Brevet FR2683810A1 — publié le 19930521

PROCEDE ET INSTALLATION DE REMPLISSAGE ISOBAROMETRIQUE D'UN FUT COMPORTANT UNE BONDE A PLONGEUR TUBULAIRE DE SOUTIRAGE INCORPORE La présente invention est relative au domaine du remplissage de fûts de stockage temporaire de produits liquides soutirés à partir d'un réservoir-tampon et elle concerne, plus particulièrement, les fûts conçus pour admettre des mises en service successives entre le lieu de production des produits liquides et le Lieu de Leur utilisation et comportant, à cette fin, une bonde à plongeur tubulaire de soutirage incorporé. L'invention vise, plus spécifiquement encore, le remplissage et le stockage temporaire de produits liquides, plus spécifiquement alimentaires et à caractère carbonaté. A titre d'application préférée, L'invention est relative au domaine du remplissage de fûts en bière destinée à être distribuée sous pression, notamment dans les débits de boissons. Dans le domaine technique ci-dessus, il est généralement, sinon obligatoirement, nécessaire de réaliser le remplissage des fûts en faisant intervenir une pressurisation interne, soit pour des conditions de conservation, soit encore pour éviter le relarguage de dioxyde de carbone pour des produits carbonatés qui doivent conserver une pérénité de leur traitement préalable, afin de pouvoir être consommés dans les conditions requises. Tel est, plus particulièrement, le cas de la bière dont il convient de pouvoir assurer Le transfert d'un réservoir-tampon jusqu'a un fût d'utilisation ultérieure sans que le caractère carbonaté de la bière s'en trouve altéré. A cette fin, et jusqu'à présent, il est généralement acquis qu'une pressurisation préalable du fût à remplir est assurée par injection, dans ce fût, d'une charge d'azote ou de dioxyde de carbone sous pression. Si une telle méthode permet de résoudre le problème posé, en revanche, elle s'avère être particulièrement onéreuse. Il peut être considéré, en effet, que la charge d'azote ou de dioxyde de carbone est perdue pour chaque rotation ou mise en service, puisqu'au retour d'un fût, considéré comme vide, il est nécessaire de le mettre en perce pour en assurer le lavage préalable à un nouveau rempLissage. Il s'avère donc qu'il serait particulièrement bien venu de pouvoir substituer à la technique actuelle un procédé nouveau qui permettrait de faire L'économie de la perte de chaque charge gazeuse sous pression, introduite en tant que fluide de pressurisation dans un fût, préalablement à la phase de remplissage. La Déposante, face à ce problème, a considéré l'ensemble du cycle de lavage-remplissage d'un fût de stockage temporaire considéré comme vide et a constate qu'un tel cycle faisait intervenir une phase de mise en pression relative lors de l'opération de stérilisation, généralement à partir de vapeur. Cette opération de stérilisation est, généralement, suivie par L'opération de remplissage. C'est en partant de cette considération que la Déposante a imaginé qu'il pourrait être possible d'utiliser la phase de mise en pression lors de L'étape de stérilisation pour assumer une fonction de pressurisation ultérieure, dans la mesure où des moyens techniques propres à cette seconde fonction pouvaient être préconisés, afin de faire intervenir un développement du procédé actuel de remplissage, tout en adaptant, de façon complémentaire, les installations utilisées à cette fin. Pour atteindre cet objectif, L'invention préconise un nouveau procédé de remplissage à caractère isobarométrique consistant à - relier le plongeur du fût et le ciel du réservoir-tampon par un circuit d'intercommunication comportant un dispositif dtisolement divisant ledit circuit en un tronçon-fût et un tronçon-réservoir, - pressuriser le fût avec un fluide occupant aussi Le tronçon-fût et maintenu à une pression légèrement supérieure à celle du gaz de pressurisation occupant le tronçon-réservoir, - mettre en communication le tronçon-fût avec le tronçon-réservoir, - admettre dans le fût le produit liquide carbonaté, - commander, par le produit liquide carbonaté issu du fût en fin de remplissage, la fermeture d'un clapet d'isolement entre le fût et le tronçon fût du circuit d'intercommunication, - faire occuper