FR2561075A1 - Pasteurization machine for the thermal treatment of liquid mixtures intended to form ices - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une machine de pasteurisation pour le traitement thermique de mélanges liquides destinés à la formation de glaces. The present invention relates to a pasteurization machine for the thermal treatment of liquid mixtures intended for the formation of ice.
On sait qu'il existe, dans le domaine technique des appareillages pour la fabrication de glaces, des machines de pasteurisation arrangées exprès pour le traitement thermique des mélanges liquides à glaces, qui sont ensuite congelés en d'autres dispositifs. It is known that, in the technical field of apparatus for the production of ice creams, pasteurization machines specially arranged for the thermal treatment of liquid ice cream mixes, which are then frozen in other devices.
Ces machines de pasteurisation effectuent des cycles de travail dans lesquels lesdits mélanges liquides sont d'abord réchauffés et ensuite refroidis jusqu'à une température finale de quelques degrés centigrades à laquelle les mêmes mélanges sont encore liquides. Elles disposent d'un récipient pour les produits à pasteuriser sur lequel agissent un dispositif de réchauffage, un circuit frigorigène et un circuit hydraulique. These pasteurization machines perform work cycles in which said liquid mixtures are first heated and then cooled to a final temperature of a few degrees centigrade at which the same mixtures are still liquid. They have a container for the products to be pasteurized on which act a heating device, a refrigerant circuit and a hydraulic circuit.
Des étapes de travail différentes sont requises pour la préparation des mélanges à glaces suivant les situations et les produits à pasteuriser. Par exemple on peut avoir besoin d'un réchauffage jusqu'à 80-850C auquel fait immédiatement suite un refroidissement préalable juS- qu'à 40-450C et ensuite un refroidissement final jusqu'à une température d'environ 30C. En alternative, si le produit à pasteuriser ne supporte pas la température relativement élevée de 80-850C, un peut prévoir, en remplacement, une étape de réchauffage limitée à 60-650C mais maintenue pendant environ une demie heure. Different work steps are required for the preparation of ice cream mixes depending on the situations and the products to be pasteurized. For example, you may need to reheat to 80-850C which is immediately followed by pre-cooling to 40-450C and then final cooling to around 30C. Alternatively, if the product to be pasteurized does not support the relatively high temperature of 80-850C, one can provide, as a replacement, a reheating step limited to 60-650C but maintained for about half an hour.
I1 est évident que- les temps nécessaires pour exécuter lesdits cycles de travail et les coûts pour l'exécution des mêmes cycles dépendent en grande partie de l'efficience et du bon fonctionnement du dispositif de réchauffage qui porte les mélanges auxdites températures de 80-850C ou de 40-450C. It is obvious that the times necessary to execute the said work cycles and the costs for the execution of the same cycles depend largely on the efficiency and the proper functioning of the reheating device which brings the mixtures to the said temperatures of 80-850C. or 40-450C.
Jusqu'à présent, dans les machines de pasteurisation à fonctionnement automatique où tous les organes nécessaires à leur fonctionnement sont logés à l'intérieur d'une enceinte faisant fonction de support et de contenant, les moyens prévus pour réchauffer les récipients qui contiennent les mélanges de glace ont été réalisés en utilisant des résistances électriques mises autour desdits récipients et plongées dans des espaces ou interstices de différente largeur, remplis de liquide. Until now, in automatic pasteurization machines where all the organs necessary for their operation are housed inside an enclosure acting as a support and container, the means provided for heating the containers which contain the mixtures ice were made using electrical resistors put around said containers and immersed in spaces or interstices of different width, filled with liquid.
