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Procédé et appareil de torréfaction et de chauffage,
La présente invention est relative à des perfectionne- ments dans le traitement de matières granulées utilisées dans la préparation a'aliments ou de boissons, et plus particulièrement à des procédés et appareils nouveaux pour la torréfaction du café., des succédanés du café, et autres*
Le café est une denrée du commerce qui est utilisée lar- gement et consommée en grandes quantités principalement sous forme d'infusion, en France et dans de nombreux autres pays. Une technique poussée s'est uonc développée pour la préparation du café et'de ses succédanés, particulièrement dans le domaine de la torréfaction
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du café.
Toutefois, les caractéristiques de l'infusion du café, dans la mesure où elles sont affectées par la torréfaction, ne sont pas actuellement complètement connues, bien qu'on ait fait des étu- des d'une haute technicité pour déterminer le développement de l'a- mertume et de la perte d'arôme du café au cours de la torréfaction.
Les comptes-rendus de ces études contiennent, entre autres, des données concernant les effets de la torréfaction sur les caracté- ristiques suivantes du café: couleur, teneur totale en matières solides solubles dans l'eau, sucres, acide chlorogénique, résistance totale des grains à l'écrasement au cours de la torréfaction en fonction de la température de fin de torréfaction, gonflement, ré- sistance à la rupture des grains de café torréfiés, et composition chimique de diverses infusions de café.
De tous les facteurs qui précèdent, la perte de poids due à la volatilisation de l'humidité et des autres constituants volatils et à la destruction de matières organiques pendant la taré- faction, est probablement considérée comme la plus importante. On sait que le café vert contient des matières volatiles qui constituent une partie ae la perte de poids à la torréfaction, alors que les essences aromatiques volatiles sont reconnues, d'une façon générale, comme contribuant au goût et à l'arôme de l'infusion de café. Le taux d'humidité initial du café vert est variable suivant le trai- tement, la saison et les conditions de magasinage. Plus l'humidité initiale du café vert est élevée, plus grande est la perte de poids pour une torréfaction aonnée.
Une perte de poids de 16 à 17% pour un café dont l'humidité initiale était de 9% est considérée comme normale pour une torréfaction moyenne exécutée suivant les procédés connus. La destruction de matières organiques entre habituellement pour 6 à 7% environ dans la perte de poids totale, et la perte d'humidité constitue en général le reste de la perte totale à la torréfaction.
La vitesse et les températures de torréfaction relative-
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ment longues peuvent avoir pour résultats des calcinations locales, une évaporation excessive des matières volatiles dont le résultat est une perte de goût ou une sécheresse excessive, et peut provo- quer des réactions chimiques nuisibles. Le temps et la température de la torréfaction influent directement, d'autre part, sur les éléments économiques de l'opération de torréfaction, et méritent donc d'être considérés attentivement.
La demanderesse a découvert que les propriétés du'café et de ses succédanés après torréfaction, ainsi que la vitesse et le rendement économique de la torréfaction sont améliorés considé- rablement quand on manipule les grains pendant la torréfaction de telle sorte qu'ils soient, suivant le terme employé par la demande- resse, torréfiés "individuellement".
La demanderesse entend par là que tous les grains sont exposés à peu près aux mêmes conditions pendant la torréfaction, par exemple lorsqu'on torréfie les grains ou autres éléments par couches d'un seul grain, ou qu'on retourne rapidement la musse des grains dans la zone de torréfaction* Dans le mode préféré de réalisation de la présente invention, qui concer- ne un dispositif de torréfaction rapide avec retournement, chaque grain de café est maintenu à peu près libre de tout contact avec les surfaces de l'appareil de torréfaction dans la zone de torré- faction et avec a'autres grains, tout en étant soumis à des tempéra- tures ae torréfaction appropriées à leurs caractéristiques, sans considération, par exemple, de la capacité relative d'absorption de chaleur et d'autres propriétés différentes des autres grains en cours de torréfaction.
L'opération individuelle de torréfaction ou de traitement par la chaleur est obtenue, de préférence, en faisant circuler les grains ou particules granuleuses dans un gaz à grande vitesse à travers une zone primaire de torréfaction, tandis que, dans d'autres modes ae réalisation de la présente invention, les grains peuvent être transportés en une coucne épaisse'd'environ un grain , sur
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un transporteur à courroie qui leur fait traverser une ou plusieurs zones de chauffage, les zone de torréfaction étant, dans les deux cas, maintenues de préférence sous pression, Dans le procédé préféré, les grains ou autres particules passent successivement par une zone primaire de chauffage, une zone secondaire de chauffage et une zone d'emmagasinage.
Dans une zone primaire de chauffage, un gaz torré- facteur chauffé e t à vitesse élevée transporte les grains ou par- ticules granuleuses à une zone secondaire oà elles restent en condi- tion d'attente en cours de traitement tandis que la chaleur rapide- ment communiquée à la surface externe du grain est conduite vers le centre du gain ou de la particule* Les grains sont alors introduits dans une zone primaire de chauffage en provenance de la zone secon- daire, et le cycle est répété autant de fois qu'il est nécessaire pour-effectuer la torréfaction ou tout autre traitement désiré* Grâce à la réalisation de zones séparées l'épaisseur ou la quantité de grains emmagasinés n'a aucun effet sur la quantité ou sur la pression du gaz nécessaires pour effectuer la torréfaction,
comme il arrive dans les torréfacteurs à couche fluidifiée, par exemple, où le gaz est mis directement en circulation dans une masse de grains qu'il traverse, et quand il existe une chute de pression entre le haut et le bas de la masse de grains.
La vitesse relativement grande de passage du gaz dans la zone primaire de torréfaction, dans le mode préféré de réalisation de la présente invention, et la vitesse à laquelle les grains ou particules sont introduits dans le gaz, sont telles que les grains sont transportés individuellement à travers la zone de torréfaction ou de chauffage, au lieu de l'être en une tasse plus ou moins col- lective, ce qui permet une torréfaction beaucoup plus complète des grains individuellement en un temps moindre que celui qui était nécessaire dans les procédés de torréfaction de l'état antérieur de la technique.
Les principes de la présente invention s'appliquent à
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des procédés et appareils pour torréfaction par tournées ou discon- tinus, ainsi que pour torréfaction continue.
Le gaz employé dans le procédé suivant l'invention est, de préférence, l'air, bien que l'azote, l'anhydride carbonique ou d'autres gaz inertes, la vapeur d'eau, la vapeur d'eau mélangée d'air puissent être utilisés au choix pour faire varier la qualité du produit torréfié.
Pour corriger les effets de la perte de poids et de goût au cours de la torréfaction, un procédé de torréfaction déjà connu consistait à tenter ae récolter les éléments volatilisés et d'en recharger les grains torréfiés pendant qu'lls refroidissaient. Toute- fois, les éléments volatilisés sont soumis à l'oxydation et à d'autres attaques qui les détériorent, et partant ne sont pas sus- ceptibles a'tre ramenés à leur condition initiale, ce qui entraîne une baisse de la qualité du café obtenu.
Dans l'état antérieur de la technique, un autre procédé est décrit dans le brevet des tats-Unis d'Amérique n 2.444.217 au nom de ARMENTROUT, procédé dans lequel le café vert est déshydraté en l'absence n'air afin d'effectuer une libération rapide de l'hu- midité des grains suivie d'une torréfaction en milieu non oxydant à pression supérieure à la pression atmosphérique dans un récipient de torréfaction clos.
