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Installation de séchage par atomisation et congélation et procédé de:1 fabrication de café instantané.
La présente invention concerne le séchage par congéla- tion, et plus spécialement une installation de séchage par atomisa- tion et par congélation dans laquelle un liquide contenant des matières solides est atomisé sous pression dans une chambre de con- gélation sous vide, après quoi les gouttelettes de liquide atomisé gèlent et tombent sous forme de particules congelées dans une chambre de séchage sous vide. Des particules parfaitement sèches des matières solides sortent de la chambre de séchage, sans avoir été .'' mouillées pendant le procédé de séchage.
Lorsqu'on l'applique à des substances susceptibles d'être traitées pour le séchage par atomisation et par congélation.,
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telles que l'extrait de café, les jus de fruits, les produits biolo- giques, etc., lorsqu'on le fait suivre d'un séchage par congélation, le procédé de congélation par atomisation fournit un certain nombre d'avantages. En premier lieu, les frais de manipulation sont réduits, parce que ce procédé se prête à un fonctionnement continu. Aucun plateau de chargemen-t ou récipient analogue n'est nécessaire, parce que le liquide contenant les matières solides est pompé de façon continue dans la chambre de congélation.
Les particules séchées, qui peuvent avoir une texture très fine, se reconstituent avec l'eau pour fournir un produit d'un goût supérieur aux produits ana- logues séchés par d'autres procédés. Avec l'installation de la pré- sente invention la durée totale pendant laquelle le produit est en traitement, indiquée couramment comme étant la "durée de séjour", n'est qu'une petite partie de la durée de séjour utilisée dans d'autres procédés de séchage par congélation.
Etant donné qu'au cours du procédé de séchage, le noyau de glace s'entoure d'une enve- loppe de matières solides séchées, si cette matière est sensible à la chaleur (et la chaleur doit être fournie pour réduire la durée de séjour à une valeur acceptable dans l'industrie), alors une prolongation excessive de la durée de séjour ou de traitement peut entraîner une détérioration partielle de certaines qualités du produit sec, tel que le goût, la teneur en enzymes, etc.
Le procédé de séchage par atomisation et par congélation de la présente invention est essentiellement un procédé à une seule phase en ce que le liquide contenant les matières solides est conge- lé par atomisation dans un seul ensemble de l'installation, après quoi les particules congelées passent directement vers un ensemble de séchage par congélation de l'installation, et de là sortent de l'installation par un sas à air.
La présente invention se propose : - de réduire la durée de séjour d'une installation de . séchage par congélation; - de réduire les conditions de maintien de la congéla-
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tion et de l'isolement de l'installation; - de fournir une installation de séchage par atomisation et par congélation qui soit compatible avec un fonctionnement conti- nu ; - de réduire la quantité de congélation nécessaire d'une installation de séchage par congélation, pour un poids donné d'eau qui doit être enlevé pendant le procédé; - de fournir une installation de séchage par congélation dans laquelle les particules congelées n'adhèrent pas aux divers éléments de l'installation pendant le procédé de séchage;
- de fournir un ensemble de séchage par congélation qui comprend un transporteur vibratoire construit spécialement qui réduit au minimum la durée de séchage, et qui empêche l'adhérence des particules congelées à la surface de transport; - d'éliminer la nécessité d'une congélation, d'une atomisation ou d'un autre traitement préalable de la matière, prépa- ratoires au procédé de séchage par congélation ; - de fournir une installation de séchage par consolation dans laquelle il n'existe aucun entraînement des petites particules séparées du liquide congelé par le courant de vapeur de la chambre de séchage vers la chambre de congélation pendant le procédé de séchage par congélation;
- de fournir une installation de séchage par atomi@ un et par congélation perfectionnée pour le séchage de l'extrait @@ café, pour la fabrication de café instantané; - de fournir un café instantané amélioré.
