Brevet FR2665245A1 — publié le 19920131

La présente invention concerne une unité de concentration d'une solution thermosensible, notamment du moût de raisin. On appelle solution thermosensible une solution qui se dégrade lorsqu'elle est chauffée à une température dite de "dégradation" inférieure à 100 C. Une telle caractéristique empêche de concentrer une solution thermosensible par évaporation sous pression atmosphérique de l'eau qu'elle contient. Pour pouvoir évaporer une partie de l~eau contenue dans une solution thermosensible, il est connu d-utili- ser une enceinte mise sous vide de manière telle que la température d'évaporation soit inférieure à la température de dégradation Un tel procédé impose que la source chaude de enceinte soit à une température inférieure à la température de dégradation Cette nécessité est particulièrement contraignante pour une solution telle que le moût de raisin dont la température de dégradation est comprise entre 250C et 35 C, selon les cépages. Malgré ces contraintes il est connu de concentrer un moût de raisin à l'aide d'une enceinte mise sous vide dans laquelle est situé un circuit tubulaire alimenté en fluide frigorigène du tvpe "fréon" (marque déposée de Dupont de Nemours). Cependant, une telle installation consomme une quantité importante d'énergie. présente un risque de pollution du moût par le fluide frigorigène et un risque fréquent de blocage thermique de I'installation du fait d'un givrage empêchant l'échange thermique entre l'évaporateur et la vapeur de la solution. De plus le dispositif utilisé comporte des parties mécaniques importantes nécessitant un entretien coûteux. Pour remédier à ces inconvénients l-invention a pour but de fournir une unité de concentration en continu d'une solution thermosensible à une température inférieure à la température de dégradation sans risque de pollution de la solution, avec une faible consommation d'énergie et un coût d"entretien réduit. A cet effet l-invention a pour objet une unité de concentration d'un solution thermosensible comportant une enceinte d évaporation-condensat ion fonctionnant sous vide comportant un compartiment d'évaporation alimenté en continu par la solution à évaporer et un compartiment de condensation alimenté en continu en source chaude par un premier thermocompresseur ayant une entrée reliée au compartiment évaporation, une entrée reliée à une source de vapeur d'eau sous pression et une sortie de vapeur constituant la source chaude du compartiment de condensation sous forme de vapeur ayant une pression supérieure à la pression régnant dans le compartiment évaporation. unité comportant des moyens de récupération du concentrat obtenu dans le compartiment d'évaporation. des moyens d'etraction de la phase liquide obtenue dans le compartiment condensation, et des moyens de mise sous vide, caractérisée en ce que l'unité comporte un dispositif de compression avant condensation d'une partie de la vapeur de solution obtenue dans le compartiment évaporation. Selon d'autres caractéristiques - le dispositif de compression comporte un second thermocompresseur ayant une première entrée reliée au compartiment d#évaporation, une seconde entrée reliée à la source de vapeur d'eau sous pression et une sortie de vapeur comprimée à une température supérieure à celle de la vapeur de solution,sortie qui est reliée à l'entrée de source chaude d'un condenseur alimenté par une source froide, la phase liquide obtenue dans le condenseur étant extraite à laide d'une canalisation de sortie - la source froide du condenseur est constituée par de l'eau à température ambiante contenue dans une tour de refroidissement - le condenseur est relié aux moyens de mise sous vide - la source de vapeur d'eau est constituée par une chaudière alimentant les thermocompresseurs en vapeur sous pression et saturée en eau - l'invention concerne également un procédé de concentration d'une solution thermosensible comportant les étapes consistant à - A) faire circuler la solution dans un compartiment évaporation d'une enceinte d~évaporation-condensa- tion mise sous vide - B) récupérer le concentrat obtenu dans l#étape A;; - C) transformer une première partie de la vapeur de solution obtenue à I'tap A en vapeur avant une température supérieure à la vapeur de solution mais inférieure à une température prédéterminée - D) faire circuler la vapeur obtenue à l~étape c dans le compartiment condensation de I'enceinte ; - E) comprimer une seconde partie de la vapeur de solution obtenue à l~étape A - F) condenser la vapeur