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Perfectionnements aux procédés et aux installations de butyrification carbonique de la crème et du lait.
@ La présente invention est relative à un procédé et à une installation de butyrification de la crème et du lait par l'acide carbonique.Ce procédé de butyrification à l'aide d'un agitateur en présence de gaz carbonique sous pression de 1/4 à
20 atmosphères se distingue principalement des procédés déjà connus par le fait que les substances à butyrifier sont traitées en autoclave en présence d'acide carbonique sous pression par un agitateur à vitesse règlable et sous refroidissement intense après quoi le beurre est immédiatement lavé à l'eau préalable- ment réfrigérée,déshydraté mécaniquement,salé au besoin,moulé et empaqueté à l'abri de l'air et de la lumière.
Le procédé perfectionné selon l'invention constitue la première réalisation pratique de butyrification carbonique et permet d'éviter en outre les inconvénients des autres mé- todes en usage.Il permet de réduire considérablement la durée du processus de butyrification et d'effectuer dans l'espace de 2 à 9 minutes tout le cycle des opérations,y compris le lavage,la salaison, le malaxage, le moulage et l'empaquetage.
On peut employer soit de l'acide carbonique pur com- primé, soit de l'acide carbonique liquide, soit encore un mélange quelconque d'air et d'acide carbonique.L'air seul h'est pas
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indiqué,vu son faible pourcentage de CO2 et l'effet nocif de l'oxygène sur la butyrine et aussi parceque la butyrification serait trop lente.On travaille de préférence en continu et de façon que tout le cycle s'accomplisse dans l'espace de 2 à 9 minutes suivant la saison,l'époque de la lactation,l'alimentation, la race des bêtes laitières,etc.L'acide carbonique liqui- de,introduit sous une pression croissante,donne en un temps très court, 5 à 6n secondes,un beurre en beaux grains mata avec un rendement supérieur à la moyenne,
que favorise la basse température obtenue.Le C02 qui s'échappe par la soupape de l'autoclave peut être récupéré et recomprimé.On peut,bien entendu,obtenir un abaissement équivalent de température par refroidissement extérieur avec de la saumure,mais cela prend plus de temps.
Avec l'acide carbonique sous pression et sous l'action de l'agitateur à vitesse règlable,le liquide traité se transforme soudainement en une seule masse de mousse au sein de laquelle les globules butyreux s'agglomérent en grumeaux plus ou moins gros;aussitôt après,la mousse disparait aussi vite qu'elle s'est formée:
elle se résorbe en quelque sorte parce qu'elle n'est plus en mesure de porter entre ses lamelles les globules butyreux agglomérés en grumeaux.La butyrification proprement dite s'effectue sous l'action combinée de la pression croissante du C02,du froid,et de l'agitateur dont la vitesse va en diminuant.Le point le plus délicat consiste à faire agglomérer le plus de graisse possible pendant la phase de formation de la mousse,car lorsque la mousse a disparu, il est impossible de la régénérer.Toute la butyrine qui ne passe pas dans la mousse reste dans le petit-lait.
Pour ménager la granulation du beurre avec le procédé selon l'invention,on soumet le beurre immédiatement après la butyrification à un durcissement artificiel et à un lavage à l'eau courante réfrigérée suivant les nécessités de la saison et on le centrifuge.En règlant la température de l'eau de lavage, la vitesse de l'agitateur et celle de l'essoreuse,on arrive à varier dans d'assez fortes proportions le pourcentage d'eau du beurre pour le livrer conforme aux prescriptions des divers pays.
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Le procédé selon l'invention permet de supprimer le malaxage.La machine à mouler,placée immédiatement après l'essoreuse,suffit dans la plupart des casà comprimer les-graisn de beurre assez efficacement pour quel ne reste entre eux ni air ni eau en excès.On peut cependant dans certains cas procéder à un malaxage complémentaire enre l'essorage et le moulage.
Le dessin annexé représentera titre d'exemples, trois formes d'exécution de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé perfectionné selon l'invention.
La fig.1 est une coupe verticale de la premiére; la fig.2 en est une vue de coté; la fig.3 est une vue en plan de l'essoreuse; les figs.4 et 5 montrent,à plus grande échelle, une coupe longitudinale et une vue en plan d'un détail des figs.l et 2; les figs.6,7 et 8 montrent d'autres détails; la fig.9 montre,partiellement en coupe verticale, une deuxième forme d'exécution de l'installation; la fig.10 est une coupe transversale suivant la ligne a - a de la fig.9 et la fig.ll montre un détail; la fig.12 est une coupe verticale d'une autre forme d'exécution de l'installation; la fig.13 est une coupe suivant la ligne II - II de la fig.12,et la fig.14 montre un détail. à plus grande échelle.
A la partie supérieure de l'installation suivant les figs. 1 et 2 est placé un moteur électrique 1 qui,par l'entremise d'un réducteur de vitesse 2 et d'un embrayage 3, actionne l'arbre 4 d'un agitateur 5.Le réducteur 2,de type connu,permet de réduire progressivement la vitesse de l'agitateur 5 d'un nombre de tours maximum,15C'0 par exemple, à une vitesse inférieure quelconque,par exemple 20 tours/minute ou même moins.
L'agitateur 5 est disposé dans un récipient de butyrification 6 fermé par un couvercle amovible mais à tenue hermétique 7.
Des soupapes 8 sont prévues dans ce couvercle pour la purge de l'acide carbonique.Le fond du récipient 6 est muni d'une vanne à tiroir 9 qui est représentée en plus grand aux fgs.
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4 et 5.La vanne 9 comporte une partie pleine 10 qui,dans la position de la fig.l,ferme entiérement le fond de l'autoclave, une ouverture relativement étroite 11,conduisant à un canal latéral 12 qui débouche sur l'un des longs cotés de la vanne et une seconde ouverture 13 dont le diamètre est de peu inférieur à la largeur de la vanne.
