Brevet FR2801098A1 — publié le 20010518

ECHANGEUR THERMIQUE POUR LA VENDANGE La présente invention a trait à un échangeur thermique pour vendange et plus particulièrement à un échangeur permettant d'abaisser la température de la vendange dans la perspective d'une vinification des monts à basse température, ou au contraire d'élever la température de la vendange, si nécessaire, par exemple pour une thermovinification ultérieure. Les températures de rentrée de la vendange ne sont pas toujours idéales pour entamer un processus de traitement et d'élaboration des vins. En effet, si volonté des vinificateurs est souvent de vinifier des moûts à basse température afin d'améliorer la qualité de leurs vins, sont très souvent pénalisés, lors du ramassage des raisins, par conditions climatiques très défavorables et notamment dans certains pays chauds. Même si techniquement et thermiquement on peut souvent abaisser les températures, on fait toujours en phase liquide, c'est-à-dire dans un second temps, et dans conditions extrêmes et agressives pour les monts. On sait ailleurs abaisser la température de la vendange avant son envoi vers le pressoir ou dans des cuves de traitement à fins de macération -fermentaire, fermentation primaire ou débourbage, selon la nature de la vendange et/ou le mode de vinification désiré. C'est ainsi par exemple que l'on peut refroidir la vendange en la faisant passer dans une canalisation refroidie extérieurement. Cependant, en vue d'obtenir une répartition pas trop inhomogène de la température dans la masse de la vendange, il est nécessaire de réduire la section de passage de la vendange dans le conduit réfrigéré. Ceci perturbe la vendange qui subit des modifications sensibles des paramètres pression vitesse et ne conduit cependant pas à une très bonne homogénéité de temperature de la vendange en sortie du refroidisseur. Suivant une autre technique, on injecte dans la vendange de la neige carbonique, laquelle refroidit la vendange et s'évapore ensuite par exemple dans cuve de fermentation. L'inconvénient de ce procédé est la faiblesse l'abaissement de température obtenu, sauf à mettre en oeuvre une quantite très importante de neige carbonique ce qui n'est pas économiquement rentable du fait du prix élevé de ladite neige. De surcroît, ceci oblige à modifier diamètre de la tuyauterie de transfert de la vendange pour adapter la section au volume supplémentaire de neige à acheminer. présente invention a précisément pour but de pallier ces divers inconvenients des techniques existantes et vise à proposer une nouvelle structure de refroidissement de la vendange ou au contraire de réchauffage cas échéant, assurant une extraction ou adjonction calorique substantielle et bien répartie dans la masse de la vendange, dans des conditions véritablement non traumatisantes pour cette dernière. cet effet, l'invention a pour objet un échangeur thermique pour la vendange, caractérisé en ce qu'il comprend - un tronçon de conduite muni de moyens de raccordement amont a une pompe de transfert de vendange ou analogue et en aval à unité de traitement ultérieur de la vendange , - un conduit disposé coaxialement dans ledit tronçon de conduite et relié à une source extérieure à ce dernier d'alimentation en fluide caloporteur, ledit conduit étant diamétralement dimensionné en sorte que la section annulaire de passage de la vendange dans ledit tronçon de conduite soit sensiblement égale aux sections d'entrée et de sortie desdits moyens raccordement du tronçon de conduite et la paroi dudit conduit de fluide caloporteur présentant un retreint définissant une rigole hélicoïdale sur toute longueur du conduit, - une enveloppe externe entourant à distance le tronçon de conduite, reliée à ladite source de fluide caloporteur et munie intérieurement de chicanes imprimant une trajectoire hélicoïdale audit fluide autour du tronçon de conduite, - et un manchon isolant thermique recouvrant ladite enveloppe externe. De préférence, ledit conduit de fluide caloporteur est relié à deux extrémités à ladite source de fluide par l'intermédiaire de deux conduits de raccordement disposés symétriquement et traversant lesdits enveloppe externe et manchon isolant. Un tel échangeur est susceptible, lorsqu'il fonctionne en abaisseur de température, le fluide caloporteur étant par exemple de l'eau glacée, de réduire la température de la vendange de 5 à 10 C par rapport à la température d'entrée dans l'échangeur de la vendange sans perturbation de cette dernière, avec un excellent rendement ainsi qu'une très bonne homogénéité de la température dans toute la masse de la vendange, en sorte que celle-ci peut aborder dans des conditions très favorables et moins stressantes les phases ultérieures successives de la vinification. