Brevet FR2977453A1 — publié le 20130111

DESCRIPTION Le procédé qui consiste à chauffer en continu une matière solide hydratée' telle que les fruits ou les légumes, à une température habituellement supérieure à 80°C, puis à porter ladite matière sous vide poussé de manière instantanée correspond à plusieurs applications et est connu sous le terme de « FLASH -DETENTE ». Ce procédé et les appareillages permettant cette application ont fait l'objet de plusieurs brevets : FR 8917414, FR 9313286, EP 95900808.7, FR 9505014, EP 96927106.3 déposés par Pierre-Olivier COGAT. Cette application définit à la mise sous vide une vaporisation partielle de l'eau de constitution qui crée une déstructuration des tissus organiques fibreux favorisant l'extraction de composés particulièrement intéressants : vitamines, polyphénols...A titre d'exemple la peau de raisin ainsi traitée libère 30 à 50% de polyphénols en supplément par rapport à un procédé thermique traditionnel. Dans cette application initiale de « Flash-Détente » l'énergie de chauffage de la matière est perdue. Pour tenir compte des dépenses énergétiques importantes liées à cette application la présente invention a pour objet de diminuer la consommation de vapeur nécessaire au chauffage dans une proportion habituellement comprise entre 35%et 50% tout en conservant l'intégralité de l'effet de déstructuration caractéristique de la « Flash-Détente ». L'appareillage pour chauffer des matières solides organiques hydratées, transférées mécaniquement à l'intérieur d'une chambre de chauffe CC, par récupération partielle de l'énergie de vaporisation de l'eau de constitution, provenant de la mise sous vide instantanée de ces matières solides, est caractérisé en ce que, conformément à la figure FIGURE 1, il comprend : -une chambre de chauffe CC transférant mécaniquement la matière sur une grille filtrante et 25 comportant plusieurs étages d'arrosage avec du jus chaud, -des réchauffeurs R1, R2, R3, Rn, Rn+1 du liquide (jus) mis en circulation à chaque étage d'arrosage, alimentés par de la vapeur de chauffage à un niveau de pression croissant, -une chambre intermédiaire de stockage de la matière première chauffée Cl -une chambre de mise sous vide CV , alimentée en continu à partir de la chambre Cl, reliée à 30 un dispositif de condensation Cr, -des éjecteurs à jets de vapeur T1, T2, Tn-1 alimentant respectivement les réchauffeurs R2' R3, Rn, -un dispositif de régulation de la pression de condensation pour chaque réchauffeur R1 à Rn L'appareillage est caractérisé en ce que le transfert de la matière sur la grille filtrante de la 35 chambre de chauffe CC se fait au moyen de vis sans fin ou de transporteurs à raclettes. L'appareillage est caractérisé en ce que la chambre sous vide CV comprend, notamment, une entrée de matière solide permettant sa répartition sans créer de perte de charge, un dispositif anti-primage permettant que la vapeur émise ne contienne pas de particules solides ou liquides. 40 L'appareillage est caractérisé en ce que le réchauffeur R1 est de type condenseur à mélange alimenté d'une part par la vapeur émise de la chambre sous vide CV et d'autre part par le jus provenant de l'étage N°1 de la chambre de chauffe CC. Le réchauffeur R1 peut-être réalisé de manière différente, comme un échangeur de type à surface multitubulaire, alimenté du coté extérieur tubes par la vapeur provenant de la 45 chambre sous vide CV et du côté intérieur tubes par le jus provenant de l'étage N°1 de la chambre de chauffe CC. L'appareillage est caractérisé en ce que les réchauffeurs R2, R3, Rn sont de type à surface multitubulaire, alimentés du côté extérieur tubes par de la vapeur mixte venant d'un éjecteur à jets de vapeur T1 pour R2, T2 pour R3, Tn-1 pour Rn, et alimentés du côté intérieur tubes par le jus mis en circulation respectivement sur l'étage 2 pour R2, sur l'étage 3 pour R3, sur l'étage n pour. Rn. L'appareillage est caractérisé en ce que le réchauffage final de la matière se fait par l'intermédiaire du réchauffeur Rn+1, de type à surface multitubulaire, alimenté du côté extérieur tubes par de la vapeur détendue provenant de la chaudière et alimenté du côté extérieur tubes par le jus circulant sur l'étage n+1. L'appareillage est caractérisé en ce que les éjecteurs à jets de vapeur sont de type mono-tuyère ou poly-tuyère. Une autre caractéristique de l'appareillage est que chaque réchauffeur R1 en liaison avec Cr, R2, R3, Rn est équipé d'un dispositif de vide, fonctionnant en régulation, comportant soit une seule pompe à vide reliée à « n » binômes de vannes agissant en mode Split-range, soit plusieurs pompes à vide avec casse-vide, ce dispositif permettant de stabiliser la pression (vide) à chaque étape de réchauffage. Le Procédé pour la mise en oeuvre de l'appareillage est caractérisé en ce qu'il comporte les phases de mise en service et d'arrêt suivantes : -les produits solides alimentent la chambre de chauffe CC à cadence réduite et sont chauffés par les réchauffeurs R2, R3, Rn et Rn+1 alimentés en vapeur de chaudière soit directement soit à travers les éjecteurs à jets de vapeur T1, T2, Tn-1 dont chaque vanné placée à l'aspiration est fermée, l'échangeur R1 n'étant pas opérationnel, jusqu'à ce que le niveau de chargement de la chambre intermédiaire CI soit atteint, -à ce stade la matière première chauffée est introduite en continu dans la chambre sous vide 25 CV ce qui provoque une vaporisation instantanée de l'eau de constitution de ladite matière et le réchauffeur R1 est mis en service -ensuite les vannes placées à l'aspiration des éjecteurs à jets de vapeur