<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE ET APPAREIL POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE DE MASSES FLUIDES ET EN
PARTICULIER DE CHOCOLAT FONDU.
L'invention concerne un procédé et une machine pour le traitement thermique de substances fluides, ou fluidifiables, par exemple de chocolat fondu auquel la description qui suit s'applique plus particulièrement.
Les procédés antérieurs par lesquels ont fait prendre aux masses de chocolat, destinées à l'industrie de la confiserie, certaines températures appropriées ne donnent pas satisàction, du fait qu'ils ne remplissent pas dans une mesure suffisante les conditions physiques et économiques nécessai- res. Par exemple,lorsqu'une masse de chocolat se refroidit contre une surface refroidie par l'eau, cette surface se recouvre d'une couche dense, épaissie, qui diminue la transmission de la chaleur ce qui oblige à l'enlever d'une manière continue.
A moins que cet enlèvement continu ne s'effectue sans donner lieu à des efforts de friction relativement considérables, la transformation de ces efforts de friction en chaleur a pour effet de faire revenir à l'état liquide une forte proportion des cristaux de graisse de la masse et par suite on n'arrive pas au résultat cherché. De plus, il est indispensable pour que le chocolat puisse être amené dans un état convenant à la coulée, non seulement que sa température soit déterminée et voisine de 32 C mais encore qu'une certaine proportion de cristaux de beurre de cacao se soient formés; si ces cristaux sensibles à la chaleur subissent l'action de la chaleur de friction, ils sont de nouveau perdus.
Il est donc facile de voir qu'il est nécessaire d'éviter le dégagement de chaleur de friction qui se produit dans les procédés antérieurement en usage pour que le procédé donne des résultats industriels satisfaisants.
Le dégagement de chaleur de friction précité se produit lorsque le rendement du procédé ou de la machine choisie est faible. Par exemple lorsqu'on
<Desc/Clms Page number 2>
fait passer une masse liquide dans un cylindre de refroidissement au moyen d'une vis hélicoïdale rotative, le rendement est déterminé par la viscosité de la masse et il augmente en fonction de la viscosité; mais l'augmentation de la viscosité s'accompagne d'une augmentation du frottement moléculaire? et par conséquent la transformation de ce frottement enchaleur donne lieu. non seulement à des pertes, mais encore à des réactions nuisibles dans le produit en cours de traitement.
L'invention a pour objet un procédé et une machine faisant avancer d'une manière continue une substance liquide dont la température,, doit être réglée, et ce avec le minimum de frottement le long des surfaces d'échange thermique qui déterminent le réglage de la température.
Elle a encore pour but de protéger les cristaux éventuels fermés ou en cours de formation contre la destruction ou de retarder cette destruction provoquée par des forces externes ou internes éventuelles (inter-moléculaires).
Un autre objet de l'invention consiste dans une machine qui fait avancer les cristaux formés ou en cours de formation dans la direction de l'orifice de sortie de la machine.
Pour obtenir les avantages précités, on supprime suivant l'inven- tion tout mouvement d'agitation violent dans l'échangeur thermique de l'appa- reil et la force ou énergie transmise à la masse pour lui faire traverser l'échangeur thermique lui est appliquée par un dispositif exerçant une pression et disposé à l'extérieur de la chambre dudit échangeur thermique. Les forces engendrées et le frottement résultat de ce dispositif de pression n'exercent ainsi aucune influence nuisible sur la masse entraitement, car ils se produisent avant l'instant critique de l'échange de chaleur et le passage de la masse dans l'échangeur thermique.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple:
Fig. 1 est une coupe latérale verticale schématique d'un mode de réalisation d'un appareil de traitement thermique de substances fluides par exemple de chocolat fondu, suivant l'invention;
Fig. 2 est une vue en plan d'une portion de l'appareil de la Fig, 1, et représente son mécanisme de pompe annulaire;
Fig. 3 est une élévation latérale de la pompe de la fig. 2, observée dans la direction de la flèche C de cette figure.
