WO2002096530A2 - Installation de refroidissement par vaporisation partielle a basse pression d'un jus chauffe - Google Patents

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WO2002096530A2
WO2002096530A2 PCT/FR2002/001810 FR0201810W WO02096530A2 WO 2002096530 A2 WO2002096530 A2 WO 2002096530A2 FR 0201810 W FR0201810 W FR 0201810W WO 02096530 A2 WO02096530 A2 WO 02096530A2
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Jean-Pierre Nadeau
Patrick Sebastian
Dominique Cadiot
David Callede
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LES VIGNOBLES ANDRE LURTON
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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LES VIGNOBLES ANDRE LURTON
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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    • B01D5/0033—Other features
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033—Other features
    • B01D5/0045—Vacuum condensation

Definitions

  • the present invention relates to an ' installation, making it possible to ensure controlled cooling, under carefully determined conditions, of a liquid juice, in particular loaded with berries originating from an agricultural harvest, and applies more particularly although not exclusively the processing of grape juice during the wine-making process.
  • the qualities of a wine in particular its organoleptic properties, depend on its concentration and its proportions in a certain number of aromatic and even coloring matters, in particular of the aroma type, aroma precursors, tannins, pigments, anthocyanin compounds, and also various other more or less volatile compounds such as polyphenols and polysaccharides, which appear to be essentially contained in the skin or film of the grapes.
  • French patent published under No. 2,712,147 describes a process for carrying out an initial treatment of a grape juice with a view to extracting these compounds more efficiently, thanks to a mechanical disorganization of the skin cells of the grains, promoting their liberation and allowing to optimize the subsequent stages of vinification of the harvested juice.
  • This process consists in particular, after having heated the juice to be treated to a temperature between 80 and 95 ° C for a few minutes by direct heating or by means of an exchanger to already develop certain organoleptic properties of this juice in such a way -
  • subjecting the liquid thus heated, in a closed tank, to a sudden drop in pressure which causes it to cool down mass and simultaneously causes partial vaporization of the water contained in this juice the vapor produced is then condensed and, as a general rule, returned to the cooled juice to comply with the regulations imposed.
  • this expansion under reduced pressure disrupts the tissue of the grains and destructures the cells of its skin, by liberating a significant amount of the compounds which it is precisely desired to recover, by preventing them from being eliminated with the solid residues. from the pulp of the juice.
  • the juice thus treated which leaves the tank at a relatively low temperature, below 35 ° C. in this case, then undergoes other conventional stages of maceration, of more or less prolonged vatting, that is to say of storage in tanks to allow the development of certain enzymatic or other reactions, before fermentation begins, leading to the final production of the wine.
  • the preliminary heating step followed by brutal cooling by expansion under reduced pressure has, according to the cited patent, undeniable advantages, 'one can think that the entrainment of aromas and other substances from the destructuring of the skins grapes with the vapors produced is not optimal.
  • the vapor produced by the expansion of the heated juice is basically constituted by water vapor so that the volatile or non-desired compounds remain contained in the cooled liquid part. This precisely implies that the temperature of the harvest juice is quickly and considerably reduced.
  • the American patent published under No. 1,799,478 describes a device for evaporating and concentrating a heated liquid loaded with solid matter comprising a tank continuously supplied with this liquid.
  • the tank here comprises three separate, superimposed compartments communicating with each other, where the liquid undergoes successive expansion at decreasing pressures, each compartment being connected to a condenser.
  • the subject of the present invention is an installation in which the cooling of the heated juice by sudden expansion under reduced pressure is carried out in such a way that the water flow required to condense the vapor produced is substantially smaller, the size of the condensers being smaller, the entrainment of the aromatic and coloring compounds in the vapor being moreover more limited, making it possible essentially to treat the juice itself, without taking account of the condensates returned later in the latter.
  • the object of the invention is more particularly still to continuously control the conditions under which the cooling of the heated juice takes place, with possible adjustment at any time of the values of the pressures used to ensure the condensation of the vapor, according to the conditions required operations.
  • the droplets produced in each of these condensers are larger, which allows them to be separated more easily and above all to ensure that the majority of them fall towards the bottom bottom of each compartment by gravity, and are not drawn towards the corresponding condenser.
  • the mass flow of steam produced is lower and, for the same drive speed, the difference between the temperature of the hot juice at the inlet and the cooling temperature obtained, therefore imposes the dimensions of the compartment of the corresponding tank, so that, this difference being more reduced, these dimensions will also be.
  • the shutter consists of a conical valve cooperating with a seat of the same profile formed in a partition wall of the two compartments, in the form of a funnel, this valve being secured to a float capable of lifting it. from its seat over a distance which is a function of the quantity of liquid juice collected in the bottom of the first compartment and to be adjusted the opening of the passage with the second compartment, arranged under the first.
  • the valve advantageously has a peripheral edge rounded at its upper part to facilitate its pressing on its conical seat in the partition wall and to absorb any misalignments due to the turbulence of the liquid juice in the first compartment.
  • the valve is provided at its base, opposite its peripheral edge in its upper part, with a stop plate, in the position of maximum lifting of this valve.
  • the float further comprises a protective cover against the liquid, carried by the internal surface of the first compartment and which extends transversely above and at a distance from the float.
  • the protective cover of the float has vertical rods for guiding its movements in the first compartment.
  • the tank communicates in the upper compartment with a first condenser by means of a demister device to separate the vapors produced admitted into this condenser on the one hand, the drops and the solid particles charging the juice to treat on the other hand.
  • this demister device is arranged at the upper part of this first compartment, in line with a connection conduit with the condenser.
