FR2520984A1 - Continuous tunnel pasteuriser for food prods. in sealed containers - uses heat pump to recuperate waste heat from cooling zone - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un pasteurisateur tunnel du genre de ceux qué l'on utilise couramment dans l'industrie agro-alimentaire pour la pasteurisation à certaine température de produits alimentaires placés dans des récipients et destinés à la vente directe au public. Ces pasteurisateurs tunnels qui permettent de traiter simultanément plusieurs milliers de récipients contenant, par exemple, de la bière, des jus de fruits, etc. sont constitués par un tunnel dans lequel les récipients se déplacent pas à pas du fait du jeu de grilles fixes et mobiles et qui reçoivent par l'intermédiaire de buses, un liquide d'arrosage à des températures pré-établies pendant des temps déterminés créant ainsi un certain nombre de zones.Ces zones définissent une gamme de températures croissantes depuis l'entrée jusqu'à la zone de pasteurisation et décroissantes ensuite jusqu'à la sortie du produit hors du pasteurisateur, la température de la zone de pasteurisation pouvant se situer d'ailleurs entre 600 et 900C par exemple, suivant le type de produit traité. Ainsi, les récipients entrant dans le pasteurisateur à température de soutirage et plus généralement à des températures variant de 50 a 250C selon les cas, montent progressivement en température jusqu'S 600 à 900C par exemple, selon les produits à traiter. Ces récipients descendent ensuite en température toujours en se dirigeant vers la sortie, et à un niveau que l'on peut situer généralement entre 300 et 500C. The present invention relates to a tunnel pasteurizer of the kind that is commonly used in the food industry for the pasteurization at certain temperature of food products placed in containers and intended for direct sale to the public. These tunnel pasteurizers which allow the simultaneous treatment of several thousand containers containing, for example, beer, fruit juices, etc. consist of a tunnel in which the containers move step by step due to the set of fixed and movable grids and which receive via nozzles, a coolant at pre-established temperatures for determined times thus creating These zones define a range of temperatures increasing from the entry to the pasteurization zone and then decreasing until the product leaves the pasteurizer, the temperature of the pasteurization zone can be between 'elsewhere between 600 and 900C for example, depending on the type of product treated. Thus, the containers entering the pasteurizer at racking temperature and more generally at temperatures varying from 50 to 250C depending on the case, gradually increase in temperature up to 600 to 900C for example, depending on the products to be treated. These containers then go down in temperature always while going towards the exit, and at a level which one can generally locate between 300 and 500C.
Ces appareils pasteurisateurs tunnels sont de très gros consommateurs d'énergie puisqu'une partie de l'énergie est dissipée dans l'atmosphère et donc leur prix de revient en fonctionnement est très élevé.These tunnel pasteurizers are very large consumers of energy since part of the energy is dissipated in the atmosphere and therefore their cost price in operation is very high.
En effet, bien que ces machines soient équipées de parois calorifugées afin de limiter les déperditions au mieux des intérêts de l'utilisateur, il n'était pas possible jusqu'à présent de récupérer les calories emportées par les récipients à la sortie. A titre d'exemple, des récipients entrant à 50C dans l'appareil montent tout d'abord en température jusqu'à un certain seuil, puis redescendent pour sortir finalement aux environs de 300C. Les pertes d'énergie en sortie correspondent donc approximativement à 300 - 50 = 25 C d'élévation de température par rapport à l'entrée et autant que l'on rejette à l'atmosphère. Indeed, although these machines are equipped with insulated walls in order to limit the losses in the best interests of the user, it has not been possible until now to recover the calories carried by the containers at the outlet. For example, containers entering the apparatus at 50C first rise in temperature to a certain threshold, then descend again to finally exit around 300C. The energy losses at the output therefore correspond approximately to 300 - 50 = 25 C rise in temperature compared to the input and as much as one rejects to the atmosphere.
C'est pourquoi la présente invention tend à remédier à ces inconvénients en créant un appareil pasteurisateur comprenant au moins une pompe à chaleur destinée à récupérer la plus grande partie possible de l'énergie calorifique perdue en sortie pour la recycler dans les zones consommatrices. This is why the present invention tends to remedy these drawbacks by creating a pasteurizing device comprising at least one heat pump intended to recover as much as possible of the heat energy lost at the outlet in order to recycle it in the consuming areas.
