Brevet FR3055185A1 — publié le 20180302

INSTALLATION DE TRANSFERT DU LAIT MUNI D'UN ECHANGEUR THERMIQUE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention appartient au domaine des installations de transport du lait entre une machine à traire et une cuve de stockage réfrigérée, du lait ainsi collecté. Plus spécifiquement, l'invention vise un dispositif refroidisseur du lait lors de son cheminement entre ladite machine à traire et la cuve réfrigérée. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE De manière traditionnelle, les installations d'exploitations laitières comprennent des machines à traire pour la collecte du lait, le lait ainsi collecté étant soit transféré directement à une cuve de stockage du lait, le plus souvent réfrigérée, soit stocké provisoirement dans un récipient de collecte intermédiaire, puis transféré à ladite cuve. La cuve réfrigérée a pour fonction, comme son nom l'indique, de stocker le lait collecté à une température relativement basse, typiquement inférieur ou égale à 4° C, afin principalement de préserver les qualités organoleptiques et physico-chimiques du lait, mais également de limiter la prolifération des germes. En fonction de l'importance de l'exploitation laitière, de telles cuves sont vidangées selon une périodicité adaptée par des camions citernes, également réfrigérés. Le lait en sortie du pis de la vache est typiquement à une température comprise entre 35 °C et 37 °C. Aussi, et afin de limiter le choc thermique lors de l'introduction du lait dans la cuve réfrigérée, il est connu d'associer à la canalisation assurant le transfert du lait entre la machine à traire et/ou son récipient de collecte et la cuve réfrigérée un dispositif échangeur thermique, dont la vocation est de diminuer la température du lait, sinon à la température de la cuve, du moins à une température intermédiaire. De tels dispositifs échangeurs thermiques ont par exemple été décrits dans les documents FR 2 920 268 ou encore FR 2 955 851. Typiquement, un tel échangeur thermique est de nature tubulaire et est constitué d'un tube interne, en continuité avec la canalisation au sein de laquelle circule le lait, et d'un tube externe, coaxial avec le tube interne, et dans lequel circule un fluide frigorifique. L'échange thermique intervient par convection, ce de manière connue. 3055185 2 L'expérience démontre cependant que le refroidissement opéré avec de tels échangeurs tubulaires s'avère de performance limitée, nécessitant, afin d'aboutir à un refroidissement efficace du lait, de leur allouer des longueurs relativement importantes. 5 En outre, il n'est pas rare d'observer l'introduction dans le tube extérieur de particules, du type gravier, fourrage, etc... susceptibles de l'obturer, à tout le moins, partiellement, diminuant encore davantage l'efficacité de refroidissement. Enfin, la circulation du lait dans le tube interne est de nature relativement stationnaire, 10 de sorte que seule la zone du lait en contact avec la paroi interne du tube interne est effectivement refroidie et non la totalité du lait circulant dans ladite canalisation, affectant là encore les performances de refroidissement de tels échangeurs tubulaires. L'objectif de la présente invention est donc fondamentalement d'optimiser l'efficacité 15 du refroidissement d'une telle installation mettant en oeuvre un échangeur tubulaire. En outre, l'invention vise également à diminuer la consommation électrique du groupe frigorifique associé à la cuve de stockage, en abaissant de manière efficace la température du lait avant son introduction dans ladite cuve. 20 EXPOSE DE L'INVENTION A cet effet, l'invention vise une installation de transfert du lait entre une machine à traire et une cuve de stockage réfrigérée, comprenant une canalisation s'étendant entre 25 ladite machine à traire et/ou un récipient de collecte du lait associé à une telle machine à traire et la cuve de stockage réfrigérée, la canalisation étant munie d'au moins un échangeur thermique apte à refroidir le lait issu de la traite, ledit échangeur thermique étant constitué de deux tubes coaxiaux et concentriques : - un tube interne, apte à assurer la continuité de ladite canalisation et au sein 30 duquel circule le lait, - un tube externe dans lequel circule un fluide réfrigérant, et notamment de l'eau. Selon invention : - le tube interne reçoit une lame torsadée, non en contact avec la paroi interne 35 dudit tube interne, 3055185 3 le tube interne reçoit sur sa paroi externe un fil formant saillie saillie dans le volume défini entre le tube interne et le tube externe décrivant une spirale, ledit fil n'étant pas contact avec la paroi interne du tube externe. 