Une déshydratation initiale des grains de café à une pression inférieure à la pression atmosphérique, et un vieil- lissement artificiel sous un vide de 63 à 72 mm de mercure et à une température ae 60 à 66 C en présence d'un corps absorbant l'humidité, conduisent à une réduction de 8 à 10% du poids des grains. Les gains déshydratés sont alors retirés du récipient de dessiccation et placés dans une chambre ae torréfaction fermée à une température de 207 à 210 C dans une atmosphère de C02 à une pression de 14 kg/cm2 ou davantage. Après 10 minutes la température du café tombe à environ 195 C puis est ramenée à la température plus élevée de la chambre.
La torréfaction est complète au bout de 21 à 22 minutes environ.
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La température est limitée au maximum de 210 C pour éviter d'écor- cher les grains. Les procédés perfectionnés de torréfaction suivant la présente invention ne comprennent pas d'opération de déshydrata. tion, et, aans le mode préféré de réalisation, les grains sont remis successivement, en circulation dans un courant de gaz torréfiant à vitesse relativement élevée jusque ce qu'ils aient atteint l'état de torréfaction désiré. Si on le compare au temps du procédé ARMENTROOT qui est d'environ 20 à 22 minutes, le temps de torréface tion suivant la présente invention est beaucoup plus court.
Par exem- ple, aans le mode préféré de réalisation, les temps de torréfaction sont de l'ordre d'une minute et demie à deux minutes et demie, aveo une perte de poids beaucoup moindre et une production considérable- ment accrue*
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.859.116 au nom de REIMBS et autres décrit un procédé de torréfaction à couche flui- de dans lequel on propose de maintenir les grains à l'état de sus- pension dans un gaz introduit par le fond et passant vers le haut en traversant la chambre de torréfaction.
HEIMBS indique que le passage d'un gaz tel que de l'air sur et à travers des couches de la matière à torréfier, à température élevée, ne chauffe pas unifor- mément les grains ; la surface des chambres de torréfaction classiques brûle... et endommage- gravement les particules en con- tact avec cette surface; et que le recyclage et le réchauffage dub courant de gaz pour l'utiliser à la torréfaction suivant l'état an- térieur de la technique, présentaient des inconvénients considérable. du fait que les substances aromatiques, les huiles essentielles et autres matières qui étaient entraînées dans le courant de gaz tor- réfiant, formaient lorsqu'elles étaient échauffées des corps qui contaminaient les matières en cours de torréfaction.
HEIMBS maintient les surfaces de la zone de torréfaction à une température n'excédant pas la température de torréfaction afin d'empêcher le brûlage, sus- pend les grains dans le gaz, et cnauffe continuellement de l'air
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frais avant de lui faire traverser la zone de torréfaction.
Le procédé perfectionné de torréfaction suivant l'inven- tion diffère au procède HEIMBS et Cie et des autres procédés connus en ce que, suivant l'invention, les grains sont torréfiée à peu près individuellement, alors que dans le procédé REIMBS, ils sont torréfiés en masse, Dans le moae préféré de réalisation, la majeure partie de la torréfaction est effectuée dans un courant à vitesse élevée de gaz torréfiant chauffé dans lequel les grains individuels sont transportes rapidement et de façon répétée à travers les zones primaires de torréfaction, puis relativement lentement à travers une zone d'emmagasinage et de transfert de chaleur, avec un certain degré ae torréfaction, jusqu'à ce que les grains soient torréfiés uniformément à peu près individuellement.
Dans la torréfaction par le procede REIMBS avec suspension dans le gaz, les grains du bas, touchés les premiers .par le gaz, absorbent initialement plus de cnaleur que les grains du naut, tanais que la torréfaction avec des éléments chauffants placés au voisinage de la masse de grains a pour résultat une surchauffe locale des grains dans les autres zones parce qu'il n'est réalisé aucune circulation des grains autre que celle qui résulte ae l'action de la suspension dans un air relativement dormant.
De plus, en torréfiant, suivant l'invention, sous aes pressions réglées, on règle l'évolution des matières vola... tiles et la perte de poids, on améliore la qualité et le goût du produit torréfié, et on peut remettre en circulation sans inconvé- nient les gaz chauffedéjà employés, qui ne détériorent nullement le produit, et qui procurent une économie appréciable de chaleur de torréfaction, 'est aonc un premier but de la présente invention de réaliser ue nouveaux procédé et appareil de torréfaction, spéciale- ment adaptes à la torréfaction aes grains de café, des grains de céréales et de toutes matières granuleuses à peu pres uniformes,
procéda et appareil dans lesquels les particules sont chauffées
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individuellement à la température de torréfaction et torréfiées à peu près individuellement, soit par fournées, soit en continu*
C'est aussi un but principal de la présente invention de réaliser un nouveau procédé et un nouvel appareil pour torréfier le café et autres produits de prime abord dans un courant de gaz à granae vitesse, et de préférence dans une zone de chauffage mise sous pression, ae telle sorte que la torréfaction peut s'effec- tuer, si on le uésire, dans un laps de temps relativement court, avec amélioration au goût et de la qualité des grains torréfiés,
L'autres buts et avantages de la présente invention con- sistent à réaliser un procédé et un appareil présentant les carac- téristiques suivantes; o - on peut torréfier des particules en une seule couche de manière à produire des particules torréfiées à peu près indivi- duellement; - la torréfaction sous pression permet de produire des particules gonflées ou dilatées,telles par exemple que des grains de café ou de succédanés du café, ou autres ; enutilisant comme agent chauffant un gaz inerte, de la vapeur, de l'air, ou un mélange de ces éléments;
l'exposition directe à l'énergie radiante effectue un chauffage à peu près unifonue aes grains ou particules en les transportant à travers les zones d'irradiation au moyen, par exemple de tapis en toile métallisé transmettant les radiations, la torré- faction pouvant s'effectuer entre environ 1,25 minute et 3 minutes suivant les température et pression de fonctionnement; les par- ticules torréfiées sous pression sont refroidies tout en étant main- tenues à peu près à la pression de torréfaction, pour empêcher la perte de matières volatiles due à la cnaleur latente qu'elles ont emmagasinée pendant la torréfaction;
la pression pouvant être main- tenue à une valeur allant de la pression atmosphérique à 21 kg/cm. ou plus, et, aans le cas au café, entre environ 11 et 21 kg/cm2 avec des températures de l'ordre de 175 à 235 .
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- la torréfaction s'effectue de préférence sous pression; on peut établir un ou plusieurs courants de gaz à grande vitesse dans une zone de torréfaction; et les grains de café ou autres partieu- les à torréfier peuvent être étalés en une couche ayant àpeu près l'épaisseur d'une particule et traverser une zone chauffée de tor- réfaction d'une façon qui assure une torréfaction uniforme; - un aispositif est réalisé pour refroidir le produit torréfié, ae preférence sous une pression égale ou à peu près 4 la pression ue torréfaction; - il est possible de gonfler ou dilater des grains de café ou autres torréfiés sous pression sans perte sensible de matières volatiles ni de poids.
