Brevet FR2708211A1 — publié le 19950203

Cuve de mélange. La présente invention concerne une cuve de mélange du type comprenant une cuve récipient, un arbre mélangeur tournant portant des aubes mélangeuses, et un organe moteur commandant ledit arbre mélangeur tournant. La cuve de mélange selon l'invention est utilisée dans le domaine alimentaire pour la production de produits alimentaires, tels que de la pâte. On sait qu'une partie du mélange, pendant l'opération, adhère aux parois internes de la cuve de mélange horizontale et à l'arbre rotatif, etc., en produisant un dépôt de matière contenant des charges bactériennes intolérables. Les cuves de mélange connues sont constituées d'un conteneur essentiellement cylindrique fixe à axe horizontal, dans lequel est monté un arbre mélangeur rotatif coaxial comportant une pluralité d'aubes. Dans les cuves de mélange connues, le mélange est poussé vers l'avant par ledit arbre mélangeur pour entraîner le produit de la trappe de chargement de la cuve à la trappe de déchargement. L'arbre mélangeur rotatif est habituellement commandé par un moto-réducteur. Des conditions particulières de température, de viscosité, de pression, et d'autres facteurs sont à l'origine de l'adhérence inévitable d'une partie de la matière aux parois internes de la cuve. Le problème susmentionné concerne toutes les machines qui traitent les pâtes alimentaires et produits analogues. Dans le secteur alimentaire surtout, les résidus restant à l'intérieur de la cuve, pendant un temps très bref, contaminent également le nouveau mélange frais avec lequel ils entrent en contact. Il est donc nécessaire d'arrêter la cuve de mélange à intervalles plus ou moins réguliers pour pouvoir procéder aux opérations de nettoyage. Le nettoyage périodique est imposé par les réglementations d'hygiène en vigueur. Le nettoyage est un processus physico-chimique dans la mesure o la surface interne de la cuve, les résidus du mélange et les détergents utilisés s'influencent réciproquement. Les résidus à enlever avec la phase de nettoyage peuvent être solubles ou non solubles dans l'eau, d'o les difficultés rencontrées dans ladite phase de nettoyage. Le dépôt de la matière sur les parois de la cuve peut être lié à différents facteurs, parmi lesquels: - un facteur de type mécanique, occasionné par la rugosité ou la particularité de la surface; - un facteur de type électrique, occasionné par des forces de nature électrostatique; un facteur chimique, occasionné par la réaction entre la matière constituant la paroi et la matière mélangée; - un facteur chimico-physique d'absorption occasionné par des forces intermoléculaires. L'adhésion de la pâte aux parois internes et aux dispositifs présents à l'intérieur de la cuve peut être provoquée par l'un ou plusieurs de ces facteurs. Le cycle de nettoyage manuel constitue un travail fastidieux pour la main-d'oeuvre employée et se révèle particulièrement long, de l'ordre de deux heures pour une cuve ayant une capacité de 300 litres environ. Pour réduire lesdits dépôts, il est connu de monter aux extrémités de l'arbre mélangeur rotatif des éléments racleurs qui épousent les parois terminales de la cuve de mélange et les nettoient en continu pendant la phase de traitement. On connait également des systèmes de nettoyage comprenant une pluralité d'injecteurs par lesquels de l'eau, ou une solution détergente appropriée, est pulvérisée. Ces systèmes connus prévoient l'utilisation d'appareillages extérieurs qui doivent être introduits dans la cuve à la fin du cycle normal de production, cette technique impliquant un travail manuel tant pour le nettoyage que pour le transport des appareillages de lavage à proximité de la cuve de mélange à nettoyer. D'autres systèmes de lavage prévoient l'emploi d'une pluralité d'injecteurs fixes montés directement à l'intérieur de la cuve. Ces systèmes connus demandent de longs temps d'arrêt pendant lesquels le mélangeur lui-même et les autres dispositifs associés sont à l'arrêt, réduisant notablement la productivité de l'installation. Dans tous les cas, ces systèmes sont limités par leur conception qui repose sur l'enlèvement des dépôts une fois formés, sans chercher à en éviter la formation de quelque manière que ce soit. On connaît un dispositif qui permet l'oscillation dans le sens axial de l'arbre mélangeur. Ce mouvement alterné permet aux extrémités des aubes d'effleurer toute la surface cylindrique de la cuve de mélange. La forme habituelle en U des cuves comporte toutefois l'inconvénient, avec un tel système, de ne rendre possible que le nettoyage de la partie inférieure de ladite cuve. Si ce système était appliqué à une cuve de forme circulaire, il entraînerait une rotation du mélange, empêchant son traitement correct et compromettant le résultat de l'opération. Pour pallier les inconvénients de la technique connue, et pour obtenir d'autres avantages ultérieurs, le déposant a étudié, expérimenté