D'autres avantages et caractéristiques de l'in ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est un schéma d'une installation de séchage par atomisation et par congélation suivant la présente invention; la figure 2 est une vue en bout de la chambre de séchage, la. plaque d'extrémité étant enlevée ;
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la figure 3 est une coupe verticale à travers la chambre de séchage, suivant la ligne 3-3 de la figure 2 ; la figure 4 est une coupe horizontale à travers la cham- bre de séchage, suivant la ligne 4-4 de la figure 2.
Les deux figu- res 3 et 4 ne montrent que l'extrémité de distribution de la chambre de séchage ; la figure 5 est un schéma à plus grande échelle montrant la géométrie du transporteur vibrant; la figure 6 est une courbe, montrant la relation entre la pression qui règne dans la chambre de séchage de l'installation et le taux de condensation, et donnant les états critiques par rapport à l'adhérence des particules au transporteur.
Les éléments de base de l'installation de séchage par congélation de la présente invention sont représentés schématique- ment sur la figure 1. Les éléments principaux de l'installation comprennent une chambre de congélation 10 reliée à une chambre de séchage 12, dont la sortie est reliée à un sas à air 14, qui fournit la matière séchée à un récipient 16.
La chambre de congélation 10 comprend un récipient 18 résistant à la pression, qui est muni d'un faux-fond 20 de trémie.
Entourant une partie principale de la paroi latérale du récipient 18 se trouve une rangée annulaire de serpentins de condensation réfrigérés chemisés intérieurement 22, qui sont d'une construction sinueuse suivant la pratique classique. Ce sont ces serpentins qui enlèvent la chaleur de fusion et d'évaporation du produit liqui- de. Le réfrigérant est mis en circulation dans les serpentins 22 à partir d'un ensemble de réfrigération représenté de façon générale en 24, dont les détails sont classiques et ne font pas partie de l'invention. Dans l'installation de réfrigération, une conduite d'admission 26 du réfrigérant conduit de l'ensemble de réfrigération au serpentin de condensation 22 au.moyen d'une soupape de détente 28.
La conduite de retour ordinaire 30 du réfrigérant ramène le réfrigé- rant vers l'ensemble de réfrigération, pour le condenser et le comprimer de nouveau de la façon habituelle et classique. Un indica-
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teur de température 31 indique la température régnant dans les ser- pentins de condensation.
Etant donné que le procédé de séchage doit être mis en oeuvre sous un vide relativement élevé, une pompe à vide 32 est reliée au récipient 18 de la chambre de congélation 10 par une con- duite d'évacuation 34. La pompe à vide enlève principalement les gaz non condensables, tel que l'air ou un fluide analogue, du fait que la vapeur d'eau, sublimée du produit pendant l'opération de congéla- tion est condensée 1 pour former des particules congelées par les serpentins de réfrigération 22. Un manomètre 35 indique la pression régnant dans la chambre de congélation.
Le liquide à sécher par congélation, tel que l'extrait de café, les jus de fruits ou produits analogues sont atomisés sous forme d'une fine atomisation dans la chambre de congélation 10 par un ajutage d'atomisation 38. Cet ajutage est alimenté en liquide au moyen d'une conduite sous pression 40, d'une pompe 42 et d'une conduite d'alimentation 44 qui reçoit le liquide d'un réservoir 46.
Une soupape 45 commande la pression de l'ajutage d'atomisation telle qu'indiquée par un manomètre 45a. Le passage d'évacuation de la chambre de congélation 10 est sous forme d'un col 48 qui forme un joint hermétique à l'air avec un col 50 faisant saillie vers le haut à partir de l'extrémité d'admission de la chambre de séchage 12.
Dans la forme de réalisation de l'invention qui est décrite, la chambre de séchage 12 comprend un récipient ou tube de séchage allongé 52 fermé à chaque extrémité par des plaques d'extré- mités amovibles 53. Afin de supporter les particules du produit pendant l'opération de séchage, et d'amener le produit à travers la chambre de séchage 12, une cuvette ou plateau s'étendant longitu- dinalement 54 est monté dans la chambre de séchage. Le plateau 54 est supporté sur sa longueur par des biellettes disposées oblique-' ment 56 qui sont articulées par leurs extrémités inférieures sur le plateau 54, et qui sont suspendues à des montants 57 faisant saillie vers le haut à partir de cornières s'étendant longitudinalement
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58 qui sont montées dans la chambre de séchage 12.
