesol chargées sont ecrasees et mélangées dans l'écartement (S) entre les vis (14). Du fait que les graines de tournesol qui tendent à tourner avec une des vis (14) sont empêchées de tourner de la sorte par l'autre vis (14) (c'est à dire par son filet hélicoïdal), les graines de tournesol se déplacent effectivement vers l'avant de l'extrémité amont vers l'extrémité aval de l'enveloppe (12) tout en glissant sur les surfaces des vis (14). Les vis (14) peuvent être entraînées en rotation dans la même direction en fonction de la matière a presser. De l'huile est extraite des graines de tournesol qui sont écrasées et mélangées lorsque les graines sont comprimées par le volume progressivement plus petit de l'espace interne de l'enveloppe (12) et également par les graines de tournesol chargées par la suite. L'huile extraite s'écoule hors de l'enveloppe (12) par les fentes (30) et est collectee dans un récipient (non représenté). Le tourteau est déchargé par la sortie de tourteau (28). Le tourteau peut être utilisé comme matière riche en protéines bien qu'il contienne des composés indésirables comme l'acide chlorogénique par exemple. Une graine de tournesol contient 50 % en poids d'huile. Lorsque l'huile est extraite de graines de tournesol battues en utilisant une presse à vis simple, le rendement d'extraction (c'est à dire le rapport de l'huile extraite sur la teneur en huile des graines de tournesol) n'est que de 20 %. Le faible rendement d'extraction est dû au fait que les graines de tournesol restent dans l'enveloppe et se transforme en pâte, avec comme résultat une séparation de la phase liquide de la phase solide qui n'est pas suffisante. Lorsque l'huile est extraite de graines de tournesol qui n'ont pas été battues, le rendement d'extraction est de 75 t. Lorsque l'huile est extraite de graines de tournesol en utilisant la presse à vis double de la présente invention, le rendement d'extraction est de 90 % ou d'avantage, et de 93 % au maximum. La puissance électrique consommée par kilogramme d'huile extraite est de 0,2 kilowatt pour la presse à vis double et de 1,25 kilowatt pour la presse à vis simple. Cette différence de consommation est due au différents effets de friction que les presses à vis double et à vis simple ont sur les graines de tournesol. Bien qu'il ait été décrit ce qui est considéré comme le mode de réalisation préféré de la présente invention, il faut noter que l'invention peut être mise en oeuvre sous d'autres formes spécifiques sans sortir de ses caractéristiques essentielles. Le présent mode de réalisation doit donc être considéré dans tous ses aspects comme illustratif et non restrictif. REVENDICATIONS I - Presse i vis double (10) destinee a séparer un liquide d'une matière diphasée solideliquide, caractérisée en ce qu'elle comprend: une enveloppe creuse (12) ayant une entrée d'alimentation (26) & son extrémité amont pour introduire une matière dans l'enveloppe creuse (12), une sortie de tourteau (28) à son extrémité aval pour décharger un tourteau produit après que la matière ait éte pressée, et plusieurs fentes (30) entre lesdites extrémités amont et aval pour laisser passer un liquide qui est extrait de la matière; une paire de vis (14) disposées côte a côte dans ladite enveloppe (12) et qui coopèrent l'une avec l'autre de façon à deplacer la matière dans le sens de leur longueur tout en l'écrasant et la mélangeant; et des moyens d'actionnement (15) pour entrainer les dites vis (14) en rotation 2 - Presse a vis double (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites vis (14) sont espacées l'une de l'autre d'un écartement (S) suffisamment grand pour y laisser passer au travers la matière. 3 - Presse a vis double (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites vis (14) sont disposées en engrenement complet l'une avec l'autre. 4 - Presse å vis double (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune desdites vis (14) comporte plusieurs segments detachables (34) qui sont reliés ensemble. 5 - Presse å vis double (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une source d'agent de régulation de température (45), chacune desdites vis (14) présentant un passage (44) qui y est défini et est relié à ladite source (45). 6 - Presse à vis double (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe (12) comporte plusieurs plaques d'enveloppe (16) ayant des ouvertures respectives (17) au travers desquelles s'étendent lesdites vis (14) et plusieurs entretoises (18), (20) disposées entre lesdites plaques d'enveloppe (16) et qui coopèrent avec les plaques d'enveloppe (16) en définissant lesdites fentes (30). 7 - Presse à vis double (10) selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une source d'agent de régulation de température (33), chacune desdites plaques d'enveloppe (16) présentant un passage (32) qui y est défini et est relié à ladite source(33). 8 - Presse à vis double (10) selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit passage (32) dans chacune desdites plaques d'enveloppe (16) s'étend de très près autour de ladite ouverture (17) dans la plaque d'enveloppe (16). 9 - Presse à vis double (10) selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdites entretoises (18), (20) ont une épaisseur qui est progressivement plus petite de l'extrémité amont vers ladite extrémité aval de ladite enveloppe (12).