et réalisé la présente invention. Un objet de l'invention est de réaliser une cuve de mélange qui élimine le travail manuel fastidieux de l'opérateur, et qui réduit nettement les temps de nettoyage et les rend moins fréquents, tout en garantissant toujours la qualité du nettoyage conformément aux réglementations sanitaires et d'hygiène en vigueur. La cuve de mélange selon l'invention est constituée de deux coquilles essentiellement semi-cylindriques, respectivement appelées fond et couvercle, bloquées longitudinalement entre elles de manière amovible. En débloquant et en séparant lesdites deux coquilles, il est possible d'ouvrir la cuve de mélange et d'extraire aisément l'arbre mélangeur, pour effectuer le nettoyage aussi bien des parois internes de ladite cuve de mélange que de l'arbre mélangeur. La cuve de mélange selon l'invention présente à l'intérieur une cage de nettoyage tournante, coaxiale à l'arbre mélangeur, qui tourne indépendamment de celui-ci, dans le même sens ou dans le sens contraire, selon les exigences. Ladite cage de nettoyage présente une pluralité de bras reliés périphériquement entre eux par des éléments racleurs longitudinaux. Lesdits éléments racleurs longitudinaux décrivent un mouvement essentiellement rectiligne. Selon une variante, lesdits éléments racleurs longitudinaux décrivent un mouvement sensiblement hélicoïdal. Ladite cage de nettoyage tourne autour de l'axe de l'arbre mélangeur et est actionnée par un second moyen moteur, avantageusement mais non nécessairement monté sur la partie opposée dudit premier moyen moteur de commande de l'arbre mélangeur. Selon une variante, l'arbre mélangeur est associé à la cage de nettoyage par un groupe réducteur. Pendant la phase de travail au cours de laquelle les ingrédients sont acheminés dans ladite cuve de mélange et mélangés par ledit arbre mélangeur, la cage de nettoyage tourne en continu à vitesse sélectionnée. De cette manière, pendant la phase de travail, les éléments racleurs longitudinaux de la cage de nettoyage nettoient les parois internes des coquilles composant la cuve, en raclant également les parois latérales d'assemblage desdites coquilles. Ces éléments racleurs nettoient, de plus, l'arbre mélangeur et ses aubes. Dans cette opération, les bras associés auxdits éléments racleurs longitudinaux, raclent l'arbre mélangeur et les aubes et contribuent aussi à mélanger la masse de produit en formation et à nettoyer simultanément les aubes. Cette opération de nettoyage, exécutée en continu pendant la phase de travail de la cuve de mélange, réduit notablement la formation de résidus et de dépôts à l'intérieur de ladite cuve. De cette façon, les opérations de nettoyage proprement dites, qui requièrent l'arrêt de la machine et son ouverture et démontage consécutifs, sont beaucoup moins fréquentes. Une fois la cuve de mélange selon l'invention ouverte et le couvercle déposé, il est possible d'exécuter le cycle de nettoyage qui prévoit les phases suivantes: - extraction de l'arbre mélangeur et de la cage de nettoyage pour les nettoyer séparément ou les remplacer par d'autres pièces déjà préparées et propres; - nettoyage des parois internes de la cuve. Avec la cuve de mélange selon l'invention, la fréquence et la durée des arrêts de l'installation sont très réduites, assurant ainsi une productivité considérablement supérieure à celle des installations connues. Une fois les opérations de nettoyage effectuées, la cuve est remontée en repositionnant la cage de nettoyage et l'arbre mélangeur, et en rétablissant les connexions des moyens moteurs respectifs, puis en refermant le couvercle. Les dessins annexés sont fournis à titre indicatif non limitatif et illustrent une forme de réalisation préférentielle de l'invention. Sur les dessins: - la figure 1 illustre schématiquement une cuve de mélange selon l'invention; - la figure 2 montre la cuve de mélange de la figure 1 en position ouverte et démontée pour la phase de nettoyage; - la figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale à échelle agrandie de la cuve de mélange de la figure 1; et - la figure 4 est une vue dans le sens de la flèche A de la cuve de mélange de la figure 3. Selon les figures annexées, le numéro de référence 10 indique généralement une cuve de mélange selon l'invention. La cuve de mélange 10 selon l'invention est utilisée dans le domaine alimentaire pour mélanger les ingrédients qui y sont introduits, afin d'obtenir une pâte pratiquement homogène. La cuve de mélange 10 selon l'invention comprend deux coquilles 11 semicylindriques assemblées entre elles de manière amovible pour constituer un cylindre d'axe sensiblement horizontal. Lesdites deux coquilles 11 servent respectivement de couvercle lla et de fond llb à ladite cuve de mélange 10, le fond llb étant fixé au châssis support 12 de la cuve 10. Le couvercle lla présente une trappe de chargement 20a, placée avantageusement en partie haute et à une