Brevet FR2977454A1 — 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-Détente ». Ce procédé et les appareillages permettant cette application ont fait l'objet de plusieurs brevets : FR 8917414, FR 9313286, EP 95900808.7, FR 9505014, EP96927106.3 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 du 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, selon l'invention, pour chauffer des matières solides organiques hydratées transférées à l'intérieur d'une tuyauterie, en suspension dans un liquide, 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 : -des réchauffeurs en série R1, R2, Rn, Rn+1 alimentés par de la vapeur de chauffage à des niveaux de pression croissant, -une chambre intermédiaire de stockage de la matière première chauffée CI -une chambre de mise sous vide CV de la matière reliée à un dispositif de condensation Cr -des éjecteurs à jet de vapeur T1, Tn-1, alimentant les réchauffeurs R2, Rn -un dispositif de régulation de la pression de condensation (vide) pour chaque réchauffeur R1 à Rn. L'appareillage selon l'invention est caractérisé en ce que chaque réchauffeur R1, R2, Rn, Rn+1 est de conception mono-tubulaire, le mode de réalisation de la paroi et le diamètre du mono-tube permettant de définir un régime turbulent correspondant à l'échange thermique souhaité. L'appareillage selon l'invention est caractérisé en ce que le réchauffeur R1 reçoit la vapeur émise par la chambre de mise sous vide, le réchauffeur R2 reçoit la vapeur mixte provenant d'un éjecteur à jet de vapeur T1 qui définit une pression de vapeur de chauffage supérieure à celle existant dans le réchauffeur R1, le réchauffeur Rn reçoit la vapeur mixte provenant d'un éjecteur à jet de vapeur Tn-1 qui définit une pression de vapeur de chauffage supérieure à celle existant dans le réchauffeur Rn-1, le réchauffeur Rn+1 reçoit de la vapeur détendue provenant de la chaudière. L'appareillage selon l'invention est caractérisé en ce que les éjecteurs à jet de vapeur sont de type mono-tuyère ou poly-tuyères. L'appareillage selon l'invention est caractérisé en ce que la chambre sous vide 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. L'appareillage selon l'invention est caractérisé en ce que chaque appareil : R1 en liaison avec Cr, R2, 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 à chaque étape de réchauffage. Le procédé selon l'invention, pour la mise en oeuvre de l'appareillage ainsi défini est caractérisé en ce qu'il comporte les séquences suivantes de fonctionnement : -démarrage de l'installation à cadence réduite, le chauffage de la matière se faisant uniquement à travers les réchauffeurs R2, Rn, Rn+1 recevant la vapeur de chaudière détendue soit directement soit à travers les éjecteurs à jets de vapeur dont la vanne à l'aspiration est fermée, jusqu'à ce que la chambre Cl atteigne le niveau de remplissage souhaité. -une fois que la matière est transférée de manière continue dans la chambre sous vide CV, à partir de Cl, le réchauffeur R1 devient opérationnel et le débit d'alimentation est augmenté à une valeur prédéterminée. -à ce stade les vannes à l'aspiration des éjecteurs à jets de vapeur sont ouvertes et le débit d'alimentation est augmenté progressivement jusqu'à l'obtention du régime nominal. -dans la phase d'arrêt de l'installation, on cesse d'alimenter la chambre intermédiaire Cl, les réchauffeurs R1, R2, Rn, Rn+1 ne sont plus opérationnels et les éjecteurs à jet de vapeur sont arrêtés, après qu'une « pousse à l'eau » des matières ait été effectuée. -le débit de transfert de matière chaude de Cl vers CV est réduit pour tenir compte de la capacité de condensation de Cr, le réchauffeur R1, n'étant plus opérationnel. -l'installation totale est arrêtée une fois la chambre intermédiaire CI vide. Un mode de réalisation de l'invention est décrit sur la figure : FIGURE 2 où sont précisées les étapes de chauffage de la matière, le nombre total de réchauffeurs étant de 4. 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 45%. REVENDICATIONS1-Appareillage pour chauffer des matières solides organiques hydratées transférées à l'intérieur d'une tuyauterie, en suspension dans un liquide, 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 : -des réchauffeurs en série R1, R2, Rn, Rn+1 alimentés par de la vapeur de chauffage à des niveaux de pression croissant, -une chambre intermédiaire de stockage de la matière première chauffée Cl -une chambre de mise sous vide CV de la matière reliée à un dispositif de condensation Cr 10 -des éjecteurs à jet de vapeur T1, Tn-1, alimentant les réchauffeurs R2, Rn -un dispositif de régulation de la pression de condensation (vide) pour chaque réchauffeur R1 à Rn. 2-Appareillage selon la Revendication 1 caractérisé en ce que chaque réchauffeur R1, R2, Rn, Rn+1 est de conception mono-tubulaire, le mode de réalisation de la paroi et le 15 diamètre du mono- tube permettant de définir un régime turbulent correspondant à l'échange thermique souhaité. 3-Appareillage selon les Revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le réchauffeur R1 reçoit la vapeur émise par la chambre de mise sous vide, le réchauffeur R2 reçoit la vapeur mixte provenant d'un éjecteur à jet de vapeur T1 qui définit une pression de vapeur de 20 chauffage supérieure à celle existant dans le réchauffeur R1, le réchauffeur Rn reçoit la vapeur mixte provenant d'un éjecteur à jet de vapeur Tn-1 qui définit une pression de vapeur de chauffage supérieure à celle existant dans le réchauffeur Rn-1, le réchauffeur Rn+1 reçoit de la vapeur détendue provenant de la chaudière. 4-Appareillage selon les Revendications 1 et 3 caractérisé en ce que les éjecteurs à jets 25 de vapeur sont de type mono-tuyère ou poly-tuyère. 5-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-primage permettant que la vapeur émise ne contienne pas de particules solides ou liquides. 30 6-Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque appareil : R1 en liaison avec Cr, R2, 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 à chaque étape de réchauffage. 35 7-Procédé pour la mise en oeuvre de l'appareillage défini selon l'une quelconque des Revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte les séquences suivantes de fonctionnement : -démarrage de l'installation à cadence réduite, le chauffage de la matière se faisant uniquement à travers les réchauffeurs R2, Rn et Rn+1 recevant la vapeur de chaudière 40 détendue, soit directement, soit à travers les éjecteurs à jets de vapeur dont la vanne à l'aspiration est fermée, jusqu'à ce que la chambre Cl atteigne le niveau de remplissage souhaité. -une fois que la matière est transférée de manière continue dans la chambre sous vide CV, à partir de Cl, le réchauffeur R1 devient opérationnel et le débit d'alimentation est augmenté à 45 une valeur prédéterminée. -à ce stade les vannes à l'aspiration des éjecteurs à jets de vapeur sont ouvertes et le débit d'alimentation est augmenté progressivement jusqu'à l'obtention du régime nominal.-dans la phase d'arrêt de l'installation, on cesse d'alimenter la chambre intermédiaire Cl, les réchauffeurs R1, R2, Rn, Rn+1 ne sont plus opérationnels et les éjecteurs à jet de vapeur sont arrêtés, après qu'une « pousse à l'eau » des matières ait été effectuée. -le débit de transfert de matière chaude de Cl vers CV est réduit pour tenir compte de la 5 capacité de condensation de Cr, le réchauffeur R1, n'étant plus opérationnel. -l'installation totale est arrêtée une fois la chambre intermédiaire Cl vide.