de solution comprimée obtenue à l'étape E - G) extraire les phases liquides obtenues à l~étape D et F La température prédéterminée qui ne doit pas être dépassée dans l~étape C est la température de dégradation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure représente une vue schématique d'une unité de concentration d'une solution thermosensible selon l'invention L'unité de concentration d'une solution thermosensible représentée sur la figure comporte une enceinte d'évaporation-concentration 2 fonctionnant sous vide et comportant un compartiment d'évaporation 4 et un compartiment de condensation 6. Le compartiment de condensation 6 comporte un faisceau tubulaire 8 situé dans le compartiment d'évaporation 4 de manière à permettre un échange thermique entre les deux compartiments. L'unité comporte un réservoir de moût de raisin 10 relié au compartiment 4 par une canalisation 12 sur laquelle est installée une pompe 14. Le compartiment 4 comporte une sortie 16 de concentrat à laquelle sont raccordés des moyens de récupération du concentrat constitués par une canalisation 18 et une pompe 20 communiquant avec un bac de stockage de concentrat 22. La partie basse du compartiment de condensation 6 comporte une sortie de liquide 24 à laquelle sont raccordés des moyens d'extraction de ladite phase liquide constitués par une canalisation 26 et une pompe 28. Une pompe à vide 30 est reliée au compartiment de condensation 6 par l'intermédiaire d'une canalisation 38 et permet de faire le vide dans le compartiment de condensation 6. La vapeur obtenue à partir du moût de raisin dans le compartiment 4 est acheminée par une canalisation 34 se scindant en une canalisation 34A et une canalisation 34B vers un premier thermocompresseur 36A et un second thermocompresseur 36B. Les thermocompresseurs 36A et 36B sont alimentés en énergie sous forme de vapeur à haute pression constituant une vapeur motrice qui contient de lweau liquide et provenant d'une chaudière 40 par lintermédiaire d'une canalisation 42 se scindant en une canalisation 42A et une canalisation 42B. Les thermocompresseurs ont pour but de comprimer la vapeur de moût provenant du compartiment d'évaporation 4. Il est noter qu à la sortie des thermocompresseurs, le mélange de vapeur de moût aspirée et de vapeur motrice est saturé, c#est-à-dire qu il contient encore un peu de phase liquide Cette caractéristique garantit que le mélange de vapeur est saturé et non pas surchauffé. Le mélange de vapeur sortant du premier thermocompresseur 36A est acheminé vers le compartiment de condensation 6 dont elle constitue la source chaude, par l'intermédiaire d'une canalisation 44. Le mélange de vapeur de moût et de vapeur motrice sortant du second thermocompresseur 36B est acheminé vers un condenseur 46 par l'intermediaire d'une canalisation 48. Le condenseur 46 comporte un compartiment formant source froide alimenté en continu à partir d'une tour de refroidissement 50 contenant de l~enu à température ambiante par une pompe 52, une canalisation entrée 54 et une canalisation de retour 56. La phase liquide obtenue dans le condenseur est acheminée par une canalisation 58 vers la partie basse du compartiment de condensation 6 de l'enceinte 2. Les parties non condensables dans le condenseur 46 sont extraites par I'intermédiaire d'une canalisation 60 mettant en communication la pompe à vide 30 avec le condenseur 46. Il est à noter que pour éviter une consommation importante d'eau de refroidissement, la canalisation 26 se scinde en une canalisation 26A destinée à acheminer une partie de la phase liquide extraite du compartiment de condensation 6 vers un bac de stockage d'eau 62 relié par l'intermédiaire d'une canalisation 64 et d'une pompe 66 au serpentin 68 de la chaudière 40, et une canalisa- tion 26B destinée à acheminer une partie de ladite phase liquide vers la tour de refroidissement 50 Une canalisation 70 relie la canalisation 18 à la canalisation 12 de manière à permettre un recyclage partiel éventuel du concentrat sortant du compartiment de condensation 6 L'installation décrite ci-dessus a été utilisée avec un moût de raisin dont la température de dégrada- tion était de 2700. Il est à noter que l'instalnation permet de concentrer une solution thermosensible dont la tempéra- ture de dégradation est comprise entre 6 et 450 # La pression régnant dans le compartiment d'évapora- tion était de 0,023 bar correspondant à une température de vaporisation de 200 C. La chaudière lors de ces essais fournissait de la vapeur contenant de l'eau