  • the two condensers are arranged in series or in parallel by means of connecting pipes, provided with shut-off valves.
  • the condenser connected to the first compartment has a first valve upstream to create a pressure drop adjustable, suitable for adjusting the steam pressure in this condenser to allow its condensation.
  • the common vacuum pump connected to the condensers, is a liquid ring pump, capable of maintaining the value of the pressure - in these condensers at a value always lower than the saturated vapor pressure in the two compartments of the tank, so as to permanently carry out the condensation of this vapor, whatever the flow rate of the latter on admission to these condensers.
  • the vacuum pump includes an ejector device capable of further reducing its pressure upstream.
  • the installation preferably comprises, at the outlet of the second compartment, in the lower part of the tank, a pump for extracting the cooled juice, which can also extract the condensates from a recovery tank for these, arranged at the output of the two condensers.
  • the invention also makes it possible to concentrate the cooled liquid, while reducing the flow rate of the cooling water required and / or the temperature levels.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the whole of the installation with its tank with two compartments and the various control and adjustment elements associated with it.
  • FIG. 2 is a schematic view in axial section of an embodiment of the tank considered.
  • FIG. 3 is a sectional view, on a larger scale, illustrating the lower part of the first compartment of the tank with the shutter valve of the passage orifice between the two compartments.
  • FIG. 4 illustrates, on an even larger scale, the structure of the valve of Figure 3.
  • FIG. 5 is a view of a detail of the valve.
  • the reference 1 designates a supply tank of the installation considered with a loaded liquid juice, preferably consisting of grape juice, this liquid being brought to a temperature of approximately between 65 and 90 °, at using means not shown, by direct heating or not, the methods of heating the liquid juice, in particular by passing through a heat exchanger or by any other conventional process, which is not directly relevant to the invention.
  • the heated juice at the outlet of the tank 1 is brought by a pipe 2 provided with an inlet valve 3 to the upper part of a tank 4, produced according to the invention and which comprises in particular, in the example of embodiment under consideration, two superimposed compartments, respectively 5 for the " upper compartment and 6 for the lower compartment, these compartments being separated substantially in the middle part of the tank by a partition wall 7, preferably in the form of a funnel and which has at its center a passage orifice 8 making it possible to establish communication between the two compartments.
  • the passage orifice 8 can be closed or, on the contrary, open, depending on the relative position with respect to the latter, of a valve 9, the details of which will be explained below, this valve being joined by a rod of connection 10 to a float 11 which makes it possible to vary the position of the valve vertically according to the level 12 of the liquid collected at the base of the first compartment 5 against and above the wall 7.
  • the lower part of the tank 4 has a bottom 13, preferably also in the form of a funnel, which communicates via a conduit 14 with a tank 15 where the liquid product leaving the tank is collected, this tank being joined together by the through a volumetric counter 16 or other measuring device equivalent to an evacuation pump (not shown), which returns this product to other installations where it undergoes additional treatment without direct relation to the precise object of the invention.
  • the treated juice is a grape juice
  • it can thus be conveyed in conventional complementary installations, in which the steps necessary for its vinification are carried out.
  • the first compartment 5 of the tank 4, located at the upper part thereof, comprises a pipe 17 provided with a first valve 18 arranged upstream of a first steam condenser 19, the condensed steam produced being collected in a outlet pipe 20 and returned by an evacuation pipe 21 in the liquid flow which leaves the tank 4 through the tank 15.
  • the condenser 19, called high-pressure condenser for the reasons which will be explained below, in contrast to a similar condenser known as low-pressure, comprises pipes, respectively of inlet 22 and outlet 23, of a liquid of suitable cooling, usually water in continuous circulation.
  • the lower compartment 6 of the tank 4, arranged in the latter under the first compartment 5, likewise comprises an outlet pipe 24, which joins this compartment to a second condenser 25, said to be at low pressure, the latter comprising, as the high-pressure condenser 19, the pipes 26 and 27 for admitting and discharging an appropriate coolant.
  • the condensed vapor which is evacuated from the condenser 25, is collected in an outlet pipe 28 and is also returned by the evacuation pipe 21 at the flow of liquid juice which leaves the tank 15.
  • the two condensers 19 and 25, respectively connected to the compartments 5 and 6 of the tank 4, may, as the case may be, be arranged in series with one another or in parallel, by means of valves 29, 30 or 31, respectively open or closed depending on the assembly chosen.
  • the common outlet of the two condensers is connected by a line 32 to a flowmeter 33 itself joined to a vacuum pump 34, preferably with a liquid ring and advantageously by means of an ejector 35.
  • Taps 36 are provided at various points in the circuit for mounting thermocouples, making it possible to read the temperature value at each of these points.
  • the operation of the installation described above essentially consists in subjecting the heated liquid juice, which ' flows in one, then in the other of each of the two compartments 5 and 6 of the tank 4, to a pressure very significantly lower than that at which it is before entering the tank, that is to say at atmospheric pressure, the pressure in the first upper compartment 5 being for example of the order of 100 mbar, while it is lowered to 30 mbar in the lower compartment 6.
  • the heated liquid juice introduced into the upper part of the first compartment 5, will undergo an abrupt expansion therein making it possible to vaporize it brutally and in part, bringing it to a lower temperature, equal to that which corresponds to the saturated vapor pressure thus created in this compartment.
  • the vapor created, called high pressure as opposed to that subsequently obtained in the second compartment 6, is collected through the pipe 17 and the valve 18 in the first condenser 19, where the cooling conditions and the pressure drop created by this valve, in combination with the effect of the vacuum pump 34, if necessary associated with the ejector 35, making it possible to ensure complete condensation of this vapor and its possible return to the product leaving the tank, as already indicated.