On confère au plateau 54 un mouvement vibratoire grâce à un ensemble de commande vibrant indiqué de façon générale en 60, dont les détails seront décrits à présent.
Afin de condenser la vapeur d'eau qui est sublimée des particules congelées du produit P, à mesure qu'elles avancent le long du plateau 54 dans la chambre de séchage, un condenseur 62 est monté sous le plateau 54. Tel que représenté, le condenseur 62 est révu sous forme de serpentins sinueux reliés à une conduite d'admis- sion réfrigérants 64, au moyen d'une soupape de détente 66. Une conduite 68 de retour du réfrigérant est également prévue et le réfrigérant est mis en circulation dans le condenseur 62 par l'en- semble de réfrigération 24 indiqué précédemment. La température du condenseur est détectée par un dispositif thermique et indiquée sur un indicateur 69.
Afin de fournir la chaleur de sublimation nécessaire pour sécher le produit P à mesure qu'il avance le long du plateau 54 de la chambre de séchage 12, un ensemble de chauffage s'étendant longitudinalement 70 est monté au-dessus du plateau 54. Le réchauf- feur 70 est sous forme d'une couverture chauffée électriquement d'une construction classique, et sa température est détectée par un dispositif'thermique et est indiquée sur un indicateur 71.
Un degré de vide élevé est maintenu dans la chambre de séchage 12 à cause de la liaison avec la chambre de congélation 12 par les cols 48 et 50, décrits précédemment. La pompe à vide 32 n'enlevé normale- ment que des gaz non condensables de la chambre de séchage 12, parce que la vapeur d'eau sublimée du produit P au cours du procédé ' de séchage est condensée par le condenseur 62 de la chambre de sé- chage 12. Le produit séché tombe à travers un col d'évacuation 74 de la chambre de séchage.
Afin que l'installation de séchage par atomisation et par' congélation de la présente invention puisse fonctionner de façon continue, sans admettre d'air dans l'installation au cours du procé-
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de de séchage et sans exiger de joint hermétique à l'air entre les éléments relativement mobiles, l'ensemble de sas à air 14, mention- né précédemment, est prévu à l'extrémité de distribution de la chambre de séchage 12. Cet ensemble comprend un ensemble à robinet d'isolement 78, ayant une liaison hermétique à l'air avec le col d'évacuation 74 du produit de la chambre de séchage.
L'ensemble à robinet d'isolement 78 comprend un régulateur à papillon 80 actionna- ble à la main, pour fermer la sortie de la chambre de séchage lorsqu'on le désire' Une partie de conduite de montage 82 du réci- pient, qui supporte le récipient 16 destiné au produit séché forme une liaison hermétique à l'air avec l'ensemble à robinet d'isole- ment 78. Un dispositif de serrage 84 du récipient maintient le logement 16 en communication hermétique à l'air avec la partie de conduite de montage 82 du récipient.
Une conduite de prééchappement et d'admission d'air combinés 86 qui est également reliée à un raccord en T 88 est reliée à la partie de conduite 82. Une branche du raccord se raccorde une conduite à vide 90 au moyen d'une soupape à vide 92 actionnable à la main. La conduite à vide 90 établit une communication avec la conduite à vide principale 34, et est par suite en communication avec la pompe à vide 32 mentionnée précédemment. Afin de recevoir le retrait du récipient 16 lorsque ce dernier est rempli du produit séché, une conduite d'admission d'air 94 se raccorde à l'autre branche du raccord 88, et est commandée par une soupape d'admis d'air 96 actionnable à la main.
