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Procédé et appareil por sécher des substances dans ie vide.
La présente invention a pour objet un procédé pour le séchage, dans le vide, de produits végétaux et animaux qui sont susceptibles de changements sous l'action de la cha- leur, par exemple de légumes, de fruits, de poissons, d'oeufs, de lait, etc*
Lorsqu'on sèche des substances dans le vide suivant les procédés actuellement employés, les substances sécher sont posées sur des supports qui sont chauffes directement ou qui, par suite de ce qu'ils ne sont pas isoles, reçoi- vent de la chaleur par conduction de sorte que les supports deviennent au cours de l'opération pratiquement aussi chauds
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que la source de chaleur.
Par suite du contact direct entre les substances à sécher et ces surfaces relativement chau- des, une évaporation rapide d'humidité a lieu aux endroits du contt et il en résulte que les substances changent en ces endroits d'aspect et de composition biologique, par exemple par combustion, Des que les substances 1 sécher ont éte Modifiées aux endroits de contact de Ici manière décrite, le même phénomène se produit dans la couche voisine des substances et ainsi de suite. En outre, la tension entre ls parties rapidement séchees des substances et les porties sont encore humides, tension ,lui se produit par suite de la différence de température, fait que les substances changent déforme par éclatement.
Suivant une méthode connue de séchage dans le vide de légumes ou de matières analogues, des cylindres rotatifs chauffés indirectement par de la vapeur ou des moyens analo- gues ont été employés, ou même le séchage par le vide a été exécuté dans des appareils fixes. La substance à sécher a alors été supportée par les parois de l'appareil en rotation et sur des tablettes ou des supports analogues dans les ap- pareils fixes. Ces supports pour les substances ont éte des sources de chaleur par eux-mêmes ou autrement ils ont éte en contact direct de conduction de la chaleur avec les sour. ces de chaleur et les parois de l'appareil, de sorte que la chaleur a été transmise par conduction aux tablettes ou autres supports et que ceux-ci sont devenus, pendant l'opé- ration, sensiblement aussi chauds que les sources de cha- leur.
Les produits à sécher sont alors chauffés à la fois par la chaleur rayonnée et par la chaleur amenée par conduc- tion. I1 en résulte que le même risque de brûlure et de changeants dans la coloration existe avec ces deux formes d' appareils, même si les éléments de chauffage sont situés à une certaine distance du produit sécher.
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En vue d'éviter ce danger provenant de la chaleur ame- née par conduction, il a jusque présent été nécessaire de maintenir compartivement basse la température des sour-
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ces de chaleur, par exemple pas au-dell de 70-90S C, mais ceci contribue à son tour à rendre l'opération de séchage lente. Il est pratiquement impossible de sécher par ces tem-
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pératures des substances qui subissent des changements 1"\ des températures relativement basses, comme l'albumine des oeufs et de la viande, le lait, etc.
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C'est un f ait bien connu que la quantité d'humidit0 qui peut être enlevée par unité de temps et par conséquent le temps de séchage dépendent non seulement de la température mais également de la vitesse avec laquelle la vapeut au- dessus des substances à sécher est enlevée.
En fait, un des principaux défauts de la plupart des méthodes et des appa- reils pour le séchage dans le vide utilisés jusque présent est que la vapeur d' eau au-dessus des substances secher n'est pas enlevée suffisamment rapidement, ce qui a un effet considérable sur la prolongation du temps de séchage et rend les opérations coûteuses. En outre, la vapeur d'eau a jusqu'à présent été aspirée par la pompe à vide, ce qui a pour résultat qu'il n'a pas été possible de maintenir un degre de vide suffisamment élevé.
La principale différence entre la présente invention et les procédés connus jusqu'à présent est que la substance
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a scher est soumise, pendant 1' utsration, uni;ue,ient aux effets de la chaleur rayonnée et est ainsi mise "CI 11 cuiri de la chaleur amenée par conduction. Les rayons de éliaieui- . sent alors dans la substance à sl;cher et 1 travers celle-ci et .ont uniformément r,3Partàs dans la matire ,s,7, acan ef.. fet ntaisible s;ir les ####s qui sont rel1c\-ntr';:GS les re.
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amenée à l'ébullition, en pratiquement tous les points de la substance, à l@ température correspondant au vide, De cette manière, l'évaporation dans les parties internes de la subs- tance transporte l'humidité également vers les couches ex- térieures de sorte que l'humidité de la substance reste ho- mogène. La combustion des parties extérieures est ainsi em- pêchée vu que la température, même dans ces parties exgte- rieures ne peut pas, aussi longtemps que de l'humidite est présente dans celles-ci, s'élever au-dessus du point d'ébul- lition de l'eau dans le vide existant, soit 27 C dans un vide de 730 mm.