  • the vapors created by the expansion of the hot liquid juice admitted into the first compartment 5 pass through a demister or separator (not shown), before being taken up by line 17 and sent to the high pressure condenser 19, this line being connected to the compartment at the top of it.
  • the expansion of the heated juice also causes, inside the compartment 5, the formation of droplets of liquid which fall by gravity into this compartment and collect on the separation wall 7, in the form of a funnel, separating it from the second compartment 6.
  • the passage orifice 8 provided in this wall is normally closed by the valve 9, until the float 11 secured to this valve, carried by the level 12 of the liquid in the bottom of the first compartment 5, is lifted from its sits and thus opens the communication between compartments 5 and 6, before it returns to its initial position and rises again, the pulsed effect created by this valve making it possible in particular to effectively evacuate the solid particles contained in the juice.
  • the liquid fraction collected at the base of the tank 4 in the bottom of the second compartment 6 is thus brought to a temperature considerably lower than that of the juice in the supply tank 1, passing in particular from 80 to 30 ° C approximately, the two successive detents carried out to ensure satisfactory destructuring of the grape berries and to obtain a final product in which the content of organoleptic components is very significantly improved.
  • FIG. 2 illustrates a preferred embodiment of a tank 4 according to the invention comprising two superimposed compartments 5 and 6, respectively associated with two condensers of the steam produced, one 19, joined to the upper compartment 5, being said at high pressure, while the other, connected to the lower compartment 6, is called at low pressure, the vapors obtained by expansion of the hot liquid juice in these successive compartments being at different pressures, simultaneously bringing the liquid to distinct temperatures and lowered from one to the other.
  • FIGS 3 to 5 illustrate a particular embodiment of the valve 9 of the float 11 which is connected to it by the rod 10.
  • This valve 9 advantageously has a conical profile, with an upper lip 37 having a rounded peripheral edge 38, in order to come apply against the partition wall 7, even in the case of a slight misalignment of the valve, when the latter is not lifted from its seat 39, in line with the passage opening 8, between the superimposed compartments 5 and 6 .
  • the valve 9 preferably comprises a blind hole 40 in which is engaged a rod 41 terminated by a transverse plate 42, suitable for abutting against a bearing surface 43 provided under the partition wall 7, this plate thus limiting the maximum lifting of the valve 9 by its float 11, as the level of the liquid collected in the bottom of the first compartment 5 increases.
  • this float is guided by means of rods vertical 44, spans by a cover 45 fixed by lugs 46 against the internal wall of the compartment, as illustrated in FIG. 3.
  • the realization of the expansion tank in at least two separate compartments makes it possible to stage the successive temperature levels to which the juice is brought, by obtaining in each compartment a larger size of the liquid drops, limiting in particular a entrainment of those -this with steam, which facilitates the operation of the condensers and improves their efficiency.
  • these condensers can also be reduced; in addition, the flow rates of the coolant supplied to these condensers may be lower and / or the temperature of the liquid higher, so that the operating conditions, and in particular the pressure created by the control valve and the vacuum pump in the compartments of the tank to reach the desired temperatures following expansion and the evaporation of the juice in the two successive compartments, are better suited to a transportable and less expensive installation, capable of operating on site, directly ' on the place of a harvest.

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Abstract

Installation de refroidissement par vaporisation partielle à basse pression d'un jus chauffé, constitué d'un liquide chargé et de préférence d'un jus de vendange, comportant une cuve où ce jus est soumis à plusieurs détentes successives, ladite cuve (4) comportant au moins deux compartiments, communicants (5, 6) par un clapet à effet pulsé, le jus subissant dans ces compartiments des détentes à deux pressions différentes et décroissantes, chaque compartiment étant relié à un condenseur (19, 25), apte à condenser la vapeur produite par la détente, ces condenseurs étant montés en série ou en parallèle et reliés à une pompe à vide (34) commune par l'intermédiaire d'au moins une vanne de réglage (18) capable d'ajuster en permanence la pression dans chaque condenseur à une valeur inférieure à la tension de vapeur saturante correspondant à la température de la vapeur créée dans chacun de ces condenseurs, caractérisée en ce que les compartiments (5,6) de la cuve sont superposés et communiquent entre eux, dans celle-ci, par un orifice (8) de passage du jus, fermé en tout ou en partie par un obturateur à positionnement variable, créant un effet pulsé pour l'évacuation des particules solides contenues dans le jus.

Description

« Installation de refroidissement par vaporisation partielle à basse pression d'un jus chauffé »
La présente invention est relative à une' installation, permettant d'assurer le refroidissement contrôlé, dans des conditions soigneusement déterminées, d'un jus liquide, notamment chargé de baies provenant d'une récolte agricole, et s'applique plus particulièrement quoique non exclusivement au traitement de jus de vendange au cours du processus de vinification de celui-ci.
On sait que les qualités d'un vin, en particulier ses propriétés organoleptiques , dépendent de sa concentration et de ses proportions dans un certain nombre de matières aromatiques, voire colorantes, en particulier du type arômes, précurseurs d'arômes, tanins, pigments, composés anthocyanes, et également de divers autres composés plus ou moins volatils tels que des polyphénols et polysaccharides, qui se révèlent être essentiellement contenus dans la peau ou pellicule des grains du raisin.
