Brevet FR2690854A1 — publié le 19931112

Installation pour le traitement à très haute pression de produits liquides La présente invention concerne une installation pour le traitement à très haute pression de produits liquides. L'invention s'applique d'une façon toute particulière aux produits liquides alimentaires tels que les jus de fruits par exemple. Cependant, elle peut également s'appliquer à d'autres produits liquides à usages externes tels que des produits pour soins corporels par exemple et d'une manière plus générale au domaine des produits pharmaceutiques. I1 existe actuellement des jus de fruits tels que des jus d'orange qui peuvent s'acheter tout préparés et qui n'ont subi aucun traitement autre que celui nécessaire pour exprimer le jus des fruits de départ, en particulier aucun traitement de température ni aucun additif. L'inconvénient de tels jus de fruits est que leur conservation est délicate : au maximum cinq jours à une température inférieure à 5C. Un nouveau procédé connu permet de réduire la teneur en levures, moisissures et formes bactériennes végétatives au moins au 1/20ème de la teneur initiale. Ce procédé consiste à soumettre le liquide à une simple pression, très élevée, de l'ordre de 4 à 5000 bars pendant quelques minutes. Pour les produits liquides alimentaires, un tel procédé a pour avantage qu'il permet une conservation meilleure, de l'ordre de quinze jours jusqu'à environ 10 C et sans que les qualités gustatives n'aient pratiquement à en souffrir et en tout cas un tel produit ressemble beaucoup plus à un produit frais et cru qu'à un produit ayant subi par exemple une pasteurisation. L'invention a pour but de proposer une installation industrielle permettant un tel traitement. L'invention a ainsi pour objet une installation pour le traitement à très haute pression de produits liquides, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier récipient pour le liquide à traiter, un second récipient pour le liquide traité, les deux récipients étant chacun reliés à une extrémité d'une chambre de traitement à très haute pression, le premier récipient par l'intermédiaire d'un clapet de non retour vers le premier récipient et le deuxième récipient par l'intermédiaire d'une vanne à ouverture et fermeture commandées, ladite chambre de traitement à très haute pression appartenant à un bloc mécanique de traitement divisé en deux parties distinctes mais solidaires, dont une première partie comprenant une enceinte qui délimite ladite chambre de traitement à très haute pression et dans laquelle pénètre un piston de traitement et une seconde partie constituant un vérin à double effet comportant un ensemble mobile et un corps fixe, le corps fixe étant solidaire de ladite enceinte et ledit ensemble mobile étant relié audit piston de traitement par une tige de liaison, ledit corps fixe étant relié par des canalisations à un groupe de pompage hydraulique. Selon une réalisation particulière, ledit ensemble mobile comprend un piston moteur situé dans ledit corps fixe à l'intérieur d'un premier cylindre et délimitant entre luimême et un fond de cylindre une chambre haute pression alimentée en fluide moteur, et un piston de rappel relié audit piston moteur par un axe traversant ledit fond de cylindre et logé dans un second cylindre du corps fixe et délimitant entre lui-même et ledit fond de cylindre une chambre haute pression alimentée en fluide moteur, la surface active du piston de traitement étant inférieure à celle du piston moteur. Selon une autre caractéristique, la chambre de traitement à très haute pression est chemisée et l'enceinte comprend un canal d'arrivée et un canal de sortie pour un fluide de circulation aboutissant aux extrémités d'une gorge hélicoïdale exécutée à l'interface entre ladite chemise et 1 'enceinte. On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une installation selon l'invention. La figure 2 représente, en vue agrandie, en coupe axiale, le bloc mécanique de traitement schématisé sur la figure 1. En se référant aux figures, l'installation comprend un premier récipient 1 contenant un liquide 2 à traiter. Ce récipient est alimenté par une conduite d'arrivée 3 équipée d'une vanne 4. Le premier récipient 1 est relié, par une canalisation 5 équipée d'un clapet 6 de non retour vers le récipient, à une extrémité d'une chambre de traitement à très haute pression 7 d'un bloc mécanique de traitement 8. A la chambre de traitement à très haute pression 7 est également relié, par une canalisation 9, un second récipient lo pour la réception du liquide traité. La canalisation 9 est équipée d'une vanne 11 à ouverture et