CH515688A - Appareil pour la torréfaction de graines et produits analogues - Google Patents

Description

  
 



  Appareil pour la torréfaction de graines et produits analogues
 Le chauffage par hyperfréquence présente en principe l'avantage   d'une    grande rapidité. Toutefois les conditions de son application varient énormément suivant les produits.



   La présente invention a pour objet un appareil pour la torréfaction de graines et produits analogues, tels que les fèves de cacao, par exemple, au moyen   d'hyperfré-    quences.



   Le principe de la torréfaction du cacao sur un tapis sans fin au moyen d'un champ électrique à haute fréquence a été publié en 1960 au moins. Toutefois, le procédé et l'appareil décrits ne sont applicables qu'à une fréquence relativement peu élevée choisie entre 10 et 60 mégahertz.



   Or, il y a avantage à utiliser des fréquences sensiblement plus élevées. En effet, l'intensité du champ électrique est limitée, particulièrement avec des produits humides, par le risque de claquage, et pour un même champ électrique, l'énergie transmise au produit est pro   portionnelle    à la fréquence.



   De même, la durée du chauffage diminue en proportion de la fréquence.



   Par contre, la pénétration diminue avec la fréquence, de sorte que le chauffage devient moins uniforme, ce qui limite la fréquence vers le haut.



   Compte tenu des bandes de fréquence réservées à cette activité par la réglementation légale, il y a avantage à utiliser une fréquence comprise entre 2400 et 2500 mégahertz.



   Avec des fréquences de cet ordre, un appareil comportant deux électrodes est inutilisable et l'emploi de guides d'ondes s'impose généralement dans la pratique.



  Toutefois, on sait que ceux-ci doivent avoir une forme et des dimensions déterminées.



   L'utilisation d'un guide d'onde comme tunnel pour le passage de la marchandise est pratiquement irréalisable à l'échelle industrielle, car ses dimensions seraient tout à fait insuffisantes pour laisser passage à un débit de marchandise de grandeur industrielle. En effet, celles-ci sont étroitement liées à la fréquence et pour les fréquences considérées, la largeur du guide d'onde serait de l'ordre de 5 cm   seulement   
 En outre, la répartition du champ électrique le long du guide d'onde serait fort difficile à déterminer en raison de l'influence très importante de l'humidité du produit (qui peut atteindre 15 %) et de la variation de celle-ci le long du tunnel. La longueur nécessaire du guide d'onde ne pourrait donc être trouvée qu'après de nombreux tâtonnements.



   Enfin, les orifices de passage de la marchandise à traiter provoqueraient des fuites et des perturbations compromettant le fonctionnement de tout le système.



   L'invention propose une solution aux problèmes évoqués ci-dessus. Elle concerne un appareil du genre décrit, caractérisé par le fait qu'il comporte un tapis de transport destiné à être chargé du produit à traiter, un générateur d'hyperfréquences et un guide d'onde composé de plusieurs éléments transversaux par rapport à l'axe longitudinal du tapis et reliés par des coudes, ces éléments présentant, pour le passage du tapis, des fentes bordées de lèvres, la distance séparant ces dernières ne dépassant pas un huitième de la longueur d'onde dans le guide d'onde.



   Le dessin annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention.



   La fig. 1 est une vue en plan.



   La fig. 2 est une coupe d'un élément transversal du guide d'onde selon II-II de la fig. 1.



   La fig. 3 est un agrandissement partiel d'un détail de la fig. 2.



   La fig. 4 est un graphique des ondes stationnaires dans deux éléments du guide d'onde.



   L'appareil représenté comporte un générateur d'hyperfréquences 1 relié à un guide d'onde généralement  désigné par 2. Celui-ci est composé de plusieurs éléments transversaux 21, 22, 23, 24... reliés par des coudes 31, 32, 33... et se termine par une charge adaptée   4constituée    par de l'eau ou une cavité à paroi de ferrite. Cette charge sert essentiellement de sécurité car il est clair que pour avoir un rendement optimum, L'énergie émise par le générateur doit être complètement absorbée à l'extrémité du guide d'onde. A cet égard, la forme d'exécution représentée est avantageuse, car l'adaptation finale est facilitée par la possibilité d'enlever ou d'ajouter aisément un élément.



   L'appareil comporte d'autre part un tapis de transport, en l'occurrence un ruban sans fin 5 actionné par un moteur 6. Ce ruban est très mince et constitué d'une matière    transparente     aux hyperfréquences comme le téflon pour éviter toute perturbation dans la répartition de l'énergie. En variante, ce ruban sans fin pourrait être remplacé par un tapis vibrant. De préférence, sa surface est rugueuse pour assurer un meilleur entraînement du produit qu'il transporte. A l'entrée du tapis, un dispositif calibreur et répartiteur garantit la régularité de la couche de produit granulé. Ce ruban passe à travers les éléments transversaux du guide d'onde par des fentes ménagées dans ceux-ci et dont la conformation est visible sur les fig. 2 et 3.



   La fig. 2 est une coupe transversale d'un élément du guide d'onde et   l'on    reconnaît le ruban 5 sur lequel repose le produit granulé 7. La fente 8 ménagée dans la paroi du guide d'onde pour le passage du tapis et du produit granulé est bordée de lèvres 9. Ces lèvres sont séparées par une distance ne dépassant pas un huitième de la longueur d'onde dans le guide d'onde. Ainsi l'énergie ne peut se propager à travers ce canal et celui-ci forme un   piège        qui retient les fuites d'énergie. Toutefois, dans la forme d'exécution représentée de manière simplifiée à la fig. 2, L'énergie retenue est réfléchie à l'intérieur du guide d'onde et perturbe la répartition générale de l'énergie dans celui-ci.