D'autres buts et avantages seront soulignés ou apparat - tront aux spécialistes de la technique au cours de la description détaillée qui suit des meilleurs modes de réalisation de la présen- te invention, et de certaines variantes.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exem- ple: la Fig. 1 est un schéma relatif au procédé préférées torréfaction au café suivant les principes de la présente invention; la Fig. 2 est une vue en élévation de face, en coupe, du mode préf6re de construction d'un récipient de torréfaction, coupe effectuée suivant la ligne 2-2 de la Fig. 3 ; la Fig. 3 est une vue en plan-coupe suivant la ligne
3-3 ae la Fig. 2; la Fig. 4 est une vue perspective, au-dessus de la ligne 4-4 de la Fig. 2, de la section supérieure du récipient de torréfaction représenté sur la tige 2 ; la Fig. 5 est une vue en perspective de l'organe coni- que et des parties annexes montés dans la section inférieure du récipient;
la tige 6 est une vue en élévation de face et coupe
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médiane de la partie inférieure du récipient, vue représentant des détails de l'appareil adapté pour évacuer les matières granuleuse$ après traitement par la chaleur;
Les Figs. 7A et 7B sont des vues en perspective d'un appareil comportant un ensemble rotatif d'ajustage formant bloc placé de préférence dans la section inférieure du récipient de tor- réfaction représenté à la Fig. 2 et plus spécialement à la Fige 6, ensemble destiné à évacuer les matières granuleuses hors du ré- cipient; la Fig. 8 est une vue en plan d'un ensemble rotatif d'ajutage formant bloc, adapté pour être fixé dans la moitié infé- rieure du récipient et compris dans l'appareil représenté sur les Figs. 7A et 7B;
la Fig. 9 est une vue en coupe de l'ensemble de la Fig, 8, 'vue prise suivant la ligne 9-9 de la Fig. 8; la Fig. 10 est une vue en détail, en plan, d'un bloc d'ajutage construit suivant la présente Invention; la Fig. 11 est une vue partielle en coupe, à grande échelle, en élévation, du bloc de la Fig. 10; la Fig. 12 est une vue en coupe-élévation de face d'un autre récipient de torréfaction construit suivant une variante de la présente invention; la fige 13 est une vue en plan-coupe suivant la ligne 13-13 de la Fige 12; la Fig. 14 est une vue en coupe-élévation de face d'un nouveau séparateur de balle, coupé suivant son axe; la Fig. 15 est une vue en plan du séparateur de balle de la Fig. 14;
la Fige 16 est une vue en perspective, avec coupe par* tielle, d'un nouvel appareil de traitement par la chaleur, en con- tinu, ue matières granuleuses appliquant certains principes de la présente invention; la Fig. 17 est une coupe de l'appareil de la Fig. 16
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prise suivant la ligne 17-17 de la Fig. 16 ; la Fige 18 est une vu en coupe-élévation de face de la moitié inférieure d'an autre appareil de traitement par la cha- leur, en continu, de matières granuleuses suivant l'invention;
la Fig. 19 est une vue en coupe, suivant la ligne 19-19, de l'appareil de la Fig. 18; la Fig. 20 est une vue en perspective, avec coupe par- tielle, d'un autre mode de réalisation de la présente Invention adapté pour le traitement continu par la chaleur de matières granu lées ; la Fig. 21 est une vue schématique, en élévation de face, d'un autre mode de réalisation de la présente invention.
A titre d'exemple, le meilleur mode de torréfaction du café suivant l'invention peut se résumer, d'une façon générale, par les opérations suivantes: a) on introduit le café dans un appareil de torréfaction; b) on établit des zones d'air à vitesse relativement élevée chauffé à environ 205 à 215 C dans cet appareil de torréfac- tion, et on fait circuler les grains de café dans ces zones en les chauffant jusqu'à une température de torréfaction, de préférence sous une pression comprise entre 11 et 21 kg/cm2 suivant les résul- tats désirés; c) on refroidit les grains de café sous la même pression a peu près, de préférence dans un autre récipient, ou bien, si on le désire, dans l'appareil,de torréfaction.
La Fig. 1 représente schématiquement un système préféré de mise en oeuvre de l'invention pour la torréfaction du café. Sur cette figure les robinets ou vannes sont désignés par la référence V, et le reste de l'équipement en toutes lettres. Comme indiqué sur le dessin, le café est contenu intialement dans une trémie de chargement, d'où il est déoité par une vanne à un récipient de
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torréfaction.
Comme, suivant le mode opératoire préféré de torré- faction suivant la présente invention., le récipient de torréfaction est mis sous pression, les grains peuvent être introduits par un sas ou vanne appropriée pour maintenir la pression dans le réel-¯ pient; toutefois cela n'est pas nécessaire, parce que l'air qui vient en premier en contact avec une nouvelle charge est relative- ment plus froid que le gaz qui arrive ensuite, et, pendant le temps de circulation du gaz porté à laempérature de torréfaction, la pression de torréfaction désirée peut s'établir.
De l'air, chauffé dans un échangeur de chaleur approprié parcouru par un liquide chaud fourni par un appareil de chauffage, est Introduit de préférence (quoique non nécessairement) sous une pression qui est maintenuepar un compresseur ; air entre dans le fond du réel- pient de torréfaction. L'air chaud s'échappant du récipient tra- verse un séparateur de balle et un compresseur de recyclage pour revenir dans le circuit d'air chaud, avec un prélèvement partiel comme expliqué plus en détail ci-après* Comme on l'indiquera aussi en détail, des courants d'air chauffés s'écoulant à une vitesse relativement élevée s'établissent, et les grains de café y circulent et s'y échauffent Jusqu'à la température de torréfac- tion.
La température de l'air peut être ajustée en réglant . la température de fonctionnement du liquide d'éohangeur de cha- leur est prévu entre le récipient de torréfaction et le compres- seur de recyclage de l'air chaud, de telle sorte que la températu- re ae l'air peut être réglée \. la commande, si on le désire, par un moyen autre que la température du liquide chauffé.
Le liquide d'échange. aans l'échangeur de chaleur, est de préférence un hy- drocarbure liquide à point d'ébullition élevé, tel que l'"AROCLOR" 1243 de la "MONSANTO CHEMICAL CO". dont la température peut être portée jusqu'à 320 C environ, ou qu'un autre liquide approprié à point d'ébullition élevé, capable de supporter une température
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relativement haute sans bouillir, par exemple 370 C ou davantage.
Après torréfaction, les grains de café sont déversés, par une vanne appropriée, dans un refroidisseur qui est maintenu aussi, ce préférence, sous la même pression que le récipient de torréfaction. De l'air, ou tout autre agent approprié, traverse Un échangeur de refroidissement qui est réfrigéré de préférence par de l'eau. L'air entre de force sous pression dans le refroidis- seur, qu'il traverse en opérant un échange de chaleur avec le café, puis est évacua par le haut et est recyclé par un compresseur* Le fonctionnement de la phase de recyclage peut être réalisé de toute manière appropriée, car son mode de fonctionnement n'a pas une impor- tance essentielle.
Comme représenté sur la Fig. 1, il est préférable d'inclure dans le circuit de refroidissement un séparateur de balle semblable à celui qui a été représenté dans le circuit de chauffage, et qui est décrit plus loin avec référence aux Figs. 14 et 15.
Toutefois, suivant la présente invention, un procédé de refroidisse- ment particulièrement bon, et une opération, qui constitue une nouveauté, de réduction de la pression pendant le refroidissement, seront décrits ci-dessous.
Le mode préféré de réalisation de l'appareil de torré- faction pour appliquer le procédé suivant l'invention est représenté aux Figs. 2 et 3. Un récipient de torréfaction se compose d'une paroi cylindrique 20 fermée à une extrémité par .un couvercle 24 comportant une ouverture d'entrée appropriée 24a par laquelle les grains sont Introduits dans le récipient, et à l'autre extrémité par un fond arrondi 25 qui est fixé au récipient au moyen de bridée 26 et 27 réunies par des boulons ou autrement. Des entrées d'air ' chaud 28 sont ménagées de deux côtés opposés du torréfacteur, tandis qu'une sortie 30 pour le produit est placé dans la partie centrale du fond.
