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"PROCEDE POUR BATTRE, AERER ET EMULSIONNER DES
MATIERES".
Cette invention a pour objet un procédé permettant de préparer des émulsions et produits analogues et est parti- culièrement applicable à la fabrication des crèmes glacées, sorbets,etc.. ainsi qu'à l'émulsionnement d'huiles végétales et animales et de toutes autres matières lorsqu'il est dési- rable de refroidir ces matières ou de modifier leur tempéra- ture pendant qu'elles sont agitées ou fouettées.
La caractéristique principale de ce procédé réside dans le fait de traiter la matière pendant qu'elle passe con- tinuellement à travers un grand nombre de chambres reliées en
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série, de telle manière qu'elle les traverse en succession et, pendant le passage de la dite matière à travers les cham- bres sous une pression supérieure 'à la pression atmosphérique, appliquée à l'extérieur des dites chambres, à incorporer un fluide à la dite matière par le fait de fouetter ou d'agitée les deux éléments en même temps qu'on modifie leur tempéra- ture. Le fluide appliqué peut être de l'air, de l'anhydride carbonique ou un fluide analogue propre à assurer l'accroisse- ment de volume désiré.
Des matières telles que des jus de fruits, des oeufs, de l'oléo-margarine,etc.. peuvent avantageusement être émulsionnées par le présent procédé sous une pression supérieure à l'atmosphère sans incorporation de fluide . Lors- que des matières de ce genre contiennent des ingrédients d'u- ne nature cristalline, l'opération consistant à battre ou fouetter la matière pendant qu'elle se refroidit rapidement a pour effet de la cristalliser à un état uniforme, de telle sorte qu'on obtient un produit plus doux ou onctueux et qu'on en élimine les particules ou grains durs qui avaient été créés jusqu'à ce jour par la non uniformité de la cristalli- sation pendant le refroidissement. D'autres matières de ce genre peuvént être émulsionnées d'une façon semblable avec les mêmes avantages ou des avantages analogues.
Un autre but de ltinvention est d'émulsionner ou traiter la matière d'une manière propre à assurer un degré de plasticité sensiblement prédéterminé tout en maintenant le rendement de l'appareil à sa valeur maximum. Ceci s'obtient en gouvernant ce degré de plasticité par la pression exercée sur la matière au cours de son émulsionnement.
Cette caracté- ristique est en particulier avantageusement applicable au maintien de la plasticité désirée entre certaines limites, tandis qu'on règle cette plasticité entre les limites d'une échelle plus grande par l'entremise du couple ou de la ré- sistance-offerte à l'action d'entraînement de l'organe agita- teur ou.de fouettement, ainsi qu'il sera expliqué, .ci-après
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d'une façon plus détaillée en se référant aux dessins anne- xés dans lesquels :
Fig.l est une représentation schématique de la machine .
Fig.2 est une coupe verticale centrale de la cham- bre d' émulsionnement ou de traitement .
Fig.3 est une coupe suivant 3-3 (fig.2).
Fig. 4 est une coupe suivant 4-4 (fig.2).
Fig.5 est une coupe verticale centrale du régula- teur de plasticité.
Fig.6 est une coupe verticale centrale du régula- teur de couple.
Fig. 7 est un plan d'un des éléments du régulateur de couple.
Les dessins représentent un émulsionneur 10 com- portant un tuyau d'admission d'eau 11, un tuyau d'échappement d'eau 12, un tuyau d'admission de saumure 13 et un tuyau de retour de saumure 14 . La matière à émulsionner est contenue initialement dans deux réservoirs 15 et 16 de façon à pouvoir en être retirée alternativement, en passant par des robinets 17 , un tuyau 18, un filtre 19 et un tuyau 20, par une pompe ou appareil homogénéisateur 21 actionné de la manière usuelle par un moteur 22. En quittant la pompe 21, la matière est refoulée par un tuyau 2-3 dans l'une des extrémités de l'é- mulsionneur 10 et, après avoir traversé cet émulsionneur, passe par un tuyau 24 à un récipient ou réceptacle convena- ble 25.
Au tuyau d'admission 23 est reliée une tuyauterie destinée à être parcourue par un fluide aérateur tel que l'air, l'anhydride carbonique,etc., cette tuyauterie étant reliée d'autre part à une pompe,à air 226 recevant sa oommande d'un moteur ou d'une autre source convenable de force motrice, la dite tuyauterie étant commandée par un robinet 27, de sorte que toute quantité désirée de fluide peut être refoulée dans
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l'émulsionneur pour aérer la matière. Un tuyau de by-pass 28 permet de ramener à l'admission de la pompe une partie de la matière qui se rend à ltémultionneur par le tuyau principal 23, Sur le tuyau 28 est monté un régulateur de plasticité 29 permettant de régler la plasticité de la ma- tière émulsionnée.