Le brevet français publié sous le n° 2 712 147 décrit un procédé pour effectuer un traitement initial d'un jus de vendange en vue d'extraire plus efficacement ces composés, grâce à une désorganisation mécanique des cellules de la peau des grains, favorisant leur libération et permettant d'optimiser les étapes ultérieures de vinification du jus récolté .
Ce procédé consiste notamment, après avoir chauffé le jus à traiter jusqu'à une température comprise entre 80 et 95°C durant quelques minutes par chauffage direct ou au moyen d'un échangeur pour développer déjà certaines propriétés organoleptiques de ce jus de manière en elle- même connue dans la technique antérieure, à soumettre le liquide ainsi chauffé, dans une cuve fermée, à une chute brutale de pression qui entraîne son refroidissement en masse et provoque simultanément une vaporisation partielle de l'eau contenue dans ce jus, la vapeur produite étant ensuite condensée et, en règle générale, renvoyée au jus refroidi pour satisfaire à la réglementation imposée. Selon le brevet cité, cette détente sous pression réduite désorganise les tissus des grains et déstructure les cellules de sa peau, en libérant une quantité notable des composés que l'on souhaite précisément récupérer, en évitant qu'ils ne soient éliminés avec les résidus solides provenant de la pulpe du jus.
Le jus ainsi traité, qui sort de la cuve à température relativement basse, inférieure en l'espèce à 35°C, subit ensuite d'autres étapes classiques de macération, de cuvaison plus ou moins prolongée, c'est—à-dire de stockage en cuve pour permettre le développement de certaines réactions enzymatiques ou autres, avant que ne débute la fermentation, conduisant à l'élaboration finale du vin.
Le procédé proposé dans ce brevet antérieur permet ainsi d'obtenir un vin plus chargé en tanins, ayant plus de structure et également une plus grande souplesse, et qui est moins sensible aux altérations chimiques, avec au total une durée de garde largement améliorée.
Mais si l'étape de chauffage préalable suivie d'un refroidissement brutal par détente sous pression réduite présente, selon le brevet cité, des avantages non contestables, 'on peut penser que l'entraînement des arômes et autres substances provenant de la déstructuration des peaux des grains de raisin avec les vapeurs produites n'est pas optimale. En effet, la vapeur produite par la détente du jus chauffé est fondamentalement constituée par de la vapeur d'eau de sorte que les composés volatils ou non recherchés restent contenus dans la partie liquide refroidie. Ceci implique précisément que la température du jus de vendange soit rapidement et considérablement abaissée.
En effet, si la température devait rester supérieure à la limite de 30 à 35°C, la fermentation du jus commencerait immédiatement dans des conditions accélérées, avec des conséquences préjudiciables autant qu'irrémédiables pour les étapes suivantes de la vinification.
Il en résulte que, dans le procédé selon le brevet antérieur précité, le refroidissement du jus préalablement chauffé constitue un facteur déterminant lorsqu'il s'inscrit dans une perspective globale de fabrication du vin.
Or, la mise en œuvre de ce procédé, d'ailleurs exclusivement revendiqué dans le brevet cité en ce qu'il indique permettre l'obtention d'un jus où les composés phénoliques et/ou les précurseurs d'arômes sont présents en quantité supérieure de 50% à celle constatée avec des bains traités par un procédé classique, nécessite pour obtenir une condensation convenable de la vapeur produite à la température indiquée, du fait de la détente à basse pression du jus, un condenseur où les surfaces d'échange sont importantes et le débit du fluide de refroidissement, constitué par de l'eau, très élevé.
Dès lors, l'installation réalisée, où la détente du jus chauffé à. basse pression est obtenue dans une cuve unique de grandes dimensions, n'est pas adaptée à un traitement localisé, notamment à proximité des lieux de chaque récolte, où le débit de l'eau disponible est nécessairement réduit, la température de cette eau sur place n'étant pas par ailleurs toujours adaptée aux conditions de refroidissement exigées.
Le brevet américain publié sous le n° 1 799 478 décrit un dispositif d' évaporation et de concentration d'un liquide chauffé et chargé de matière solide comportant une cuve alimentée en continu par ce liquide. La cuve comprend ici trois compartiments séparés, superposés communiquant entre eux, où le liquide subit des détentes successives à des pressions décroissantes, chaque compartiment étant relié à un condenseur.
Cependant, les détentes produites par ce dispositif ne sont pas suffisantes, et le rendement de l'installation ainsi que son encombrement important la rendent peu efficace . La présente invention a pour objet une installation où le refroidissement du jus chauffé par détente brutale sous pression réduite est menée de telle sorte que le débit d'eau nécessaire pour condenser la vapeur produite soit sensiblement plus faible, la taille des condenseurs étant plus réduite, l'entraînement des composés aromatiques et colorants dans la vapeur étant en outre plus limité, permettant de traiter essentiellement le jus lui-même, sans tenir compte des condensats renvoyés ultérieurement dans ce dernier. L'invention a plus particulièrement encore pour but de contrôler en permanence les conditions dans lesquelles se produit le refroidissement du jus chauffé, avec un ajustement possible à tout instant des valeurs des pressions mises en jeu pour assurer la condensation de la vapeur, selon les conditions opératoires requises.