Des canaux allongés 32 sont formés par des cloisons verti- cales 36 espacées autour de la face interne de la paroi 20 du torré-
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facteur. La Fig. 4, qui est une vue en perspective prise du fond des canaux 32, représente le mode préféré de construction et de disposition des clorons 36. Des plaques de serrage 37, ou d'autres organes appropriée , maintiennent en place les cloisons.
Le reste de l'espace interne du cylindre 20 qui n'est pas entouré par les cloisons 36, constitue une zone interne 44 d'emmagasinage et de chauffage dans laquelle les grains sont intro- duits initialement et emmagasinés préalablement au chauffage, puis ramenés ensuite après avoir circulé dans les canaux 32 où ils ont été exposés à de l'air chauffé porté à une vitesse élevée; dans la zone 44, la chaleur appliquée à la surface des grains est absorbée, et les grains y attendent d'être remis en circulation dans les canaux verticaux.
La torréfaction est effectuée par la circulation d'air chauffé montant dans les canaux 32 tandis que les grains sont en circulation continuelle dans les canaux et dans la zone d'emmagasi- nage 44. Un cycle complet ne demandera que quelques secondes, du fait de la rapidité de l'air dans les canaux 32. Pratiquement, toute la chaleur sera appliquée aux grains dans les canaux 32. Cependant, ,lorsque les grains sont ramenés des canaux à la zone 44 où ils 'amassent en attendant leur réintroduction dans les canaux 32, il se produit dans la phase de chauffage direct une période de palier pendant laquelle la chaleur recueillie par la couche de surface des grains passant dans les canaux 32 est conduite vers le centre des grains.
Une telle période de repos empêche un chauffage excessif et le brûlage de la couche superficielle des grains.
Un organe conique 50 est fixé au bas de la zone interne de chauffage 44 et lui sert de plancher. Comme on le voit nettement sur les Figs. 3 et 5, des déflecteurs 52 en forme de toit, destinés à guider le café latéralement dans les canaux 32 quand il descend dans le magasin central 44, vont de la surface supérieure du cane
50 formant plancher entre les canaux 32, jusqu'au voisinage de la
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face interne de la paroi 20 du torréfacteur, et les pentes diver- gentes vers le bas des déflecteurs en toit se dirigent vers les canaux 32 voisins. o
Une plaque perforée conique 53 (Fig.
2) attachée au fond de la paroi cylindrique 20 et reliée à la sortie 30, dissipe les effets de jet au gaz qui entre directement par les entrées 28 de telle sorte que le gaz aura à peu près la même vitesse et la même pression a l'entrée ae chacun aes canaux 32 à vitesse élevée. Pour régler la vitesse et l'allure d'écoulement de l'air ou gaz qui entre aans les canaux 32,, un ensemble d'ajutages (Figs. 5 à 8) composé de plusieurs blocs 54, est fixé à un anneau 55 suspendu au cône 50 formant plancher et supporté par des bras 56 qui viennent en contact avec la paroi 20 du torréfacteur. Pendant la torréfaction, l'anneau est placé de telle sorte que chaque bloc 54 se trouve di- rectement au-dessous d'un canal 32.
L'air qui entre dans ce canal par le bas est donc obligé de traverser un bloc d'ajutages. Pour permettre d'évacuer les grains du torréfacteur, l'anneau 55 est adapté pour tourner circonférentiellement de telle sorte que les blocs d'ajutages se logent sous les déflecteurs 52 en forme de toit et que le café contenu dans la zone interne de chauffage 44 ou dans les canaux 32 puisse s'écouler sur la plaque perforée 53 et par la sortie 30. Sur la Fig. 5, l'ensemble d'ajutages est représenté à moitié tourné entre les positions de torréfaction et d'évacuation.
Les détails de l'ensemble d'ajutages et de son mécanisme de rotation sont représentés sur les Figs. 6, 7A et 7B. Un organe supérieur 58 de forme tronconique est en butée et fixé sur la sur- face du dessous du cône-plancher 50, l'asssemblage étant assuré par des boulons ou tout autre moyen approprié. Plusieurs bras de montage 56 sont fixés à l'intérieur de la paroi du récipient, et rejoignent au centre un moyeu 62. Des colonnes verticales 66 espacées joignent une plaque centrale perforée 67 au cône 50 et au moyeu 62.
Un arbre rotatif 70 tourillonne dans un bossage central 68 de la plaque 67 et dans le moyeu 62, et porte un croisillon en forme de roue de
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chariot, représenté en détail sur les Figue 8 et 9, et qui comprend des bras 74 reliant l'anneau ou jante 55 et les blocs d'ajutages 54 qui y sont fixés au moyeu du croisillon 82 claveté sur l'arbre 70.
Par conséquent la rotation du croisillon effectue le placement à l'emplacement désiré des blocs d'ajutages 54. Le mécanisme de rota.. tion de l'ensemble de croisillon (Fig. 6) comprend un arbre 83 tour. nant dans un presse-étoupe 84 étanche à la pression et monté dans le bas 25 du corps du torréfacteur.
Deux bielles articulées 85 et 86 relient une douille 87 montée sur un des bras du croisillon à l'ar- bre 83, de sorte que la rotation de l'arbre, par exemple ap moyen du levier d'actionnement 88, effectue une rotation des bras 74 et des blocs d'ajutages 54' Les bras 74 du croisillon sont arrêtés positive- ment, au moyen de butées fixes mais réglables (non représentées) fixées de préférence au moyen inférieur 62 ou aux bras de montage 56, soit à la position d'évacuation, soit la position de torréfaction, suivant qu'on les fait tourner en avant ou en arrière. On peut donc effectuer un mouvement rapide de l'ensemble d'ajutages sans prendre des précautions spéciales pour arrêter la plaque.
Pour faire fonctionner le torréfacteur, on introduit des grains ae café dans la zone interne de chauffage 44 par l'entrée 24a du couvercle 24 par exemple. De l'air ou un autre gaz chauffé, à haute pression, est alors introduit à force par les entrées 28, et circule en traversant la plaque conique perforée 53 et les blocs d'ajutages 54 pour arriver dans les canaux verticaux 32. Les grains s'écoulent entre le bas des cloisons 36 et le cône 50 comme repré- senté par des flèches sur la Fig. 2, en traversant le courant rapide de gaz, où ils sont portés à la température de torréfaction. La forme du cône 50 et des pentes des déflecteurs 52 en forme de toits est telle que les grains sont dirigés vers les ouvertures qui se trouvent entre les cloisons 36 et le cône 50.
Lorsque les grains sortent de l'extrémité supérieure des canaux 32, ils viennent en contact avec un déflecteur annulaire per- foré 89 et sont détournés comme indiqué par les flèches de la Fig. 2,
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pour être dirigés dans la zone interne de chauffage 44 où se Produit un palier dans l'opération de torréfaction, pendant que les grains attendent leur réintroduction dans les canaux verticaux 32. L'air à haute pression qui sort au haut des canaux entre en partie dans une zone de turbulence élevée au centre de la zone de chauffage 44, et passe en partie par les perforations du déflecteur 89. Le taux préféré ae perforation du déflecteur est d'environ 35 à 40%.
Apres avoir passé à travers ou autour au déflecteur 89, l'air quitte le torréfacteur par la sortie 90 pour arriver au séparateur de balle (représenté en détail sur les Figs. 14 et 15) puis envoyé directement par un organe ae cnauffage aux entrées 28. Il n'est pas besoin de retirer ou de rajouter des matières volatiles au gaz remis en oircu- lation, car la quantité de ces matières enlevée pendant la torréfac- tion sous pression sera très faible.