Par exemple, les résistances sont plongées dans un double-fond desdits récipients alimenté par le circuit hydraulique et s'étendant au moyen de tubulures qui enveloppent en spiraleles récipients. Pendant l'étape de réchauffage les résistances électriques agissent sur le liquide contenu dans ledit double-fond et le même liquide monte par simple convection naturelle le long desserpentins ou interstices qui entourent les récipients en vue de réchauffer l'entière surface de ces derniers. L'eau à température ambiante dudit circuit hydraulique est exclue au moyen de soupapes mises immédiatement avant lesdits récipients. For example, the resistors are immersed in a double bottom of said containers supplied by the hydraulic circuit and extending by means of pipes which spirally wrap the containers. During the reheating step, the electrical resistances act on the liquid contained in said double bottom and the same liquid rises by simple natural convection along the canopies or interstices which surround the containers in order to heat the entire surface of the latter. Room temperature water from said hydraulic circuit is excluded by means of valves placed immediately before said containers.
Une fois terminée l'étape de réchauffage, il y a le début de l'étape de refroidissement: lesdites soupapes sont ouvertes et l'eau à température ambiante entre dans ledit double-fond alors que toute l'eau chaude est acheminée vers la décharge et les résistances sont désactivées. Once the reheating step is finished, there is the beginning of the cooling step: said valves are open and the water at room temperature enters said double bottom while all the hot water is conveyed to the discharge. and the resistors are deactivated.
L'étape finale de refroidissement est exécutée après, par ledit circuit frigorigène, jusqu'à une température d'environ 30C. The final cooling step is carried out afterwards, by said refrigerant circuit, to a temperature of around 30C.
Le mélange déjà traité est ensuite envoyé à un autre dispositif pour la congélation et la machine de pasteurisation est alimentée en un nouveau mélange qui doit être traité selon des étapes de travail analogues à celles décrites ci-dessus. The already treated mixture is then sent to another device for freezing and the pasteurization machine is supplied with a new mixture which must be treated according to working steps similar to those described above.
Les solutions techniques mentionnées plus haut sont universellement répandues même si elles ont quelques inconvénients d'importance non négligeable. The technical solutions mentioned above are universally widespread even if they have some significant disadvantages.
Le plus important de ces inconvénients est lié au fait que la chaleur produite pendant chaque cycle de travail dans le but de réchauffer les mélanges de glace n'est pas du tout utilisable de nouveau pendant les cycles suivants. En effet, non seulement les mélanges sont refroidis mais aussi l'eau réchauffée par lesdites résistances et entourant les récipients est immédiatement évacuée vers une décharge, quand on effectue le refroidissement préalable par admission de l'extérieur d'eau à température ambiante. Il s'ensuit que chaque cycle de réchauffage est relativement prolongé dans le temps à cause de la nécessité d'effectuer un réchauffage complet de l'eau mise autour des récipients. Ceci cause également une augmentation des consommations déjà élevées d'énergie électrique et une usure remarquable des résistances électriques. The most important of these drawbacks is related to the fact that the heat produced during each working cycle for the purpose of reheating the ice mixes is not at all usable again during the following cycles. Indeed, not only the mixtures are cooled but also the water heated by said resistors and surrounding the containers is immediately evacuated to a discharge, when the prior cooling is carried out by admitting the outside of water at room temperature. It follows that each reheating cycle is relatively prolonged in time because of the need to carry out a complete reheating of the water put around the containers. This also causes an increase in the already high consumption of electrical energy and a remarkable wear of the electrical resistances.
Un deuxième inconvénient également important est représenté par le réduit échange thermique existant entre l'eau chaude de réchauffage et ledit récipient, étant donné qu'à cause de la fermeture de l'afflux d'eau du circuit hydraulique, au moyen desdites soupapes mises immédiatement avant les récipients précités, le mouvement de l'eau chaude n'est que celui causé par la simple convection naturelle. A second equally important drawback is represented by the reduced heat exchange existing between the hot reheating water and said container, since due to the shutdown of the inflow of water from the hydraulic circuit, by means of said valves put immediately before the aforementioned containers, the movement of hot water is only that caused by simple natural convection.
Le réchauffage effectué au moyen des résistances électriques oblige en outre les utilisateurs à fournir à ces machines de pasteurisation une puissance électrique qui peut dépasser les 10 kW, dans les machines de plus grandes dimensions. Dans plusieurs cas cette puissance électrique n'est pas disponible et lesdites machines de pasteurisation sont tout 'à fait inutilisables. The heating effected by means of electrical resistances further obliges the users to supply these pasteurization machines with electrical power which may exceed 10 kW, in larger machines. In many cases this electrical power is not available and said pasteurization machines are completely unusable.
