Brevet FR2704049A1 — publié le 19941021

DESCRIPTION La présente invention concerne un échangeur de chaleur de type tubulaire à double tube permettant de refroidir de la vendange entière égrappée destinée à la vinification. Une variante d'utilisation permet de réchauffer de la vendange entière. Le refroidissement de vendange entière destinée à la vinification est un traitement qui permet de conditionner la vendange très rapidement après la récolte à une température la mettant à l'abri de tout départ en fermentation, afin de lui faire subir soit une macération préfermentaire en cuve, soit un pressurage à froid. Ce refroidissement doit être exécuté en continu et au plus tôt au fur et à mesure des arrivées de bennes de vendange par un appareil qui s'insère dans la chaîne technique de réception du raisin, entre l'égrappoir et les cuves de macération ou le pressoir. Les autres exigences requises par ce traitement de refroidissement sont les suivantes - traitement en continu à rythme variable - traitement sans trituration du produit vendange - traitement à l'abri de l'air - choix par l'utilisateur de la température finale- du produit vendange, quelle que soit la température à laquelle il arrive à la cave Les systèmes connus existant pour refroidir la vendange égrappée sont de trois types - Les systèmes de refroidissement statique en cuves qui interrompent la chaîne de traitement : ils nécessitent un stockage de la vendange dans des cuves équipées d'une surface d'échange ou dans lesquelles est versé un produit frigorigène au contact de la vendange, du type neige carbonique. Dans d'autres cas, c'est le jus de la vendange égouttée qui est refroidi puis reversé par arrosage sur la vendange, le cycle étant à renouveler plusieurs fois pour obtenir un refroidissement convenable. Ces systèmes nécessitent des dépots en cuves, un délai d'attente assez long pour obtenir un refroidissement convenable de la masse de vendange, et une reprise de déstockage des dépots de vendange pour passer à la phase suivante de la vinification. Le refroidissement statique en cuve est par ailleurs non homogène, les volumes de vendange au contact des surfaces d'échange étant mieux refroidis que les volumes qui en sont éloignés. Dans le cas de la neige carbonique, ce produit est par ailleurs coûteux, perdu à chaque utilisation. - Les systèmes de refroidissement dynamique en continu dans des cuves à circulation de la vendange. Ces systèmes ont l'inconvénient majeur de provoquer une oxydation importante de la vendange par le brassage que la circulation impose. - Les systèmes de refroidissement dynamique en continu par échangeur tubulaire traditionnel. Ce type d'échangeur constitué de sections droites de tube reliées par des crosses standard "du commerce" est initialement destiné à refroidir des liquides ou des fluides visqueux faiblement chargés Son utilisation pour de la vendange entière entraîne de grosses pertes de charge. En effet, la vendange propulsée dans l'échangeur par une pompe volumétrique en sortie d'égrappoir doit subir le passage dans les crosses standard "du commerce". Outre la montée de la pression à des valeurs insurmontables pour la pompe, la vendange subit une trituration importante. La réduction de ces pertes de charge n'est alors possible que par une reduction de longueur de l'ensemble tubulaire, ce qui entraîne une réduction de sa surface d'échange. Pour compenser cette diminution d'échange, il faut alors augmenter l'écart de température d'échange entre la vendange et le fluide caloporteur, et donc abaisser considérablement la température du fluide caloporteur. Ceci peut provoquer une prise en glace du jus de la vendange, dès lors que le flot s'interrompt ou se ralentit. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. La figure 1 représente le dispositif selon l'invention, en vue horizontale du dessus. La figure 2 représente le dispositif en vue de face A. La figure 3 représente le dispositif en vue de face B. Il s'agit d'un échangeur tubulaire à double tube en acier inoxydable dont le tube intérieur destiné au passage de la vendange est constitué d'une série de sections d'une longueur d'environ 6 mètres (1), reliées entre elles par des crosses de liaison constituées de tube du même diamètre que le tube des sections droites. Les crosses de liaison sont cintrées en demi-cercle (2), le rayon de ce demi-cercle étant supérieur à cinq fois le diamètre nominal intérieur du tube (3), ce diamètre nominal étant au moins égal à 50 mm. Les sections droites du tube (1) sont enveloppéès d'un second tube de diamètre supérieur (4), permettant le passage du fluide caloporteur à contre-courant ou à co-courant de la vendange.Les entrée et sortie du fluide caloporteur figurent en (Il). Les liaisons entre les sections du tube enveloppe sont réalisées en sections droites (5). Le nombre de sections droites et de crosses assemblés dépend de la longueur totale du tube d'échange, elle-même déterminée par la surface d'échange exigée. Le diamètre nominal du tube intérieur et le diamètre nominal du tube extérieur sont sélectionnés en fonction de la surface d'échange exigée et du débit demandé. La vendange est introduite en (9), propulsée par une pompe volumétrique et ressort en (10) à l'extrêmité de l'échangeur. Elle se trouve refroidie en masse par son passage dans toute la longueur de l'échangeur, le jus et le grain étant animés d'une turbulence favorable à l'homogénéité du refroidissement. Le passage de la vendange d'une section droite de 11 échangeur à la section droite suivante s'effectue par la crosse de liaison cintrée avec une perte de charge correspondant pratiquement à celle qu'aurait une section droite de longueur équivalente. Le passage de la vendange par cette crosse ne créant aucune contrainte de résistance particulière, la vendange se trouve à l'abri de toute trituration. Cette moindre contrainte de perte de charge permet d'utiliser une longueur totale d'échangeur assez importante, soit une surface d'échange importante et donc une température du fluide caloporteur qui évite les risques de prise en glace. Les crosses de liaison cintrées en demi-cercle sont reliées aux sections droites par des brides boulonnées ou des raccords trois pièces (6) enserrant un joint d'étanchéité. Ceci permet de les démonter rapidement afin de pracéder à l'inspection et au nettoyage de toutes les sections du tube échangeur. Le dispositif selon l'invention est réalisé avec des sections droites de tube à profil intérieur spiralé à haute turbulence, procurant les meilleures conditions d'échange thermique, soit un coefficient d'échange compris entre 1 100 et 1 500 Kcal/h/m2/0C. I1 est également réalisé en variante avec du tube à profil intérieur bosselé et avec du tube à profil intérieur lisse. Le dispositif selon l'invention a été prévu pour traiter en continu de la vendange entière à des rythmes compris entre 5 tonnes par heure et 50 tonnes par heure, en fonction de la sélection du diamètre et de la longueur totale du tube d'échange. Le dispositif selon l'invention a été prévu pour être équipé dune régulation automatique qui se charge de régler en permanence les conditions de l'échange thermique en fonction de la température de la vendange et de la pression exercée dans l'échangeur ; une réservation pour sonde de température à réponse numérique est donc installée en entrée et en sortie du tube de l'échangeur (7) ; une réservation pour un capteur de pression à réponse numérique est installée en entrée de la première section du tube intérieur de l'échangeur (8). Le dispositif selon l'invention est utilisable pour refroidir tout type de produit dont les caractéristiques, la densité et la fluidité sont équivalentes à celles de la vendange entière égrappée. Le dispositif selon l'invention est utilisable pour réchauffeur de la vendange entière ou tout autre produit équivalent. REVENDICATIONS 1/ Dispositif échangeur de chaleur de type tubulaire à double tube en acier inoxydable pour refroidir ou réchauffer de la vendange entière égrapée destinée à la vinification, caractérisé par le fait que le tube intérieur recevant le produit est composé de sections droites (1) reliées entre elles par des crosses de tube cintré en demicercle (2) dlun rayon minimum égal à cinq fois le diamètre nominal du tube (3), ce diamètre nominal étant au minimum égal à 50 mm. 2/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les crosses du tube cintré en demi-cercle (2) sont démontables, reliées aux sections droites par des fixations à brides boulonnées ou raccords trois pièces (6) enserrant un joint d'étanchéité. 3/ Dispositif selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé par le fait que le profil intérieur des sections droites du tube recevant le produit est spiralé. En variante, ce tube est soit bosselé soit lisse. 4/ Dispositif selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé par le fait qu'une réservation pour une sonde de température (7) est installée à l'extrêmité de la première et de la dernière section du tube intérieur recevant le produit, et qu'une réservation pour un capteur de pression est installée au début de la première section (8).