Un moae préféré de réalisation des blocs d'ajutages 54 est représenté en détail sur..les Figs. 10 et 11. Si on peut employer des ajutages de types, de dimensions et de dessin très variés, on préfère les construire de telle sorte que les grains de café puissent! être transportes dans les canaux 32 avec une alimentation d'air mini- male, l'air passant à une vitesse relativement plus grande que les grains* L'air qui se déplace par rapport à la surface des grains essuie la pellicule d'air froid qui recouvre les grains et effectue un transfert de chaleur extrêmement efficace.
Connue représenté sur la Fig. 11, chaque ajutage individuel qui a de préférence une longueur d'environ 25 mm, est de section con- vergente vers le naut. Le diamètre de l'extrémité du bas est, de préférence, de 4,8 mm (diamètre d'avant-trou) et est suivi d'un contre-alésage conique à 82 , ce qui donne une entrée de 6,4 mm et évite une contraction de la. veine d'air sortant.
La forme particulière des blocs d'ajutages 54 s'est avérée particulièrement efficace pour recevoir les grains à mesure qu'ils sont débités vers le bas en provenance de la zone de chauffage 44, et pour les élever aans les canaux 32 en prenant pour leur transport
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la quantité minimale d'air nécessaire*
La température des surfaces des canaux de torréfaction
32 en contact avec le café est d'une importance négligeable au point de vue des risques de torréfaction ou de brûlage excessifs du café, puisque les grains traversent la zone d'emmagasinage en quel- ques secondes. La température de la surface des cloisons séparatri- ces 36 qui font face à la zone centrale 44 est à peu près la tempé- rature moyenne du café.
Les conditions optimales de torréfaction sont, normale- ment de 1,5 à 3 minutes sous une pression comprise entre 11 et
21 kg/cm ou supérieure, et à une température de l'ordre de 175 à
260 C. Les conditions qui paraissent les meilleures sont: température du gaz 205 à 215 C, pression 21 kg/cm2 (bien que de bons résultats puissent être obtenus également à 11 kg/cm2), avec des canaux 32 et des entrées 28 de dimensions telles que la vitesse d'écoulement du gaz dans ces éléments dans les conditions ci-dessus soit d'en- . viron 180 mètres par minute, {naturellement, la vitesse du gaz, la température et la pression peuvent varier suivant la vitesse de torréfaction désirée, et pour compenser les variations de qualité des grains ou autres produits qu'on désire torréfier.
Au cours de la circulation des grains de la zone centrale d'emmagasinage et de chauffage 44 dans les canaux à vitesse élevée, il se produit un brassage rapide des grains (à raison d'environ 6 secondes par cycle dans les conditions préférées ci-dessus) et comme la plus granae partie de la torréfaction s'effectue dans les canaux
32, on obtient une torréfaction individuelle des grains en évitant d'appliquer le principe de la couche fluide dans laquelle les gaz chauffent de façon non uniforme une masse de grains plus ou moins immobilisés. Dans les traitements à couche fluide, un inconvé- , nient très sérieux provient de ce que la pression d'air nécessaire pour vaincre la pression statique des graina varie suivant l'épais- seur de la couche de grains dans le récipient de torréfaction.
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Au contraire, en faisant passer le gaz dans des canaux et en intro- duisant les grains dans le bas de ces canaux suivant la présente invention, ae telles différences de pression ne se produisent pas, et le problème ae leur compensation ne se pose pas*
La sortie 90 du torréfacteur dirige l'air à un séparateur ou la balle ou autres matières en suspension sont retirées, puis le gaz est réchauffé et remis en circulation dans le torréfacteur.
Il n'y a à faire aucune opération, au point de vue du traitement, sur les gaz remis en circulation, en dehors de la simple évacuation des matières en suspension. pres torréfaction au degré désiré, on évacue le café, de préférence, dans une chambre de refroidissement, où un échange de chaleur entre les grains et un agent réfrigérateur peut être effectué d'une matière approprie. Par exemple, de l'air de refroi- dissement peut traverser le café suivant le procédé de la couche fluidifiée ou bien les grains peuvent être mis en circulation à vitesse élevée cornue dans la chambre de torréfaction représentée sur la Fig. 1, ou bien on peut transporter les grains sur un tapis, un courant d'air passant par dessus et l'air chauffé étant retiré par convection.
En tout cas, le refroidissement est conduit, de préférence, sous une pression a peu près égale à la pression de torréfaction. La raison la plus importante pour effectuer le refroi- dissement sous pression, est d'éviter de réduire la pression pendant que les grains sont encore à leur température maximale ou à une température voisine. En un tel cas il se produirait des pertes de poius excessives dues a la chaleur sensible des grains qui amène- rait la chaleur latente à vaporiser l'humidité et les autres consti- tuants volatils, si la pression était réduite trop rapidement.
Normalement, quand les grains sont torréfiés sous près- sion atmosphérique, ils se dilatent ou se gonflent. Mais les grains torréfiés sous pression, bien qu'ils retiennent un pourcentage plus élevé de leur poids d'origine, ne se dilatent pas dans les condi-
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tions normales, etreviennent quelque peu plus aura et partant légèrement plus difficiles à moudre. On a découvert suivant l'in- vention un processus permettant de conserver le poids des grains tout en produisant aes grains dilatés ou gonflés.
Ce résultat est obtenu de la façon suivante: on conduit l'opération de torréfac- tion sous pression comme décrit plus haut, mais, peu aprgs ou pendant la torréfaction, on fait tomber la pression de torréfaction ou de refroidissement momentanément, c'est-à-dire pendant quelques millisecondes ou un peu plus, ce qui provoque le gonflement des grains. Pour maintenir le récipient de torréfaction en état de tonifier pendant le temps maximal, il est préférable d'effectuer l'opération de gonflement après avoir retiré les grains du réci- pient de torréfaction en ouvrant et fermant une vanne appropriée de la chambre de refroidissement.
Il est évident que de nombreuses variantes pourront être apportées a l'appareil mettant en oeuvre l'invention sans qu'on s'écarte pour autant des principes de ladite invention.
Par exemple, au lieu d'utiliser plusieurs canaux 32, on peut for- mer un canal continu en réalisant dans le récipient de torréfaction une séparation interne annulaire 100 à peu près concentrique, comme représenté sur les Figs. 12 et 13, l'intérieur de la cloison séparative servant de zone interne de chauffage et d'emmagasinage, et l'espace compris entre la paroi externe du torréfacteur et la cloison servant ae canal de circulation à vitesse élevée. Un cône supérieur 104 formant plancher et un cône inférieur 108 formant déflecteur règlent respectivement le sens du mouvement des grains dans la zone de chauffage et le mouvement* de l'air entrant. De préf érence, l'ensemble d'ajutages 112 est semblable à celui qui a été décrit avec référence à la Fig. 2.
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Si on le désire, les cloisons séparatives 32 de la fig.2, ou la cloison 100 de la fig.12, peuvent être rendues réglables verticalement par rapport aux cônes 50 ou 104 suivant le case de telle sorte que le débit des grains sortant de la chambre d'emmagasinage puisse être ajusté suivant les dimensions de l'ou- verture qui se trouve entre la ou les cloisons et la surface supérieure du cône formant plancher.
Comme le café de la zone centrale de chauffage est en contact avec la surface interne des cloisons séparatives 36, il peut être désirable de s'assurer absolument qu'aucun brûlage ne se produit dans la zone d'emmagasinage, par exemple quand il s'agit ae torréfier des grains ou autres matières d'un type particuliè- rement délicat. On peut obtenir cette assurance, si on le désire, en utilisant des cloisons creuses de séparation pour permettre à leur intérieur la circulation d'un fluide réfrigérant,
Comme indiqua sur la fig. 1, l'air chauffé, après avoir trouva le récipient de torréfaction, traverse un séparateur de balles. Un mode préféré de construction de ce dernier est représenté en détail sur les figs. 14 et 15.