5 En d'autres termes, l'invention vise une combinaison de deux éléments en relation avec de tels échangeurs tubulaires, un premier élément constitué d'une lame torsadée, s'étendant avantageusement selon sensiblement toute la longueur du tube interne, et apte à induire une circulation forcée, et notamment une rotation du lait à l'intérieur du tube interne, 10 notamment à forcer la zone centrale du lait en circulation à venir en contact avec la paroi interne du tube et ainsi optimiser l'échange thermique, et un fil en saillie dans la zone de circulation du fluide réfrigérant, engendrant des turbulences au niveau dudit fluide, et partant, optimisant là encore l'efficacité de l'échange thermique. 15 Avantageusement, la lame torsadée est de forme spiroïdale. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le pas des spirales, respectivement de la lame torsadée et du fil en saillie est inversé pour, là encore, 20 optimiser l'échange thermique. En outre, le fluide réfrigérant circule à contre-courant dans le tube externe par rapport au sens de circulation du lait dans le tube interne. 25 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. 30 La figure 1 est une représentation schématique d'une installation conforme à l'invention. La figure 2 est une représentation schématique en perspective du dispositif échangeur thermique tubulaire mis en oeuvre dans l'installation de l'invention, dont la figure 3 est 35 une vue en éclaté partielle. 3055185 4 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On a donc très schématiquement représenté au sein de la figure 1 une installation de transfert de lait au sein d'une exploitation laitière. Le lait est collecté sous les vaches 5 au moyen d'une machine à traire, fonctionnant de manière connue au moyen de pompes à air sous vide, le lait ainsi collecté se déversant dans un récipient de collecte intermédiaire (1), en général à proximité immédiate de la machine à traire. Le lait ainsi collecté est ensuite acheminé par une canalisation (2) au niveau d'une cuve 10 de réfrigération (3), soit par simple gravité, soit au moyen d'une pompe (non représentée). Cette cuve de réfrigération (3) est associée à un groupe frigorifique, également non représenté, destiné à abaisser la température du lait à environ 4° C. De manière connue, le refroidissement du lait à une telle température a principalement 15 pour but de conserver les propriétés notamment physico-chimiques du lait et notamment la teneur en matières grasses, et parallèlement, de diminuer ou ralentir la formation de germes et autres bactéries dans le lait. Cette cuve (3) est périodiquement vidangée en vue d'acheminer le lait pour son 20 traitement ultérieur. Afin de ne pas engendrer de choc thermique au niveau du lait lorsqu'il est directement plongé dans la cuve (3), et en outre afin de diminuer la consommation électrique du groupe frigorifique associé à la cuve (3), on met en place sur la canalisation (2) un 25 dispositif refroidisseur (4), en l'espèce de nature tubulaire, et représenté en détail au sein des figures 2 et 3. En l'espèce, cet échangeur est constitué de deux tubes coaxiaux et concentriques, respectivement un tube interne (5) et un tube externe (6), tous deux réalisés en acier 30 inoxydable. Le tube interne (5) a vocation à assurer la continuité de la canalisation (2). En d'autres termes, il est sensiblement de même diamètre, notamment interne, que celui de la canalisation (2). Le lait circule à l'intérieur de ce tube interne. Ce tube interne est soudé 35 de manière étanche à ses deux extrémités à la canalisation (2) afin d'assurer cette continuité. 