  Pour éviter cet inconvénient, les lèvres 9 sont rainées à l'intérieur en 10 et la profondeur 1 de la rainure est environ égale à la distance h séparant les deux lèvres. La cavité (de section approximativement carrée) ainsi constituée forme un résonateur dans lequel les fuites d'énergie restent stationnaires.



   Enfin, pour faciliter l'échappement de la vapeur d'eau dégagée par le produit, les éléments de guide d'onde sont perforés comme une passoire. Avec des trous dont le diamètre n'excède pas 1/40 de la longueur d'onde, on a constaté que les pertes d'énergie sont nulles.



   La répartition de l'énergie le long du guide d'onde est représentée schématiquement à la fig. 4. L'énergie forme des ondes stationnaires avec des creux 11 et des ventres 12. Pour que l'énergie soit régulièrement répartie sur toute la largeur du ruban 5, il y a intérêt à ce que les ondes stationnaires d'un élément soient décalées par rapport à celles d'un élément précédent, ainsi que le montre la fig. 4. Il suffit pour cela de donner au coude 3 une longueur appropriée, différente d'un multiple entier de la demi-longueur d'onde.



   Enfin, l'énergie est peu à peu absorbée le long du guide d'onde de sorte que si par exemple l'énergie à l'entrée de l'élément supérieur de la fig. 4 est de 5 W, elle sera de 4 W à la sortie de cet élément et à l'entrée de l'élément inférieur, et de 3 W à la sortie de ce dernier.



   Cet exemple purement arbitraire est destiné à faire comprendre que la répartition de l'énergie sur la largeur du ruban est symétrique si les éléments de guide d'onde vont par paires. En effet, dans la fig. 4, une diminution d'énergie de droite à gauche dans l'élément supérieur est compensée par une diminution de gauche à droite dans l'élément inférieur. L'addition des puissances dé   montre aussi cette symétrie: à gauche, 4 W + 4W =I    8 W; à droite,   5W      +      3W    = 8 W. Il y a donc intérêt à prévoir un nombre pair d'éléments transversaux.



   Il pourrait sembler que le produit doive transiter de préférence dans le sens de l'émission d'énergie, c'est-àdire de droite à gauche sur la fig. 1, de telle sorte que le maximum d'énergie soit appliqué au produit contenant le maximum d'humidité, et le minimum au produit séché. En réalité, l'expérience a confirmé qu'il était préférable de faire le contraire, c'est-à-dire que le produit soit déplacé de l'extrémité du guide d'onde la plus éloignée vers l'extrémité la plus proche du générateur d'hyperfréquences.



   Exemple
 L'appareil est destiné à la torréfaction de fèves de cacao. Le générateur fournit une puissance de 1250W à la fréquence de 2450 + 25 MHz, correspondant à une longueur de   12,24cl    dans l'espace. Il est relié à un guide d'onde   WR 430    dans lequel la longueur d'onde   À    g est de 14,7716 cm. Les éléments transversaux de ce guide d'onde sont percés de trous circulaires de 3 mm de diamètre. La hauteur des fentes de passage du produit est de   18rem.    Les fèves d'un diamètre maximum de 14 mm et d'une teneur en eau initiale de 6,5   %    sont débitées à raison de 15 kg/h. Elles sont portées par un ruban de téflon grainé de 0,25   mm    d'épaisseur, et avancent à une vitesse de   0,7 m/minute    environ. 

  Compte tenu d'un certain glissement, les fèves parcourent environ 2 mètres en 4 minutes. Leur humidité à la sortie est d'environ   20/,.   



   Avec une couche de fèves de cacao d'une épaisseur de 15 mm et avec une teneur maximum en eau de 15
I'expérience a permis de déterminer les dimensions suivantes pour le piège:
 h   =I= 18mm       (au/8= 14,77 cm/8 = 18,5 mm)   
 1'   =25mm   
 h' 2mm 

Claims (1)

1. REVENDICATION Appareil pour la torréfaction de graines et produits analogues au moyen d'hyperfréquences, caractérisé par le fait qu'il comporte un tapis de transport destiné à être chargé du produit à traiter, un générateur d'hyperfréquences et un guide d'onde composé de plusieurs éléments transversaux par rapport à l'axe longitudinal du tapis et reliés par des coudes, ces éléments présentant, pour le passage du tapis, des fentes bordées de lèvres, la distance séparant ces dernières ne dépassant pas un huitième de la longueur d'onde dans le guide d'onde.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que lesdits éléments transversaux sont en nombre pair.

   2. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que les coudes reliant les éléments transversaux ont une longueur différente d'un multiple entier de la demi-longueur d'onde.

   3. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que les éléments transversaux sont percés de trous d'un diamètre inférieur à 1/40 de la longueur d'onde.

   4. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que lesdites lèvres sont rainées à l'intérieur et constituent un résonateur.

   5. Appareil selon la revendication et la sous-revendication 4, caractérisé par le fait que la profondeur de la rainure est environ égale à la distance entre les lèvres.

   6. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que le tapis est d'une matière transparente aux hyperfréquences.

   7. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que la surface du tapis est rugueuse.

   8. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que le tapis transporte le produit de l'extrémité du guide d'onde la plus éloignée à l'extrémité la plus proche du générateur d'hyperfréquences.