Le conduit 150 est relié à la sortie 90 du récipient de torréfaction, et transporte les gaz sortants et la balle tangentiellement dans le récipient séparateur 154. Un déflecteur plein 158 en acier inoxydable est intercalé dans le conduit 150 pour détourner le mélange d'air et de balle dans le sens tangentiel du récipient séparateur 154.
Un tube séparateur interne 162 traverse le couvercle 164 du réci- pient et présente une ouverture de sortie 166. Le tube interne 162 s'étend sur moins de la moitié du récipient 154. Au bas été ce récipient se trouve un conduit de sortie 170 qui est relié à un cône séparateur 174 en acier inoxydable poli. Le cône va du bas du récipient à un point proche, mais nettement au-dessous., de l'extraite inférieure ouverte du tube interne 162.
Au cours du fonctionnement, l'air et la balle entrant tangentiellement dans le récipient séparateur tourbillonnent sous l'effet de la force centrifuge autour de l'intérieur, ce qui provo-
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que la concentration de l'air chaud vers le centre, d'où il sort en ....montant par le tube 162 comme indiqué par les flèches de la fig.14.
Les matières solides continuent à avancer en descendant verticalement! le long de l'intérieur de la paroi du séparateur, jusqu'à être finalement évacuées par la sortie 170.
Un autre mode de réalisation de l'invention représenté sur les fig, 16 et 17,concerne un appareil et un procédé pour la torréfaction en continu du café. Les circuits amenant de l'air ou un autre gaz chauffé et fournissant un agent réfrigérant à un récipient refroidisseur approprié, peuvent être las mêmes que ceux décrits à propos du proeédé et de l'appareil des figs, 1 et 2, Lea conditions de fonctionnement sont aussi les mêmes, c'est-à-dire une pression d'environ 21 kg/cm2 à une température de 205 à 215 C.
Pour torréfier du café en continu suivant la présente invention, le café est initialement amené à un compartiment d'emmagasinage préliminaire, et chauffé ensuite par un gaz chaud s'écoulant rapidement dans un canal chauffant vertical,
Toutefois, au lieu de renvoyer le café à la chambre d'emmagasinage initiale, on l'introduit dans un autre compartiment d'emmagasinage combiné avec un canal à air à vitesse élevée, et le cycle est répété de cette Manière dans des compartiments de chauffage et d'emmaga- sinage disposés successivement jusqu'à ce que la torréfaction soit complète.
Comme représenté sur la fig.16, un récipient de pression compartimenté 200 est pourvu d'un tube central 204. Le produit ' peut être introduit par un dispositif approprié de chargement (non représenté) dans l'extrémité supérieure du tube central
204 au moyen d'un distributeur rotatif 208. Ce dernier devra, de préférence, être conçu pour amener le produit granuleux dans le récipient de pression 200 en un courant continu sans altérer la différence de pression entre l'atmosphère et l'intérieur du récipient.
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Les grains de café entrants sortent du tube 204 par une ouverture appropriée 212 pour entrer dans un compartiment d'em- magasinage limita par une cloison de séparation 236 et par le premier canal vertical 220 de chauffage par air à vitesse élevée, Les grains tombent sur un déflecteur inférieur incliné 224 qui les dirige dans le passage d'entrée 228 sur le bloc d'ajutages 232, lien blocs d'ajutages et les ajutages individuels peuvent être en gros de la même construction que ceux qui sont représentés aux fig.
10 et 11, sauf que le modèle particulier des ajutages de la fig.10 n'aura pas les mêmes avantages dans le torréfacteur continu, ou fait que le café se trouve débité directement d'un seul côté sur le bloc d'ajutages à partir du déflecteur inférieur 224, au lieu de l'être de trois côtés avec l'aide des déflecteurs en forme de toit conne décrit précédemment.
Une cloison séparatrice 236 forme avec la partie arrondie du bas du récipient 200 un réservoir 240 d'entrée d'air. Les blocs d'ajutages 232 peuvent être constitués par des sections perforées de la cloison 236, ou par des blocs avec ajutages perces fixés dans des ouvertures appropriées de la cloison. Une entrée d'air 244 est ménagée dans le bas du récipient 200 et est adaptée pour débiter l'air dans le réservoir 240 à peu prs horizontalement de telle sorte que cet air ne gicle pas directement dans un bloc d'ajutages particulier mais se stabilise plus ou moins et traverse chacun des blocs 232 à la même pression ou à peu près.
Aprs être entré dans le premier canal de chauffage 220, le café est transporté verticalement et chauffé de la manière décrite à propos du mode de réalisation de la fig.2, Les grains sont alors déviés par un déflecteur 248 perforé et incurvé qui les dirige dans un compartiment secondaire 252 de chauffage et d'emmagasinage ou ils se rassemblent sur un déflecteur inférieur incliné d'où ils passent dans le canal de chauffage suivant 256.
Ce cycle se répète dans les canaux de chauffage 260, 264 et 268, celui-ci étant le dernier des canaux verticaux de chauffage. Du
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canal 268, les grains font dévias vers le bas par un déflecteur incurvé 248 qui les fait tomber dans un compartiment d'évacustion comprenant un déflecteur inférieur 272 d'inclinaison appropriée qui dirige les grains torréfias dans une ouverture 276 du tube cen- tral 204.
L'ouverture 276 est placée au-dessous de l'ouverture d'entrée 212 du tube central et au-dessous d'une cloison du tube (non représentée.? qui sépare les entrées 212 et 276. Apres avoir franchi l'ouverture 276 de la partie inférieure du tube central 204, les grains passent de nouveau par un distributeur rotatif sous pression 280 pour arriver à un appareil de refroidissement qui peut être de type continu et de construction semblable h celle du récipient torréfacteur de la fige 16, ou de tout autre type, fonctionnant de préférence sous pression comme décrit ci-dessus.
L'air chauffé sortant des chambres verticales de chauffage sort du récipient de pression par l'ouverture 284, La conception de l'appa- reil de refroidissement n'a pas autant d'importance que celle de l'appareil torréfacteur, mais il est nécessaire, dans le procédé à fonctionnement continu, que l'appareil de refroidissement soit capable de réfrigérer à la température nécessaire au moins aussi vite que le torréfacteur peut débiter le produit torréfié,
Si la description et le dessin du procédé continu se rapportent spécialement à la torréfaction du café, il est évident que l'appareil torréfacteur représenté sur la fig.16 peut être utilisé pour traiter par la chaleur d'autres produite avec utilisation d'air ou de gaz, spécialement si une condition de réglage de pression est désirée.
Les figs. 18 et 19 représentent un mode de construction proposé en variante pour un appareil de torréfaction en continu du café en vue de permettre le chauffage des compartiments d'emma- gasinage entre les canaux verticaux de chauffage par un gaz à vites- se élevée, en supplément au chauffage obtenu dans ces derniers.
Cette opération est effectuée en perforant le déflecteur infé- rieur 300 du compartiment d'emmagasinage et en admettant une quanti-
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té réglée, ou prédéterminée, de gaz ou d'air dans les compartiments d'emmagasinage par des orifices 304 de la cloison séparative 308.
De préférence, l'écoulement: de l'air est réglé par des opercules Individuels 312 réglés d'avance devant chacun des orifices d'air 304. Toutefois, en pratique, l'air traversant les orifices 304 peut être réglé en employant des distributeurs individuels dont les tiges de commande font saillie hors du récipient, ou en utili- sant, pour manipuler les opercules, un mécanisme semblable à celui utilisé pour ouvrir les blocs d'ajutages du mode de réalisation de la fig, 2.