extrémité de la cuve de mélange 10, alors que le fond 11b présente une trappe de déchargement 20b, placée avantageusement en partie basse et à la partie opposée de la cuve de mélange 10. La cuve de mélange 10 selon l'invention possède, à l'intérieur, un arbre mélangeur tournant 14 et une cage de nettoyage 16, tous deux montés coaxialement. Dans le cas illustré, l'arbre mélangeur tournant 14 comporte une pluralité d'aubes 17 qui servent à mélanger les ingrédients et à faire avancer le mélange vers la trappe de déchargement 20b. L'arbre mélangeur tournant 14 est supporté par des premiers moyens à roulement 15, placés aux deux extrémités, et est raccordé, par l'intermédiaire d'un premier joint 18, à l'arbre d'un premier moyen moto-réducteur 19. La cage de nettoyage 16 comprend une pluralité de bras 21, par exemple, trois bras disposés à 120 , reliés entre eux par des éléments racleurs longitudinaux 13, et disposés sur le côté des aubes mélangeuses. Lesdits éléments racleurs longitudinaux 13 décrivent un mouvement sensiblement rectiligne et parallèle à l'axe longitudinal de l'arbre mélangeur 14. Selon une variante de réalisation, lesdits éléments racleurs longitudinaux 13 décrivent un mouvement hélicoïdal. Les éléments racleurs longitudinaux 13 sont positionnés de manière à coopérer sensiblement avec les parois internes des coquilles 11 constituant la cuve de mélange 10. La cage de nettoyage 16 est supportée par des seconds moyens à roulement 115 placés aux extrémités, et est reliée, par l'intermédiaire d'un second joint 118, à l'arbre d'un second moyen moto-réducteur 119. Le premier joint 18 et le second joint 118 peuvent être tous les deux démontés à l'arrêt. Lesdits premier et second moyen moto-réducteur 19 et 119 sont avantageusement, mais pas nécessairement, placés de part et d'autre de ladite cuve de mélange 10. Selon une variante, la cage de nettoyage 16 est associée à l'arbre mélangeur 14 d'o elle tire son mouvement par un moto-réducteur. Pendant les opérations de travail, le premier moyen moto-réducteur 19 fait tourner l'arbre mélangeur 14 dans un sens, tandis que le second moyen moto-réducteur 119 fait tourner la cage de nettoyage 16 de la manière désirée, dans le même sens ou dans le sens contraire, selon les nécessités. De cette manière, on évite la formation de dépôts du mélange sur les parois internes des coquilles 11, ou de toute façon on en réduit l'ampleur, ce qui diminue le nombre d'arrêts pour effectuer le cycle de nettoyage. Les bras 21 ont également pour fonction de racler l'arbre mélangeur 14 dans les endroits difficiles d'accès par lesdits bras 21. Les opérations de nettoyage de la cuve de mélange 10 selon l'invention sont considérablement simplifiées et accélérées. En effet, le cycle de nettoyage prévoit les phases suivantes: - ouverture de la cuve de mélange 10 par déblocage et soulèvement consécutif du couvercle lla du fond llb; démontage de l'arbre mélangeur 14 du premier moyen moto- réducteur 19 par dépose du premier joint 18; - démontage de la cage de nettoyage 16 du second moyen moto-réducteur 119 par dépose du second joint 118; ouverture des supports des roulements 15, 115; - extraction de la cage de nettoyage 16 et lavage de celle-ci, ou remplacement de celle-ci par une autre cage de nettoyage 16 propre; - extraction de l'arbre mélangeur 14 et lavage de celui-ci, ou remplacement de celui-ci par un autre arbre mélangeur 14 propre. REVENDICATIONS 1. Cuve de mélange pour produits alimentaires, tels que de la pâte, comprenant une cuve récipient (10), un arbre mélangeur tournant (14) portant des aubes mélangeuses (17), et un organe moteur (19) commandant ledit arbre mélangeur tournant (14), caractérisée en ce que coaxialement à l'arbre mélangeur tournant (14) et extérieurement aux aubes mélangeuses (17), se trouve une cage de nettoyage (16) coopérant avec la partie interne de la cuve (10), ladite cage de nettoyage (16) étant animée d'un mouvement rotatif différent du mouvement de l'arbre mélangeur tournant (14). 2. Cuve de mélange selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cage de nettoyage (16) comporte des bras intermédiaires (21) reliés par des éléments racleurs longitudinaux (13). 3. Cuve de mélange selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la cage de nettoyage (16) a un mouvement propre. 4. Cuve de mélange selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la cage de nettoyage (16) est associée à l'arbre mélangeur tournant (14) et en ce qu'elle tire son mouvement de celui-ci. 5. Cuve de mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bras intermédiaires (21) de nettoyage sont placés sur le côté des aubes mélangeuses (17). 6. Cuve de mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cuve (10) comprend deux coquilles (11a, llb) associées longitudinalement. 7. Cuve de mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cage de nettoyage (16) et l'arbre mélangeur (14) sont démontables.