Suivant le mode de réalisation représenté à titre d'exemple de l'invention, une charge de la substance à traiter 1, par exemple du chocolat est maintenue à l'état fondu dans un récipient 2, à double paroi 3 parcourue par de l'eau chaude. Un agitateur rotatif 4, actionné par un arbre central 5, maintient la masse en mouvement et en même temps fait tourner un élément annulaire de mise sous pression, ou élément de pompe. Cette pompe désignée par la référence 6 sera décrite plus loin. Elle permet de faire sortir d'une manière continue par la partie inférieure du récipient 2, la masse destinée à subir le traitement subséquent de réglage de la température.
A cet effet, le fond du récipient 2 comporte un orifice de sortie 7, (fig. 1 et 2) qui communique avec l'orifice d'admission 8 de la pompe 6 (Fig. 2) qui de son côté comporte un orifice de sortie 9. Celui-ci est mobile suivant une trajectoire circulaire et d'un mouvement continu et permet de refouler la substance à traiter dans une chambre 10 annulaire,, de forme allongée, formant échangeur thermique et située au-dessous de la pompe 6 et suivant le même axe. La paroi interne 11 de la chambre 10 de l'échangeur thermique comporte une chemise à eau ou double paroi 12 et la paroi externe, 13 une chemise à eau 14 qui permettent de régler l'échange de chaleur dans la chambre 10 de la manière décrite ci-après.
Cette chambre 10 communique à son extrémitéinférieure avec un canal de sortie ou de refoulement 15 par lequel la substance ayant subi le traitement thermique s'écoule vers un tuyau de sortie 16 qui comporte aussi une double paroi 17 à circulation d'eau destinée au maintien ou au réglage de la température. La température de la substance s'écoulant par le canal 15 est mesurée par un dispositif 18 qui est
<Desc/Clms Page number 3>
équipe:, en outre, avec un dispositif de rég-age de la température destiné à régler la quantité de chaleur passant dans les chemises ou doubles parois 13 et 14 ainsi qu'il sera décrit plus loin.
Pour assurer 19 écoulement continu, de haut en bas de la substance à traiter dans l'espaee annulaire de la chambre 10 de 19'échangeur thermique et pour empêcher la formation de toute couche stationnaire de substance sur les parois 11 et 13 de la chambre 10, des ailettes râcleuses 19 et 20 parallèles à l'axe sont disposées au contact direct des parois 11 et 13 de l'échangeur thermique et sont fixées sous la face inférieure de la pompe 6 qui les fait tourner avec elle.
Ces ailettes sont disposées en des points diamétralement opposés de la pompe 6 et sont suffisamment minces dans la direction de leur mouvement ' pour réduire au minimum la turbulence créée dans la masse en mouvement conti- nu de haut en bas.
La pompe 6 comporte un élémentannulaire 21 de section en forme d'U qui, ,en combinaison avec uneparoi 22 qui fait partie de la chemise d'eau 3 du récipient 2, délimite la chambre annulaire 23 de la pompe. L'orifice de sortie
7 du récipient 2 communique, avec cette chambre par l'orifice d'admission 8 de la pompe, ainsi qu'il a déjà été précisé. Une ailette 24 disposée radialement dans la chambre 23 de la pompee partage cette chambre annulaire 23 en une por- tion de refoulement et une portion d'aspiration désignées respectivement par
25 et 26 sur la Fig. 2.
Pour refouler la plus grande quantité possible de sub- stance à chaque tour complet de la pompe 1$ orifice de sortie 9 de la pompe est situé immédiatement à coté mais en avant de l'ailette 24.
De plus, pour faciliter le refoulement par cet orifice de sortie 9, ses bords sont biseautés, Fig. 3, et la face antérieure 27 de l'ailette 24 est inclinée suivant un angle correspondant; on réduit ainsi le risque de coincement des particules solides, analogues à des noisettes, de la masse de chocolat.
Pour compléter l'action de refoulement de la pompe 6, une vanne 28 stationnaire mais oscillante est placée de manière à pénétrer normalement dans l'orifice d'admission 8 de la pompe et obturer ainsi la chambre 23 de la pompe de façon à former une seconde séparation entre la portion de refoulement 25 et la portion d'aspiration 26.