La fige 20 représente encore un autre mode de réalisation de la présente invention adapté pour la torréfaction ou tout autre traitement par la chaleur de produits granulés ; il convient parti- culièrement aux opérations dans lesquelles il n'est ni essentiel, ni considéré confie souhaitable, de torréfier, ou de traiter par la chaleur, sous pression. Les principes de fonctionnement sont essentiellement les cernes que dans le mode de réalisation de l'invention représenta sur les fige. 16 et 17, en ce que le produit granulé est introduit par une trémie d'entrée dans un compartiment d'emmagasinage et chauffé ensuite alternativement dans des canaux verticaux parcourus par de l'air à vitesse élevée et dans des compartiments d'emmagasinage.
Comme représenté sur la fig,20, une trémie d'entrée 350 sert à l'introduction des matières granuleuses.dans le premier compartiment d'emmagasinage 354. Un tourniquet d'alimentation 358 est prévu si on le désire pour assurer une distribution uniforme du produit dans le compartiment, bien que ce tourniquet ne soit pas nécessaire lorsque le torréfacteur ne fonctionne pas sous une pression supérieure à la pression atmosphérique. Coma. représenté, les matières granuleuses tombent dans le compartiment 354 sur un déflecteur inférieur perforé 362 qui dévie latérale- ment les matières sur les blocs d'ajutages 365.
L'air projeté verti- calement par les ajutages du bloc 366 entraine les matières granu-
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leuses vers le haut jusqu'à ce qu'elles soient déviées par un ;. déflecteur 370 en métal perforé formant capuchon qui les fait-, passer dans le compartiment d'emmagasinage suivant, et le cycle se répète autant de fois qu'il a été prévu de canaux de chauffage verticaux, suivant la température et la pression de fonctionnement, ! et le degré de chauffage auquel on veut porter les matières en traitement.
Après avoir été dévides dans le dernier compartiment d'emmagasinage à l'extrémité de l'appareil, les matières granu- lauses sont évacuées par un tourniquet 374 et une sortie 378,
De préférence, l'air chaud nécessaire au chauffage des matières granuleuses est fourni par un ventilateur 382 ayant une prise appropriée 386 réglée par un papillon 390 pour régler la quantité d'air frais qu'on désire éventuellement introduire dans l'air de chauffage. Un appareil de chauffage approprié 394 est prévu pour chauffer l'air, et un conduit 396 amené l'air dans un réservoir 400 qui s'étend sur toute la longueur de l'appa- reil de chauffage.
Des ouvertures 404 ménagées sous chaque déflecteur inférieur 362 et réglées au moyen d'opercules glissants 408, admettent l'air à la face inférieure de chaque déflecteur 362 pour chauffer préalablement, si on le désire, les matières granuleuses dans les compartiments d'emmagasinage. Cette opération effectue un accroissement considérable de l'efficacité du chauffage dans le canal d'air à grande vitesse suivant. Le réservoir 400 est aussi en communication avec la face inférieure des blocs d'ajuta- ges 366 et leur fournit un gaz ahauffé qui est projeté de bas en haut dans les canaux verticaux par les ajutages.
A la pression atmosphérique, l'appareil représenté sur la fig. 20, outre qu'il s'adapte bien à la torréfaction du café, peut aussi convenir pour sécher ou chauffer autrement des matières telles que du froment, du mais ou d'autres produits granulés néces- sitant un chauffage continu.
Dans le séchage du mais, du froment et autres, l'opéra-
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tion de chauffage de base sera la même, sauf que l'air fourni pour chauffer le produit sera renia en circulation par un conduit de sortie 412 pour être ramené au coté entrée du ventilateur 382 comme représenté, un certain pourcentage d'air chargé d'humidité étant évacué au cours de cette circulation et une quantité égale d'air frais étant introduite dans le circuit afin de maintenir constante la teneur en humidité de l'air employé au séchage.
L'air chaud qui monte dans la ¯nasse de produits contenue dans. les compartiments d'emmagasinage en chauffant cette masse, contribue aussi au séchage, bien que la plus grande partie de la chaleur soit communiquée aux particules séparées dans leur rapide traversée des canaux verticaux de chauffage. Il est possible que le degré de chauffage soit suffisamment élevé pour que la surface des parti- cules soit chauffée à une vitesse beaucoup plus élevée que celle à laquelle la chaleur peut être conduite au centre des particules individuelles. La hauteur des canaux transporteurs et la tempéra- ture de l'air de chauffage peuvent être réglées de telle sorte qu'il ne survienne aucune altération par surchauffe de la surface du produit.
Pendant que le produit est dans un compartiment d'emmagasinage et de transit, la chaleur a l'occasion de s'égaliser et de s'écouler vers le centre des particules, L'avanta- ge du repos qui se produit, au cours dumouvement du produit, dans les compartiments d'emmagasinage, est que la chaleur s'écoule de la surface vers le centre de chaque particule, et qu'il peut être fourni, dans les canaux de chauffage, un supplément de chaleur plus grand, à une vitesse beaucoup plus élevée que la vitesse de conduction de la chaleur au centre des particules pendant leur passage dans les canaux.
Un autre mode de réalisation de la présente invention, comportant la torréfaction individuelle des grains, est représenté schmatiquement sur la fig.21. Au lieu de faire circuler les graina dans des courants gazeux à vitesse élevée, on peut les torréfier sous pression en couche très mince, épaisse d'environ un grain*
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Ce procédé peut donner une bonne torréfaction dans un temps qui ne dépasse pas 2 à 3 minutes.
Suivant l'invention, on a constaté que, d'une façon générale, la mise sous pression produit de meilleurs résultats, cette pression pouvant varier de 11 à 21 kg/cm2 ou davantage si on le désire, suivant le degré auquel on veut régler la perte d'humidité et de matières volatiles des grains.
La tempéra- ture optimale de torréfaction, dans ce torréfacteur comme dans celui de la fig. 2, est de 205 à 215 C lorsqu'on torréfie sous des pressions supérieures à la pression d'ébullition de l'eau, par exemple 21 kg/cm2. Il ne se produit en pratique aucune perte de vapeur d'eau des grains, bien qu'on constate habituellement une légère perte de poids due probablement à la libération de matières volatiles par suite de réactions chimiques provoquées par 1'opéra- tion de torréfaction,
Dans le mode de réalisation de la fige 21, des grains de café vert sont placés dans une trémie 480 et passent, en tra- versant une vanne 482, dans un récipient 486, lorsque la vanne de sortie 488 de ce récipient est fermée.
Si c'est de l'air qu'on emploie, le récipient 486 est mis approximativement à la pression de la chambre principale de torréfaction 490. Toutefois, si on désire éliminer l'air et employer un gaz inerte, une vanne 492 peut être reliée à une source de vide, et l'air du récipient 486 extrait par pompage. Une fois fermée la vanne 492, on peut ouvrir une vanne 494 reliée à une source d'un gaz inerte tel que de l'azo- te, sous une pression égale ou supérieure à la pression existant dans la chambre 490, et mettre le récipient sous pression.
Ensuite la vanne 488 est ouverte et les grains sont introduits en une tournée dans la réserve d'alimentation 496; la vanne 488 est alors fermée et la vanne 482 ouverte, ce qui décomprime le récipient
486 en vue de recevoir une nouvelle charge de grains verts en provenance de la trémie 480, Le schéma représente un doublage des récipients 486 et des vannes qui les accompagnent afin qu'on puisse,
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s'il est nécessaire de suivre des vitesses de production élevées, employer alternativement deux récipients 486, l'un se chargeant . pendant que l'autre se décharge et vice versa.