Un disque 14 est cale sur l'arbre 4,au-dessus de l'agitateur 5.Ce disque a pour but d'empêcher la mousse d'atteindre les soupapes 8 ou le manomètre éventuellement inséré dans le couvercle 7.A cet effet le disque 14 est découpé d'entailles radiales 15 et les languettes 16 formées par ces entailles sont recourbées vers le bas comme l'indique la fig.7.Au même niveau que le disque brise-mousse 14,un guidage annulaire 17 est fixé à la paroi intérieure du récipient 6 ;cet anneaun'est séparé du disque 14 que par un intervalle très étroit 18.A la surface inférieure de l'anneau 17 sont fixées des chicanes 19 destinées à ramener vers le fond de l'autoclave la mousse projetée par les languettes 16 du disque 14.
Au-dessus du récipient 6 et coaxialement à celui-ci est disposé un récipient laveur 20 à fond conique dont l'intérieur est normalement séparé de l'intérieur du récipeent 6 par la partie pleine 10 de la vanne 9.A la partie supérieure du laveur 20 est disposé un tube de rinçage annulaire 21,alimenté en eau réfrigérée par une conduite non représentée.Le laveur 20 est également muni d'un agitateur 22 à palettes verticales 23, actionné par un moteur non représenté,par exemple par le moteur de l'essoreuse qui sera décrite plus loin .Au-dessus du tube de rinçage 21,le laveur 20 est construit à double parom;
la paroi intérieure 24 est ouverte à son extrémité conique pour laisser couler l'eau de lavage qui s'échappe ensuite par la tubulure 25 (fig.2).La partie intérieure du laveur 20 découche dans un tube vertical 26 inséré dans la paroi extérieure de ce laveur.Une vanne à tiroir 27 ferme le tube 26;
cette vanne ne diffère de la vanne 9 qu'en ce qu'elle ne comporte pas d'ouverture centrale 11 et de canal latéral 12,mais une seule ouverture large @
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De la vanne 27, un tube oblique 3(7,pivoté sur le siège 29 de la vanne, conduit à une essoreuse 31,de type connu,dont le moteur n'est pas représenté.Cette essoreuse possède un fond mobile qui se soulève lorsqu'une quantité déterminée de beurre s'est déposée sur les parois de l'essorause,c'est à dire lorsque le beurre est suffisamment essoré;
le beurre ainsi essoré est alors ramassé par la spatule 32 à laquelle, pour tenir compte de la nature particuliére du produit essoré,on a donné une forme spéciale,La spatule 32, (voir fig. 8)est en effet recourbée en forme de versoir.Son tranchant est constitué par un fil 34 tendu d'un bord à l'autre d'une entaille 33.La spatule est disposée sur le bord supérieur de l'essoreuse de façon que le fil tranchant soit dirigé suivant une sécante et que la tranche de beurre détachée soit projetée par la partie courbe 35 de la spatule vers le malaxeur ou la machine à mouler, non représentés,qui suivent l'essoreuse, pour parvenir finalement à l'empaqueteuse également non représentée.
Les machines à mouler et à empaqueter sont de construction connue,mais il y a lieu de rappeler que l'installation décrite permet d'effectuer tout le cycle de préparation à l'abri de l'air et de la lumière.Dams l'installation représentée à titre d'exemple,l'essoreuse 31 repose sur le sol, tandis que les récipients 6 et 20 et le moteur 1 sont fixés à une paroi au moyen de consoles 36.On pourrait,bien entendu, prévoir un bâti de support indépendant.
Le surveillant de l'installation est placé sur une estrade,non représentée,située à bonne hauteur pour lui permettre de suivre la marche des opérations au travers de regards 37 (fig. 2),munis de glaces jaunâtres.Le surveillant doit aussi pouvoir commander de sa place toute l'installation.
Seules les commandes des vannes 9 et 27 sont représentées au dessin.
Un levier 39, pivoté en 38,est articulé à une tige 40 à laquelle sont également articulés deux leviers coudés 41 et 42.Le levier coudé 41 est pivoté en 43 et le levier coudé 42 en 44 à l'un des bras des consoles 36.L'extrémité libre du bras de levier 141 est articulée à la fourche 45
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que constitue l'extrémité de la vanne 9 et peut y coulisser dans le sens de la longueur.Le bras 142 du levier42 est articulé de façon analogue à la vanne 27.
Si le levier 39 est amené de la position représentée en traits pleins (fig.l)a la position a,les leviers coudés 41,42,actionnés par la tige 40,agissent sur les vannes 9 et 27 de la façon suivante :la 9 est poussée vers la gauche jusqu'à ce que l'ouverture 11 communique avec l'intérieur de l'autoclave 6.La vanne 27 se déplace dans la même direction jusqu'à ce que l'ouverture 28 fasse communiquer les tubes 26 et 30.Si le levier 39 est ensuite amené à la position b,c'est l'ouverture 13 de la vanne 9 qui vient se placer en regard de l'orifice do sortie de l'autoclave 6, tandis que la communication entre les tubes 26 et 30 vient à se trouver fermée par la partie pleine de la vanne 27 qui est à droite (fig.l) de l'ouverture 28.
La commande des vannes peut d'ailleurs s'effectuer par servo-moteur,trains d'engrenages, ou tout autre mécanisme approprié.
Le procédé selon l'invention sera mieux compris à la lumière de la description qui va suivre du fonctionnement de l'installatiun.
Le récipient de butyrification 6 est tout d'abord chargé de crème ou de lait,acidulés ou non;dans ce but on fait de préférence le vide au moyen d'une pompe à vide dans l'autoclave 6 et on y aspire le liquide à traiter.Dès que le récipient 6 est chargé,on y injecte,par une soupape non représentée,prévue dans le fond du récipient,une quantité d'acide carbonique liquide calculée de façon qu'après vaporisation elle produise dans l'autoclave une pression de 2 à 4 atmosphères.