Dans cette situation le but général de la présente invention est de fournir une machine de pasteurisation en mesure de pallier essentiellement les inconvénients mentionnés plus haut. In this situation the general object of the present invention is to provide a pasteurization machine able to essentially overcome the drawbacks mentioned above.
Ce but est atteint par une machine de pasteurisation du type comprenant, dans une enceinte faisant fonction-de support et de contenant: un récipient pour lesdits mélanges, des moyens destinés à réchauffer ledit récipient, un circuit hydraulique et un circuit frigorigène aboutissant au même récipient et destinés à exécuter respectivement un refroidissement préalable et un refroidissement final desdits mélanges, caractérisée en ce que lesdits moyens destinés à réchauffer ledit récipient comportent une petite chaudière en mesure de four nif de l'eau chaude et reliée audit récipient au moyen de conduites qui, au moins dans leur portion initiale en sortie de ladite petite chaudière, s'étendent en parallèle audit circuit hydraulique. This object is achieved by a pasteurization machine of the type comprising, in an enclosure acting as a support and a container: a container for said mixtures, means intended for heating said container, a hydraulic circuit and a refrigerant circuit leading to the same container. and intended to carry out respectively a pre-cooling and a final cooling of said mixtures, characterized in that said means intended for heating said container comprise a small boiler capable of furnace with hot water and connected to said container by means of pipes which, at least in their initial portion at the outlet of said small boiler, extend in parallel to said hydraulic circuit.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront d'une forme d'exécution préférée de l'invention, illustrée à simple titre d'exemple à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue globale en perspective de la machine de pasteurisation; - la figure 2 montre de manière schématique les éléments fondamentaux de la machine de pasteurisation représentée sur la figure 1, lesquels s'étendent autour d'une petite chaudière vue en perspective; - la figure 3 est une vue de face et partiellement écla-. Other characteristics and advantages will emerge from a preferred embodiment of the invention, illustrated simply by way of example with the aid of the appended drawings, in which: - Figure 1 is an overall perspective view of the pasteurization machine; - Figure 2 shows schematically the basic elements of the pasteurization machine shown in Figure 1, which extend around a small boiler seen in perspective; - Figure 3 is a front view and partially exploded.
tée de la petite chaudière représentée sur la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe de la même petite chaudière selon la ligne IV-IV de la figure 3; et - la figure 5 est une autre vue en coupe de la figure 3 exécutée suivant la ligne V-V de ladite figure.tee of the small boiler shown in Figure 2; - Figure 4 is a sectional view of the same small boiler along the line IV-IV of Figure 3; and - Figure 5 is another sectional view of Figure 3 taken along line V-V of said figure.
En se référant aux figures précitées, la machine de pasteurisation selon l'invention est globalement indiquée par le numéro de référence 1. Elle comporte, de manière connue en soi, une enceinte 2 faisant fonction de support et de contenant, dans laquelle est arrangé un récipient 3 destiné aux mélanges à glace, en communication avec l'extérieur de l'enceinte2au moyen d'une porte étanche 4 et à travers un groupe de décharge 5. L'enceinte 2 supporte également un agitateur (dont le moteur 6 a été mis en évidence sur la figure 1), des moyens 9 destinés à réchauffer le récipient 3 et un circuit hydraulique 10 et un circuit frigorigène Il aboutissant au récipient 3 et commandés par un clavier à touches 8. Referring to the above figures, the pasteurization machine according to the invention is generally indicated by the reference number 1. It comprises, in a manner known per se, an enclosure 2 acting as a support and a container, in which is arranged a container 3 intended for ice mixes, in communication with the outside of the enclosure 2 by means of a sealed door 4 and through a discharge group 5. The enclosure 2 also supports an agitator (whose motor 6 has been switched on as shown in FIG. 1), means 9 intended to heat the container 3 and a hydraulic circuit 10 and a refrigerant circuit II terminating in the container 3 and controlled by a keypad 8.
