Brevet FR2682888A1 — publié le 19930430

APPAREIL DE DISTILLATION A EFFET D'ECHANGE VAPEURS-CONDENSAT AMELIORE La présente invention se rapporte à un appareil de distillation pour la production d'eaux-de-vie ou de liqueurs, comprenant a) une cucurbite chauffée renfermant le moût; b) un rectificateur disposé au-dessus de la cucurbite, et mu- ni d'au moins un châssis horizontal d'ébullition, appareil dans lequel c) le châssis d'ébullition est percé d'au moins un orifice de passage coiffé d'un dispositif déflecteur qui dirige, à travers le condensat reposant sur ledit châssis d'ébulli- tion, les vapeurs montant à travers ledit orifice de pas- sage. Des appareils de distillation connus de ce genre sont percés d'un seul et unique orifice de passage pratiqué, en général, dans la région centrale du châssis d'ébullition; le dispositif déflecteur associé revêt la forme d'une cloche relativement haute qui est placée au-dessus de l'orifice de passage et fait en sorte que les vapeurs, montant à travers cet orifice de passage, soient dirigées à travers le conden- sat bouillonnant sur le châssis d'ébullition L'intensité de cette interaction et l'uniformité du processus de bouillon- nement, sur le châssis d'ébullition, sont décisives pour la qualité du produit. Dans les appareils de distillation connus, il s'est néanmoins révélé que le processus de bouillonnement n'est pas uniforme sur toute la surface du châssis d'ébullition; bien au contraire, le bouillonnement du condensat est plus intense dans une région annulaire, tout autour de l'orifice de passa- ge, que dans les autres régions En outre, il est nécessaire d'entretenir un niveau de condensat ("niveau d'ébullition") relativement haut sur le châssis d'ébullition Ces deux con- sidérations empêchent une interaction optimale entre le condensat et les vapeurs. La présente invention a pour objet un appareil de distillation du type mentionné en introduction, réalisé de ma- nière à améliorer davantage encore l'échange s'opérant entre les vapeurs qui montent à travers le châssis d'ébullition, et le condensat qui bouillonne sur ce châssis d'ébullition. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait d) qu'une pluralité de trous, remplissant la fonction d'ori- fices de passage, sont prévus avec répartition sur le châs- sis d'ébullition; et e) que le dispositif déflecteur est réalisé sous la forme d'une pluralité de tôles planes de recouvrement dont les bords sont espacés, du châssis d'ébullition, de quelques millimètres seulement. Ainsi, l'invention s'éloigne de la conception appli- quée jusqu'à présent, consistant à pratiquer un seul et unique orifice de passage, et elle remplace ce dernier par un grand nombre de trous pouvant être répartis, sur la surface du châs- sis d'ébullition, de façon telle que les vapeurs qui en sor- tent, après qu'elles ont été déviées par les tôles de recou- vrement, puissent atteindre le condensat reposant sur le châs- sis d'ébullition dans toutes les régions de ce dernier, chauf- fer ce condensat et entrer en relation d'échange avec lui. L'on obtient, de la sorte, un condensat bouillonnant uniformé- ment sur toute la surface du châssis d'ébullition Du fait que la quantité des vapeurs, traversant l'orifice individuel de passage, n'est plus aussi grande que dans les appareils de distillation connus, les bords des tôles de recouvrement ser- vant de dispositif déflecteur peuvent être très rapprochés du châssis d'ébullition, sans qu'il se produise d'indésirables étranglements L'étroit interstice, entre les bords des tôles de recouvrement et le châssis d'ébullition, exerce l'effet d'une buse sur les vapeurs en circulation et améliore, de la sorte, la répartition des vapeurs à travers le condensat Par ailleurs, le faible espacement séparant les tôles de recouvre- ment et le châssis d'ébullition autorise un niveau d'ébulli- tion très bas sur le châssis d'ébullition, ce qui a pour ré- sultats de diminuer la quantité du condensat nécessaire dans cette zone, et d'améliorer par conséquent aussi l'interaction avec les vapeurs Enfin, dans la réalisation conforme à l'in- vention, le dispositif déflecteur réclame un moindre encombre- ment au-dessus du châssis d'ébullition, d'autant plus qu'il est réparti, sous la forme des tôles de recouvrement, en plu- sieurs éléments constitutifs dont chacun ne présente plus, par lui-même, une surface aussi grande que celle des cloches con- nues Les tôles de recouvrement exigent une hauteur de réali- sation moindre en présence de surfaces plus petites, même lors- qu'elles sont bombées