CH627545A5 - Procede et installation pour le sechage, a evaporation reglee de produits pulverulents moules. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un procédé et une installation pour le séchage, à évaporation réglée, de produits pulvérulents moulés, notamment de sucre pulvérulent humidifié et aggloméré.
On connaît déjà des étuves, notamment des étuves de séchage du sucre, dont les conditions climatiques sont définies pour ralentir ou empêcher le séchage dans certaines sections de leur parcours. Ces étuves sont rendues étanches à la chaleur et à l'air afin de pouvoir y contrôler avec précision les conditions de température et d'humidité. Ces étuves présentent donc un certain nombre d'inconvénients du fait qu'elles nécessitent la prévision de sas ou de dispositifs à rideau d'air à l'entrée et à la sortie du produit pour conserver l'étanchéité de l'ensemble, ainsi que le préconditionnement précis du produit pour éviter les chocs thermiques et condensations à l'entrée dans l'étuve.
En outre, le coût de telles installations est particulièrement élevé. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un procédé et une installation permettant de contrôler les conditions climatiques dans les diverses sections de l'étuve, sans avoir à faire face à des problèmes d'étanchéité particulièrement critiques.
A cet effet, le procédé de séchage, selon l'invention dans lequel on déplace les produits à sécher à travers plusieurs sections successives d'une étuve dans lesquelles on régie la température et l'humidité relative de l'air, est caractérisé en ce qu'on balaie les produits à sécher au moyen d'un courant d'air principal s'écoulant dans le même sens que le sens de déplacement des produits dans la première partie des sections de l'étuve et en sens inverse dans la seconde partie de l'étuve, et on balaie en outre, dans chaque section, les produits à sécher au moyen d'un courant d'air auxiliaire, dirigé perpendiculairement au sens de déplacement des produits, afin d'homogénéiser l'atmospère dans chaque section.
Dans les premières sections de séchage lent par évaporation contrôlée, on peut humidifier l'air et on régie son débit à une valeur relativement faible, tandis que dans la ou les dernières sections de séchage rapide, on n'humidifie pas l'air auxiliaire et on régie son débit à une valeur relativement élevée.
Une installation la mise en œuvre du procédé selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'extraction de l'air raccordés à la partie médiane de l'étuve pour aspirer en permanence l'air ambiant par l'entrée et la sortie, laissées libres, de l'étuve, et, dans chaque section, des moyens pour engendrer un courant d'air auxiliaire orienté perpendiculairement au sens de déplacement des produits à sécher.
Le procédé et l'installation suivant l'invention offrent l'avantage qu'ils permettent d'obtenir, sans complication notable de l'installation, des produits moulés et séchés exempts de tout phénomène de croûtage ou de craquelure qui apparaît généralement dans les étuves à séchage rapide. Ils permettent d'éviter d'avoir à faire appel à des dispositifs d'étanchéité complexes à l'entrée et à la sortie de l'étuve. Par ailleurs, l'intérieur de l'étuve est mis en dépression par les moyens d'extraction, ce qui évite les fuites d'air humide et par conséquent les ruissellements sur les parois externes de l'étuve.
Grâce au procédé, la température et l'humidité, à l'entrée de l'étuve évoluent progressivement depuis les conditions ambiantes jusqu'aux conditions choisies pour le séchage, ce qui élimine les risques de condensation sur les produits à sécher. Du côté sortie des produits, l'air frais qui arrive est progressivement chauffé sans humidification, ce qui provoque un séchage final et rapide des produits et le refroidissement à la sortie.
A l'intérieur de l'étuve, les courants d'air principal et auxiliaires peuvent donner un courant résultant se propageant en hélice, lequel assure un brassage constant et une bonne homogénéité en humidité et température, pendant la phase de séchage en évaporation contrôlée.
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On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel:
La figure 1 est une vue en élévation schématique d'une étuve dans laquelle est mis en œuvre le procédé de séchage suivant l'invention-
La figure 2 est une vue en coupe horizontale, à plus grande échelle, d'une section de l'étuve.
La figure 3 est un diagramme illustrant la variation de la température et de l'humidité dans les diverses sections de l'étuve.