Les moyens 9 destinés à réchauffer le récipient 3 comportent une petite chaudière 12 et un circuit de réchauffage 15. Le circuit de réchauffage 15 est disposé sur le prolongement du circuit hydraulique 10 et est formé des conduites 14a, 14b, qui, partant de la petite chaudière 12, s'enroulent en spirale sur le récipient 3, d'un canal 16 qui achemine l'eau du récipient 3 vers la petite chaudière 12, et d'une pompe de circulation 17. The means 9 intended for heating the container 3 comprise a small boiler 12 and a heating circuit 15. The heating circuit 15 is arranged on the extension of the hydraulic circuit 10 and is formed from the pipes 14a, 14b, which, starting from the small boiler 12, are wound in a spiral on the container 3, a channel 16 which conveys the water from the container 3 to the small boiler 12, and a circulation pump 17.
Cette dernière impose à l'eau un seul sens de mouvement et à cet effet une soupape unidirectionnelle 18 est éga lement mise entre la pompe de circulation 17 et la petite chaudière 12.The latter imposes on the water a single direction of movement and for this purpose a one-way valve 18 is also placed between the circulation pump 17 and the small boiler 12.
Le circuit de réchauffage 15 se termine immédiatement en aval du récipient 3 en correspondance d'une canalisation de décharge 19 contrôlée par une électrovalve 20. The heating circuit 15 ends immediately downstream of the container 3 in correspondence with a discharge pipe 19 controlled by an electrovalve 20.
Le circuit hydraulique 10 est mis dans le circuit de réchauffage 15 en correspondance desdites conduites et notamment entre une première conduite 14a qui tire son origine de la petite chaudière 12 et une seconde conduite 14b qui est le prolongement de la première et se termine sur le récipient 3. Du point de vue du fonctionnement, la première conduite 14a est en parallèle au circuit hydraulique 10 et de préférence le point de confluence entre ceux-ci est proche du récipient 3. The hydraulic circuit 10 is placed in the heating circuit 15 in correspondence of said pipes and in particular between a first pipe 14a which originates from the small boiler 12 and a second pipe 14b which is the extension of the first and ends on the container. 3. From the point of view of operation, the first pipe 14a is parallel to the hydraulic circuit 10 and preferably the point of confluence between them is close to the container 3.
La petite chaudière 12 est disposée au-dessus de brûleurs à gaz 13 et est définie (voir les figures 3, 4 et 5) par un corps en forme de botte 21 pourvu d'une base creuse 22 directement tournée vers la flamme engendrée par les brûleurs 13. Des tuyaux d'échappement 23 s'étendent, de bas en haut, depuis la base creuse 22 et ils traversent entièrement le corps en forme de botte 21 en vue de porter les fumées dérivant de la combustion vers une hotte 24 disposée au sommet dudit corps 21. Les tuyaux d'échappement 23 sont légèrement biais, ce qui favorise les échanges thermiques avec lesdites fumées. The small boiler 12 is disposed above gas burners 13 and is defined (see FIGS. 3, 4 and 5) by a boot-shaped body 21 provided with a hollow base 22 directly facing the flame generated by the burners 13. Exhaust pipes 23 extend, from bottom to top, from the hollow base 22 and they pass entirely through the boot-shaped body 21 in order to carry the fumes deriving from combustion towards a hood 24 disposed at the top of said body 21. The exhaust pipes 23 are slightly biased, which promotes heat exchange with said fumes.
On prévoit également que la petite chaudière 12 soit approvisionnée en eau en correspondance de sa base 22, au moyen d'une paire de tuyaux de distribution 25 lesquels s'étendent le long des bords périmétraux inférieurs de la même base creuse 22. Les tuyaux de distribution 25 se raccordent avec un collecteur 26 disposé transversale ment à ceux-ci et sont pourvus d'une pluralité de trous 25a pour la sortie graduelle de l'eau vers l'intérieur du corps en forme de bolte 21. Provision is also made for the small boiler 12 to be supplied with water in correspondence with its base 22, by means of a pair of distribution pipes 25 which extend along the lower perimeter edges of the same hollow base 22. The pipes distribution 25 are connected with a manifold 26 arranged transversely thereto and are provided with a plurality of holes 25a for the gradual outlet of the water towards the interior of the bowl-shaped body 21.