L'émulsionneur 10, représenté dans les fig.2 et 3, comprend une série de conduits ou chambres tubulaires 30 à travers lesquels s'étendent des organes d'agitation ou de fouettage constitués par des arbres 31 munis de palettes 32. Les chambres tubulaires 30 s'étendent à travers un col- lecteur d'extrémité 33 qui est supporté par le socle 34 et auquel est fixé un plateau à presse-étoupe 35 traversé par les.extrémités de commande des arbres 31.
Les arbres 31 des organes agitateurs reçoivent leur commande d'engrenages convenables disposés à l'intérieur d'un carter 36 et actionnés par un arbre moteur commun 37.
L'arbre 37 est lui-même actionné par un moteur électrique 38 par l'entremise d'un régulateur de couple ou de résistance disposé à l'intérieur d'une enveloppe 39, et représenté dans la fig.6. Sur le tuyau d'admission de saumure 13 est monté un obturateur à solénoide 40 dont le solénolde est monté sur le circuit d'une source de courant 41. Sur ce circuit est monté un interrupteur qui est commandé par un levier 42 actionné par le régulateur de couple comme il sera décrit plus loin.
Dans l'émulsionneur 10, chacune des chambres 30 est entourée par une chambre de refroidissement 45 compre- nant des tubes sensiblement cylindriques qui sont disposés à un certain écartement'et autour des chambres tubulaires correspondantes 30. Ces tubes présentent sur leur surface interne des ondulations hélicoïdales 46 dont le sommet est en contact avec la surface externe des chambres de refroi- dissement et qui servent à diriger le réfrigérant passant
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dans ces chambres de façon à lui communiquer un mouvement de gtration autour des chambres 30. Les chambres de refroi- dissement 45 sont entourées par la matière isolante ou le calorifuge usuel 47 .
Comme représenté dans la fig.3, un agent réfrigé- rant, qui peut être de l'eau ou de la saumure, est intro- duit à l'une des extrémités de la chambre de refroidissement 45a,passe sensiblement d'un bout à l'autre de la longueur de cette chambre, puis se rend par un conduit 48 à la cham- bre de refroidissement 45b, passe dtun bout à l'autre de cette chambre et s'en échappe finalement par le tuyau d'é- chappement 12. De la saumure est introduite par le conduit d'admission de saumure 13 dans l'une des extrémités de la c chambre 45 ,passe par un conduit 49 à la chambre de refroi- dissement 4¯5 et sort de cette chambre par le tuyau d'échap- pement 14.
On voit donc que les quatre chambres de refroidie- sement sont divisées en deux paires dans chacune desquelles l'agent réfrigérant passe d'une extrémité à,l'autre et dans un sens à l'intérieur d'une chambre et revient en sens inver- se par l'autre chambre de la paire. Ceci permet d'appliquer comme agent réfrigérant de l'eau pour une paire de chambres et de la saumure pour l'autre paire de chambres lorsque la matière est telle qu'elle n'a pas besoin d'être refroidie à une température très basse. Par exemple, dans l'émulsionne- ment de succédanés du saindoux, de l'oléo-margarine,etc., la matière sera refroidie de 43 -49 C. environ, température à laquelle elle est liquide, à 10 C. environ, température à laquelle elle est à l'état plastique.
Par contre, lors- qu'il s'agira de produire une crème congelée ou une matière analogue ou d'émulsionner toute autre matière qui demande à être congelée, il pourra être nécessaire d'appliquer de la saumure dans les deux paires de chambres, étant donné que le liquide possède approximativement une température de 21 C à l'entrée et une température de - 7 C. à la sortie.
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On fait passer la matière à travers les quatre cham- bres tubulaires 30 de l'émulsionneur, de sorte que, en réali- té, la distance parcourue par la matière dans l'émulsionneur
10 est approximativement quatre fois la longueur de cet ap- pareil. La matière est admise par le tuyau 23 et est refoulée à travers celle des chambres tubulaires 30 qui est entourée par la chambre de refroidissement 45 a et, pendant ce temps, elle est agitée et fouettée par les palettes 32.