Simultanément on met en marche'l'agitateur 5 à sa vitesse maximum,par exemple à 1500 tours/minute;cette vitesse est progressivement réduite par le réducteur 2, et tombe par exemple à 20 tours/minute.La durée de la réduction,de la vitesse maximum à la vitesse minimum,se règle suivant la nature du liquide traité,la saison, le climat,etc.,et peut varier de 5 à 60 secondes.Dès la mise en marche de l'agitateur, il se forme une mousse épaisse que le disque brise-mousse 14 empêche d'atteindre les soupapes du couvercle 7 et que les chicanes 19 de
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l'anneau 17 rejettent vers le bas.Cette mousse se résorbe cependant rapidement;
les globules butyreux pris dans les lamelles de la mousse s'agglomèrent en grumeaux et la butyrification proprement dite est achevée.Des que la résistance de la masse atteint une valeur déterminée,l'accouplement 3 se débraie automatiquement et l'agitateur s'arrête.Le débrayage peut par exemple être provoqué électriquement.Avant l'arrêt de l'agitateur, c'est à dire pendant que celui-ci commence à tourner lentement et quand les grumeaux de beurre ont atteint une grosseur suffisante,on refroidit fortement la masse par introduction d'une nouvelle quantité d'acide carbonique liquide.Toutes ces phases peuvent être contrôlées grâce aux regards 37.
La butyrification proprement dite ne demande donc pas plus de 60 secondes en tout.Dès qu'elle est achevée,on purge, par un tube non représenté,le C02 que l'on peut recomprimer et récupérer.Le surveillant de l'installation pousse alors le levier 39 (fig,l) en position a,ce qui amène l'ouverture 11 de la vanne 9 sous le récipient 6;le petit-lait seul peut alors s'écouler par le canal 12,tandis que les grumeaux de beurre sont retenus dans l'autaclave.En même temps, ou peu après,le surveillant ouvre le robinet amenant l'eau réfrigérée au tube de rinçage 21 et introduit une quantité convenable d'eau dans le laveur 20.Il pousse ensuite le levier 39 dans la position b,ce qui amène l'ouverture 13 de la vanne 9 sous l'ouverture de l'autoclave;
un tube d'arrosage non représenté,placé entre le disque brise-mousse 14 et le couvercle 7 de l'autoclave, asperge abondamment l'intérieur dudit récipient en même temps que l'agitateur 5 est remis en marche;les grumeaux de beurre tombent ainsi dans le laveur 20.En même temps aussi, on met en marche l'agitateur 22 dont les palettes verticales 23 fouettent les grumeaux de beurre fortement refroidis et les transforment en grains de la grosseur d'un pois.L'eau de lavage doit être plus ou moins réfrigérée suivant la température ambiente,la consistance de la matière grasse,etc.L'eau de rinçage passe sous la paroi intérieure 24 du laveur et s'écoule par le tube 25.
On peut remplacer l'agitateur du laveur par un dispositif permettant d'injecter dans ce récipeent de l'eau sous pression tangentiellement,tout à la fois verticalement et radialement.
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Si le récipient laveur contient déjà une charge de bourre provenant d'une ppération précédente,lorsque l'ouvrier pousse le levier 39 en position a,ce beurre tombe par l'ouverture 28 de la vanne 27 dans le tube de décharge 30 qui l'amène à l'essoreuse 31;pendant ce temps,le petit-lait de la seconde charge s'écoule par le canal 12 de la vanne 9.Lorsque le levier 39 passe en position ±,la vanne 27 ferme le tube 26 et le laveur 20 est prêt à recevoir la deuxième charge.Déd que cette deuxième charge est passée dans le laveur,le levier 39,et aveo lui les vannes 9 et 27 sont rapidement ramenés dans leur position initiale.Pendant l'essorage qui libére le beurre d'une quantité plus ou moins grande,suivant les prescriptions,de son eau, on procède au rechargement de l'autoclave 6.
Au moment où s'effectue la purge de l'acide carbonique du récipeent 6,le fond mobile de l'essoreuse se soulève et amène le beurre centrifugé à portée de la spatule qui le débite et l'envoie à la machine de moulage et d'empaquetage.Ces deux dernières machines travaillent périodiquement et sont mises en marche en même temps que le fond mobile de l'essoreuse et la purge de l'acide carbonique.Ces opérations sont donc syn- chronisées et peuvent être commandées par un systéme de leviers ou par tout autre moyen adéquat.
L'essoreuse est de préférence à vitesse règlable, que l'on réalise soit au moyen d'un moteur à collecteur,soit par l'emploi d'un réducteur de vitesse.La vitesse dépend du pourcentage d'eau toléré dans le beurre.
Les machines de moulage et d'empaquetage,qui sont de construction connue,travaillent de façon que la sortie des pains de beurre empaquetés coïncide chaque fois aveo la sortie de l'essoreuse
C'est aussi à la sortie de l'essoreuse qu'a lieu généralement le salage éventuel du beurre.A cet effet l'essorage peut se faire sous l'action d'une saumure concentrée ou à l'aide de pulvérisations salines.
L'installation décrite permet une préparation complète du beurre à l'abri de l'air et de la lumière.L'appareil est entièrement clos ;les regards sont munis de glaces jaunes pour empêcher l'action chimique nuisible des rayons lumineux;l'action nuisible de l'oxygène de l'air est évitée grace à la présence
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de l'acide carbonique dans tout le cycle de la préparation et même après empaquetage.
Il va sans dire que l'installation décrite peut subir bien des changements sans qu'il en résulte une modification du procédé selon l'invention.On pourrait, par exemple prévoir une commande unique pour toutes les manoeuvres requises au cours du cycle de préparation:aspiration du liquide à traiter dans l'autoclave 6, mise en marche de l'agitateur 5, manoeuvre en temps utile des vannes 9 et 27,de l'agitateur 22,du tube d'arrosage,expulsion du beurre de l'essoreuse et purge de l'acide carbonique.
Au lieu de disposer les différents appareils de l'installation les uns au-dessus des autres comme dans la première forme d'exécution,on peut,suivant la disposition des locaux, les placer les uns à côté des autres et éventuellement concentriquement.C'est un exemple de cette dernière disposition que représentent lus figs. 9 à 11.
On y voit un moteur 101 à vitesse règlable,dnnt l'arbre entraine,par l'entremise d'un embrayage automatique 102, l'arbre d'un agitateur 103 monté dans l'autoclave 104.Cet autoclave est muni d'un couvercle amovible 106 fermé do façon connue par des boulons 105 ;sous lecouvercle,un disque 121 joue le même rôle que le disque brise-mousse 14 de la fig.l.