A la partie supérieure de la petite chaudière 12 il y a un tuyau de réception 27 de l'eau chaude, pourvu de trous de la même manière que les tuyaux de distribution 25 et débouchant directement dans la première conduite 14a. At the upper part of the small boiler 12 there is a pipe 27 for receiving hot water, provided with holes in the same way as the distribution pipes 25 and opening directly into the first pipe 14a.
Le corps en forme de boite 21 de la petite chaudière 12 est également pourvu d'au moins deux logements 28 et 29 destinés respectivement à l'introduction d'un thermomètre 30 (figure 2) et d'un thermostat 31. The box-shaped body 21 of the small boiler 12 is also provided with at least two housings 28 and 29 intended respectively for the introduction of a thermometer 30 (FIG. 2) and a thermostat 31.
Dans l'enceinte 2 faisant fonction de support et de contenant de la machine 1 on a ménagé une ouverture 32 destinée à permettre le contrôle visuel du fonction nement des brûleurs 13 et disposée à proximité du clavier à touches 8 et du groupe de décharge 5. L'ouverture 32 peut être cachée au moyen d'une plaquette 33 oscillant autour d'un pivot 34. In the enclosure 2 acting as a support and container for the machine 1, an opening 32 has been provided for allowing visual control of the operation of the burners 13 and disposed near the keyboard with keys 8 and the discharge group 5. The opening 32 can be hidden by means of a plate 33 oscillating around a pivot 34.
Le circuit hydraulique 10 dans lequel circule de l'eau à température ambiante et ie circuit frigorigène 11 sont tous les deux connus en soi et sur la figure 2 on a représenté une branche 10a du circuit hydraulique, cette branche aboutissant à un groupe motocompresseur 35 faisant partie du circuit frigorigène 11. La branche 10a est contrôlée par une soupape hydrostatique 36. Une soupape thermostatique 37 est mise le long des conduites du circuit frigorigène 11. The hydraulic circuit 10 in which water circulates at ambient temperature and the refrigerant circuit 11 are both known per se and in FIG. 2 a branch 10a of the hydraulic circuit is shown, this branch leading to a compressor unit 35 making part of the refrigerant circuit 11. The branch 10a is controlled by a hydrostatic valve 36. A thermostatic valve 37 is placed along the pipes of the refrigerant circuit 11.
Le fonctionnement de la machine de pasteurisation selon l'invention est le suivant. The operation of the pasteurization machine according to the invention is as follows.
Les différents cycles de réchauffage, refroidissement préalable et refroidissement se succèdent l'un à l'autre de manière connue en soi. Toutefois le réchauffage est effectué par l'eau chaude réchauffée en correspondance de la petite chaudière 12, laquelle est séparée du récipient 3 et disposée en parallèle au circuit hydraulique 10. Il s'ensuit que quand le réchauffa ge est terminé et il y a l'intervention du circuit hydrau lique 10 lequel introduit de l'eau à température ambiante autour du récipient 3, il n'y a pas l'évacuation de toute l'eau chaude produite, mais seulement de celle située autour du récipient 3. Toute l'eau qui se trouve à l'intérieur de la petite chaudière 12 maintient sa température et la même petite chaudière ne se refroidit pas. The different heating, pre-cooling and cooling cycles follow one another in a manner known per se. However, the reheating is carried out by the hot water reheated in correspondence of the small boiler 12, which is separated from the container 3 and arranged in parallel with the hydraulic circuit 10. It follows that when the reheating is finished and there is l 'intervention of the hydraulic circuit 10 which introduces room temperature water around the container 3, there is not the evacuation of all the hot water produced, but only that located around the container 3. All the the water inside the small boiler 12 maintains its temperature and the same small boiler does not cool.