A cet effet, l'installation considérée, pour réaliser le refroidissement par évaporation d'un jus chauffé à une température initiale de l'ordre de 65 à 90°C, constitué d'un liquide chargé et de préférence d'un jus de vendange, comportant une cuve alimentée à débit continu par ce jus, lequel est soumis dans cette cuve à plusieurs détentes successives par réduction brutale de sa pression avec production de vapeur saturée à la température inférieure créée du fait de cette détente, ladite cuve comportant au moins deux compartiments séparés mais superposés, communicants, respectivement un premier compartiment supérieur et un second compartiment inférieur, où le jus subit ces détentes successives à deux pressions différentes et décroissantes, inférieures à celle du jus à son entrée dans la cuve, chaque compartiment étant relié à un condenseur, apte à condenser la vapeur produite par la détente, ces condenseurs étant montés en série ou en parallèle et reliés à une pompe à vide commune par l'intermédiaire d'au moins une vanne de réglage capable d'ajuster en permanence la pression dans chaque condenseur à une valeur inférieure à la tension de vapeur saturante correspondant à la température de la vapeur admise dans chacun de ces condenseurs se caractérise en ce que les compartiments de la cuve sont superposés et communiquent entre eux, dans celle-ci, par un orifice de passage du jus, fermé en tout ou en partie par un obturateur à positionnement variable, créant un effet puisé pour l'évacuation des particules solides contenues dans le jus, cet obturateur étant auto-régulé en fonction des conditions d'exploitation de l'installation.
Par suite de la mise sous pression inférieure du jus dans chacun des compartiments successifs de la cuve, se produisent une vaporisation partielle de la phase liquide contenue dans ce jus et un abaissement de la température au sein de la masse jusqu'à une valeur qui dépend uniquement de cette pression.
Cependant, en raison du fractionnement de la cuve en au moins deux compartiments séparés et communicants, où les pressions sont ajustées par la pompe à vide et les vannes de réglage associées aux condenseurs à des valeurs différentes et décroissantes de l'un à l'autre, les gouttelettes produites dans chacun de ces condenseurs sont de taille plus importante, ce qui permet de les séparer plus aisément et surtout d'assurer que la majorité d'entre elles retombe vers le fond inférieur de chaque compartiment par gravité, et ne soit pas entraînée vers le condenseur correspondant . Dans chaque compartiment, le débit massique de vapeur produite est plus faible et, pour une même vitesse d'entraînement, l'écart entre la température du jus chaud à l'entrée et la température de ref oidissement obtenue, impose donc les dimensions du compartiment de la cuve correspondant, de sorte que, cet écart étant plus réduit, ces dimensions le seront également.
Il en résulte de plus une limitation de la surchauffe de la vapeur, d'où une plus grande facilité à la condenser.
Par ailleurs, la possibilité de réaliser une cuve de taille plus faible autorise un transport plus commode de celle-ci d'un lieu de production à un autre, contrairement à un ensemble à cuve unique, de dimensions nécessairement très grandes pour permettre le traitement en continu d'un débit de jus significatif. Enfin, cet écart de température plus réduit dans chaque compartiment a pour conséquence que la surface d'échange dans le condenseur associé peut être également plus faible, nécessitant un débit d'eau de refroidissement plus limité, mieux compatible avec les possibilités usuelles de chaque exploitation, en particulier du réseau d'eau disponible sur place.
De préférence, l'obturateur est constitué d'un clapet de forme conique coopérant avec un siège de même profil ménagé dans une paroi de séparation des deux compartiments, en forme d'entonnoir, ce clapet étant solidaire d'un flotteur propre à le soulever de son siège sur une distance qui est fonction de la quantité de jus liquide recueillie dans le fond du premier compartiment et à ajuster l'ouverture du passage avec le second compartiment, disposé sous le premier.
Le clapet présente avantageusement un bord périphérique arrondi à sa partie supérieure pour faciliter son appui sur son siège conique dans la paroi de séparation et absorber ses éventuels désalignements dus aux turbulences du jus liquide dans le premier compartiment.
Selon une autre caractéristique particulière, le clapet est muni à sa base, à l'opposé de son bord périphérique dans sa partie supérieure, d'une plaque de butée, en position de relèvement maximal de ce clapet.
De préférence également, le flotteur comporte en outre un couvercle de protection vis-à-vis du liquide, porté par la surface interne du premier compartiment et qui s'étend transversalement au-dessus et à distance du flotteur.
Avantageusement, le couvercle de protection du flotteur comporte des tiges verticales pour le guidage de ses déplacements dans le premier compartiment.
Selon encore une autre caractéristique, la cuve communique dans le compartiment supérieur avec un premier condenseur par l'intermédiaire d'un dispositif devesiculeur pour séparer les vapeurs produites admises dans ce condenseur d'une part, les gouttes et les particules solides chargeant le jus à traiter d'autre part. De préférence, ce dispositif devesiculeur est disposé à la partie supérieure de ce premier compartiment, au droit d'un conduit de liaison avec le condenseur.
Selon un autre aspect de l'invention, les deux condenseurs, respectivement réunis aux deux compartiments de la cuve à des pressions différentes, sont disposés en série ou en parallèle au moyen de tuyauteries de liaison, munies de vannes d'arrêt.
Le condenseur relié au premier compartiment comporte en amont une première vanne pour créer une perte de charge réglable, propre à ajuster la pression de la vapeur dans ce condenseur afin de permettre sa condensation.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la pompe à vide commune, reliée aux condenseurs, est une pompe à anneau liquide, apte à maintenir la valeur de la pression -dans ces condenseurs à une valeur toujours inférieure à la pression de vapeur saturante dans les deux compartiments de la cuve, de manière à réaliser en permanence la condensation de cette vapeur, quel que soit le débit de celle-ci à l'admission dans ces condenseurs.
Avantageusement, la pompe à vide comporte un dispositif à éjecteur, propre à réduire encore sa pression en amont .