Un régulateur à papillon 97 men dans la conduite à vide principale 34 peut être fermé pour l le sas à air 14 des chambres de congélation et de séchage.
On va décrire maintenant les détails du mécanisme pour ; monter et pour faire vibrer le plateau 54. Les cornières 58 pour monter le plateau ont été mentionnées précédemment. Chaque cornière 58 est montée sur un élément en U 100, cet élément en U étant suppor-; té de façon amovible sur une console 102, fixée aux parois latérales du récipient 52 formant la chambre de séchage 12. Afin de régler
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les éléments de vecteur ou d'impulsions de la vibration communiquée au plateau 54, chacune des cornières 58, qui supportent les montants 57 mentionnés précédemment pour supporter les biellettes 56 du plateau, est réglable de façon coulissante le long de son élément en U respectif 100.
Les cornières 58 sont serrées dans leur position réglée par des boulons 104, et le réglage est effectué dans des fentes 106 (figure 4) ménagées dans les cornières 58, par chacun des boulons 104.
Afin de faire vibrer le plateau 54, un arbre vibrateur 110 s'étendant transversalement est prévu à l'extrémité de distri- bution de la chambre de séchage 12. L'arbre 110 est monté à rotation dans des montants 112 qui font saillie vers le haut à partir des éléments en U 100. Comme représenté en particulier sur les figures 3 et 4, il est prévu sur l'arbre 110 un excentrique 114 qui supporte une extrémité d'une bielle 116. L'autre extrémité de la bielle 116 est reliée à une goupille 118, dont une extrémité est montée dans un bloc 120 qui est fixé au plateau 54. La goupille 118 est également reliée à pivot à l'extrémité inférieure d'une des biellettes de support 56 du plateau, mentionnées précédemment, celles-ci étant la biellette qui se trouve à proximité de la bielle 116.
L'extrémité supérieure de la biellette 56 'est montée à pivot sur un montant 57, décrit précédemment, au moyen d'une gou- pille 122. Chacune des biellettes 56 sauf celle se trouvant sur la bielle 116 a son extrémité inférieure montée à pivot au moyen d'une goupille 118a dans un bloc 120a fixé au plateau 54, comme représenté en particulier sur les figures 2 et 4. Les blocs 120 et 120a sont soudés ou fixés autrement aux parois latérales 124 du plateau. Tel que représenté sur les figures 2 et 4, le fond du plateau a des ondulations longitudinales 126 formées sur sa longueur, pour ren- forcer le plateau longitudinalement à la chambre de séchage.
On prévoit des moyens pour faire tourner l'arbre vibra- teur 110 du plateau à une vitesse appropriée, pour une course donnée de l'excentrique 114. Afin de faire tourner l'arbre 110, une partie
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d'extrémité 127 de ce dernier fait saillie à travers un presse-étoupe 128 (figures 2 et 4) qui fournit à l'arbre un joint rotatif herméti- que à l'air. Cette partie d'extrémité 127 de l'arbre 110 a un pignon de chaîne 130 qui y est fixé (figures 1, 2 et 4), et elle est accouplée à la partie principale de l'arbre 110 par un accouplement 129. Des moyens pour faire tourner le pignon de chaîne 130 sont représentés sur la figure 1. Une chaîne 132 est entraînée autour du pignon de chaîne 130 et autour d'un pignon 134.
Le pignon 134 est commandé par un ensemble à entraînement par courroie à vitesse variable tel qu'une commande Reeves, indiquée de façon générale en 136. Ces ensembles d'éléments de poulies mobiles axialement sont bien connus dans la technique, et leurs détails ne font pas partie de la présente invention. L'ensemble d'entraînement à vitesse variable est actionné par un ensemble à moteur et à engrenage réduc- teur combiné 138, faisant partie de l'ensemble à commande vibratoire; 60 indiqué antérieurement. L'accouplement 129 permet le retrait des éléments en U 100, qui supportent les cornières 58 et le plateau.
Comme mentionné, un réchauffeur 70 est prévu pour four- nir la chaleur de sublimation nécessaire au processus de séchage.