Le rayonnement de chaleur suivant la présente inven- tion peut se faire pratiquement à n'importe quelle élévation de température. Le principal avantage, en comparaison des procédés connus, consiste toutefois en ce qu'on peut employer des températures beaucoup plus élevées, par exemple 125 ou
200-500 C ou plus, sans changement dans l'aspect, la compo- sition chimique ou biologique de la substance, aussi long- temps que de l'humidité est présente.'C'est seulement lors- que la substance a perdu une quantite telle d'humidité que sa température s'élève au..dessus du point d' ébullition de l'eau dans le vide existât que le danger de changeant se présente.
Lorsque la teneur en eau a été réduite au point qu'elle s'approche de la limite déterminée, la température de la chaleur rayonnante est graduellement diminuée et le chauffage est arrêté au point ou l'opération de séchage est terminée.
Le fait que le rayonnement de chaleur peut se faire a des températures très élevées sans dommage pour la substan- ce à sécher rend possible la réduction considérable du temps de séchage.
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Par conséquent, la caractéristique principale de la pre- sente invention est que lorsqu'elle est séchée dans le vide, la substance à sécher est chauffée exclusivement par de la chaleur rayonnée et mise à l'abri de la chaleur amenee par conduction;les rayons de chaleur étant dérivés de sources de chaleur (éléments de chauffage) qui, avec les supports, sont isolés des parties conductrices de la chaleur de l'appareil et sont placés à une distance telle de la substance à sécher que cette dernière reçoit seulement de la chaleur rayonnee.
En vue d'empêcher la conduction directe de chaleur des sources de chaleur vers les supports sur lesquels la subs- tance à sécher repose, les sources de chaleur et avantageu- sement aussi les supports sont bien isolés des pièces con- ductrices de la chaleur de l'appareil. Cet isolement peut être réalisé au moyen d'asbeste, de lattes de bois ou par des moyens analogues.
Comme cela a été mentionné ci-dessus, il est important au point de vue du séchage rapide que la vapeut d'eau soit rapidement enlevée de la zône d' évaporation ou de séchage de l'appareil. Suivant la présente invention, ce transport rapide de la vapeur d'eau hors de la zone d'évaporation est effectué par le fait qu'on maintient une différence de tem- pérature entre celle-ci et une zone de refroidissement ou de condensation qui est située dans la zône d' évaporation.Dans cette zone de condensation, les vapeurs sont condensées et l'eau de condensation est éliminée de celle-ci, La zone de condensation peut être formée par le fait qu'une ou plusieurs parois de l'appareil vide forinentdes organes de refroidis- sement effectifs ou sont pourvues d'organes de ce genre,
Il est possible d' accélérer l'enlèvement de la vapeur de la zone d'évaporation au moyen d'un ou de plusieurs ventilateurs ou organes analogues dans la zone d'évaporation.
Dans Inapplication de la présente invention, on emploie
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par conséquent une chambre dans laquelle il règne pratique- ment un vide complet. Cette chambre est divisée en une zône d'évaporation et en une zone de refroidissement ou de conden- sation. La substance sécher est placée dans la première zône, Si la différence de température entre les deux zOnes est suffisamment grande et si la zone de refroidissement contient des surf aces de refroidissement de dimensions suf- fisantes, la vapeur est immédiatement condensée, par consé- quent la seule fonction de la pompe à vide est de créer et d'entretenir le vide, La pompe à vide doit par conséquent être reliée à la zône de refroidissement.
Si l'appareil est disposé de façon fonctionner de cette manière,les condi- tions pour l'enlevèrent le plus rapide possible de la va- peur d'eau au-dessus de la substance à sécher ont ét at- teintes, ce qui conjointement avec la température élevée de rayonnement, provoque le séchage le plus rapide possible de la substance. La zône d'évaporation est pourvue de sour- ces de chaleur, par exemple de tubes en spirale, de batteries de chaleur plates, etc. La chaleur peut être transmise au moyen de vapeur, d'eau chaude, d'air chaud, etc.
Le procédé le plus approprié consiste toutefois à employer un chauffée électrique d'un genre quelconque, par exemple des lampes électriques, des éléments électriques de résistance qui, com- me on l'a indiqué, doivent être bien isolés des autres par- ties de l'appareil et placés à une distance appropriée de la substance à sécher. L'avantage du chauffage électrique est qu'il est plus facile de régler la température.spécialement l'abaissement graduel de température pendant la dernière phase de l'opération de séchage et qu'en outre, un refroi- dissement rapide est possible après que l'arrivée de cou- rant a cessé. On employera par conséquent des éléments de chauffage à faible résistance thermique.