le circuit d'intercommunication par le gaz de pressurisation du réservoir-tampon. L'invention a également pour objet une installation de remplissage isobarométrique qui est caractérisée en ce qu'elle comprend - une tête de connexion pour l'adaptation d'un fût et délimitant, intérieurement, un premier et un second circuits indépendants de circulation, en relation avec la bonde, - un circuit d'intercommunication établi entre le ciel du réservoir-tampon et le premier circuit de la tête et comprenant un dispositif d'isolement divisant ledit circuit en un tronçon-fût et en un tronçon-réservoir, - un clapet d'isolement interposé entre le premier circuit et le tronçon-fût, - et une ligne de remplissage établie entre le second circuit de la tête et le réservoir tampon. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de L'invention. La fig. 1 est une vue schématique d'une installation conforme à L'invention. Les fig 2, 3 et 4 sont des vues schématiques illustrant différentes phases particulières du procédé de remplissage isobarométrique conforme à L'invention. Les fig 5 et 6 sont des vues schématiques mettant en évidence une variante du procédé par rapport aux fig. 3 et 4. La fig. 7 est une vue schématique montrant une variante d'une phase préalable du procédé de remplissage isobarométrique conforme à L'invention. La fig. 1 montre, de façon schématique, une installation de remplissage à caractère isobarométrique conforme à L'invention. Cette installation comprend un réservoir-tampon 1 qui est en partie occupé par un produit alimentaire 2, tel que de la bière, maintenu dans des conditions favorables de stockage temporaire par un gaz de pressurisation 3, tel que du dioxyde de carbone, occupant la partie supérieure du réservoir 1. L'installation comprend, par ailleurs, au moins un poste de traitement 4 comprenant une tête 5 permettant le montage ou l'adaptation et la mise en perce d'un fût 6 destiné à être lavé puis rempli en produit liquide, tel qu'en bière, à partir du réservoir 1. La tête 5 comprend, intérieurement, un poussoir 7 commandable à distance, destiné à provoquer, par un mouvement ascendant-descendant selon une direction verticale, L'ouverture et la fermeture automatique d'un clapet équipant une bonde 8 comportant un plongeur tubulaire de soutirage incorporé 9. De façon connue, le plongeur 9 définit un premier passage interne et un second passage périphérique par rapport à un corps de clapet 10 équipant la bonde 8. La tête 5 délimite, intérieurement, un premier circuit de circulation 11 qui peut être isolé du ou raccordé au tube 9, selon la position du clapet de fermeture automatique de la bonde 8. La tête 5 délimite, intérieurement, un deuxième circuit 12 qui peut, dans les mêmes conditions et simultanément, être mis en relation directement avec le volume interne du fût 6. L'installation selon L'invention comprend un circuit d'intercommunication 20 qui est établi entre le premier circuit 11 et le ciel du réservoir-tampon 1. Le circuit d'intercommunication 20 est divisé en deux tronçons, respectivement 20a et 20b, dénommés tronçon-réservoir et tronçon-fût, par l'intermédiaire d'un dispositif d'isolement 21 constitué, avantageusement mais non exclusivement, par un groupe de trois vannes. Le tronçon-fût 20a est équipé, en aval des vannes 21 par rapport au réservoir-tampon 1, d'un échangeur de chaleur 22, du type refroidisseur comportant un circuit 23 de circulation d'un fluide véhiculant des frigories, telles que de L'eau refroidie. Le tronçon-fût 20a est pourvu, en aval de L'échangeur 22, d'un séparateur 24 assurant la décantation de La vapeur condensée. Le séparateur 24 comporte une vanne 25 permettant une évacuation des condensats par un circuit de purge 26. Le tronçon-fût 20b comporte, en amont du groupe de trois vannes 21, un clapet d'isolement 27 ayant un caractère flottant en présence de fluides gazeux sensiblement isobars et/ou de mousses, et un caractère anti-retour dans le sens premier circuit 11tronçon-fût 20b pour un fluide liquide. Le clapet d'isolement 27 est disposé en amont d'un raccordement avec une ligne d'alimentation 28 pourvue d'une vanne d'isolement 29 et réservée à la circulation de produits divers, tels, notamment, qu'une