Comme représenté sur les figures 2 et 3, le réchauffeur 70 comprend une couverture électrique 140, qui est sous forme de fils résistants de chauffage noyés dans une feuille de caoutchouc de silicone.
L'élément de chauffage 140 est réuni solidement à une plaque de support 142 qui est montée dans la chambre de séchage 12 au moyen de consoles s'étendant longitudinalement 144. Les fils conducteurs 145 de la couverture 140 sont reliés à une source de courant élec- trique, et le flux de courant est réglé de façon classique par un moyen (non représenté) afin de fournir la température désirée de la couverture.
Comme représenté en particulier sur la figure 3, à l'extrémité de distribution du plateau 54, une trémie analogue à un entonnoir 146 est ajustée dans la chambre de séchage 12 pour rece- voir le produit séché P, à mesure que le produit est mis en vibra- tion hors de l'extrémité de distribution du plateau 54. La trémie
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146 distribue le produit séché dans le col d'évacuation 74. et dans le sas à air 14, décrit précédemment en détail.
On va maintenant décrire brièvement le fonctionnement de l'installation de séchage par atomisation et par congélation de la présente invention.
En se référant à la figure 1, on suppose que l'appareil a été arrêté. Un récipient vide 16 sera ajusté sur le sas à air 14, et la pompe à vide 32 sera mise en marche, les régulateurs à papillon 80 et 97 étant ouverts, la soupape d'admission d'air 96 vers le sas à air 14 étant fermée, et la soupape à vide 92 du sas à air étant fermée. L'ensemble de réfrigération est mis en marche.
Les réchauffeurs sont allumés et une atomisation d'eau est intro- duite par l'ajutage pour empêcher le surchauffage du plateau. En peu de temps les gaz non condensables sont évacués de la chambre de congélation, de la chambre de séchage, du sas à air et du récipient, et la pression régnant dans la chambre de congélation 10 et dans la chambre de séchage 12, comme indiqué par les manomètres 35 et 72 respectivement, sera équilibrée à une valeur très basse, considéra- blement au-dessous de la pression à trois points.
On lance mainte- nant le moteur 138 faisant vibrer le plateau, on met en marche la pompe 42 du produit liquide, et on règle la soupape 45 d'alimenta- tion du liquide pour fournir la pression d'atomisation désirée à l'ajutage 38, telle qu'indiquée par le manomètre 45.Le Le processus de séchage par atomisation et par congélation de la présente inven- tion commence maintenant. Les particules du liquide atomisé sortent sous forme d'une enveloppe analogue à un cône de particules finement atomisées. Ces particules sont dirigées vers le haut dans la cham- bre de congélation 10, et en raison de la basse pression régnant maintenant dans la chambre de congélation, la plus grande partie des particules se congèlent bientôt après avoir quitté l'ajutage 38, mais olles ne gèlent pas sur l'ajutage proprement dit.
La plupart des particules du produit auront été gelées avant qu'elles frappent la paroi ou chemise du condenseur 22, de façon qu'elles rebondissent
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sur la paroi et qu'elles commencent à tomber vers le col d'évacua- tion 48 de la chambre de congélation. Les particules qui ne sont pas complètement gelées lorsqu'elles atteignent la paroi du condenseur
22 gèlent bientôt après, et toutes les particules auront été complè- tement gelées lorsqu'elles tombent vers la trémie 20 se trouvant au fond de la chambre de congélation. Ces particules complètement gelées tombent directement dans l'extrémité d'admission du plateau vibrant 54.
L'action de l'ensemble de commande 60 du plateau, et la relation angulaire des biellettes 56 sont telles qu'elles font avancer les particules P le long du plateau 54 vers l'extrémité de distribution de la chambre de séchage 12 en un mouvement progressif représenté schématiquement sur la figure 3.