vers le haut en vue d'un meilleur écou- lement du condensat Il subsiste ainsi globalement, au-dessus de chaque châssis d'ébullition, un plus grand espace libre que dans les appareils de distillation connus. Les tôles de recouvrement, plus petites comparative- ment aux cloches connues, peuvent si nécessaire être déposées et nettoyées par l'intermédiaire des regards L'espace libre conséquent, au-dessus des châssis d'ébullition, permet de net- toyer également les trous pratiqués dans le châssis d'ébulli- tion, à l'aide d'agents de récurage classiques, en accédant à travers les regards lorsque les tôles de recouvrement sont dé- posées Il n'est en particulier pas nécessaire d'introduire de la lessive dans le rectificateur, en vue du nettoyage, com- me cela était impératif dans des appareils de distillation connus. Il conviendrait que l'espacement, entre les bords des tôles de recouvrement et le châssis d'ébullition, soit ré- glable Cela autorise une prise en compte de vitesses de dis- tillation différentes, pouvant s'avérer judicieuses pour di- vers produits. L'espacement, entre les bords des tôles de recouvre- ment et le châssis d'ébullition, est de préférence compris en- tre 1 mm et 2 mm. Pour assurer une stabilisation, s'opposant à un va- cillement sous l'influence des vapeurs montantes et du mouve- ment du condensat, il conviendrait que les tôles de recouvre- ment soient des tôles profilées. Il est alors recommandé que les tôles de recouvre- ment présentent un profil en forme de toiture Cela permet un écoulement plus aisé du condensat qui retombe sur les tôles de recouvrement. Dans un exemple de réalisation particulièrement pré- férentiel, les trous sont regroupés en plusieurs zones perfo- rées, respectivement coiffées par une tôle de recouvrement. L'on obtient, de la sorte, un rapport particulièrement propice entre la complexité structurelle et l'effet utile Les zones perforées peuvent, à chaque fois, être ménagées à peu de frais dans le châssis d'ébullition, en utilisant un outil spécial. Le rapport, entre la surface totale des trous ("sur- face totale de passage") et la surface totale du châssis d'ébullition, devrait être optimalement compris entre 1: 30 et 1: 60 En présence d'une trop grande surface totale de passage, il serait à craindre que du condensat retombe à tra- vers le châssis d'ébullition, ou bien que la distillation doi- ve s'effectuer sous une trop forte pression Le rapport, en- tre la surface totale des trous et la surface totale du châs- sis d'ébullition, est de préférence compris entre 1: 45 et 1: 50. Le gain de place prodigué, selon la présente inven- tion, par le bas niveau du condensat et par le mode de réali- sation surbaissé du dispositif déflecteur, peut être avanta- geusement récupéré en disposant une garniture catalytique au- dessus des tôles de recouvrement De telles garnitures cata- lytiques, qui sont connues par elles-mêmes et renferment principalement du cuivre, servent à réduire la teneur du pro- duit en uréthanne Elles peuvent être aisément intégrées dans le mode de réalisation conforme à l'invention. L'invention va à présent être décrite plus en dé- tail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale du rectificateur d'un appareil de distillation; la figure 2 est une vue en plan, à échelle agran- die, de l'un des châssis d'ébullition du rectificateur selon la figure 1, et la figure 3 est une coupe, selon la ligne III-III et à échelle davantage agrandie, du châssis d'ébullition de la figure 2. La figure 1 illustre le rectificateur d'un appareil de distillation, dans la région inférieure duquel est implan- tée une cucurbite chauffée, non représentée, construite de manière classique et renfermant un moût devant être distillé. Le rectificateur présente un carter 1 sensiblement cylindrique dans lequel, dans l'exemple de réalisation illus- tré, sont fixés quatre châssis horizontaux d'ébullition 2, 3, 4, 5. Les compartiments respectivement situés au-dessous du châssis d'ébullition 2 inférieur extrême, entre les châs- sis 2 et 3, entre les châssis 3 et 4, entre les châssis 4 et , et audessus du châssis 5, sont accessibles par l'intermé- diaire de cinq regards 6, 7, 8, 9, 10 pouvant être ouverts. Un déflegmateur 11 se trouve, de manière connue, dans la région supérieure extrême du carter 1 du rectifica- teur Le distillat est prélevé par l'entremise d'une bride de raccordement 12. Les châssis d'ébullition 2, 3, 4, 5 sont tous, pour l'essentiel, de réalisation identique; c'est pourquoi la des- cription détaillée ci-après porte exclusivement