fermeture commandées de façon à ne délivrer le liquide, maintenu sous très haute pression dans la chambre de traitement à très haute pression 7, qu'au bout de la durée du traitement prévu (genéralement de quelques minutes).En parallèle sur la vanne 11 est disposée une soupape de sécurité 12 tarée à une pression supérieure à la pression nominale de traitement qui doit régner dans la chambre de traitement à très haute pression 7. La pression de traitement est par exemple de 4000 bars et la soupape de sécurité 12 est par exemple tarée à 4500 bars. Le second récipient 10 est en outre équipé d'-une vanne de vidange 13 pour l'extraction du liquide traité. Un manomètre 14 est branché sur la canalisation 9. Le bloc mécanique de traitement 8, représenté en vue agrandie figure 2, est divisé en deux parties distinctes mais solidaires : une première partie 15 qui comprend une enceinte 16 délimitant la chambre de traitement à très haute pression 7 et une seconde partie 17 qui constitue un vérin à double effet. Le vérin à double effet comprend un corps fixe 18 et un ensemble mobile comprenant un piston moteur 19 et un piston de rappel 20 reliés l'un à l'autre par un axe 21. Cet ensemble mobile est relié à un piston de traitement 22 qui pénètre dans la chambre de traitement à très haute pression 7 par une tige de liaison 23. L'enceinte 16 et le corps fixe 18 sont solidaires, par exemple monobloc et un perçage 24 permet d'avoir accès aux pièces internes du mécanisme. Le piston moteur 19 est situé à l'intérieur du corps fixe 18 dans un premier cylindre 25 et délimitant entre luimême et un fond de cylindre 26 une chambre à haute pression 27 alimentée en fluide moteur par une canalisation à haute pression 28 reliée à une pompe à haute pression 29. Le piston de rappel 20 est logé dans un second cylindre 30 du corps fixe 18 et il délimite entre lui-même et le fond de cylindre 26 une chambre basse pression 31 alimentée en fluide moteur par une canalisation à basse pression 32 reliée à une pompe à basse pression 33. L'axe 21 reliant le piston moteur 19 au piston de rappel 20 traverse d'une façon étanche le fond de cylindre 26. La pompe à haute pression 29 est une pompe hydraulique débitant à 1000 bars et la pompe à basse pression 33 débite à 200 bars. De façon à réaliser un multiplicateur de pression, la section utile du piston de traitement 22 est plus faible que la section utile du piston moteur 19. Dans l'exemple donné où la pression de traitement est de 4000 bars et où la haute pression, fournie par la pompe à haute pression 29, est de 1000 bars, les sections sont dans le rapport de un à quatre. La chambre à très haute pression 7 est équipée d'une chemise 34, en acier inoxydable, frettée thermiquement à l'intérieur de l'enceinte 16. Une gorge hélicoïdale 35, aboutissant à des canaux d'arrivée 36 et de sortie 37 effectués dans l'enceinte 16, exécutée à l'interface entre la chemise 34 et l'enceinte 16, permet de faire circuler un fluide de chauffage ou de refroidissement pour un éventuel traitement thermique associé à un traitement haute pression pour certains liquides. Les pompes haute et basse pressions 29 et 33 puisent le liquide moteur 38 dans un bac 39. Le groupe de pompage hydraulique est complété par une vanne de vidange 40 de la chambre à haute pression 27, commandée à l'ouverture et à la fermeture, une vanne de vidange 41 de la chambre à basse pression 31 également commandée à l'ouverture et à la fermeture, une soupape de sécurité 42 tarée par exemple à 1200 bars si la haute pression est de 1000 bars, une soupape de sécurité 43 tarée par exemple à 240 bars si la basse pression est de 200 bars, et deux manomètres 44 et 45 branchés respectivement sur les canalisations à haute et basse pressions 28 et 32. Enfin, l'ensemble mobile se prolonge par une tige 46 qui comporte deux gorges 47 et 48 pour l'actionnement d'un contact de fin de course 49. Le fonctionnement de l'ensemble est le suivant Dans la position représentée sur les figures, l'ensemble mobile est situé en position fin de course vers la gauche, c'est-à-dire en fin de phase d'aspiration du liquide dans la chambre de traitement à très haute pression 7. Pendant cette phase d'aspiration la pompe à basse pression 33 est en marche, la pompe à haute pression 29 arrêtée, les vannes 11 et 41 fermées et la vanne 40 ouverte de façon à permettre la vidange dans le bac 39 du liquide moteur contenu dans la chambre à haute pression 27. Arrivé dans la position représentée sur les figures, le contact de fin de course 49, actionné par la gorge, commande l'arrêt de la pompe basse pression 33 et la mise en marche de la pompe