Lorsque les particules avancent le long du plateau 54, la chaleur de sublimation est fournie par le réchauffeur 70, et .? vapeur sublimée est condensée directement dans la chambre, par condenseur interne 62 de la chambre de séchage. Les charges de réfrigération du condenseur 62 de la chambre de séchage et du condenseur 22 de la chambre de congélation sont réglées de façon que les pressions régnant dans ces chambres soient sensiblement égales. Il est particulièrement important que la pression régnant , dans la chambre de séchage l2ne dépasse pas'sensiblement celle qui règne dans la chambre de congélation.
Si c'était le cas, la vapeur d'eau sublimée pourrait s'écouler vers le haut par le col d'admi sion 50 de la chambre de séchage, et par le col d'évacuation 48 de la chambre de congélation, de façon à entraîner les particules @
P qui tentent de tomber dans la chambre de séchage à partir dela chambre de congélation. Puisqu'une proportion de 20% enviro l'eau du produit est enlevée pendant le processus de congélation, dans la chambre de congélation 10, la chambre de séchage 12 exige également une réfrigération moindre par kg du produit liquide de départ, qu'il ne serait nécessaire si le produit était introduit à l'état de particules précongelées.
Lorsque les particules atteignent l'extrémité du pla- teau 54, elles sont mises en vibration hors de l'extrémité du pla- teau, comme indiqué sur la figure 3, et dans la trémie en.forme
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d'entonnoir 146, après quoi elles tombent par le sas à air 14 dans le récipient 16.
Lorsque le récipient 16 a été rempli à la quantité voulue, l'installation à sas à air et à soupapes permet de changer les récipients sans rompre le vide des chambres de congélation et de séchage. On ferme d'abord le régulateur à papillon 97 de la con- duite sous vide 34 pour isoler le sas à air. Afin de remplacer le récipient 16, la soupape à vide 92 doit être fermée, mais comme mentionné précédemment, cette soupape sera normalement fermée pen- dant le fonctionnement normal.
Toutefois, le régulateur à papillon 80 actionnable à la main du sas à air 14, qui a été ouvert pour permettre aux particules de tomber dans le récipient 16, sera maintenant fermé pour isoler complètement le sas à air de l'intérieur de la chambre de séchage 12. Après avoir fermé le régulateur à papillon 80, on peut ouvrir la soupape d'admission d'air 96 pour équilibrer la pression régnant dans le récipient 16, qu'on peut enlever et remplacer maintenant par un récipient vide.
Dès que le nouveau récipient est monté en position dans le sas à air 14, on ferme de nouveau la soupape d'admission d'air 96 et on ouvre maintenant la soupape à vide 92 menant au sas à air 14 pour faire le vide dans le récipient et dans le sas à air, avant de rouvrir le régulateur à papillon 80. Finalement, on rouvre le régulateur à papillon 97 de la conduite principale à vide 34.
Pendant ce temps, qui est de très courte durée, le produit séché s'accumule au-dessus du régulateur à papillon 80. Dès que les stades précédents ont été achevés, le régulateur à papillon 80 peut être rouvert pour rétablir la communication entre la chambre de séchage 12 et le récipient 16 au moyen du sas à air 14' Comme mentionné, la soupape d'admission d'air 96 aura été fermée antérieurement, et la soupape à vide 92 destinée au sas à air peut être fermée maintenant, parce que le vide est maintenant établi directement dans le sas à air au moyen de la chambre de congélation 10, de la chambre de sécha- ge 12 et de la conduite principale à vide 34.
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EMI13.1
L''expérience avec le séchage par congélation de liquide cpntenanf des matières sol,:Ldeg; connpe l'extrait de café, a montré que la géométrie du ,montage des biellettes du gâteau 54 est quelque peu critique, Si ces facteurs de géométrie sont insuffisamment choisiµ, le produit ne se déplacera pas assez vite dans la chambre
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de séç)lagç pour permettre 1,4 .durée île "Jou-x courte désirée dans la chambre.