La présente invention rend possible, comme on l'a men-
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tionné ci-dessus, de fournir la chaleur par rayonnement, pendant la plus grande partie de l'opération, à une température beaucoup plus élevée que celle permise jusqu'à présent, par exemple 200 - 500 C au plus, tandis que la température de la substance à sécher reste malgré cela basse, par exem- ple 27-32 C lorsque le vide est aussi élevé que possible.
Cette possibilité de fournir à la substance à sécher une quantité pratiquement illimitée de calories, possibilité qui n'a jamais été atteinte jusqu'à présent, rend l'opération de séchage beaucoup plus rapide, Comme la chaleur est appliquée exclusivement par radiation, l'humidité est enlevée soigneusement de la substance ,à sécher de sorte que lorsque des fruits sont séchés par exemple, ils conservent complètement leur forme nagturelle et leur volume.
Si la matière à cécher est sous la forme d'un liquide, comme par exemple le alit, la crème, les oeufs debarrassés de leur coquille (jaune et blanc ensemble ), il est le plus avantageux de faire fonctionner l'appareil de façon continue pendant une période relativement longue. La substance liquide est introduite de f açon continue ou périodiquement sur les supports fixes qui sont pourvus de bords surélevés, et ceci est réalisé à une vitesse telle que la quantite de matière introduite correspond à la quantité d'humiditéévaporée, de sorte que jusqu'à la dernière phase de l'opération, une certaine quantité d'humidité est présente dans la substance à sécher. Lorsque les supports ont de cette manière été remplis et que le degré voulu de siccité a été atteint, l'opération est arrêtée.
Le liquide qui duit être évapore de cette manière est introduit par un ou Plusieurs tuyaux qui passent entre les batteries de chauffale et ont leurs extrémités au-dessus des supports pour la matière à sécher. Les extrémités des tuyaux peuvent avantageusement avoir la forme d'organes de dispersion de conformation appropriée, par
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exemple de tuyaux pourvus de perforations ou de fentes.
Comme cela résulte de la description qui précède, les caractéristiques les plus importantes de la présente inven- tion, sont :
1, Que la substance à sécher est exposée exclusivement à de la chaleur de rayonnement, ce qui est rendu possible par le fait qu'on isole soigneusement les parois intérieures de la zone d'évaporation et les éléments de chauffage et les supports pour la substance à sécher de sorte que la chaleur est empê- chée d'être amenée à ceux-ci par conduction.
2. Que la vapeur est immédiatement enlevée de la zone d'évapo- ration par le fait que cette dernière contient une zone de refroidissement ou communique avec une zône de refroidissement ou la vapeur est condensée et l'eau de condensation est éli- minée. Par ce moyen la chambre ou lton fait le vide reste pratiquement exempte d'humidité pendant l'opération.
3. Qu'il sera possible d'employer des températures beaucoup plus élevées que jusque présent, par exemple 200-500 C ou plas, ce qui accélère l'opération de séchage.
Quelques formes de construction de ltappareil sont repré- sentées aux dessins annexés. La fig, 1 est une coupe vertic le longitudinale d'un appareil de séchage suivant la présente invention. La fig. 2 est une coupe transversale verticale par la ligne II-II de la fig, 1. La fig. 3 est une coupe partiel verticale longitudinale d'une autre forme de construction Les fig. 4 et 5 montrent des détails,
L'appareil consiste en une enveloppe 1 qui peut être avan- tageusement pourvue intérieurement d'un isolement thermique? Une des parois d'extrémité a la forme d'une porte 3 qui peut être ouverte lorsque des matières doivent être introduites ou retirées et qui est maintenue hermétiquement fermée pendant l'opération de séchage.
A l'intérieur de la chambre - ou l'on fait le vide se trouvent des batteries de chauffage
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4 qui sont bien isolées, c'est à dire non seulement au ,,Joint de vue du courant électrique mais également pour ce qui concer- ne la chaleur de façon à empêcher la condition de chaleur vers les autres parties de l'appareil. Entre les batteries de chauf- fage, et une distance appropriée de celles-ci, se trouvent des supports pour les matières a sécher, supports qui sont également isolés contre la chaleur amenée par conduction par rapport aux autres parties de l'appareil.
La fig. 3 montre différentes méthodes pour isoler les sup- ports et les éléments de chauffage au point de vue de la cha- leur amenée par conduction. L'isolement peut être effectué au moyen de tiges longitudinales ou de bandes 6 de matière calorifuge. Suivant une variante, les éléments de chauffage peuvent être pourvus de lattes transversales ou de pieds ? sur lesquels les supports reposent. Les éléments de chauffage
4peuvent également être suspendus aux supports.par des cro- chets 8 ou d'autres moyens de suspension qui sont isolés ou faits en une matière calorifuge.