haute pression 29 ainsi que la fermeture de la vanne 40, et l'ouverture de la vanne 41 pour la vidange de la chambre à basse pression 31 dans le bac 39.La vanne 11 est maintenue fermée. La pression monte dans la chambre à haute pression 27 jusqu'à atteindre la pression de 1000 bars. A ce moment, la pression dans la chambre à très haute pression 7 est de 4000 bars, le liquide se comprime légèrement provoquant un léger déplacement vers la droite de l'ensemble mobile. Lorsque la pression atteint les 4000 bars dans la chambre 7, celle-ci est mesurée par le manomètre 14 qui commande le temps de départ d'un système d'horloge, réglé à la durée du traitement désirée, par exemple quatre minutes, au bout duquel l'ouverture de la vanne 11 est commandée. L'ouverture de cette vanne provoquant la chute de pression dans les chambres 7 et 27, l'ensemble mobile, sous l'action de la pompe haute pression 29 continue son déplacement vers la droite assurant ainsi la vidange de la chambre à très haute pression 7 dans le second récipient 10 et également la vidange du fluide moteur contenu dans la chambre basse pression 31 vers le bac 39.Lorsque le contact de fin de course 49 est actionné par la gorge 47, la pompe haute pression 29 s'arrête, la pompe basse pression 33 démarre, les vannes 11 et 41 se ferment et la vanne 40 s'ouvre, et le cycle d'aspiration commence par le déplacement de l'ensemble mobile vers la gauche et la vidange de la chambre haute pression 27 dans le bac 39. Lorsque le contact de fin de course 49 tombe dans la gorge 48, le cycle de compression recommence de nouveau. L'installation assure la séparation complète, bien qu'avec un unique bloc mécanique de traitement 8, de la première partie 15 qui est la partie traitement proprement dite, de la deuxième partie 17 constituant la partie motrice. Cette séparation empêche totalement toute souillure de la chambre de traitement 7 par une éventuelle fuite du fluide moteur hors de la chambre haute pression 27. En outre, cette séparation permet d'étuver la première partie 15 au contact des liquides à traiter. L'installation assure un traitement à très haute pression en régime continu, ou semi-continu, par aspiration et refoulement successifs, sans remise à l'air de la zone en contact avec le liquide à traiter : la chambre 7. REVENDICATIONS 1/ Installation pour le traitement à très haute pression de produits liquides (2), caractérisée en ce qu'elle comprend un premier récipient (1) pour le liquide (2) à traiter, un second récipient (10) pour le liquide traité, les deux récipients étant chacun reliés à une extrémité d'une chambre de traitement à très haute pression (7), le premier récipient (1) par l'intermédiaire d'un clapet de non retour (6) vers le premier récipient et le deuxième récipient (10) par l'intermédiaire d'une vanne (11) à ouverture et fermeture commandées, ladite chambre de traitement à très haute pression (7) appartenant à un bloc mécanique de traitement (8) divisé en deux parties distinctes (15, 17) mais solidaires, dont une première partie (15) comprenant une enceinte (16) qui délimite ladite chambre de traitement à très haute pression (7) et dans laquelle pénètre un piston de traitement (22) et une seconde partie (17) constituant un vérin à double effet comportant un ensemble mobile et un corps fixe (18), le corps fixe (18) étant solidaire de ladite enceinte (16) et ledit ensemble mobile étant relié audit piston de traitement (22) par une tige de liaison (23), ledit corps fixe (18) étant relié par des canalisations (28, 31) à un groupe de pompage hydraulique (29, 33). 2/ Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit ensemble mobile comprend un piston moteur (19) situé dans ledit corps fixe (18) à l'intérieur d'un premier cylindre (25) et délimitant entre lui-même et un fond de cylindre (26), une chambre haute pression (27) alimentée en fluide moteur, et un piston de rappel (20) relié audit piston moteur (19) par un axe (21) traversant ledit fond de cylindre (26) et logé dans un second cylindre (30) du corps fixe (18) et délimitant entre lui-même et ledit fond de cylindre (26) une chambre basse pression (31) alimentée en fluide moteur, la surface active du piston de traitement (22) étant inférieure à celle du piston moteur (19). 3/ Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite chambre de traitement à très haute pression (7) est chemisée (34) et en ce que l'enceinte (16) comprend un canal d'arrivée (36) et un canal de sortie (37) pour un fluide de circulation, aboutissant aux extrémités d'une gorge hélicoïdale (35) exécutée à l'interface entre ladite chemise (34) et l'enceinte (16).