A côté de l'autoclave se trouve un tube d'acide carbonique 107 avec la soupape de réduction usuelle reliée par un tube 108 à l'autoclave,Le couvercle 106 supporte en outre une tige coulissante verticale 109 qu'un ressort 110 maintient dans la position représentée.L'extrémité inférieure de la tige 109 porte une roue dentée 101 qui,dans la position représentée de la tige, est logée dans une creusure de la surface intérieure du couvercle.A l'intérieur de l'autoclave 104 est disposé un cylindre perforé amovible 112,
fendu d'un côté sur toute sa longueur.A l'intérieur du cylindre 112 se trouve l'agitateur 103 ainsi qu'un arbre 113 parallèle à l'arbre de l'agitateur.L'arbre 113 porte deux bras 114 disposés l'un au-dessus de l'autre qui tous deux sont articulés au cylindre 112.L'arbre 113 porte à son extrémité supérieure un segment denté 115 et est également sous l'action d'un ressort 116 plus fort que le ressort 110 de la tige 109.Immédiatement au-dessoss du cylindre 112,un fond perforé 117 est calé sur l'arbre 103 qui porte encore au-dessoss
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de ce fond deux palettes 118.Un tube de décharge 119 est prévu au fond du récipient 104.120 est un tube pour un manomètre.Le fonctionnement de cette forme d'exécution est le suivant :
Après avoir chargé l'autoclave 104 de la quantité désirée de crème et introduit une quantité correspondante d'acide carbonique,on met en marche l'agitateur 103.Le cylindre perforé 112 se trouve en ce moment appuyé contre la paroi intérieure de l'autoclave.Après environ 60 secondes,c'est à dire à butyrification achevée,l'agitateur 103 s'arrête de lui-même et on laisse tout d'abord s'écouler le petit-lait en ouvrant le robinet de décharge 119.On pousse ensuite la tige 109 vers le bas jusqu'à ce que sa roue dentée 111 vienne en prise avec la segment denté 115.En tournant la tige 109 on fait alors tourner l'arbre 113 de sorte que ses bras 114,qui sont articulés au cylindre 112,ramènent ce dernier à un diamètre plus petit,
comme représenté en pointillé dans la fig.lO.Le cylindre perforé 112 se trouve alors solidarisé à l'arbre 103 au moyen d'un cliquet 122 fixé à cet arbre et crochant le bras 114;il entoure le beurre qui vient de se former et constitue un panier d'essoreuse indépendant.Tandis que l'on introduit de l'eau rafraîchie dans l'autoclave pour le lavage, et le durcissement du beurre,on met en marche le moteur 101 à faible vitesse.Dès que l'eau de lavage s'écoule claire, on ferme l'arrivée d'eau et fait tourner le moteur à grande vitesse;le cylindre 112 fonctionne comme essoreuse.
Après essorage, le cylindre 112 est ramené à son plus grand diamètre contre la paroi de l'autoclave par simple dé- clancement du mécanisme de retenue;109,111,115,113,114,122.
Le finissage s'effectue ensuite de la façon habituelle.
L'expérience a démontré qu'un seul ouvrier peut transformer pendant chaque période de 2 à 9 minutes par exemple une charge de 100 litres de crème à 37-38 % de matière grasse en 40 kgs environ de beurre en pains de 100 ou 200 grammes.
La même production exigeait jusqu'à présent plusieurs heures et des frais de manutention considérables.
Cependant la rapidité du procédé est encore close secondaire;le principal avantage du procédé perfectionné selon l'invention réside dans le meilleur rendement et dans
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l'amélioration du goût et de la durée de conservation du beurre et du petit-lait} ainsi que des conditions économiques et hygiéniques de la butyrification.
On peut encore modifier la phase finale du procédé comme suit:aprés butyrification complète,le contenu de l'autoclave est amené dans un récipient en partie rempli de liquide à la surface duquel le beurre surnageant est saisi par deux vis sans fin juxtaposées qui le malaxent et le transportent à la machine à empaqueter.
Les figs.12 à 14 représentent une forme d'exécution de l'installation modifiée dans ce sens.
L'autoclave 201 renferme un agitateur 202 dont l'arbre 203 est entraîné par une poulie 204.Dans le haut de l'au- toclave débouchent:la conduite d'arrivée de la crème 205,le tube d'arrivée de l'eau de lavage 206 et une conduite de retour 207 dont le rôle sera expliqué plus loin.La partie supérieure de l'autoclave est en outre munie d'une soupape de sûreté 208 et d'un robinet de purge 209 pour l'acide carbonique.
Les conduites 205,206,207 sont commandées par des vannes 210 dont le disque conique 221 (fig.14) vient, en position de fermeture,se raccorder jointivement à la paroi intérieure de l'autoclave-201,de façon qu'il ne puisse s'accumuler aucun dépôt solide à l'empouchure de ces conduites. Dans la partie cOnique inférieure de l'autoclave débouche un tube 212 pour l'introduction de l'acide carbonique ainsi que la conduite de départ de l'eau de lavage et du petit-lait 213.Cette dernière conduite,(fig.14) possède également une vanne 214 du type décrit plus haut et est raccordée au moyen d'un écrou à raccord 215 à un tube de décharge 216 susceptible de pivoter de 180 .Selon sa position, ce tube 216 peut servir à décharger soit le petit-lait soit l'eau de lavage.
L'autoclave est muni d'un fond 218 pivotable en 217 qui peut être maintenu fermé ou ouvert au moyen d'un dispositif de verrouillage.Ce dispositif est enfermé,à l'abri de l'air et de la lumière,dans un coffre étanche 219 fixé à l'autoclave,qui contient en outre un tube 220 disposé de façon à pouvoir tourner et coulisser longitudinalement et solidaire d'un verrou 221.Ce verrou est muni d'une came 222 passant à travers une ouverture ménagée dans le tube 220.Dans la
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position représentée,la came s'appuie fortement contre le fond 218 et maintient le fond de façon étance contre le corps de l'autoclave.Une manette 223 sortant du coffre 219 permet de manoeuvrer de l'extérieur ce dispositif de verrouillage.A la place de celui-ci,
on pourrait aussi prévoir un simple arbre pivoté excentriquement et également susceptible de coulisser longitudinalement qui permettrait d'ouvrir et de fermer le fond.