Lorsqu'elle atteint l'extrémité opposée de la cham- bre tubulaire 30 envisagée ,cette matière a été refroidie approximativement à la température de l'eau et passe par un conduit 50 du plateaue support à celle des chambres supé- rieures 30 qui est entourée par la chambre de refroidissement 45b, A sa sortie de cette chambre 30, elle se rend par un conduit 51 à celle des chambres 30 qui est entourée par la chambre à saumure 45c,puis par un conduit 52 à celle des chambres 30 qui est entourée par la chambre 45d, et finale- ment par le tuyau d'évacuation 24 au récipient 25. La force motrice de la machine est régie par le mécanisme représenté dans la fig.6. L'enveloppe ou carter à engrenage 39 contient un pignon¯-60 qui engrène avec une roue dentée 61 calée sur l'arbre 37 monté à l'intérieur de la dite enveloppe.
Le pi- gnon 60 est porté par un axe 62 monté pour tourner dans une douille 63 munie d'une saillie 64 qui est prolongée par une tige rétrécie 65 et coulisse dans l'enveloppe 39. Un roule- ment de butée 66 est placé entre le pignon 60 et la douille 63 . Entre un rebord de la douille 63 et la surface interne de l'enveloppe est disposé un léger ressort de compression 67. Sur la.tige 65 est montée, à l'intérieur d'une tubulure 68 de ltenveloppe 39, une rondelle 69, et entre cette ron- delle et un écrou de réglage 70 qui se visse sur la tubulure filetée 68 est intercalé un ressort de compression relativement robuste 71.
Le pignon 60 est muni sur sa face opposée d'un prolongement 72 qui est lui-même muni dtune saillie ou came
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73 constituant une poche en! dans laquelle pénètre un orga- ne de commande 74, comme représenté dans la fig.7. L'organe de commande 74 est calé sur le bout d'arbre 75 du moteur, le- quel bout d'arbre est supporté dans l'enveloppe 39, et le dit organe est séparé de la paroi latérale del'enveloppe par un roulement de butée 76 .
Le levier 41 pivote sur une patte 77 de l'envelop- pe 39, son extrémité supérieure étant.reliée à l'extrémité de la tige 65, tandis que son extrémité inférieure porte un contact électrique 79, qui est destiné à fermer le circuit passant par 1'obturateur à solénoide 40 , du type usuel, et par la source de courant 41.
Grâce à cette disposition, lorsque la plasticité de la matière est devenue si ferme qu'elle offre une résistan- ce telle qu'elle surmonte la tension du ressort de réglage 71 les faces d'accouplement complémentaires du pignon 60 et de l'organe de commande 74. se séparent l'une de l'au- tre en agissant à la façon de cames. Il en résulte que la tige 65 vient occuper une position dans laquelle le levier 42 ferme le circuit du solénoïde de l'obturateur 40. En s'excitant, ce solénolde ferme l'obturateur 40 du tuyau à saumure 13 ou diminue la section de passage de cet obturateur.
Ceci a pour effet de diminuer l'action de refroidissement qui a lieu dans les chambres de refroidissement 45c et 45d dans une mesure telle que la plasticité que possède la matière en raison de son état refroidi ou congelé diminue; Lorsque la plasticité a été réduite au point de permettre une action plus libre du mécanisme de commande, le régulateur de couple vient occuper sa position normale dans laquelle le circuit du solénoide 40 est coupé pour permettre le libre écoulement de la saumure ou agent de refroidissement à travers l'obtura- teur commandé par ce solénoïde. On a dit que cet obturateur est monté sur le tuyau d'admission de saumure 13. mais il pourrait également être monté sur le tuyau d'admission d'eau
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11 ou sur tout autre dispositif de refroidissement.
Une des fonctions du régulateur de couple agissant sur l'agent réfrigérànt est de se comportera la façon d'un régulateur de plasticité auxiliaire secondant le régulateur de plasticité principal. Si la matière est épuisée et que ceci empêche le fonctionnement convenable du régulateur de plasticité,, l'action du régulateur de couple coupera l'admission de l'agent réfrigérant et abaissera la.tempéra- ture, ce qui diminuera la plasticité . Ce dispositif fonc- tionnera aussi lorsque l'action,de refroidissement de l'a gent réfrigérant deviendra trop élevée pour la matière en cours d'émulsionnement.
Le régulateur de couple fonctionnera de façon à diminuer le débit de l'agent réfrigérant et à main- tenir ce débit à une valeur réduite pour assurer le refroi- dissement convenable de la matière passant à travers l'é- mulsionneur.