Dans la description qui va suivre, on considérera plus particulièrement le problème du séchage de blocs de sucre (morceaux, plaquettes, pains), moulés à partir de sucre pulvérulent humidifié et aggloméré dans une machine de moulage 1. Les blocs de sucre moulés sont portés par des plaques horizontales 2 qui sont introduites dans une étuve de séchage 3. Cette étuve comprend une charpente métallique constituée de deux colonnes 4 et 5 entre lesquelles s'étend un pont supérieur 6. Dans les colonnes 4 et 5 sont logées des norias respectivement ascendante et descendante, pour la montée et la descente des plaques 2, tandis que le pont 6 porte un transporteur supérieur 7 pour faire passe les plaques du sommet de la noria ascendante au sommet de la noria descendante 5. A la partie inférieure de la noria descendante 5, les plaques sont reprises par un transporteur inférieur 8 qui amène les blocs de sucre séchés à une machine de conditionnement 9. Leur trajet est schématisé par des flèches en trait interrompu.
Les plaques 2 portant les blocs de sucre à sécher et qui sortent de la mouleuse 1 sont introduites à la base de la colonne 4 à noria ascendante, qui comporte quatre sections superposées I, II, III, IV. Les plaques 2 superposées traversent ainsi successivement ces quatre sections jusqu'à ce qu'elles atteignent l'extrémité droite du transporteur supérieur 7, lequel les reprend alors pour les déplacer vers la gauche jusqu'au sommet de la colonne 5 à noria descendante. Cette colonne 5 comprend successivement, de haut en bas, quatre sections V, VI, VII, VIII.
L'étuve 3 est parcourue par un courant d'air principal important dont le trajet est matérialisé par les flèches en trait plein. Ce courant d'air est par exemple égal à quatre fois le courant minimal nécessaire pour évacuer toute l'humidité du sucre. Ce courant d'air est formé par l'air ambiant qui est aspiré à la base des deux colonnes 4 et 5 et qui suit dans ces dernières un trajet vertical ascendant. Ensuite, ce courant d'air est canalisé, à la partie supérieure de l'étuve 3, dans une gaine horizontale 11 s'étendant sur le pont 6 et recouvrant le transporteur supérieur 7. Cette gaine 11 est raccordée, dans sa partie centrale, à une conduite d'évacuation 12 sur laquelle est branché un vertilateur extracteur 13 qui rejette ainsi l'air chargé d'humidité et relativement chaud dans l'atmosphère.
On voit donc d'après ce qui précède que l'étuve 3 ne comporte pas de sas d'entrée et de sortie, les plaques 2 portant les blocs de sucre entrant librement dans la colonne 4 à noria ascendante, à la base de celle-ci, et sortant librement de la colonne 5 à noria descendante, à la base de celle-ci.
Par ailleurs, l'étuve 3 comporte, dans chacune de ses sections I à VIII des moyens pour produire un courant d'air auxiliaire orienté perpendiculairement au trajet suivi par les plaques 2 portant les blocs de sucre. A cet effet, chacune des sections I à VIII comporte un ventilateur 14 d'axe horizontal recoupant l'axe vertical du trajet suivi par les plaques 2. Ce ventilateur 14 est entraîné en rotation par un moteur 15, par l'intermédiaire d'une courroie 16, ce moteur 15 pouvant être utilisé pour entraîner les ventilateurs de deux sections adjacentes, comme il est illustré sur la figure 1. Dans chacune des sections de l'étuve, le ventilateur 14 assure le brassage en circuit fermé d'un courant d'air auxiliaire qui suit le trajet indiqué par les flèches en trait mixte sur la figure 2. Dans chaque section de l'étuve 3, sont prévus des échangeurs thermiques 17 par exemple à vapeur reliés par des vannes de commande 18 à des canalisations 19 d'alimentation en vapeur. A ces canalisations sont également reliés des injecteurs de vapeur 21 dont l'alimentation est commandée par des vannes 22. Le courant d'air brassé par chaque ventilateur 14 est ainsi échauffé à son passage sur les échangeurs de chaleur, de manière à être porté à une température qui est contrôlée au moyen d'une sonde thermique 23 reliée à un pupitre de commande 24 de l'étuve. A ce pupitre est également connectée, dans chaque section, une sonde d'humidité 25. On peut ainsi régler la quantité de vapeur injectée au moyen des injecteurs 21 et la température des échangeurs de chaleur 17 en fonction de valeurs de consigne affichées dans le pupitre de commande général 24. A l'intérieur de chaque section de l'étuve est disposé un écran 26 qui canalise le courant d'air auxiliaire, de manière que ce dernier circule en circuit fermé en balayant les blocs de sucre à sécher et portés par les plaques 2 et en passant ensuite sur les échangeurs thermiques 17.