Pour l'isolement contre la chaleur, on peut employer n'importe quel genre de matière convenant dans ce but, comme le bois, le carton, les produits de fibre de bois, comme par exemple la masonite, également l'asbeste, la bakelite et d'a- tres produits calorifuges de résine artificielle, l'ébonite, le mica, la corne, etc-
On a supposé à la fig. 2 que le chauffage est effectua par du courant électrique. Les supports 5 et les élément, de chauffage 4 sont portes par un bâti 30 en matière isolante, pourvu de saillies isolées 9 sur lesquelles reposent les sup- ports et les éléments. Sur les côtés extérieurs de ce bâti sont placés des conducteurs électriques 32 auxquels les elé- ments de chauffage sont reliés. Les éléments de chauffage peu.
Tent être de n'importe quelle construction appropriée, par exemple en forme de plaques, de bandes, de fils. Les lignes
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principales et les bornes des éléments sont isolées électri- quement des pièces métalliques de l'appareil,
Les éléments de chauff age 4 sont Placés iL une distance appropriée des supports 5 pour les matières a sécher de sorte que la chaleur transmise à ces dernières est seulement de la chaleur rayonnée. Les supports 6 peuvent être perfores ou non perforés.
Dans la forme de construction suivant la fig. 1, une b atterie de refroidissement 10 est placée a une des extremi. tés, cette batterieconsistant en un certain nombre¯de tubes parallèles (voir fig. 2) placés l'un près de l'autre longitu- dinalement et à travers lesquels de l'eau froide s'écoule, la température de l'eau étant telle qu'un refroidissement effecif et par conséquent une condensation de la vapeur d'eau sont provoqués de sorte que cette dernière est rapidement enlevée de la zône d'évaporation. En vue d'accélérer encore l'enlè- Tement de la vapeur d'eau et sa progression vers la zone de refroidissement, un ou plusieurs ventilateurs ou organes ana- logues, 11, peuvent être prévus dans la chambre d'évaporation.
12 est un tuyau conduisant à la pompe à vide 13. Comme ce tuyau quitte l'appareil du côté des batteries de refroidisse. ment 11 de la chambre d'évaporation opposé à celui où sont placés les supports et les batteries de chauffage, il n'y a pas de va)eur d'eau qui s'échappe de cette chambre dans la pompe à vide vu qu'elle est condensée lorsqu'elle vient en cont et avec les batteries de refroidissement. En conséquence, il est possible de maintenir un vide très élevé, qui est in- diqué par le manomètre 14. La pompe à vide n'est par conséquent Pas employée pour enlever la vapeur d'eau mais seulement pour maintenir le vide requis.
L'eau condensée formée lorsque la vapeur d'eau vient; en contact avec les batteries de refroidissement est recueillie dans un renfoncement 15 à la partie inférieure de la zône de
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refroidissement et est enlevée en cet endroit par le tuyau 16 se rendant au récipient 17 qui peut avantageusement être gradué de façon que la quantité d'eau condensée puisse être mesurée, ce qui donne un contrôle de l'avancement de l'ppéra- tion de séchage. Sur le tuyau 16 on a prévu un robinet 18 et sur le tuyau de sortie 19 un robinet 20. Lorsque l' eau doit être enlevée du récipient 17 pendant l'opération, on ferme le robinet 18 et on ouvre le robinet 20.
A la fig. 3, les batteries de refroidissement 10 consis- tent en un certain nombre d'organes creux dans le sens de la longueur de l'appareil. Eh vue de faciliter l'écoulement de l'eau condensée, ces organes peuvent être pourvus d'ailettes
21 (fig. 4) qui sont inclinées vers le bas. En vue d'empêcher l'eau condensée de s' écouler dans 1'appareil, ce dernier est pourvu, sur le côté opposé du renfoncement 15, d'une bride ou d'un rebord 22. Le fond de l'appareil peut être avantageusement construit de telle façon qu'il est légèrement incliné vers le renfoncement 15.
Il va de soi que de nombreuses modifications des formes de construction représentées sont possibles, de sorte que la présente invention n'est pas limitée à ces formes. Ainsi par exemple, les batteries de refroidissement à la fig. 3 peuvent être construites de façon à s'étendre sur toutes les parois longitudinales de la chambre de vide, ou bien ces parois peuvent être pourvues d'une chemise de refroidissement, auquel cas il sut avantageux de prévoir des écrans isolant de la chaleur entre la chemise de refroidissement et les batteries de chauffage et les supporte.
lieu de placer des batteries spéciales de refroidisse- ment dans la chambre où l'on fait le vide, la paroi de cette extrémité de l'appareil peut être pourvue d'une chemise de re- froidissement, comme le montre la fig, 5, La paroi postérieure 33 est pourvue d'une chemise refroidie par de l'eau froide
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arrivant par le tube 34 et partant par le tube 35, La chemise de refroidissement est isolée des parois de la chambre d'éva-' poration en 36.
Revendications.