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré, description donnée à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue générale schématique d'un circuit de transfert de vendange équipé d'un échangeur conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale de l'échangeur de la figure 1, et - la figure 3 est vue en coupe transversale suivant la ligne 111-11I de l'échangeur de la figure 2. L'installation représentée schématiquement sur la figure 1 comprend un égrappoir faisant office de pompe 1 pour le transfert de la vendange via une canalisation 2 à un échangeur thermique 3 selon l'invention, disposé de préférence verticalement. L'échangeur 3 comprend un corps cylindrique, par exemple de l'ordre de trois mètres de longueur, muni à ses extrémités de moyens de raccordement amont à la canalisation 2 et de moyens de raccordement aval à une canalisation 4 de transfert de la vendange, refroidie ou réchauffée, selon cas, vers une unité de traitement de la vendange telle qu'un pressoir, cuves de macération pré-fermentaire, de fermentation primaire, débourbage, ou des unités de thermovinification, selon la nature de vendange et le type de vinification mis en ceuvre. En 5 et 6 sont représentés respectivement les moyens d'introduction et rejet d'un fluide caloporteur dans l'échangeur respectivement en partie haute et partie basse, l'introduction du fluide caloporteur s'effectuant 'férence par le haut (5) à contre-courant de la circulation de la vendange, en haut, dans l'échangeur. L'échangeur représenté en figures 2 et 3 comprend un tronçon conduite métallique 7, cylindrique, par exemple de 150 mm de diamètre, terminé à chaque extrémité par une section, respectivement 8 et 9, diamètre réduit correspondant à celui des canalisations 2 et 4, le raccordement avec ces dernières s'effectuant par des brides 10. A l'intérieur du tronçon 7 et coaxialement est disposé un conduit metallique 1 1 de forme générale cylindrique et de diamètre réduit, par exemple mm, les diamètres des tubes 7 et 11 étant déterminés en sorte que section de passage annulaire entre lesdits tubes corresponde sensiblement à section de passage des canalisations amont 2 et aval 4. Suivant l'une des caractéristiques de l'échangeur de l'invention, la paroi conduit 1 1 est rétreinte de façon à réaliser sur la surface externe une sorte rigole hélicoïdale 12 à section en forme d'auge à flancs évasés, ladite rigole courant sur toute la longueur du conduit 11. Ce dernier s'étend sur presque toute la longueur du tronçon du tube 7 et se raccorde à chaque extrémite, suivant une autre caractéristique de l'échangeur, à deux tubulures coudées respectivement 13, 14 en partie haute et 15, 16 en partie basse, disposées symétriquement et destinées au raccordement à une source de fluide caloporteur (non représentée). Le tronçon de conduite 7 est entouré à distance par une enveloppe métallique 17, coaxiale, s'étendant sur toute la longueur dudit tronçon 7 munie intérieurement, dans l'intervalle 18 entre elle et la conduite 7, de chicanes 19 définissant une trajectoire d'écoulement hélicoïdale du fluide caloporteur, également à contre-courant du déplacement la vendange dans l'échangeur. Le fluide caloporteur qui provient de la même source que celle alimentant le conduit 11 est introduit par un piquage en partie haute de l'échangeur et sort par un piquage 21 en partie basse. L'enveloppe 17 est elle-même entièrement recouverte par un manchon 22 constitué d'un matériau isolant thermiquement. Comme on peut l'observer sur la figure 2, les tubulures de raccordement 13 et 14 présentent une partie coudée à 90 disposées à l'intérieur de la conduite 7 et des parties extérieures rectilignes diamétralement opposées, traversant l'enveloppe 17 et le manchon isolant 22 pour se raccorder à un raccord en fourche 23. L'espace 18 est relié par le piquage 20 traversant manchon isolant 22 à la source de fluide caloporteur 5 alimentant le raccord En partie inférieure