Comme représenté dans la fig.5, le régulateur de plasticité principal 29 comprend un bâti ou boite de distri- bution 81 constituant une chambre de pression 82 au-dessus de laquelle est fixé un couvercle 83 enveloppant une cham- bre qui renferme un ressort de compression relativement robuste 84, la tension de ce ressort étant réglée à l'aide d'une vis 85 . Le couvercle et le ressort 84 sont séparés de la boite 81 et de la chambre 82 par un diaphragme 86.
La tubulure d'admission 87 et la tubulure d'échappe- ment 88 sont montées sur le tuyau de by-pass 2, L'admis- sion communique avec la chambre de pression 82 par des lu- mières 89 entourées par une toile métallique filtrante 90, et la chambre 82 communique avec l'échappement par une lumière de distribution 91. Un tiroir 92 est supporté par une tige de tiroir 93 dont l'extrémité supérieure est en contact avec le diaphragme, tandis que son extrémité infé- rieure coulisse dans la partie inférieure du bâti ou boite
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81 et est munie d'un ressort 94. Le,tiroir 92 est maintenu par une tige 95, reliée à ce tiroir par une genouillère et entourée par un ressort 96.
De cette façon, lorsqu la pres- sion régnant dans la chambre 82 augmente à une valeur suf- fisante pour repousser le diaphragme vers le haut contre le ressort 84, le tiroir 92 ferme la lumière 91 , ce qui empê- che la matière de passer par le by-pass 28. Le fonctionnement de cet obturateur est tel que, dans la position'd'ouverture normale, la matière est refoulée sous pression par la pompe à l'émulsionneur 10 et qu'une partie de cette matière est renvoyée par le by-pass 28 et le régulateur 29à l'admission de la pompe.
Lorsque la matière en cours d'émulsionnement atteint un degré prédéterminé de plasticité en raison de son ¯refroidissement, la résistance.offerte à la nouvelle-matière refoulée dans l'émulsionneur crée dans la chambre 82 une pression suffisante pour surmonter l'action du ressort 84 et soulever le diaphragme 86 '-. de façon à obturer complètement ou partiellement la lumière 91. Ceci diminue ou suppri&e la quantité de liquide renvoyée à l'admission de la pompe et augmente par suite la quantité de liquide refoulée dans l'émulsionneur 10.
En raison de la température relativement élevée de ce supplément de liquide refoulé dans l'émulsionneur, ce liquide introduira dans l'appareil des calories supplémen- taires qui élèveront la température de la matière que renfer- me cet appareil, ce qui en diminuera la plasticité.
Le régulateur de plasticité règle ainsi la plasti- cité au degré désiré tout en permettant à la matière d'être émulsionnée par une opération dont le rendement est maximum.
La quantité maximum d'agent réfrigérant est continuellement utilisée, tandis que la plasticité de la matière est régie par la variation de la quantité de matière refoulée dans l'émulsionneur. Lorsque la plasticité devient trop élevée, et qu'il est bon qu'elle soit réduite, la quantité de matiè- re refoulée dans l'émulsionneur augmente, et lorsque la @
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plasticité diminue, cette quantité diminue. Ainsi, la quanti- té d'agent réfrigérant employée, c'est-à-dire le nombre dé calories éliminées, peut rester constante et être mainte- nue au maximum de rendement et, en même temps, toute varia- tion de l'agent réfrigérant ou du nombre de calories éli- minées par cet agent est compensée par le régulateur 29 qui fait varier la quantité de matière.
La plasticité dési- rée peut être obtenue et maintenue sensiblement constante en réglant la vis 85 qui règle la tension du ressort 84.
On a représenté à titre d'exemple un montage électrique, mais il est bien entendu que divers circuits et constructions mécaniques peuvent être adoptés pour régir l'action de l'agent réfrigérant par le levier du régulateur de couple.
L'appareil représenté comprend deux chambres re- froidies par 'de l'eau et 'deux chambres refroidies par de la saumure, mais l'invention envisage l'application de tous agents ou combinaisons d'agents désirés permettant de modi- fier la température. De plus, lorsque cela est désirable, l'agent réfrigérant peut être éliminé ou évacué dtune ou plusieurs des chambres de façon à permettred'effecture une action de fouettage après que la matière a été refroidie et avant qu'elle sorte des dites chambres, sans soumettre cette matière à un refroidissement ou variation de température à l'aide d'un agent convenable.