sur le châssis 2 inférieur extrême, représenté à échelle agrandie sur les fi- gures 2 et 3. A la place d'un orifice de passage à superficie re- lativement grande, comme tel était le cas dans des rectifica- teurs connus, le châssis d'ébullition 2 comprend trois zones perforées 13, 14, 15 qui présentent, respectivement, trois rangées de trous 16. Chaque zone perforée 13, 14, 15 est coiffée, à la face supérieure, par une tôle 17, 18, 19 en cornière dont les bords latéraux se trouvent à une distance de quelques milli- mètres seulement, de préférence d'environ 1 mm à 2 mm au-des- sus du châssis d'ébullition 2 proprement dit La position des tôles de recouvrement 17, 18, 19 est uniquement évoquée par des pointillés, sur la figure 2, pour ne pas gêner l'observa- tion des rangées de trous 16. Chaque tôle de recouvrement 17, 18, 19 est retenue dans cette position par deux boulons verticaux 20 et est blo- quée à demeure, de haut en bas, par l'intermédiaire d'écrous 21 (non représentés sur la figure 3) L'espacement précis des bords des tôles 17, 18, 19 peut, dans ce cas, être fermement arrêté par des pièces d'espacement appropriées qui ne sont pas illustrées sur la figure 3. Grâce à leur configuration étroite, les tôles de re- couvrement 17, 18, 19 peuvent être aisément déposées, en vue du nettoyage, par l'intermédiaire des regards 7 à 10 Lorsque les tôles 17, 18, 19 sont enlevées, les zones perforées 13, 14, 15 sont par ailleurs accessibles, à travers les regards 7 à 10, pour procéder au nettoyage. D'une manière connue par elle-même, les châssis d'ébullition 2, 3, 4 et 5 sont respectivement traversés par un tuyau de reflux 22, 23, 24, 25 dans la région marginale. La hauteur du niveau d'ébullition, c'est-à-dire le niveau du condensat bouillonnant sur le châssis d'ébullition 2, est déterminée par une tôle de trop-plein 26 qui entoure l'ouverture d'entrée du tuyau de reflux 22 Comme le révèle en particulier une observation de la figure 3, le niveau d'ébullition est relativement bas comparé à des rectifica- teurs connus; les tôles de recouvrement 17, 18, 19 peuvent être dotées d'une configuration aplatie telle que, le cas échéant, elles se trouvent intégralement dans le condensat. Dans l'exemple illustré, la surface totale de pas- sage, c'est-à-dire la somme des surfaces de tous les trous 16 pratiqués dans un châssis d'ébullition, représente environ 1/48 ème de la surface totale dudit châssis Ce rapport est choisi de telle sorte que, même sous une pression adéquate, il ne soit plus à craindre que du condensat retombe à travers les trous 16. Par l'intermédiaire d'un siphon 27, le tuyau de re- flux 22 du châssis d'ébullition 2 inférieur extrême renvoie du condensat excédentaire vers la cucurbite. Le rectificateur susdécrit fonctionne selon le prin- cipe du contre-courant, de la manière exposée ci-après. Les vapeurs, provenant de la cucurbite chauffée (non illustrée), traversent tout d'abord les trous 16 ménagés dans les trois zones perforées 13, 14, 15 du châssis d'ébullition 2 inférieur extrême; elles sont déviées par les tôles de re- couvrement 17, 18, 19 de ce châssis 2; puis sont expulsées, dans une direction approximativement horizontale, dans le con- densat qui bouillonne sur ledit châssis 2 La répartition des zones perforées 13, 14, 15, sur le châssis 2, est telle que les vapeurs qui montent à travers les trous 16, et sont dé- viées par les tôles (déflectrices) 17, 18, 19, atteignent tou- te la surface dudit châssis 2 Cela permet d'assurer que le condensat soit intégralement animé de mouvements brusques, dans toutes les régions du châssis 2, et bouillonne partout de manière uniforme L'échange s'opérant entre le condensat et les vapeurs s'en trouve, de la sorte, augmenté pour attein- dre un multiple de ceux de rectificateurs connus Suite à l'interaction uniforme ainsi obtenue, entre le condensat et les vapeurs, il est possible de réduire la quantité totale du condensat reposant sur le châssis 2, c'est-à-dire la hauteur du niveau d'ébullition sur ledit châssis, ce qui favorise da- vantage encore l'interaction et l'échange intervenant entre le condensat et les vapeurs. Les vapeurs provenant du châssis d'ébullition 2 tra- versent, de façon analogue, les trous 16 pratiqués dans les zones perforées 13, 14, 15 du deuxième châssis d'ébullition 3 sus-jacent Les processus décrits se répètent sur les châssis d'ébullition 4 et 5. Les vapeurs émanant du châssis d'ébullition 5 supé- rieur extrême parviennent pour finir, d'une manière connue par elle-même, au déflegmateur 11 dans lequel