eau de rinçage. L'installation comprend, par ailleurs, une ligne de remplissage 30 raccordée au fond du réservoir-tampon 1 et pourvue d'un robinet 31 et d'une pompe 32. La ligne 30 est équipée d'un groupe de trois vannes 33 disposées avant le point de raccordement entre Le deuxième circuit 12 et une ligne 34 de fourniture d'un fluide sous pression de stérilisation, par exemple de la vapeur, dont la caractéristique essentielle est d'être saturée, sèche ou surchauffée à sa pression d'utilisation. Cette pression d'utilisation doit être supérieure et, de préférence, légèrement supérieure à la pression du gaz de pressurisation 3 du réservoir 1, avant l'opération de remplissage des fûts. Les groupes de trois vannes 21 et 33 sont prévus pour contrôler les deux voies des lignes de circulation et, pour chaque groupe, un branchement d'évacuation, respectivement 21a et 33a. Il doit être considéré que les moyens de commande du poussoir 7 relèvent de la connaissance de L'homme de l'art, en raison de l'existence connue de tels moyens. Il en est de même pour ce qui concerne les caractéristiques devant être réunies pour constituer le circuit d'intercommunication et la ligne de remplissage. L'installation décrite ci-dessus permet de mettre en oeuvre le procédé de remplissage isobarométrique conforme à L'invention. Dans une phase préalable, telle qu'elle ressort de la fig 1, et après ouverture du clapet de bonde par le poussoir 7, le groupe de vannes 33 est fermé, de même que le groupe 21, de manière qu'un fluide de rinçage par exemple, puisse être introduit dans le fût 6, par l'intermédiaire du premier circuit 11, pour être ensuite évacué par le second 12 et par la ligne 34 et la vanne 35. La circulation du produit de rinçage pourrait aussi s'établir par la ligne 34, le second circuit 12, l'intérieur du fût 6 étant mis à l'air par le tube 9, le premier circuit 11, le clapet 27, le tronçon-fût 20b et le groupe de vannes 21. Dans une seconde phase, on envoie, par la Ligne 28, une charge de vapeur de stérilisation qui occupe Le premier circuit, l'intérieur du fût 6 et le second circuit 12 avec possibilité d'échappement partiel par la vanne 35. Après L'étape de stérilisation, les vannes 29 et 35 sont fermées, alors que le groupe de vannes 26 est commandé pour établir La continuité du tronçon-fût 20b. Tel que cela apparaît plus précisément à la fig. 2, L'envoi de vapeur a été réglé de manière que, lors de L'ouverture du groupe de vannes 21, il règne, dans le fût 6 et le tronçon-fût 20b, une pression très légèrement supérieure à celle régnant dans Le tronçon 20a occupé par le fluide de pressurisation 3. Cette surpression entraîne une migration de vapeur du tronçon 20b vers le tronçon 20a. Elle se trouve alors condensée dans L'échangeur 22. Le séparateur 24 assume une fonction de séparateur-décanteur dont L'évacuation des condensatsest permise par L'ouverture de la vanne 25. Les moyens de l'installation permettent donc de recourir, avec Le même fluide sous pression, à une première phase de stérilisation, tel que cela est connu, puis, après ouverture du groupe de vannes 21 et fermeture des vannes 35 et 29, au piégeage d'une charge de vapeur sous une pression légèrement supérieure à celle de pressurisation du réservoir-tampon 1. Dans une phase ultérieure, telle qu'illustrée à la fig 3, la ligne de remplissage 30 est mise en fonction par ouverture du robinet 31 et mise en marche de la pompe 32 après ouverture du groupe de vannes 33, de manière à établir une communication entre la ligne 30 et le second circuit 12. Du liquide alimentaire, en l'occurence de la bière, est alors introduit directement dans le fût 6 à une température, par exemple voisine de 60 C, qui est largement inférieure à celle de la charge de vapeur occupant le volume interne du fût 6. Dès que la bière pénètre dans le fût 6, un relarguage de son dioxyde de carbone intervient pour une faible part et forme une couche barrière 40 qui isole ta bière de la phase vapeur de pressurisation. La vapeur est ainsi progressivement refoulée du fût 6 en direction du premier circuit 11 et à L'intérieur du tronçon-fût 20b dont le groupe de vannes 21 a été maintenu ouvert. La pression dans le réservoir 1 décroît