3055185 5 Selon une caractéristique de l'invention, le tube interne (5) reçoit, dans le volume interne qu'il définit, une lame torsadée (6), notamment sous forme spiroïdale, soudée aux deux extrémités du tube interne. Cette lame torsadée s'étend donc avantageusement selon toute la longueur dudit tube interne. Elle présente des 5 dimensions telles que ses bords latéraux ne sont jamais en contact avec la paroi interne du tube interne (5). Cette lame torsadée a pour fonction d'engendrer une circulation forcée du lait, et notamment une rotation du lait, de telle sorte à ce que l'intégralité de la quantité de lait 10 traversant le tube interne vienne en contact avec la paroi interne du tube interne (5), c'est-à-dire la paroi au niveau de laquelle intervient l'échange thermique résultant de la circulation dans le tube externe (7) d'un fluide réfrigérant et en l'espèce, de l'eau. Cette lame torsadée est également réalisée en acier inoxydable. 15 Le pas de cette spirale est typiquement compris entre 5 et 30 centimètres, fonction notamment de la longueur de l'échangeur tubulaire. Le tube externe (7) est bien évidemment de diamètre supérieur au tube interne et est destiné à recevoir un fluide réfrigérant, et notamment de l'eau, circulant dans ledit tube 20 externe à contre-courant par rapport au sens de circulation du lait dans le tube interne (5), tel qu'illustré par les flèches sur la figure 1. Afin de générer des turbulences au niveau de la circulation de ce fluide réfrigérant, la paroi externe du tube interne (5) reçoit un fil (8), également réalisé en acier 25 inoxydable, soudé sur cette paroi externe du tube interne selon un profil également spiralé. Avantageusement, le pas des spirales respectivement de la lame torsadée et du fil en saillie sont inversés. La saillie générée par rapport à la paroi externe du tube interne est typiquement de 30 l'ordre de 0,5 à 1 millimètre, sans pour autant venir en contact avec la paroi interne du tube externe (7), dans l'objectif de favoriser la vidange dudit tube, notamment pendant les périodes de gel. 3055185 6 Selon un exemple de réalisation de l'invention, ces différents éléments ont les dimensions suivantes : - tube interne : diamètre interne : 30,5 mm ; épaisseur 1,5 mm - tube externe : diamètre interne : 39,2 mm ; diamètre externe : 42,4 mm ; 5 épaisseur : 1,6 mm. Typiquement, à l'aide de l'échangeur thermique de l'invention, on obtient une variation de température du lait supérieure à 10° C, fonction, d'une part, des débits respectifs du lait et du fluide réfrigérant, d'autre part, de la température du fluide réfrigérant, et enfin 10 de la longueur de l'échangeur. On a pu observer qu'avec un tel échangeur, on augmentait de manière très significative l'efficacité de l'échange thermique, et donc le refroidissement du lait, et parallèlement, on diminuait de manière assez substantielle la consommation électrique du groupe 15 frigorifique associé à la cuve. REVENDICATIONS1. Installation de transfert du lait entre une machine à traire et une cuve de stockage réfrigérée (3), comprenant une canalisation (2) s'étendant entre ladite machine à traire et/ou un récipient de collecte du lait (1) associé à une telle machine à traire et la cuve de stockage réfrigérée (3), canalisation au sein de laquelle circule le lait, ladite canalisation étant munie d'au moins un échangeur thermique (4) apte à refroidir le lait issu de la traite, ledit échangeur thermique étant constitué de deux tubes coaxiaux et concentriques : - un tube interne (5), apte à assurer la continuité de ladite canalisation (2) et au sein duquel circule le lait, - un tube externe (7) dans lequel circule un fluide réfrigérant, et notamment de l'eau ; caractérisée : - le tube interne (5) reçoit une lame torsadée (6), non en contact avec la paroi interne dudit tube interne, - le tube interne reçoit sur sa paroi externe un fil (8) formant saillie dans le volume défini entre le tube interne et le tube externe, ledit fil (8) décrivant une spirale et n'étant pas contact avec la paroi interne du tube externe. 2. Installation de transfert du lait selon la revendication 1, caractérisée en ce que la lame torsadée (6) s'étend sensiblement selon toute la longueur du tube interne (5). 3. Installation de transfert du lait selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la lame torsadée (6) est de forme spiroïdale. 4. Installation de transfert du lait selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le pas des spirales, respectivement de la lame torsadée (6) et du fil en saillie (8) est inversé. 5. Installation de transfert du lait selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le fluide réfrigérant circule à contre-courant dans le tube externe (7) par rapport au sens de circulation du lait dans le tube interne (5).35