On voit donc d'après ce qui précède que dans chaque section de l'étuve 3, il existe théoriquement deux courants d'air, à savoir un courant d'air principal s'écoulant parallèlement au trajet des blocs de sucre à sécher et un courant d'air auxiliaire perpendiculaire à ce trajet. En fait, il se produit un flux résultant qui se propage en hélice depuis l'entrée et la sortie de l'étuve jusqu'au milieu de la gaine supérieure 11 où est raccordé le ventilateur extracteur 13. Cette propagation progressive de section en section du flux d'air résultant présente certains avantages. Tout d'abord à l'entrée de l'étuve 3 la température et l'humidité évoluent progressivement depuis les conditions ambiantes jusqu'aux conditions choisies pour le séchage. Les blocs de sucre à sécher se mettent donc progressivement en condition, en même temps que l'air, ce qui élimine les risques de condensation. Ceci constitue une phase de préconditionnement qui est mise en œuvre pratiquement dans la première section I.
Du côté de la sortie des blocs de sucre, l'air frais qui pénètre dans la colonne 5 de l'étuve est progressivement échauffé sans humidification autre que celle provoquée par l'eau provenant de ces blocs. En effet, dans les deux dernières sections VII et VIII de l'étuve, on n'injecte pas de vapeur d'eau si bien que l'on obtient un séchage final et rapide des blocs de sucre et leur refroidissement à la sortie de l'étuve. Les deux dernières sections VII et VIII correspondent donc à une phase de séchage accéléré.
Dans les autres sections II, III, IV, V et VI de l'étuve, la propagation hélicoïdale du courant d'air résultant assure un brassage constant et par conséquent une bonne homogénéité en humidité et en température: dans ces sections a lieu une phase de séchage relativement lent à évaporation réglée pour permettre d'obtenir un meilleur aspect final des produits.
Il est à noter que le ventilateur extracteur met l'ensemble de l'étuve 3 en dépression, ce qui évite les fuites d'air humide donc les ruissellements sur les parois externes de l'étuve. On donnera maintenant un exemple d'application du procédé et de l'installation à la fabrication de sucre moulé du type «dur non croûté». L'étuve donnée à titre d'exemple a une capacité de production pour ce type de sucre de 600 kg/h., ce sucre présentant à l'entrée une humidité de 2% environ et à la sortie de 0,3%, d'où une quantité d'eau à évacuer de 10,2 kg/h.
Dans les huit sections de l'étuve régnent les conditions suivantes:
' section I de préconditionnement: T = 72°C et HR = 60% (T étant la température et HR l'humidité relative);
sections II, III, IV, V, VI de séchage sous évaporation
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réglée: T = 72°C et HR transitoire = 60%;
section VII de séchage accéléré et de refroidissement: T = 72°C et HR minimale;
section VIII de séchage accéléré et de refroidissement: T = 40°C et HR normale.
Les conditions climatiques sont indiquées sur le diagramme de la figure 3, établi pour des conditions ambiantes correspondant à T = 20°C et HR = 60%.
Les conditions climatiques dans les diverses sections, et surtout dans la première section I sont ajustées pour que la température du sucre et des plaques supports 2 reste toujours supérieure â la température de rosée, au point correspondant, afin d'éviter les condensations.
Le temps de séjour du sucre dans chaque section est de 10 minutes, autrement dit, la durée totale du séjour du sucre dans l'étuve est de 80 minutes.
Dans les six premières sections I à VI, le séchage doit être lent. A cet effet, on règle les ventilateurs 14 de manière qu'ils tournent à faible vitesse, suffisante pour obtenir un brassage efficace, avec un minimum d'évaporation de l'eau contenue dans le sucre. La vitesse du courant d'air auxiliaire dans chacune de ces sections est de l'ordre de 0,3 m/s.
Dans les deux dernières sections VII et VIII de séchage rapide, on régie les ventilateurs de manière qu'ils tournent à grande vitesse, afin de favoriser l'évaporation de l'eau contenue dans le sucre. La vitesse du courant d'air auxiliaire dans ces sections peut être de 1,5 m/s environ.
Comme l'air ambiant est à une température de 20° et à une humidité relative de 60%, il contient par conséquent 10,4 g d'eau par m3. L'air extrait à la partie supérieure qui est lui à une température de 72° et qui a une humidité relative de 60%, contient 129,4 g d'eau par m3. Le courant d'air global résultant doit donc pouvoir évacuer 119 g/m3, et ce à raison de 10,2 kg/h d'eau. Le débit minimum du courant d'air résultant extrait par le ventilateur 13 est donc de 86 m Vh. On choisit un coefficient de sécurité de 4, si bien que le débit du ventilateur extracteur 13 est de 350 m3/h.
Pour maintenir l'humidité dans l'étuve, il est nécessaire d'apporter 10,2x3 = 31 kg de vapeur d'eau par heure, autrement dit trois parties en tenant compte d'une partie fournie s par l'eau du sucre.