au fur et à mesure du remplissage des fûts. En fin de phase de remplissage, tel que cela ressort de la fig. 4, la charge de vapeur a été entièrement refoulée du tronçon-fût 20b pour être évacuée après condensation par le séparateur 24. La bière, ayant transité par le fût 6 complètement rempli, emprunte le tube 9 et suit le premier circuit 11 où son arrivée pousse le clapet d'isolement 27 jusque dans une position de fermeture s'opposant à la pénétration supplémentaire de bière à partir du réservoir-tampon 1. Dans cet état, illustré par la fig. 4, le dioxyde de carbone, issu du réservoir 1, ne rencontre plus d'obstacle ni d'interface de contact avec la vapeur de pressurisation et emplit, avec le dioxyde de carbone relargué par la bière, le tronçon 20b, ainsi que la partie de la ligne 28 jusqu'à la vanne 29, sans pouvoir pénétrer à l'intérieur du premier circuit 11, en raison de la fermeture du clapet 27. La pression de ce dioxyde de carbone, en fin de remplissage des fûts, reste néanmoins supérieure à la pression de bonne conservation du produit 2 restant dans le réservoir 1. Par la mise en oeuvre du procédé selon L'invention, tel que cela est décrit, il devient donc possible d'utiliser une charge de vapeur sous pression, ordinairement réservée à une étape de stérilisation, puis ensuite perdue, pour lui faire assumer une seconde fonction de pressurisation du fût 6 en phase de remplissage. Un tel procédé permet de réaliser une économie notable sur le fluide de pressurisation ordinairement introduit de façon supplémentaire et dont la consommation, associée à celle pouvant être liée au fluide 3 du réservoir-tampon, grève le bilan économique de mise en service des installations actuelles. Le remplissage à caractère isobarométrique permet, en conséquence, d'abaisser le coût de fonctionnement d'une installation de remplissage de fûts de produits liquides, plus particuLièrement à caractère alimentaire et carbonaté, comme cela est le cas des fûts de bières réservés aux débits de boissons. IL peut être considéré que, selon les caractéristiques de la vapeur de stériLisation et, notamment, de son gradient de température par rapport à la bière introduite, L'arrivée de cette dernière à l'intérieur du fût 6 soit à même de provoquer la condensation complète de La charge de vapeur occupant, sous pression relative, le fût 6, le premier circuit 11 et le tronçon 20b. Une telle phase est schématisée à la fig. 5. Dans un tel cas, le tronçon-fût 20b et -le fût 6 se trouvent alors occupés directement par le fluide de pressurisation du réservoir 1, ce qui permet d'assurer le remplissage en bière sans risque de désaturation. La charge de dioxyde de carbone est ensuite progressivement repoussée, au fur et à mesure du remplissage, jusqu'au moment où la bière ferme le clapet d'isolement 27, comme illustré par la fig. 6. La pression de ce dioxyde de carbone, en fin de remplissage des fûts, est la même que celle obtenue dans L'exempLe illustré à la fig. 4. Cette pression est donc supérieure à la pression de bonne conservation du produit 2 restant dans le réservoir 1. La fig. 7 montre une variante de mise en oeuvre d'une installation faisant intervenir une phase préliminaire de prééquilibrage après L'étape de stérilisation. Selon cette variante, la ligne 34 comporte un clapet comparateur 41, du type à menbrane, qui est, par ailleurs, relié à une ligne 42 en dérivation sur le tronçon-réservoir 20a du circuit d'intercommunication 20. En fin d'étape de stérilisation, il devient ainsi possible de faire régner, à l'intérieur du fût 6, une pression de vapeur établissant un prééquilibrage par rapport à la pression de pressurisation du fluide 3. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé de remplissage isobarométrique d'un fût comportant une bonde à plongeur tubulaire de soutirage incorporé, en produit liquide carbonaté à partir d'un réservoir-tampon en partie occupé par le produit liquide carbonaté et par un gaz de pressurisation, caractérisé en ce qu'il consiste à : - relier le plongeur du fût et le ciel du réservoir par un circuit d'intercommunication comportant un dispositif d'iolement divisant ledit circuit er un tronçon-fût et un tronçon-réservoir, - pressuriser le fût avec un fluide occupant aussi le tronçon-fût et maintenu à une pression légèrement supérieure à celle du gaz occupant le tronçon-réservoir, - mettre en communication le tronçon-fût avec Le tronçon-réservoir, - admettre dans le fût le produit liquide carbonaté, - commander, par le produit Liquide carbonaté issu du fût en fin de remplissage, la fermeture d'un clapet d'isolement entre Le fût et le circuit d' intercommunication, - faire occuper le circuit d'intercommunication par Le gaz de pressurisation du réservoir. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on : - utilise, en tant que fluide de pressurisation du fût, la vapeur de stérilisation préalable de ce dernier, - utilise du gaz carbonique en tant que gaz de pressurisation du réservoir, - refroidit la vapeur dans le tronçon-fût en amont du dispositif d'isolement. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on maintient dans Le fût de la vapeur sous des conditions telles que, lors de son admission dans le fût, le produit liquide carbonaté relargue une partie de son gaz carbonique pour former une couche barrière refluant progressivement la vapeur dans le tronçon-fût pour L'évacuer par un séparateur-décanteur. 4 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on maintient dans le fût de la vapeur sous des conditions telles qu'elle se condense toute au contact du produit liquide carbonaté admis dans le fût et en ce qu'on fait occuper tout le circuit d'intercommunication par le gaz carbonique du réservoirtampon. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on relie le circuit d'intercommunication au plongeur, par l'intermédiaire d'une tête de connexion multifonction et avec interposition d'un clapet à fermeture automatique dans le sens fût-tronçon sous l'action du seul produit liquide carbonaté issu du fût en fin de remplissage. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on réalise, par l'intermédiaire de la tête multifonction, un prééquilibrage de pressurisation, par l'intermédiaire d'un circuit de prééquilibrage relié au ciel de réservoir-tampon et comportant un clapet comparateur à membrane monté sur le circuit de fourniture de vapeur sous pression au fût. 7 - Installation de remplissage isobarométrique d'un fût (6) comportant une bonde (8) à plongeur (9) tubulaire de soutirage incorporé, en produit liquide carbonaté à partir d'un réservoirtampon (1) en partie occupé par Ledit produit liquide (2) et par un gaz de pressurisation (3), caractérisée en ce qu'elle comprend :: - une tête de connexion (5) pour l'adaptation d'un fût délimitant, intérieurement, un premier et un second circuits (11, 12) indépendants de circulation, en relation avec le plongeur (9), - un circuit d'intercommunication (20) établi entre Le ciel du réservoir-tampon et le premier circuit de la tête et comprenant un dispositif d'isolement (21) divisant ledit circuit en un tronçon-fût (20b) et en un tronçon réservoir (20a), - un clapet d'isolement (27) interposé entre le premier circuit et le tronçon-fût, - et une ligne de remplissage (30) établie entre le second circuit de la tête et le réservoir tampon. 8 - Installation selon la revendication 7, caractérisée e? ce que : - le premier circuit (11) de la tête est raccordé, simultanément, au circuit d'intercommunication (20) et à une ligne (28) de fourniture de vapeur sous pression, - le clapet d'isolement (27) est disposé entre le premier circuit (11) de la tête, d'une part, et le circuit d'intercommunication (20) et la ligne (28), d'autre part, - le circuit d'intercommunication (20) comporte, en aval du dispositif d'isolement (21), un échangeur refroidisseur (22) et, en aval de ce dernier, un séparateur (24), - la ligne de remplissage (30) comporte un groupe de vannes d'isolement (33) en amont de son raccordement au second circuit (12) de la tête. 9 - Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le clapet (27) est du type à bille flottante en mi lieu gazeux isobar et mousse. 10 - Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le séparateur (24) est constitué par un séparateurdécanteur pourvu d'une vanne (25) et d'un circuit de purge (26) et en ce que le dispositif d'isolement (21) est formé par un groupe de trois vannes.