Si ces facteurs sont trop choisis, -le produit sera mis en vibration hors du plateau ou sinon, il -avance -trop rapidement dans la chambre de séchage pour .que -le produit ne soit pas complète-
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ment séç-hé loru7. tte'.nt 1< s4a à air 14 p â 1 exte' em:L té de distribution du plateau.
Avec des produits sensibles à la chaleur
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tels que le çaf4 instantané, qui ont 464çil=enit tendance à être sensi- blement co9.lan certaines 4îmfflions .et w.tesss critiques de ensemble vibru-t se sont megîfest4es. 'Da-w à"appareil de la pré- sente mvenùion, ii eeest avéré que l'angle rtle," (figure 5) que forment les biellettes 56 avec -le plan horizontal devrait être
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sensiblement de 630, Par suite, le $ens moyen de d4placement du pla- teau, indiqué par la flèche "v" fait le même angle "a" de 65 par rapport au plan vertical. Bien que la longueur des biellettes 56 ne soit pas critique, à l'angle "a" de 65 , une longueur de 5 cm des biellettes a été satisfaisante.
L'amplitude de vibration hori-
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zontale indiquée en ffxm (figure 5) a une lozgueur totale de b,25 mm, ce qui signifie que 1'.excentrique 114 a un décentrement ou une course de 3,12 mm, La vitesse de rotation de l'arbre de vibration 110 est de 500 tours à la minute. Celle-ci communique une accéléra- tion horizontale maximum aux particules ou au produit P de 0,80 gr, et une accélération verticale maximum de 0,37 g. Ainsi, bien que les particules avancent progressivement le long du plateau, elle% ne sautent ni ne dansent à 1'écart du plateau, ou les unes des autres, pendant le procédé.
Le transport peut être décrit comme suit :
Lorsque le plateau est déplacé vers le bas et vers l'arriére, le produit suit le plateau vers le bas, mais non vers l'arriére, parce que la force de frottement exercée entre le pla-
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teau et, le produit est insuffisante pour déplacer la masse du pro- duit vers, l'arrière à plein du mouvement du plateau. Toutefois, lorsque le plateau est déplacé vers le haut et vers l'avant, la for- ce de frottement est augmentée, et la masse du produit lui a communiqué un mouvement vers l'avant qui est notablement plus grand communiqué mouvement vers l'vant qui est notablement plus grand que son mouvement rétrograde.
Le trajet du produit dans l'espace ressemble à un épicycloïde comprimé longitudinalement. Le transpor- teur de la présente invention fournit une action de transport et d'agitation combinée, et cependant l'action exercée sur les particules est légère.
A titre d'exemple, les conditions de fonctionnement optimum seront, données pour une installation et un procéda suivant la présente invention, lorsqu'elles sont utilisées pour le séchage par atomisation et par congélation de l'extrait de café instantané,
Naturellement les; dimensions de l'installation et le débit du prédit sont directement associés. L'exemple actuel sera décrit en liaison avec ],'installation représentée sur la figure 1, dans la-quel-, le) la chambra de congélation 10 a 1,50 mètre environ de diamètre et
1,80 mètre environ de hauteur.
Le plateau 54 a environ 4,80 mètres de long et 30 centimètres de largeur et la chambre de séchage 12 a 60 centimètres, de diamètre
Quant à la teneur en matières solides de l'extrait de café, il S'est avéré qu'on obtient les meilleurs résultats lorsque la teneur en matières solides est de 20% en poids environ. On éprou- ve des difficultés d'adhérence et de rendement si la teneur en matières solides atteint 25% en poids. Il est peuéconomique et Inutile d'opérer avec un extrait de café de départ liquide dana lequel la teneur en matières solides est inférieure à 20% en poids, parce qu'una évaporation inutile de l'eau est exigée.