de l'échangeur, les canalisations 15, 16 et 21 sont raccordées au circuit retour du fluide caloporteur. La conception de l'échangeur permet d'obtenir surfaces d'échange thermique importantes dans un espace réduit puisque vendange contrainte à l'intérieur de l'échangeur de se conformer en veine annulaire est refroidie aussi bien extérieurement que dans son coeur, assurant ainsi une bonne homogénéisation des températures. La vendange au cours de son transit dans l'échangeur ne subit aucune contrainte mécanique. Les paramètres vitesse et pression ne subissent pratiquement pas de changement puisque les sections de passage dans l'espace annulaire 24, entre les tubes 7 et 11, et dans canalisations amont let aval 4, sont similaires. La gorge hélicoïdale 12 présente un pas important et sa section est suffisamment douce pour simplement imprimer un léger mouvement hélicoïdal de la vendange dans l'espace 24 contribuant a améliorer encore l'homogénéisation des températures dans la masse de la vendange, des mouvements différents étant imprimés aux divers constituants de la vendanges (peau, pulpe, pépins), sans ruptures ou turbulences brutales. titre d'exemple pour un débit de la pompe 1 de 20 Tonnes/heure, on peut abaisser la température de la vendange de 6 à 10 C suivant la température d'entrée de la vendange et celle de l'eau glacée utilisée comme fluide caloporteur. Tout autre fluide peut être bien entendu utilisé, à une température appropriée. est ainsi à noter que le fluide caloporteur peut être à une température supérieure à celle de la vendange à l'entrée, afin de réchauffer celle-ci par exemple en vue d'une thermovinification ultérieure ou pour tout autre deux circuits (11 et 18) de fluide caloporteur peuvent être contrôlés indépendamment. L'echangeur 3, dont les dimensions (longueur, diamètre) peuvent bien entendu varier selon les applications, est utilisable en position horizontale ou mieux, incliné en montée afin que l'espace 24 soit toujours en charge. dispositif de l'invention est utilisable aussi bien en vinification en rouge 'en vinification en blanc, pour refroidir ou réchauffer des vendanges au sortir de l'égrappoir comme illustré par la figure1. Enfin l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de realisation représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne les formes et dimensions deux circuits 1, 18) de circulation du fluide caloporteur. C'est ainsi que pour éventuellement accélérer la circulation fluide caloporteur dans le conduit 11, on peut disposer dans ce dernier, coaxialement, un tube fermé de diamètre approprié, réduisant ainsi la section de passage dudit fluide et augmentant sa vitesse REVENDICATIONS 1. Echangeur thermique pour la vendange, caractérise en ce qu'il comprend - un tronçon de conduite (7) muni de moyens (8, 9) de raccordement en amont à une pompe de transfert de vendange (1) ou analogue et en aval à une unité de traitement ultérieur de la vendange , - un conduit (11) disposé coaxialement dans ledit tronçon de conduite (7) et relié à une source extérieure à ce dernier d'alimentation en fluide caloporteur, ledit conduit (11) étant diamétralement dimensionné en sorte que la section annulaire de passage de la vendange dans ledit tronçon de conduite soit sensiblement égale aux sections d'entrée et de sortie desdits moyens (8, 9) de raccordement du tronçon de conduite et paroi dudit conduit de fluide (11) caloporteur présentant un rétreint définissant une rigole hélicoïdale (12) sur toute la longueur du conduit, - une enveloppe externe (17) entourant à distance le tronçon de conduite (7), reliée à ladite source de fluide caloporteur et munie intérieurement de chicanes (19) imprimant une trajectoire helicoïdale audit fluide autour du tronçon de conduite (7), - et un manchon isolant thermique (22) recouvrant ladite enveloppe externe (17). 2. Echangeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conduit de fluide caloporteur (11) est relié à ses deux extremités à ladite source de fluide par l'intermédiaire de deux conduits de raccordement (13 à16) disposés symétriquement et traversant lesdits enveloppe externe (17) et manchon isolant (22). 3. Echangeur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est disposé verticalement ou incliné en montée, la circulation du fluide caloporteur s'effectuant à contre-courant de celle de la vendange.