sont ouvertes et le débit d'alimentation en matière première progresse par paliers jusqu'au régime nominal -en phase d'arrêt, l'introduction des matières solides dans la chambre de chauffe est stoppée 30 alors que le transit continue ; les réchauffeurs R2, R3, Rn sont progressivement arrêtés puis R1; la chambre de stockage intermédiaire Cl est alors vidée à cadence réduite pour prendre en compte la seule capacité de condensation de l'échangeur Cr, le réchauffeur R1 ayant cessé de fonctionner. Un mode de réalisation de l'invention est décrit sur la figure : FIGURE 2 où sont précisées les 35 étapes de chauffage de la matière, le nombre total de réchauffeurs étant de 5. A titre d'exemple, si on dispose d'une vapeur de chaudière distribuée à 9 bar ef, l'économie d'énergie réalisée est voisine de 40% . REVENDICATIONS1-Appareillage pour chauffer des matières solides organiques hydratées, transférées mécaniquement à l'intérieur d'une chambre de chauffe CC, par récupération partielle de l'énergie de vaporisation de l'eau de constitution, provenant de la mise sous vide instantanée de ces matières solides, caractérisé en ce que, conformément à la figure FIGURE 1, il comprend -une chambre de chauffe CC transférant mécaniquement la matière sur une grille filtrante et comportant plusieurs étages d'arrosage avec du jus chaud, -des réchauffeurs R1, R2, R3, Rn, Rn+1 du liquide (jus) mis en circulation à chaque étage d'arrosage, alimentés par de la vapeur de chauffage à un niveau de pression croissant, -une chambre intermédiaire de stockage de la matière première chauffée Cl -une chambre de mise sous vide CV , alimentée en continu à partir de la chambre Cl, reliée à un dispositif de condensation Cr, -des éjecteurs à jets de vapeur T1, T2, Tn-1 alimentant respectivement les réchauffeurs R2, R3, Rn, -un dispositif de régulation de la pression de condensation pour chaque réchauffeur R1à Rn. 2-Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le transfert de la matière sur la grille filtrante de la chambre de chauffe CC se fait au moyen de vis sans fin ou de transporteurs à raclettes. 3-Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la chambre sous vide CV comprend, notamment, une entrée de matière solide permettant sa répartition sans créer de perte de charge, un dispositif anti-grimage permettant que la vapeur émise ne contienne pas de particules solides ou liquides. 4-Appareillage selon la revendication 1caractérisé en ce que le réchauffeur R1 est de type condenseur à mélange alimenté d'une part par la vapeur émise de la chambre sous vide CV et d'autre part par le jus provenant de l'étage N°1 de la chambre de chauffe CC. 5-Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réchauffeur R1 est de type à surface multitubulaire, alimenté du coté extérieur tubes par la vapeur provenant de la chambre sous vide CV et du côté intérieur tubes par le jus provenant de l'étage N°1 de la chambre de chauffe CC. 6-Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les réchauffeurs R2, R3, Rn sont de type à surface multitubulaire, alimentés du côté extérieur tubes par de la vapeur mixte venant d'un éjecteur à jets de vapeur T1 pour R2, T2 pour R3, Tn-1 pour Rn, et alimentés du côté intérieur tubes par le jus mis en circulation respectivement sur l'étage 2 pour R2, sur l'étage 3 pour R3, sur l'étage n pour Rn. 7-Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réchauffage final de la matière se fait par l'intermédiaire du réchauffeur Rn+1, de type à surface multitubulaire, alimenté du côté extérieur tubes par de la vapeur détendue provenant de la chaudière et alimenté du côté extérieur tubes par le jus circulant sur l'étage n+1. 8-Appareillage selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que les éjecteurs à jets de vapeur sont de type mono-tuyère ou poly-tuyère. 9-Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque réchauffeur R1 en liaison avec Cr, R2, R3, Rn est équipé d'un dispositif de vide, fonctionnant en régulation, comportant soit une seule pompe à vide reliée à « n » binômes de vannes agissant en mode split-range, soit plusieurs pompes à vide avec casse-vide, ce dispositif permettant de stabiliser la pression (vide) à chaque étape de réchauffage.-Procédé pour la mise en oeuvre de l'appareillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte les phases de mise en service et d'arrêt suivantes -les produits solides alimentent la chambre de chauffe CC à cadence réduite et sont chauffés par le réchauffeurs R2, R3, Rn et Rn+1 alimentés en vapeur de chaudière soit directement soit à travers les éjecteurs à jets de vapeur T1, T2, Tn-1 dont chaque vanne placée à l'aspiration est fermée, l'échangeur R1 n'étant pas opérationnel, jusqu'à ce que le niveau de chargement de la chambre intermédiaire Cl soit atteint, -à ce stade la matière première chauffée est introduite en continu dans la chambre 10 sous vide CV ce qui provoque une vaporisation instantanée de l'eau de constitution de ladite matière et le réchauffeur R1 est mis en service -ensuite les vannes placées à l'aspiration des éjecteurs à jets de vapeur sont ouvertes et le débit d'alimentation en matière première progresse par paliers jusqu'au régime nominal -en phase d'arrêt, l'introduction des matières solides dans la chambre de chauffe est 15 stoppée alors que le transit continue ; les réchauffeurs R2, R3, Rn sont progressivement arrêtés puis R1; la chambre de stockage intermédiaire Cl est alors vidée à cadence réduite pour prendre en compte la seule capacité de condensation de l'échangeur Cr, le réchauffeur R1 ayant cessé de fonctionner.