Il s'est avéré que la température du réfrigérant devrait être réglée pour maintenir une pression dans les chambres de congélation et de séchage de l'ordre de 250 microns, comme indiqué sur la courbe de la figure 6. Si on permet à la pression régnant ,'
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dans la chambre de séchage de dépasser 270 microns, on rencontre des difficultés dues à l'adhérence du produit au plateau. Naturel- lement, des pressions Inférieures à 250 microns sont possibles, si on augmente la réfrigération. Une pression de 250 microns environ . est choisie comme étant la pression optimum.
Bien qu'un abaissement appréciable quelconque de la pression au-dessous de 250 microns per- mette de diminuer la durée de séjour du produit dans la chambre de séchage en fournissant plus de chaleur au produit, comme mentionné, ceci augmente la charge de congélation, et ainsi lorsqu'on équilibre ces deux effets, la gamme de pressions comprise entre 250 et 270 , microns indiquée, qui donne une durée de séjour de l'ordre de 40 secondes, s'avère fournir les meilleurs résultats d'ensemble. La durée de séjour de 40 secondes est assez courte pour empêcher l'endommagement du produit par la chaleur, et assez longue pour assurer un séchage à 100% pendant le procédé.
L'ajutage d'atomisation 38, (ou des ajutages d'une installation plus grande) et la gamme de pressions dans laquelle il fonctionne, sont choisis pour donner un taux d'évaporation de l'or- dre de 1,71 kg à l'heure par m2 de la surface du plateau dans la chambre de séchage 12. Un ajutage fait en particulier pour le sécha- ge par atomisation de produits est l'ajutage de séchage par atomisa- tion du type SX, fabriqué par Spraying Systems Co., de Bellwood,
Illinois. Dans l'installation décrite, cet ajutage est commandé à une pression de 14 kg/cm2 au manomètre à partir de la pompe 42, telle que réglée par la soupape d'admission 45 du liquide, et indi- quée sur le manomètre 45a.
La température du réfrigérant des condenseurs 22 et @@ est maintenue à -46 C, ou environ. Si on laisse la température réfrigérant s'élever à -34 C, on éprouve des difficultés d'adhérence et de longue durée de séjour. Toute température inférieure à -46 C exige simplement une réfrigération supplémentaire, dont le coût n'est pas surpassé par une durée de séjour diminuée de façon appro- priée du produit.
La température du réchauffeur 70 est maintenue à 150 C
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environ, et une.température abaissée augmente inutilement la durée de séjour du produit, mais si on laisse la température atteindre 163 C, le produit adhère au transporteur. Le produit devient pro- . gressivement plus chaud lorsqu'il atteint l'extrémité de distribu- tion du plateau 54. On choisit une température de.distribution . de 65 C sur le plateau. Cette température est détectée par un thermo- couple (non représenté) monté sur l'extrémité de.distribution du plateau.
Comme mentionné antérieurement, le plateau 54 est mis en vibration à 500 cycles à la minute (500 tours à la minute de l'arbre 110) pendant une course horizontale "x" de 6,25 mm, et les biellettes 56 formant un angle de 65 par rapport au plan horizon- tal.
Lorsque tous ces facteurs ont été observés pour le fonc- tionnement de l'installation telle que décrite, la durée de séjour très courte de 40 secondes mentionnée ci-dessus fournit des parti- cules sèches de café instantané qui ont un goût et un arôme excel- lents, lorsqu'elles sont reconstituées avec de l'eau de la façon habituelle. La dimension particulaire du café est de l'ordre de mi- crons, ce qui fournit un produit rapidement soluble et intéressant.
Bien qu'on ait décrit un plateau long unique, on pourrait! utiliser un certain nombre de plateaux plus courts espacés vertica- lement, chaque plateau alimentant le plateau du dessous, de façon que la matière soit transportée d'arrière en avant dans la chambre de séchage pendant le séchage. Le transporteur vibrant décrit permet un empilage vertical serré de ces plateaux.
Légende des dessins Figure Repère
6 (a) Aucune adhérence sur la surface du plateau à 65 C.
- (b) Une certaine adhérence, l'installation pouvant fonctionner.
- (c) Forte adhérence, l'installation ne pouvant pas fonctionner.