Les grains mis sous pression amenés dans la réserve d'alimentation 496 viennent en contact avec un élément 498 sensible au poids qui régularise le passage des grains provenant des vannes 488 dans la réserve 496 de façon à maintenir un poids minimal dans cette réserva
A partir de l'élément sensible au poids et de la réserve, les grains descendent par gravité la rampe 499 pour arriver à un dispositif vibratoire d'alimentation 500. Celui-ci amène les grains sur le tapis transporteur 504 en une couche extrêmement mince, de préférence de l'épaisseur d'un seul grain,.
Tout type appropria de dispositif vibratoire d'alimentation peut être utilisa; toutefois il a été constaté qu'un modèle particuliè- rement bon est le "VIBRA-FLOW SYNTRON FEEDER. modèle F-O fabriqué par la SYNTRON COMPANY à HOMER CITY, Pennsylvanie, E.U.A.
D'autres dispositifs vibratoires appropriés sont fabriqués par la CARRIER CONVEYOR CORPORATION à LOUISVILLE, Kentucky, E.U.A, et sont décrite dans le bulletin de cette Société (N 591) et d'autres encore par l'AJAX FLEXIBLE COUPLING COMPANY, Inc. à Vestfleld, NEW-YORK, ces derniers étant décrits dans le bulletin 34-B de cette Société, Le tapis transporteur passe entre deux radiateurs 506 et 508 situés, de préférence à la même distance de chaque coté du tapis. Ces radiateurs, pour obtenir les meilleurs résultats, fonctionnent à une température de surface suffisante pour chauffer les grains entre 205 et 215 C., sous la pression particulière choisie.
De préférence, les radiateurs sont des platines creuses ou traversées de canauxà travers lesquelles peut circuler un fluide échangeur de chaleur à point d'ébullition élevé. En employant un liquide de ce genre tel que l' "AROCLOR" fabriqué par la MONSANTO CHEMICAL COMANY au lieu de vapeur, il est possible de développer par radiation les températures relativement élevées désirées sans avoir a utiliser les platines ou radiateurs à haute pression
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nécessaires pour supporter les pressions internes extrêmement élevée$ de la vapeur.
Tout dispositif approprié pour faire circula -Le fluide chauffant dans les radiateurs peut être employé, toute- fois, un dispositif de ce genre est décrit dans la demande de brevet des B.U.A. n 166.182 du 15 janvier 1962 pour: APPAREIL ET PROCEDES DE CHAUFFAGE, SECHAGE ET TRAITEMENT.
En pliant les éléments du radiateur des côtés opposés du tapis transporteur, qui est de préférence un tapis de toile métallique, ou tout autre tapis approprié perméable aux radiations, les grains sont chauffés à peu près uniformément de tous côtés en passant entre les radiateurs La toile métallique est d'un calibre tel que les grains ne puissent tomber sur les radiateurs en traversant le tapis, le calibre de toile étant choisi d'après le calibre des grains les plus petits, et même d'après le calibre que ces grains peuvent atteindre dans un circuit de torréfaction sous pression en tenant compte du retrait des grains et pour éviter qu'ils tombent à travers les mailles.
Le tapis transporteur 504 décharge les grains sur un second tapis 510 qui les fait passer entre des radiateurs 512 et 514 et les amène à une trémie 518 et à un distributeur rotatif 520 qui dose leur entrée dans un circuit de refroidis- sèment. Lorsqu'on torréfie les grains sous pression,, il est désirable, comme on l'a indiqué précédemment, de les refroidir aussi sous pression. Autrement si on faisait sortir les grains de la chambre à haute pression pendant qu'ils sont encore très chauds, l'humidité des grains fuserait sous forme de vapeur, ce qui causerait des pertes excessives en humidité et en matières volatiles.
La chambre de refroidissement 524 est isolée par une cloison séparatrice (isolante thermiquement de préférence) de la zone de torréfaction, mais est logée à l'intérieur du torréfacteur m 490, et partant, soumise à peu près à la même pression. Le distributeur rotatif 520 a pour but d'empêcher l'air froid de s'é- chapper dans la zone de torréfaction, fondant que les grains torré-
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fiés encore brûlants passent par un transporteur 528 de la zone de refroidissement, une fine pulvérisation d'eau ou brouillard est assurée par un conduit 532 et des gicleurs 536. La seconde moitié du refroidissement est assurée par de l'air distribué au moyen d'un capot 540 et amené, par un conduit 544, d'un réfrigérateur 548.
Un conduit de recirculation 552, avec un ventilateur 556, est destiné à ramena* l'air au réfrigérateur. Tout réfrigérateur approprié peut être utilisé; toutefois, comme l'air de refroidisse- ment sera à la pression du torréfacteur 490 qui peut être de 21 kg/cm par exemple, tout l'air du circuit de refroidissement sera à pression élevée, et partant on préférera un réfrigérateur barométrique ou du type à condenseur à jet.
Aprs avoir franchi les stades de refroidissement, les grains refroidis sont évacués du transporteur 528 dans un récipient de sortie 560. Ce récipient de sortie est mis en service en fermant les vannes 564 et 568 et, en mettant le récipient sous la pression du torréfacteur 490, au moyen d'une source de pression reliée à une vanne 572. On ouvre alors la vanne 564, et le déflecteur 576 provoque l'écoulement des grains refroidis dans le récipient 560. Ensuite, on ferme la vanne 564 et on ouvre la vanne de décompression 580 pour mettre le récipient à la pression atmosphérique; puis la vanne 568 est ouverte et le contenu du récipient 560 est déchargé.
Le récipient de sortie 560 est doublé, de telle sorte du le déchargement du transporteur peut être continu, en concordance avec l'introduction continue des grains dans le torréfacteur au moyen des deux récipients 486.
Au lieu d'employer la chaleur radiante, on a pu obtenir d'excellents résultats en utilisant de la vapeur à la pression de 21 kg/cm2 dans la chambre de torréfaction. Le transfert de chaleur entre vapeur et grains est excellent, et partant la torréfaction . est très rapide et complètement uniforme parce que les grains subie* sent tous exactement le même traitement thermique. Quand on emploie la vapeur comme agent chauffant, il est désirable de soumettre le produit final à une légère dessiccation car les grains auront
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absorbé une certaine humidité.
On a obtenu également de bons résultats en reliant un vibrateur aux tapis transporteurs du torréfacteur de la fig.21. En réglant l'amplitude des vibrations, on peut, soit faire sauter très légèrement les grains, soit les faire tourner sur la toile métallique, de façon à obtenir une application encore plus uniforme de la chaleur.
L'avantage de la chaleur radiante est que les grains sont susceptibles d'une adsorption d'énergie radiante qui développe de la chaleur à l'intérieur d'une façon efficace à la profondeur désirée, et élimine aisément l'effet retardateur de chaleur de la couche froide de gaz atmosphérique entourant chaque grain avant et pendant son entrée dans le torréfacteur,
On a représenté deux tapis transporteurs sur la fig.21; toutefois il est évident qu'un tapis unique, ou un nombre plus grand de tapis, pourrait être utilisé si on le désirait, suivant leur vitesse de fonctionnement et le temps nécessaire pour la torréfaction à la température de fonctionnement des radiateurs.
L'invention peut être réalisée sous d'autres formes particulières sans qu'on s'écarte de son esprit ou de ces carac- t4ristiques essentielles. On devra donc considérer les présents modes de réalisation, à tous points de vue, dans le sens d'illustra- tions et non dans un sens restrictif.