sous une pression de 10 bars de manière à ce qu à la sortie du premier thermocompres- seur 36A le mélange de vapeur obtenu se trouvait sous une pression de 0,031 bar correspondant à une tempéra- ture de condensation de 25 C. ce mélange constituant la source chaude de l'enceinte 2. La pression du mélange de vapeur sortant du second thermocompresseur 36B pour alimenter le condenseur 46 était de 0,056 bar correspondant à une température de condensation de 3500. La température dans la tour de refroidissement était la température ambiante de 2600. Ces essais ont permis d'augmenter la teneur en sucre du moût de 20 % avec un débit de 2 m3/h de moût de raisin. La chaudière fournissait 83 kg/h de vapeur au premier thermocompresseur 36A et 33 kg/h de vapeur au second thermocompresseur 3613. La consommation de combustible était donc de 360x106J (100 KWH) pour 333 kg évaporé, soit environ 1080x10sJ (300 KWH) de combustible par tonne d'eau évaporée. La puissance électrique totale était de 6 KW soit 64,8xl0sJ (18 KWH) par tonne d'eau évaporée. La consommation d'eau de refroidissement s'est avérée pratiquement nulle. Le moût de raisin avant une teneur en sucre accrue après fermentation a permis d'obtenir un vin de grande qualité REVENDICATIONS 1. Unité de concentration d'une solution thermosensible comportant une enceinte (2) d'évaporationcondensation fonctionnant sous vide comportant un compartiment d'évaporation (4) alimenté en continu par la solution à évaporer et un compartiment de condensation (6) alimenté en continu en source chaude par un premier thermocompresseur (36A) ayant une entrée reliée au compartiment d'évaporation, une entrée reliée à une source (40) de vapeur d'eau sous pression et une sortie de vapeur constituant la source chaude du compartiment de condensation sous forme de vapeur avant une pression supérieure à la pression régnant dans le compartiment d'évaporation, l'unité comportant des movens de récupération (16, 18, 20) du concentrat obtenu dans le compartiment d'évaporation, des moyens d'extraction (24, 26, 28) de la phase liquide obtenue dans le compartiment de condensation (6), et des moyens de mise sous vide (30) du compartiment de condensation (6), caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (3613) de compression avant condensation d'une partie de la vapeur de solution thermosensible obtenue dans le compartiment d'évaporation (4). 2. Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de compression comporte un second thermocompresseur (36B) ayant une première entrée reliée au compartiment d'évaporation (4), une seconde entrée reliée à la source de vapeur d'eau sous pression (40) et une sortie de vapeur comprimée à une température supérieure à celle de la vapeur de solution, qui est reliée à l'entrée de source chaude d'un condenseur (46) alimenté par une source froide (505. la phase liquide obtenue dans le condenseur étant extraite à l'aide d'une canalisation de sortie (58). 3. Unité selon la revendication 2, caractérisée en ce que la source froide du condenseur est constituée par de l'eau à température ambiante d'une tour de refroidissement (50). 4. Unité selon la revendication 2 ou 3. caractérisée en ce que le condenseur (46) est relié aux moyens de mise sous vide (30). 5. Unité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la source de vapeur d'eau est constituée par une chaudière (50) alimentant les deux thermocompresseurs (36A 36B) en vapeur sous pression saturée en eau 6 Procédé de concentration d'une solution thermosensible à l'aide d'une installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte les étapes -onsistant à A) faire circuler la solution dans un compartiment évaporation d'une enceinte d'evaporation-condensation mise sous vide B) récupérer le concentrat obtenu dans l'étape A) C) transformer une première partie de la vapeur de solution obtenue à l'étape A en vapeur avant une température supérieure à la vapeur de solution mais inférieure à une température prédéterminée D) faire circuler la vapeur obtenue à l'étape C) dans le compartiment de condensation ; E) comprimer une seconde partie de la vapeur de solution obtenue à l'étape A) F) condenser la vapeur de solution comprimée obtenue à l'étape E) G) extraire les phases liquides obtenues à 1-étape D) et F). 7. Procédé selon la revendication 6 caractérise en ce que ladite température prédéterminée de l'étape C) est une température de dégradation de la solution. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la température de dégradation est comprise entre 6 et 45 C