Directement au-dessous du coffre 219 se trouve un bac 224 relié de façon élancée à l'autoclave.Dans ce bac sont disposées l'une à coté de l'autre deux vis transporteuses 225 actionnées de l'extérieur par un mécanisme de construction connue,non représenté.Les axes de ces vis sans fin sont supportés à l'une de leurs extrémités par une paroi du bac 224.Les deux vis sans fin sont cOniques et disposées à très faible distance l'une de l'autre.Elles tournent en sens contraire.
Leurs extrémités rétrécies sont logées dans un appendice conique 226 du récipient 224 dont l'extrémité rétrécie ouverta227 est placée légèrement au-dessus de son embouchure dans le bac.Lus deux vis sans fin sont supportées par cet appendice oblique vers le aut.La partie inférieure du bac,228,est en forme de pyramide tronquée.Au-dessus du fond de cette partie pyramidale 228 du bac découche l'extrémité inférieure du tube de retour 207 dont il a été question plus aut.Une pompe de circulation 230,actionnée de l'extérieur par une poulie 229, est insérée dans le tube 207 et sert à remonter dans l'autoclave le liquide puisé dans la partie 228 du bac,
établissant ainsi une circulation de ce liquide.Pour empêcher que des grumeaux de beurre ne soient entraînés dans ce circuit,l'embouchure du tube 227 dans le fond 228 du bac est protégée par une chicane 231.
Au leeu de la pompe 230 on pourrait aussi prévoir un injecteur qui,produisant une dépression dans l'autoclave,établirait la circulation du liquide.
Le fonctionnement de cette torse d'exécution de l'installation est le suivant:Lorsque la butyrification est achevée dans l'autoclave 101,on laisse d'abord s'écouler le petit-lait par le tube 213,216, puis on introduit, par le tube 206,de l'eau de lavage que l'on retire par le tube 216 pivoté de 180 afin de ne pas diluer inutilement le petit-lait.On répète une ou deux
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fois ce lavage.Tournant ensuite de 90 la manette 223, on fait tourner la came 222 et on tire le verrou 221 avec le tube 220 vers la droite jusqu'à ce que le fond 218,libère,s'ouvre en basculant sur sa charnière 217.Un clapet 232,suspendu libre- ment,empêche le liquide ou le beurre de pénétrer dans le logement 233 ménagé dans le coffre 219 pour supporter l'extrémité libre du tube 220.
Par suite de l'ouverture du fond 218,le beurre qui s'est rassemblé dans l'autoclave tombe,éventuellement avec un reste d'eau de lavage,directement dans le bac 224 où l'on a soin de maintenir le niveau du liquide qui en remplit le fond un peu au-dessus de l'embouchure de l'appendice 226.Le beurre surnageant à la surface du liquide est saisi par les vis sans fin et convoyé à travers l'appendice 226 oùil est malaxé et débarrassé d'une partie de son eau;a la sorite de l'appendice 226,le beurre malaxé arrive directement dans la. machine d'empaquetage,non représentée.L'eau libérée au cours du malaxage dans l'appendice 226 retombe dans le bac 224.
Le liquide qui se trouve dans le bac 224 est de préférence de l'eau réfrigérée suivant la saison entre 2 et 80 0.L'eau destinée au lavage du beurre dans l'autoclave a aussi, de préférence,la même température,On peut cependant aussi,lorsqu'il s'agit de préparer du beurre sllé,charger le bac 224 de saumure et en envoyer une partie par la pompe 230 et le tube 207 dans l'autoclave où se trouve le beurre lavé.Aprèse le temps nécessaire à la salaison,on ouvre le fond 218 et le beurre tombe avec la saumure dans le bac 224.
Les deux poulies 204 et 229 peuvent être actionnées par un arbre moteur commun non représenté.
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Improvements to processes and installations for carbonic butyrification of cream and milk.
@ The present invention relates to a process and an installation for the butyrification of cream and milk by carbonic acid. This butyrification process using a stirrer in the presence of carbon dioxide under pressure of 1/4 at
20 atmospheres differs mainly from already known processes in that the substances to be butyrified are treated in an autoclave in the presence of carbonic acid under pressure by a stirrer at adjustable speed and under intense cooling after which the butter is immediately washed with water previously refrigerated, mechanically dehydrated, salted if necessary, molded and packaged protected from air and light.
The improved process according to the invention constitutes the first practical embodiment of carbonic butyrification and furthermore makes it possible to avoid the drawbacks of other methods in use. It makes it possible to considerably reduce the duration of the butyrification process and to carry out in the takes 2 to 9 minutes through the entire cycle of operations, including washing, curing, mixing, molding and packaging.
Either pure compressed carbonic acid, or liquid carbonic acid, or even some mixture of air and carbonic acid, may be employed.
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indicated, given its low percentage of CO2 and the harmful effect of oxygen on butyrin and also because the butyrification would be too slow.We work preferably continuously and so that the whole cycle is completed in the space of 2 to 9 minutes depending on the season, the time of lactation, the diet, the breed of the dairy animals, etc. The liquid carbonic acid, introduced under increasing pressure, gives in a very short time, 5 to 6n seconds, a fine grain butter mata with an above average yield,
that favors the low temperature obtained. The CO2 which escapes through the valve of the autoclave can be recovered and recompressed. One can, of course, obtain an equivalent lowering of temperature by external cooling with brine, but this takes more of time.
With carbonic acid under pressure and under the action of the stirrer at adjustable speed, the treated liquid suddenly transforms into a single mass of foam within which the butyrous globules agglomerate in more or less large lumps; afterwards, the foam disappears as quickly as it has formed:
it is reabsorbed in a way because it is no longer able to carry between its lamellae the butyric globules agglomerated in lumps. The butyrification itself is carried out under the combined action of the increasing pressure of CO2, cold, and the agitator, the speed of which decreases.The most delicate point is to agglomerate as much fat as possible during the foaming phase, because when the foam has disappeared, it is impossible to regenerate it. butyrin that does not pass through the foam stays in the whey.
To save the granulation of the butter with the process according to the invention, the butter is subjected immediately after the butyrification to artificial hardening and to washing in chilled running water according to the needs of the season and it is centrifuged. temperature of the washing water, the speed of the agitator and that of the wringer, it is possible to vary in rather large proportions the percentage of water in the butter to deliver it in conformity with the prescriptions of the various countries.