Enfin, l'installation comporte de préférence, à la sortie du deuxième compartiment, en partie basse de la cuve, une pompe d'extraction du jus refroidi, pouvant extraire aussi les condensats d'une bâche de récupération de ceux-ci, disposée à la sortie des deux condenseurs.
L'utilisation de l'ensemble de ces caractéristiques et tout spécialement la mise en œuvre de deux compartiments superposés et communicants, ménagés à l'intérieur de la cuve, tout en diminuant le volume global de l'installation, permet de découpler et de gérer la répartition des pressions dans chacun de ces compartiments, indépendamment de la température de sortie du jus hors de ceux-ci. De la sorte, la déstructuration des baies et plus généralement des composants du jus traité peut être contrôlée indépendamment de cette température .
L'invention permet par ailleurs de concentrer le liquide refroidi, tout en diminuant le débit de l'eau de refroidissement nécessaire et/ou les niveaux de température.
D'autres caractéristiques d'une installation de refroidissement d'un jus liquide, établie conformément à l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - La Figure 1 est un diagramme illustrant schématiquement l'ensemble de l'installation avec sa cuve à deux compartiments et les différents éléments de contrôle et de réglage qui lui sont associés .
- La Figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un mode de réalisation de la cuve considérée.
- La Figure 3 est une vue en coupe, à plus grande échelle, illustrant la partie inférieure du premier compartiment de la cuve avec le clapet d'obturation de l'orifice de passage entre les deux compartiments. - La Figure 4 illustre, à encore plus grande échelle, la structure du clapet de la Figure 3.
- La Figure 5 est une vue d'un détail du clapet.
Sur la Figure 1, la référence 1 désigne un réservoir d'alimentation de l'installation considérée avec un jus liquide chargé, de préférence constitué par un jus de raisin, ce liquide étant porté à une température comprise approximativement entre 65 et 90°, à l'aide de moyens non représentés, par chauffage direct ou non, les modalités de chauffage du jus liquide, notamment par traversée d'un échangeur de chaleur ou par tout autre procédé classique, n'important pas directement à l'invention.
Le jus chauffé à la sortie du réservoir 1 est amené par une canalisation 2 munie d'une vanne d'admission 3 à la partie supérieure d'une cuve 4, réalisée conformément à l'invention et qui comporte notamment, dans l'exemple de réalisation considéré, deux compartiments superposés, respectivement 5 pour le" compartiment supérieur et 6 pour le compartiment inférieur, ces compartiments étant séparés sensiblement dans la partie médiane de la cuve par une paroi de séparation 7, de préférence en forme d'entonnoir et qui comporte en son centre un orifice de passage 8 permettant d'établir une communication entre les deux compartiments . L'orifice de passage 8 peut être obturé ou au contraire ouvert en fonction de la position relative par rapport à celui-ci d'un clapet 9, dont le détail de la réalisation sera précisé plus loin, ce clapet étant réuni par une tige de liaison 10 à un flotteur 11 qui permet de faire varier verticalement la position du clapet selon le niveau 12 du liquide recueilli à la base du premier compartiment 5 contre et au-dessus de la paroi 7.
La partie inférieure de la cuve 4 comporte un fond 13, de préférence également en forme d'entonnoir, qui communique par un conduit 14 avec une bâche 15 où se recueille le produit liquide sortant de la cuve, cette bâche étant réunie, par l'intermédiaire d'un compteur volumétrique 16 ou autre appareil de mesure équivalent à une pompe d'évacuation (non représentée), qui renvoie ce produit vers d'autres installations où celui-ci subit un traitement complémentaire sans rapport direct avec l'objet précis de l'invention.
En particulier, lorsque le jus traité est un jus de vendange, il peut être ainsi acheminé dans des installations complémentaires classiques, dans lesquelles sont réalisées' les étapes nécessaires à sa vinification.
Le premier compartiment 5 de la cuve 4, situé à la partie supérieure de celle-ci, comporte une conduite 17 munie d'une première vanne 18 disposée en amont d'un premier condenseur de vapeur 19, la vapeur condensée produite étant recueillie dans une conduite de sortie 20 et renvoyée par une tuyauterie d'évacuation 21 dans le débit liquide qui sort de la cuve 4 à travers la bâche 15. Le condenseur 19, appelé condenseur à haute pression pour les raisons qui seront exposées ci-après, par opposition à un condenseur analogue dit à basse pression, comporte des tubulures, respectivement d'admission 22 et d'évacuation 23, d'un liquide de refroidissement approprié, usuellement de l'eau en circulation continue.
Le compartiment inférieur 6 de la cuve 4, disposé dans celle-ci sous le premier compartiment 5, comporte de même une conduite de sortie 24, qui réunit ce compartiment à un second condenseur 25, dit à basse pression, celui-ci comportant, comme le condenseur à haute pression 19, des tubulures 26 et 27 d'admission et d'évacuation d'un liquide de refroidissement approprié.
La vapeur condensée qui est évacuée du condenseur 25, est recueillie dans une tubulure de sortie 28 et est également renvoyée par la tuyauterie d'évacuation 21 au débit de jus liquide qui sort de la bâche 15.
Les deux condenseurs 19 et 25, respectivement reliés aux compartiments 5 et 6 de la cuve 4, peuvent selon le cas être disposés en série l'un avec l'autre ou en parallèle, grâce à des vannes 29, 30 ou 31, respectivement ouvertes ou fermées selon le montage choisi.