elles sont en partie condensées et évacuées pour l'autre partie, par l'intermédiai- re de la bride de raccordement 12, vers la tuyauterie suspen- due non représentée sur les dessins. Le type de réalisation susdécrit du rectificateur, comprenant un grand nombre de zones perforées 13, 14, 15 res- pectivement réparties de manière adéquate sur les châssis d'ébullition 2, 3, 4, 5, ainsi que les tôles planes de recou- vrement 17, 18, 19 placées au-dessus desdites zones 13, 14, , réclame manifestement un faible encombrement dans le sens vertical Un espace relativement conséquent subsiste, de ce fait, entre les châssis 2, 3, 4, 5 Cela facilite non seule- ment l'accessibilité des zones perforées 13, 14, 15 ainsi que des tôles de recouvrement 17, 18, 19, à des fins de nettoyage par l'intermédiaire des regards 6 à 10, comme déjà expliqué ci-avant Ce type de réalisation se prête aussi excellemment à la mise en place, dans l'espace séparant les châssis indi- viduels 2, 3, 4, 5, de garnitures catalytiques connues par elles-mêmes Ces garnitures catalytiques, renfermant princi- palement du cuivre, ont pour effet de maintenir faible la te- neur en uréthanne du produit achevé. Lorsqu'on utilise de telles garnitures catalytiques, les tuyaux de reflux 22, 23, 24, 25 sont déplacés un peu plus vers la région centrale du rectificateur, et sont raccourcis de manière qu'ils s'achèvent au-dessus des garnitures cataly- tiques Un siphon de trop-plein, semblable au siphon 27 illus- tré sur la figure 1 pour le tuyau de reflux 22 inférieur ex- trême, est respectivement fixé à leur extrémité inférieure. Le condensat refluant à partir du châssis d'ébullition res- pectivement supérieur, en empruntant le tuyau de reflux 22, parvient ainsi de haut en bas sur la garniture catalytique, sur laquelle il entre en interaction avec les vapeurs circu- lant de bas en haut. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées à l'appareil de distillation décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S - 1 Appareil de distillation pour la production d'eaux-de-vie ou de liqueurs, comprenant a) une cucurbite chauffée renfermant le moût b) un rectificateur disposé au-dessus de la cucurbite, et mu- ni d'au moins un châssis horizontal d'ébullition, appareil dans lequel c) le châssis d'ébullition est percé d'au moins un orifice de passage coiffé d'un dispositif déflecteur qui dirige, à travers le condensat reposant sur ledit châssis d'ébulli- tion, les vapeurs montant à travers ledit orifice de pas- sage, appareil caractérisé par le fait d) qu'une pluralité de trous ( 16), remplissant la fonction d'orifices de passage, sont prévus avec répartition sur le châssis d'ébullition ( 2, 3, 4, 5); et e) que le dispositif déflecteur est réalisé sous la forme d'une pluralité de tôles planes de recouvrement ( 17, 18, 19) dont les bords sont espacés, du châssis d'ébullition ( 2, 3, 4, 5), de quelques millimètres seulement. 2 Appareil de distillation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'espacement, entre les bords des tôles de recouvrement ( 17, 18, 19) et le châssis d'ébul- lition ( 2, 3, 4, 5), est réglable. 3 Appareil de distillation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'espacement, entre les bords des tôles de recouvrement ( 17, 18, 19) et le châssis d'ébullition ( 2, 3, 4, 5), mesure de 1 millimètre à 2 milli- mètres. 4 Appareil de distillation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les tô- les de recouvrement ( 17, 18, 19) sont des tôles profilées. Appareil de distillation selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les tôles de recouvrement ( 17, 18, 19) présentent un profil en forme de toiture. 6 Appareil de distillation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les trous ( 16) sont regroupés en plusieurs zones perforées ( 13, 14, 15), respectivement coiffées par une tôle de recou- vrement ( 17, 18, 19). 7 Appareil de distillation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rapport, entre la surface totale des trous ( 16) ("surface totale de passage") et la surface totale du châssis d'ébulli- tion ( 2, 3, 4, 5), est compris entre 1: 30 et 1: 60. 8 Appareil de distillation selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le rapport, entre la surface totale des trous ( 16) et la surface totale du châssis d'ébul- lition ( 2, 3, 4, 5), est compris entre 1: 45 et 1: 50. 9 Appareil de distillation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'une garniture catalytique est disposée au-dessus des tôles de re- couvrement ( 17, 18, 19).