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The process according to the invention makes it possible to eliminate the mixing. The molding machine, placed immediately after the wringer, is sufficient in most cases to compress the butter grains efficiently enough so that neither air nor excess water remains between them. .On can however in certain cases proceed to a complementary mixing between the spinning and molding.
The appended drawing will represent, by way of example, three embodiments of the installation for implementing the improved method according to the invention.
Fig.1 is a vertical section of the first; Fig.2 is a side view; FIG. 3 is a plan view of the wringer; figs.4 and 5 show, on a larger scale, a longitudinal section and a plan view of a detail of figs.l and 2; figs.6,7 and 8 show other details; FIG. 9 shows, partially in vertical section, a second embodiment of the installation; Fig.10 is a cross section along the line a - a of Fig.9 and Fig.ll shows a detail; FIG. 12 is a vertical section of another embodiment of the installation; fig.13 is a section along the line II - II of fig.12, and fig.14 shows a detail. on a larger scale.
At the upper part of the installation according to figs. 1 and 2 is placed an electric motor 1 which, by means of a speed reducer 2 and a clutch 3, actuates the shaft 4 of an agitator 5. The reducer 2, of known type, makes it possible to gradually reduce the speed of the agitator 5 by a maximum number of revolutions, for example 15C'0, to any lower speed, for example 20 revolutions / minute or even less.
The stirrer 5 is placed in a butyrification receptacle 6 closed by a removable cover but hermetically sealed 7.
Valves 8 are provided in this cover for the purging of carbonic acid. The bottom of the container 6 is provided with a slide valve 9 which is shown larger in fgs.
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4 and 5. The valve 9 comprises a solid part 10 which, in the position of fig.l, completely closes the bottom of the autoclave, a relatively narrow opening 11, leading to a side channel 12 which opens onto one long sides of the valve and a second opening 13 whose diameter is slightly less than the width of the valve.
A disc 14 is wedged on the shaft 4, above the agitator 5. The purpose of this disc is to prevent the foam from reaching the valves 8 or the pressure gauge possibly inserted in the cover 7. For this purpose the disc 14 is cut out with radial notches 15 and the tongues 16 formed by these notches are curved downwards as shown in fig. 7. At the same level as the foam-breaking disc 14, an annular guide 17 is fixed to the inner wall of the receptacle 6; this ring is separated from the disc 14 only by a very narrow gap 18. At the lower surface of the ring 17 are fixed baffles 19 intended to bring back to the bottom of the autoclave the foam projected by the tabs 16 of the disc 14.
Above the receptacle 6 and coaxially with it is arranged a washing receptacle 20 with a conical bottom, the interior of which is normally separated from the interior of the receptacle 6 by the solid part 10 of the valve 9. washer 20 is disposed an annular rinsing tube 21, supplied with chilled water by a pipe not shown. The washer 20 is also provided with a stirrer 22 with vertical vanes 23, actuated by a motor not shown, for example by the motor of the wringer which will be described later. Above the rinsing tube 21, the washer 20 is built in double parom;
the inner wall 24 is open at its conical end to allow the washing water to flow which then escapes through the tubing 25 (fig. 2). The inner part of the washer 20 emerges in a vertical tube 26 inserted in the outer wall of this washer. A slide valve 27 closes the tube 26;
this valve differs from valve 9 only in that it has no central opening 11 and side channel 12, but only one wide opening @
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From the valve 27, an oblique tube 3 (7, pivoted on the seat 29 of the valve, leads to a wringer 31, of known type, the motor of which is not shown. This wringer has a movable bottom which lifts when 'a determined quantity of butter is deposited on the walls of the drain, that is to say when the butter is sufficiently drained;
the butter thus wrung out is then picked up by the spatula 32 to which, to take account of the particular nature of the product wrung out, a special shape has been given. The spatula 32 (see fig. 8) is in fact curved in the shape of a moldboard .Its cutting edge consists of a wire 34 stretched from one edge to the other of a notch 33.The spatula is placed on the upper edge of the wringer so that the cutting wire is directed along a secant and that the detached slice of butter is projected by the curved part 35 of the spatula towards the mixer or the molding machine, not shown, which follows the wringer, to finally reach the packer also not shown.
The molding and packaging machines are of known construction, but it should be remembered that the installation described allows the entire preparation cycle to be carried out protected from air and light. shown by way of example, the wringer 31 rests on the ground, while the containers 6 and 20 and the motor 1 are fixed to a wall by means of brackets 36. One could, of course, provide an independent support frame .
The supervisor of the installation is placed on a platform, not shown, located at a good height to allow him to follow the progress of operations through manholes 37 (fig. 2), fitted with yellowish windows. The supervisor must also be able to command from its place the whole installation.
Only the controls for valves 9 and 27 are shown in the drawing.
A lever 39, pivoted at 38, is articulated to a rod 40 to which are also articulated two angled levers 41 and 42. The angled lever 41 is rotated at 43 and the angled lever 42 at 44 to one of the arms of the consoles 36 .The free end of the lever arm 141 is articulated to the fork 45
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that constitutes the end of the valve 9 and can slide therein lengthwise. The arm 142 of the lever 42 is articulated in a manner similar to the valve 27.
If the lever 39 is brought from the position shown in solid lines (fig.l) to position a, the bent levers 41,42, actuated by the rod 40, act on the valves 9 and 27 as follows: the 9 is pushed to the left until the opening 11 communicates with the interior of the autoclave 6. The valve 27 moves in the same direction until the opening 28 communicates the tubes 26 and 30 .If the lever 39 is then brought to position b, it is the opening 13 of the valve 9 which is placed opposite the outlet of the autoclave 6, while the communication between the tubes 26 and 30 comes to be closed by the solid part of the valve 27 which is to the right (fig.l) of the opening 28.
The valves can moreover be controlled by servomotor, gear trains, or any other suitable mechanism.
The method according to the invention will be better understood in the light of the following description of the operation of the installation.
The butyrification receptacle 6 is first of all loaded with cream or milk, acidulated or not; for this purpose, a vacuum is preferably made by means of a vacuum pump in the autoclave 6 and the liquid is sucked therein. As soon as the receptacle 6 is loaded, a quantity of liquid carbonic acid is injected therein, by a valve not shown, provided in the bottom of the receptacle, calculated so that after vaporization it produces in the autoclave a pressure of 2 to 4 atmospheres.