En outre, le réchauffage du récipient 3 a lieu. In addition, the container 3 is reheated.
avec un échange thermique élevé dû à la circulation de l'eau chaude imposée par la pompe de circulation 17 qui commande le circuit de réchauffage 15. En effet ce dernier est en forme d'anneau quand l'électrovalve 20 qui contrôle la canalisation de décharge 19 est en position de fermeture. Cela est dû au fait que la fermeture de l'é iectrovalve 20, moyennant le blocage de l'écoulement, empêche tout afflux d'eau fraiche du circuit hydraulique 10, mais non la circulation de celle qui se trouve déjà à l'intérieur du circuit de réchauffage 15.with a high heat exchange due to the circulation of hot water imposed by the circulation pump 17 which controls the heating circuit 15. In fact the latter is in the form of a ring when the solenoid valve 20 which controls the discharge pipe 19 is in the closed position. This is due to the fact that the closing of the electrovalve 20, by blocking the flow, prevents any influx of fresh water from the hydraulic circuit 10, but not the circulation of that which is already inside the reheating circuit 15.
La petite chaudière 12 est elle-aussi en mesure de réaliser un échange thermique avec un rendement élevé, étant donné sa base creuse 22, qui contient la flamme des brûleurs 13,et la présence et la disposition des tuyaux d'échappement 23 qui récupèrent, au moins partiellement, la chaleur des fumées produites par les brûleurs 13. The small boiler 12 is also able to carry out a heat exchange with a high efficiency, given its hollow base 22, which contains the flame of the burners 13, and the presence and arrangement of the exhaust pipes 23 which recover, at least partially, the heat of the fumes produced by the burners 13.
Il est prévu que déjà au niveau des tuyaux de distribution 25 un premier échange thermique puisse avoir lieu entre l'eau à réchauffer et la chaleur produite par les brûleurs 13, du fait que les mêmes tuyaux de distribution 25 sont adjacents aux brûleurs 13. It is expected that already at the distribution pipes 25 a first heat exchange can take place between the water to be heated and the heat produced by the burners 13, because the same distribution pipes 25 are adjacent to the burners 13.
L'invention atteint des avantages importants. The invention achieves important advantages.
On désire souligner en particulier l'efficience de la petite chaudière 12, le fait que la même petite chaudière 12 garde toujours sa propre eau chaude; l'échange thermique élevé au niveau du récipient 3, étant donné la présence du circuit de réchauffage 15 et le mou- vement que celui-ci impose à l'eau chaude; ainsi que le fait que, par une seule électrovalve disposée en correspondance-d'une canalisation de décharge, on obtient d'empêcher l'afflux d'eau froide franche mais non la circulation de l'eau chaude déjà présente dans le circuit de réchauffage. We wish to emphasize in particular the efficiency of the small boiler 12, the fact that the same small boiler 12 always keeps its own hot water; the high heat exchange at the level of the container 3, given the presence of the heating circuit 15 and the movement which this imposes on the hot water; as well as the fact that, by means of a single solenoid valve arranged in correspondence with a discharge pipe, it is possible to prevent the inflow of frank cold water but not the circulation of the hot water already present in the reheating circuit .
Il faut remarquer enfin que la machine de pasteurisation de la présente invention peut être utilisée en n'importe quelle situation: le courant électrique qu'elle absorbe n'est que celui nécessaire pour les circuits électriques de commande et de contrôle et pour ledit agitateur, qui peut également être de type monophasé et demander une puissance très faible. Pratiquement il ne faut pas plus d'un kW de puissance électrique pour une machine du type illustré, tandis que l'approvisionnement en gaz peut même être obtenus par un simple brancheme-nt aux communes bouteilles de gaz liquide répandues partout. Finally, it should be noted that the pasteurization machine of the present invention can be used in any situation: the electric current which it absorbs is only that necessary for the electric command and control circuits and for said agitator, which can also be of the single-phase type and require very low power. In practice, no more than one kW of electrical power is required for a machine of the type illustrated, while the supply of gas can even be obtained by a simple connection to the common bottles of liquid gas spread everywhere.
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GR850591B (en) | 1985-04-05 |
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