Le diagramme de la figure 3 indique la variation, en fonction du temps t indiqué en minutes d'une part de la température Ta de l'air, de la température Ts du sucre et de la température de rosée Tr, dans les diverses sections de l'étuve, et, d'autre part, la variation de l'humidité h du sucre et de l'humidité relative HR de l'air, ces valeurs découlant des réglages adoptés, des conditions climatiques extérieures de l'étuve et de l'humidité apportée par le sucre. Les conditions indiquées ci-dessus correspondent à un type de séchage très ralenti permettant d'obtenir un produit de très bonne qualité, autrement dit un sucre dur non croûté. Il est toutefois possible d'obtenir des conditions de séchage plus rapides, au détriment de la qualité du produit mais permettant d'accroître la production de l'installation.
Par exemple, on peut affecter des quatre premières sections I à IV au préconditionnement et les quatre dernières sections V à VIII au séchage rapide. On peut alors doubler la vitesse de passage dans l'étuve et obtenir ainsi une production de 1200 kg/h. d'un sucre de qualité moindre.
On peut également régler la totalité de l'étuve en séchage accéléré, ce qui permet d'atteindre ainsi une production de 2400 kg/h. On obtient alors une production normale de sucre de qualité ordinaire.
On voit donc que l'installation décrite permet d'adapter la qualité et la quantité de la production aux différents besoins de la clientèle. Le passage d'un type de production à un autre se fait en modifiant les consignes climatiques de chacune des sections de l'étuve, en modifiant les vitesses des ventilateurs pour leur donner soit une fonction de brassage (faible vitesse), soit une fonction d'accélérateur d'évaporation (grande vitesse) et en modifiant les vitesses de circulation des blocs de sucre moulé pour régler les vitesses de production.
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2 feuilles dessins
Claims (9)
1. Procédé de séchage, à évaporation réglée, de produits pulvérulents moulés, notamment de sucre pulvérulent humidifié et aggloméré, dans lequel on déplace les produits à sécher à travers plusieurs sections successives d'une étuve dans lesquelles on règle la température et l'humidité relative de l'air, caractérisé en ce qu'on balaie les produits à sécher au moyen d'un courant d'air principal s'écoulant dans le même sens que le sens de déplacement des produits dans la première partie des sections de l'étuve et en sens inverse dans la seconde partie de l'étuve, et on balaie en outre, dans chaque section, les produits à sécher au moyen d'un courant d'air auxiliaire, dirigé perpendiculairement au sens de déplacement des produits, afin d'homogénéiser l'atmosphère dans chaque section.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans les premières sections de séchage lent, on humidifie l'air auxiliaire et on règle son débit à une valeur relativement faible, tandis que dans la ou les dernières sections de séchage rapide, on n'humidifie pas l'air auxiliaire et on règle son débit à une valeur relativement élevée.
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REVENDICATIONS
3. Installation pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (12,13) d'extraction de l'air raccordés à la partie médiane de l'étuve (3), pour aspirer en permanence l'air ambiant par l'entrée et la sortie, laissées libres, de l'étuve, et, dans chaque section, desmoyens(14,15,16) pour engendrer un courant d'air auxiliaire orienté perpendiculairement au sens de déplacement des produits à sécher.
4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que chacune des sections (I à VIII) de l'étuve (3) comporte un ventilateur (14) d'axe transversal par rapport à la direction du trajet suivi par les produits à sécher, un moteur (15) pour entraîner ce ventilateur à vitesse réglable et des moyens (17) pour chauffer l'air auxiliaire à une température déterminée.
5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte, dans chaque section, un écran (26) pour canaliser, en circuit fermé, le courant d'air auxiliaire créé par le ventilateur (14).
6. Installation suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que chacune des sections comprend une sonde thermique (23) reliée à un pupitre de commande centrale (24) connecté à des organes de réglage des moyens de chauffage (17).
7. Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les premières sections (I à VI) assurant le préconditionnement et le séchage lent comportent en outre, chacune, des moyens (21) pour humidifier le courant d'air auxiliaire et une sonde d'humidité (25) reliée au pupitre de commande centrale (24) lequel est connecté à des organes (22) de réglage des moyens d'humidification (21).
8. Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de chauffage (17) du courant d'air auxiliaire sont constitués par un échangeur thermique interne ou externe.
9. Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que l'échangeur thermique ( 17) est du type à vapeur et est relié à une canalisation d'alimentation en vapeur, de même qu'un éjecteur de vapeur constituant les moyens d'humidification (21).
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