Simultaneously, agitator 5 is started at its maximum speed, for example at 1500 revolutions / minute; this speed is gradually reduced by reducer 2, and falls for example to 20 revolutions / minute. the maximum speed at the minimum speed, is adjusted according to the nature of the treated liquid, the season, the climate, etc., and can vary from 5 to 60 seconds As soon as the agitator is started, a foam forms thick that the foam-breaking disc 14 prevents reaching the valves of the cover 7 and that the baffles 19 of
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ring 17 rejects downwards. This foam is however quickly reabsorbed;
the butyrous globules caught in the strips of the foam agglomerate in lumps and the butyrification proper is completed. As soon as the resistance of the mass reaches a determined value, the coupling 3 automatically disengages and the agitator stops. The disengagement can for example be caused electrically.Before stopping the agitator, that is to say while it begins to turn slowly and when the lumps of butter have reached a sufficient size, the mass is cooled strongly by introduction of a new quantity of liquid carbonic acid. All these phases can be controlled thanks to the manholes 37.
The actual butyrification does not therefore require more than 60 seconds in all. As soon as it is completed, the CO2 is purged through a tube not shown, which can be recompressed and recovered. The supervisor of the installation then pushes the lever 39 (fig, l) in position a, which brings the opening 11 of the valve 9 under the container 6; the whey alone can then flow through the channel 12, while the lumps of butter are At the same time, or shortly thereafter, the supervisor opens the tap bringing the chilled water to the rinsing tube 21 and introduces a suitable quantity of water into the washer 20. He then pushes the lever 39 in the position b, which brings the opening 13 of the valve 9 below the opening of the autoclave;
a watering tube (not shown), placed between the foam-breaking disc 14 and the lid 7 of the autoclave, sprinkles abundantly inside said container at the same time as the agitator 5 is restarted; the lumps of butter fall so in the washer 20. At the same time too, the agitator 22 is started, the vertical vanes 23 of which whip the strongly cooled lumps of butter and transform them into grains the size of a pea. be more or less refrigerated depending on the ambient temperature, the consistency of the fat, etc. The rinsing water passes under the inner wall 24 of the washer and flows through the tube 25.
The agitator of the washer can be replaced by a device which makes it possible to inject water under pressure tangentially into this receptacle, both vertically and radially.
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If the washing container already contains a load of fluff from a previous operation, when the worker pushes the lever 39 in position a, this butter falls through the opening 28 of the valve 27 into the discharge tube 30 which it. leads to the spinner 31; meanwhile, the whey from the second batch flows through channel 12 of valve 9. When lever 39 moves to position ±, valve 27 closes tube 26 and the washer 20 is ready to receive the second load. As soon as this second load has passed through the washer, the lever 39, and with it the valves 9 and 27 are quickly returned to their initial position. During the spinning which releases the butter from a greater or lesser quantity, according to the prescriptions, of its water, one proceeds to reloading the autoclave 6.
When the carbonic acid is purged from container 6, the movable bottom of the wringer lifts and brings the centrifuged butter within reach of the spatula which debits it and sends it to the molding machine and These last two machines work periodically and are started at the same time as the movable floor of the wringer and the carbonic acid purge. These operations are therefore synchronized and can be controlled by a system of levers or by any other suitable means.
The wringer is preferably at adjustable speed, which is carried out either by means of a commutator motor or by the use of a speed reducer. The speed depends on the percentage of water tolerated in the butter.
The molding and packaging machines, which are of known construction, work in such a way that the exit of the packaged breads of butter coincides each time with the exit of the wringer.
It is also at the exit of the wringer that the possible salting of the butter takes place. To this end, the wringing can be done under the action of a concentrated brine or using saline sprays.
The installation described allows complete preparation of the butter away from air and light. The appliance is completely closed; the viewing windows are fitted with yellow glasses to prevent the harmful chemical action of the light rays; harmful action of oxygen in the air is avoided thanks to the presence
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carbonic acid throughout the preparation cycle and even after packaging.
It goes without saying that the installation described can undergo many changes without this resulting in a modification of the process according to the invention. For example, a single control could be provided for all the maneuvers required during the preparation cycle: suction of the liquid to be treated in the autoclave 6, starting of the agitator 5, operation in good time of the valves 9 and 27, of the agitator 22, of the watering tube, expulsion of the butter from the wringer and purge of carbonic acid.
Instead of placing the various devices of the installation one above the other as in the first embodiment, it is possible, depending on the layout of the premises, to place them next to each other and possibly concentrically. is an example of the latter arrangement shown in figs. 9 to 11.
We see a motor 101 with adjustable speed, dnnt the shaft drives, by means of an automatic clutch 102, the shaft of a stirrer 103 mounted in the autoclave 104. This autoclave is provided with a cover removable 106 closed in a known manner by bolts 105; under the cover, a disc 121 plays the same role as the foam-breaking disc 14 of FIG.
Next to the autoclave is a carbonic acid tube 107 with the usual reduction valve connected by a tube 108 to the autoclave. The cover 106 further supports a vertical sliding rod 109 which a spring 110 maintains in the chamber. position shown.The lower end of the rod 109 carries a toothed wheel 101 which, in the position shown of the rod, is housed in a recess in the inner surface of the cover. Inside the autoclave 104 is disposed a removable perforated cylinder 112,
split on one side along its entire length. Inside the cylinder 112 is the agitator 103 as well as a shaft 113 parallel to the agitator shaft. The shaft 113 carries two arms 114 arranged one above the other which both are articulated to the cylinder 112.The shaft 113 carries at its upper end a toothed segment 115 and is also under the action of a spring 116 stronger than the spring 110 of the rod 109. Immediately above the cylinder 112, a perforated bottom 117 is wedged on the shaft 103 which still bears below
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two pallets 118 from this bottom. A discharge tube 119 is provided at the bottom of the container 104. 120 is a tube for a pressure gauge. The operation of this embodiment is as follows:
After loading the autoclave 104 with the desired quantity of cream and introducing a corresponding quantity of carbonic acid, the agitator 103 is started. The perforated cylinder 112 is at this moment pressed against the inner wall of the autoclave. .After about 60 seconds, that is to say when the butyrification is complete, the agitator 103 stops by itself and the whey is first allowed to flow out by opening the discharge valve 119. then the rod 109 downwards until its toothed wheel 111 engages with the toothed segment 115. Turning the rod 109 then rotates the shaft 113 so that its arms 114, which are articulated to the cylinder 112, reduce the latter to a smaller diameter,
as shown in dotted lines in Fig.lO. The perforated cylinder 112 is then secured to the shaft 103 by means of a pawl 122 attached to this shaft and hooking the arm 114; it surrounds the butter which has just formed and constitutes an independent wringer basket.While cooling water is introduced into the autoclave for washing and hardening of the butter, motor 101 is started at low speed. washing flows clear, the water supply is closed and the engine is run at high speed; the cylinder 112 functions as a wringer.