La masse contenue entre la vanne 28 et l'ailette mobile 24, Fige 2, subit une pression lorsque la pompe tourne dans la direction de la flèche et est refoulée, de haut en bas,, par l'orifice de sortie de la pompe 9 lorsque l'ailette mobile 24 arrive au voisinage de la vanne stationnaire mais oscillante 28, celle-ci oscille en quittant la position représentée pour permettre à l'ailette mobile 24 de la franchir, puis elle oscille de nouveau en revenant dans sa position d'obturation en travers de la chambre de la pompe.
Les mouvements d'oscillation de la vanne 28 sont provoqués par un arbre 29 qui reçoit un mouvement d'oscillation en synchronis- me avec le mouvement de rotation de la pompe 6 et par suite de l'arbre principal 5
Pour régler le débit de refoulement de la pompe 6 sans faire varier la vitesse de l'arbre de commande 5, on peutaussi régler la profondeur de pénétration de la pointe de la vanne 28 dans la chambre annulaire 23 de la pompe.
Par suite lorsque cette vanne 28 bloque complètement la chambre 23,Fig.2, le déplacement volumétrique de la pompe est maximum,, si par contre, la vanne 28 est ramenée partiellement en arrière elle ne constitue plus qu'un obstacle partiel et une certaine proportion de la masse peut s'échapper de la portion de refoulement 25 de la pompe, diminuant ainsi le débit de refoulement.
La substance est aspirée dune manière continue par l'orifice d'admission 8 de la pompe et est refoulée par l'orifice de refoulement 9 etpar suite arrive dans la chambre 10 de l'échangeur thermique sous forme d'un filet hélicoïdal continu au fur et à mesure de l'avance de l'orifice 9 de la pompe sur sa trajectoire circulaire. En même temps, les ailettes râcleuses 19 et 20 passent sur les parois de la chambre 10 et empêchent la masse de s'y dépo-
<Desc/Clms Page number 4>
ser, ainsi qu'il a été décrit ci-dessus.
Les chemises de circulation d'eau du. récipient 2 et de la chambre 10 sont reliées entre elles de façon que l'eau chaude arrivant par un tuyau d'admission 30 dans la double paroi 3 du récipient 2 traverse cette double paroi, d'où elle sort par un tuyau de sortie 31 qui communique à travers un passage contrôlé par un pointeau ou autre obturateur 32 avec la double paroi externe 14 de la chambre 10, ainsi que par une dérivation 33 avec la double paroi interne 12. La chemise externe 14 comporte un orifice de sortie 34 avec robinet 35, qui, par son réglage, permet de faire varier différentiellement les débits d'eau chaude à travers les chemises 14 et 12 et par suite de régler les conditions d'échange de chaleur entre les parois externe et interne 13 et 11 de la chambre 10, la double paroi interne 12 comporte un orifice de sortie d'eau 36.
Pour permettre un réglage supplémentaire de la température des chemises d'eau, un orifice d'admission d'eau froide 37 contrôlé par un obturateur 38 communique avec l'alimentacion des doubles parois de l'échangeur thermique. Les obturateurs 32 et 38 sont commandés automatiquement, de préférence électriquement, par le dispositif 18 sensible à la température et logé dans le canal de sortie 15 de l'échangeur thermique, de sorte que si la température de la substance sortant de l'appareil est trop élevée, l'organe 38 ouvre le passage de façon à admettre un supplément d'eau froide tandi, que si la température de sortie est trop basse, l'obturateur 32 s'ouvre de façon à augmenter le débit d'eau chaude.
La double paroi 17 du tuyau de refoulement 16 est alimentée séparément par de l'eau chaude dont la température peut être réglée par un dispositif indépendant suivant le traitement de conditionnement qu'on désire faire subir ensuite à la substance.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de traitement thermique de substances f luides, et notamment de chocolat fondu, caractérisé en ce qu'on fait passer la substance provenant d'une masse fondue dans la chambre annulaire de forme allongée d'un échangeur thermique, en débitant d'une manière continue ladite substan- ce par un orifice mobile suivant un trajet circulaire qui correspond à la section annulaire de ladite chambre.