En outre, la sortie commune des deux condenseurs est reliée par une conduite 32 à un débitmêtre 33 lui-même réuni à une pompe à vide 34, de préférence à anneau liquide et avantageusement par l'intermédiaire d'un êjecteur 35. Des piquages 36 sont prévus en divers points du circuit pour le montage de thermocouples, permettant de relever la valeur des températures en chacun de ces points. Le fonctionnement de l'installation décrite ci-dessus consiste essentiellement à soumettre le jus liquide chauffé, qui 's'écoule dans l'un, puis dans l'autre de chacun des deux compartiments 5 et 6 de la cuve 4, à une pression très sensiblement inférieure à celle à laquelle il se trouve avant son entrée dans la cuve, c'est-à-dire à la pression atmosphérique, la pression dans le premier compartiment supérieur 5 étant par exemple de l'ordre de 100 mbar, alors qu'elle est abaissée à 30 mbar dans le compartiment inférieur 6.
Ainsi, le jus liquide chauffé, introduit à la partie supérieure du premier compartiment 5, va subir dans celui- ci une brusque détente permettant de le vaporiser brutalement et en partie, en l'amenant à une température inférieure, égale à celle qui correspond à la pression de vapeur saturante ainsi créée dans ce compartiment.
La vapeur créée, dite à haute pression par opposition à celle ultérieurement obtenue dans le second compartiment 6, est recueillie à travers la conduite 17 et la vanne 18 dans le premier condenseur 19, où les conditions de refroidissement et la perte de charge créée par cette vanne, en combinaison avec l'effet de la pompe à vide 34, le cas échéant associée à l' êjecteur 35, permettant d'assurer la condensation complète de cette vapeur et son renvoi éventuel au produit sortant de la cuve, comme déjà indiqué .
Avantageusement, les vapeurs créées par la détente du jus liquide chaud admis dans le premier compartiment 5, traversent un devesiculeur ou séparateur (non représenté) , avant d'être reprises par la conduite 17 et envoyées au condenseur à haute pression 19, cette conduite étant raccordée au compartiment, à la partie supérieure de celui- ci .
La détente du jus chauffé provoque par ailleurs, à l'intérieur du compartiment 5, la formation de gouttelettes de liquide qui tombent par gravité dans ce compartiment et se recueillent sur la paroi de séparation 7, en forme d'entonnoir, le séparant du second compartiment 6. L'orifice de passage 8 prévu dans cette paroi est normalement obturé par le clapet 9, jusqu'au moment où le flotteur 11 solidaire de ce clapet, porté par le niveau 12 du liquide dans le fond du premier compartiment 5, est soulevé de son siège et ouvre ainsi la communication entre les compartiments 5 et 6, avant qu'il ne revienne dans sa position initiale et se soulève à nouveau, l'effet puisé créé par ce clapet permettant en particulier d'évacuer efficacement les particules solides contenues dans le jus. Le liquide déjà refroidi par suite de la détente créée dans le compartiment supérieur 5, subit derechef dans le second une nouvelle détente où la vapeur produite est recueillie cette fois dans les mêmes conditions que précédemment par le condenseur dit à basse pression 25, la température dans le second compartiment étant à nouveau réduite en fonction des conditions opératoires créées et en particulier de la pression de la vapeur saturante dans ce compartiment .
La fraction liquide recueillie à la base de la cuve 4 dans le fond du second compartiment 6 est ainsi ramenée à une température considérablement inférieure à celle du jus dans le réservoir d'alimentation 1, en passant notamment de 80 à 30 °C environ, les deux détentes successives réalisées permettant d'assurer une déstructuration satisfaisante des baies du raisin et d'obtenir un produit final dans lequel la teneur en composants organoleptiques est très notablement améliorée.
Comme déjà indiqué, on constate ainsi que cette disposition avec deux compartiments superposés dans la cuve, permet de découpler et de gérer la répartition des pressions à l'intérieur de chacun de ces compartiments, la déstructuration des éléments solides contenus dans le jus pouvant être contrôlée indépendamment de sa température de sortie . La Figure 2 illustre un mode de réalisation préféré d'une cuve 4 conforme à l'invention comprenant deux compartiments superposés 5 et 6, respectivement associés à deux condenseurs de la vapeur produite, l'un 19, réuni au compartiment supérieur 5, étant dit à haute pression, tandis que l'autre, relié au compartiment inférieur 6, est appelé à basse pression, les vapeurs obtenues par détente du jus liquide chaud dans ces compartiments successifs étant à des pressions différentes, amenant simultanément le liquide à des températures distinctes et abaissées de l'un à 1 ' autre .
Les Figures 3 à 5 illustrent un mode de réalisation particulier du clapet 9 du flotteur 11 qui lui est relié par la tige 10. Ce clapet 9 présente avantageusement un profil conique, avec une lèvre supérieure 37 présentant un bord périphérique 38 arrondi, afin de venir s'appliquer contre la paroi de séparation 7, même en cas de léger désalignement du clapet, lorsque celui-ci n'est pas soulevé de son siège 39, au droit de l'orifice de passage 8, entre les compartiments superposés 5 et 6.
Le clapet 9 comporte de préférence un trou borgne 40 dans lequel est engagée une tige 41 terminée par une plaque transversale 42, propre à venir buter contre une portée d'appui 43 prévue sous la paroi de séparation 7, cette plaque limitant ainsi le soulèvement maximal du clapet 9 par son flotteur 11, au fur et à mesure que le niveau du liquide recueilli dans le fond du premier compartiment 5 augmente . Avantageusement, au cours des mouvements ascendants et descendants successifs du flotteur 11 sous l'effet des variations du niveau 12 du liquide dans ce compartiment 5, avec l'effet puisé qui en résulte pour le clapet 9, ce flotteur est guidé au moyen de tiges verticales 44, portées par un couvercle 45 fixé par des pattes 46 contre la paroi interne du compartiment, comme illustré sur la Figure 3.