After dewatering, the cylinder 112 is brought to its largest diameter against the wall of the autoclave by simply releasing the retaining mechanism; 109,111,115,113,114,122.
The finishing is then carried out in the usual way.
Experience has shown that a single worker can transform during each period of 2 to 9 minutes for example a load of 100 liters of cream at 37-38% fat in about 40 kgs of butter in breads of 100 or 200 grams .
The same production has so far required several hours and considerable handling costs.
However, the speed of the process is still closed secondary; the main advantage of the improved process according to the invention lies in the better yield and in
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improving the taste and shelf life of butter and whey, as well as the economic and hygienic conditions of butyrification.
The final phase of the process can also be modified as follows: after complete butyrification, the content of the autoclave is brought into a container partly filled with liquid on the surface of which the supernatant butter is seized by two juxtaposed endless screws which knead it. and transport it to the packaging machine.
Figs.12 to 14 show an embodiment of the installation modified in this direction.
The autoclave 201 contains a stirrer 202, the shaft 203 of which is driven by a pulley 204. In the top of the autoclave open: the inlet pipe for the cream 205, the water inlet tube washer 206 and a return line 207, the role of which will be explained later. The upper part of the autoclave is furthermore provided with a safety valve 208 and a purge valve 209 for carbonic acid.
The pipes 205,206,207 are controlled by valves 210 whose conical disc 221 (fig. 14) comes, in the closed position, to be joined together with the inner wall of the autoclave-201, so that it cannot accumulate no solid deposit at the mouth of these pipes. In the lower conical part of the autoclave opens a tube 212 for the introduction of carbonic acid as well as the outlet pipe for the washing water and the whey 213. The latter pipe, (fig. 14) also has a valve 214 of the type described above and is connected by means of a union nut 215 to a discharge tube 216 capable of pivoting 180. Depending on its position, this tube 216 can be used to discharge either whey or wash water.
The autoclave is provided with a bottom 218 pivotable in 217 which can be kept closed or opened by means of a locking device. This device is enclosed, protected from air and light, in a safe sealed 219 fixed to the autoclave, which further contains a tube 220 arranged so as to be able to rotate and slide longitudinally and integral with a lock 221. This lock is provided with a cam 222 passing through an opening in the tube 220.In the
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position shown, the cam is strongly pressed against the bottom 218 and maintains the bottom tightly against the body of the autoclave. A lever 223 coming out of the box 219 allows this locking device to be operated from the outside. of it,
one could also provide a simple eccentrically pivoted shaft and also capable of sliding longitudinally which would make it possible to open and close the bottom.
Directly below the safe 219 is a tank 224 connected in a slender fashion to the autoclave, in this tank are arranged one beside the other two conveyor screws 225 actuated from the outside by a mechanism of known construction. , not shown. The axes of these worm screws are supported at one of their ends by a wall of the tank 224.The two worm screws are conical and arranged at a very short distance from each other. They rotate in the opposite direction.
Their narrowed ends are housed in a conical appendage 226 of the container 224 whose open narrowed end 227 is placed slightly above its mouth in the tank. Two worm screws are supported by this appendage oblique towards the aut. The lower part of the tank, 228, is in the form of a truncated pyramid. Above the bottom of this pyramidal part 228 of the tank opens up the lower end of the return tube 207 which was discussed further below. A circulation pump 230, actuated by the outside by a pulley 229, is inserted into the tube 207 and is used to return the liquid drawn from the part 228 of the tank back into the autoclave,
thus establishing a circulation of this liquid. To prevent lumps of butter from being drawn into this circuit, the mouth of the tube 227 in the bottom 228 of the tank is protected by a baffle 231.
Instead of the pump 230, an injector could also be provided which, producing a vacuum in the autoclave, would establish the circulation of the liquid.
The operation of this execution torso of the installation is as follows: When the butyrification is completed in the autoclave 101, the whey is first allowed to flow through the tube 213,216, then is introduced through the tube 206, the washing water which is withdrawn through tube 216 rotated by 180 so as not to dilute the whey unnecessarily. One or two repeats
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washing.Then turning the lever 223 90, the cam 222 is rotated and the latch 221 with the tube 220 is pulled to the right until the bottom 218, releases, opens by tilting on its hinge 217.A freely suspended valve 232 prevents liquid or butter from entering the housing 233 provided in the case 219 to support the free end of the tube 220.
As a result of opening the bottom 218, the butter which has collected in the autoclave falls, possibly with a remainder of washing water, directly into the tank 224 where care is taken to maintain the level of the liquid. which fills the bottom a little above the mouth of the appendix 226. The butter supernatant on the surface of the liquid is seized by the worms and conveyed through the appendix 226 where it is kneaded and freed of part of its water; at the outlet of appendix 226, the kneaded butter goes directly into the. packaging machine, not shown. The water released during mixing in the appendix 226 falls back into the tank 224.
The liquid which is in the tank 224 is preferably refrigerated water, depending on the season, between 2 and 80 ° C. The water intended for washing the butter in the autoclave also preferably has the same temperature. however also, when it comes to preparing sllé butter, load the tank 224 with brine and send a part of it through the pump 230 and the tube 207 in the autoclave where the washed butter is located. salting, the bottom 218 is opened and the butter falls with the brine into the tank 224.
The two pulleys 204 and 229 can be actuated by a common drive shaft, not shown.