On réalise ainsi une installation permettant de refroidir un liquide chargé et en particulier un jus de vendange, d'une manière qui présente de nombreux avantages, ce refroidissement, pour un débit liquide donné à l'entrée, étant assuré de sorte qu'il permette, de façon en elle-même connue, de désorganiser mécaniquement de façon efficace les cellules de la peau des grains de raisin avec les avantages qui en découlent pour optimiser les qualités de ce jus en vue de sa vinification ultérieure.
Notamment, la réalisation de la cuve de détente en au moins deux compartiments séparés permet d'étager les niveaux de température successifs auxquels le jus est amené, en obtenant dans chaque compartiment une taille des gouttes liquides plus importante, limitant en particulier un entraînement de celles-ci avec la vapeur, ce qui facilite le fonctionnement des condenseurs et améliore leur efficacité . Les dimensions de ces condenseurs peuvent être par ailleurs diminuées ; en outre, les débits du liquide de refroidissement amené à ces condenseurs peuvent être plus faibles et/ou la température du liquide plus élevée, de sorte que les conditions opératoires, et en particulier la pression créée par la vanne de réglage et la pompe à vide dans les compartiments de la cuve pour atteindre les températures désirées à la suite des détentes et de l' évaporation du jus dans les deux compartiments successifs, sont mieux adaptées à une installation transportable et moins onéreuse, apte à fonctionner sur site, directement 'sur le lieu d'une récolte.
Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit ci-dessus en référence aux dessins annexés ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes.

Claims

R EVEND I CAT I ONS
1 - Installation de refroidissement par évaporation d'un jus chauffé à une température initiale de l'ordre de 80 à 90 °C, constitué d'un liquide chargé et de préférence d'un jus de vendange, comportant une cuve alimentée à débit continu par ce jus, lequel est soumis dans cette cuve à plusieurs détentes successives par réduction brutale de sa pression avec production de vapeur saturée à la température inférieure créée du fait de cette détente, ladite cuve comportant au moins deux compartiments séparés mais superposés, communicants, respectivement un premier compartiment supérieur (5) et un second compartiment inférieur (6) , où le jus subit ces détentes successives à deux pressions différentes et décroissantes, inférieures à celle du jus à son entrée dans la cuve, chaque compartiment étant relié à un condenseur (19, 25), apte à condenser la vapeur produite par la détente, ces condenseurs étant montés en série ou en parallèle et reliés à une pompe à vide (34) commune par l'intermédiaire d'au moins une vanne de réglage (18) capable d'ajuster en permanence la pression dans chaque condenseur à une valeur inférieure à la tension de vapeur saturante correspondant à la température de la vapeur admise dans chacun de ces condenseurs, caractérisée en ce que les compartiments (5, 6) de la cuve sont superposés et communiquent entre eux, dans celle-ci, par un orifice (8) de passage du jus, fermé en tout ou en partie par un obturateur à positionnement variable, créant un effet puisé pour l'évacuation des particules solides contenues dans le jus.
2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que- l'obturateur est constitué d'un clapet (9) de forme conique coopérant avec un siège de même profil ménagé dans une paroi de séparation (7) des deux compartiments (5, 6) en forme d'entonnoir, ce clapet étant solidaire d'un flotteur (11) propre à le soulever de son siège sur une distance qui est fonction de la quantité de jus liquide recueillie dans le fond du premier compartiment (5) , et à ajuster l'ouverture du passage avec le second compartiment, disposé sous le premier.
3 - Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le clapet (9) présente un bord périphérique arrondi (38) . 4 - Installation selon l'une des revendication 3 ou 4 , caractérisée en ce que le clapet (9) est muni à sa base, à l'opposé de son bord périphérique (38) d'une plaque de butée en position de relèvement maximal de ce clapet.
5 - Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le flotteur
(11) comporte un couvercle de protection (45) vis-à-vis du liquide, porté par la surface interne du premier compartiment (5) et qui s'étend transversalement au-dessus et à distance du flotteur. 6 - Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le couvercle de protection (45) du flotteur (11) comporte des tiges verticales (44) pour le guidage de ses déplacements, dans le premier compartiment
(5) . 7 - Installation selon l'une quelconque des revendications,' de 1 à 6 , caractérisée en ce que la cuve (4) communique dans le compartiment supérieur (5) avec un premier condenseur (19) par l'intermédiaire d'un dispositif devesiculeur pour séparer les vapeurs produites admises dans ce condenseur d'une part, les gouttes et les particules solides chargeant le jus à traiter d'autre part.
8 - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le dispositif devesiculeur est disposé à la partie supérieure du compartiment (5) , au droit d'un conduit de liaison (17) avec le condenseur (19) .
9 - Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les deux condenseurs (19, 25), respectivement réunis aux deux compartiments (5, 6) de la cuve (4) à des pressions différentes, sont disposés en série ou en parallèle au moyen de tuyauteries de liaison, munies de vannes d'arrêt
(29, 30, 31) . 10 - Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le condenseur
(19) relié au compartiment supérieur (5) comporte en amont une vanne (18) pour créer une perte de charge réglable, propre à ajuster la pression de la vapeur dans ce condenseur.
11 - Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la pompe à vide (34) commune, reliée aux condenseurs (19, 25), est une pompe à anneau liquide. 12 - Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la pompe à vide (34) comporte un dispositif à êjecteur (35) .
13 - Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte, à la sortie du deuxième compartiment (6) , en partie basse de la cuve (4), une pompe d'extraction du jus refroidi.
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