Grâce à cette disposition, on peut arriver à économiser de 50 à 70 % des besoins énergétiques pour le traitement de la pasteurisation. Thanks to this arrangement, it is possible to save 50 to 70% of the energy requirements for the treatment of pasteurization.
Conformément à l'invention, il est prévu au moins une pompe à chaleur récupérant à partir de bains recevant le liquide de refroidissement déjà employé, la majeure partie de la chaleur qui sert ensuite au réchauffement du liquide de pasteurisation qui est utilisé dans la partie avant et centrale du pasteurisateur pour réchauffer les produits à pasteuriser, ce liquide recyclé étant prélevé dans la zone de sortie du pasteurisateur évitant ainsi une perte importante d'énergie qui était jusqu'à présent dissipée dans l'atmosphère. According to the invention, there is provided at least one heat pump recovering from baths receiving the coolant already used, most of the heat which is then used to heat the pasteurization liquid which is used in the front part and central unit of the pasteurizer to heat the products to be pasteurized, this recycled liquid being taken from the outlet area of the pasteurizer thus avoiding a significant loss of energy which has hitherto been dissipated in the atmosphere.
Suivant une autre particularité de l'invention, plusieurs pompes à chaleur sont accouplées de façon à augmenter la quantité d'énergie récupérée pour permettre le recyclage à haute température du liquide de pasteurisation dans la zone centrale du pasteurisateur. According to another feature of the invention, several heat pumps are coupled so as to increase the amount of energy recovered to allow recycling at high temperature of the pasteurization liquid in the central area of the pasteurizer.
Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.
Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées,à titre d'exemples non limitatifs,aux dessins annexés. Embodiments of the object of the invention are shown, by way of nonlimiting examples, in the accompanying drawings.
La fig. 1 est un schéma d'un appareil pasteurisateur muni d'une pompe à chaleur. Fig. 1 is a diagram of a pasteurizing device fitted with a heat pump.
La fig. 2 est également un appareil pasteurisateur muni de deux pompes à chaleur, groupe permettant la récupération de chaleur dans différentes zones du pasteurisateur. Fig. 2 is also a pasteurizer device provided with two heat pumps, group allowing the recovery of heat in different areas of the pasteurizer.
A la fig. 1, on a représenté schématiquement par un rectangle 1 le tunnel du pasteurisateur dans lequel se trouvent placés les dispositifs mécaniques, c'est-à-dire la grille fixe et la grille mobile ainsi que les organes moteur permettant le mouvement relatif des grilles et par là le déplacement pas à pas des bouteilles ou autres récipients contenant un produit à pasteuriser. Par mesure de simplification, ces organes n'ont pas été représentés. Par contre, on a représenté une courbe X1, X2 qui schématise la courbe des températures régnant à l'intérieur des récipients. Le liquide chaud permettant la pasteurisation est distribué à l'entrée par une rampe d'arrosage 2 placée au-dessus d'un réservoir de récupération 3. La rampe 2 reçoit par l'intermédiaire d'un circuit 4 le liquide chaud sous pression provenant de la pompe à chaleur PC. In fig. 1, there is shown diagrammatically by a rectangle 1 the tunnel of the pasteurizer in which the mechanical devices are placed, that is to say the fixed grid and the movable grid as well as the drive members allowing the relative movement of the grids and by there the displacement step by step of bottles or other receptacles containing a product to be pasteurized. For simplification, these bodies have not been represented. On the other hand, a curve X1, X2 has been shown which diagrams the temperature curve prevailing inside the containers. The hot liquid allowing pasteurization is distributed at the inlet by a spraying boom 2 placed above a recovery tank 3. The ramp 2 receives via a circuit 4 the hot liquid under pressure from of the PC heat pump.
Ce liquide en tombant dans le réservoir de récupération 3 est repris par une crépine 5, qui par un circuit 6, et une pompe 7 puis par un circuit 8 aboutit à une rampe 9 placée au-dessus d'un grand réservoir de récupération 10. Dans le cas présent, le liquide de reprise partant de la crépine 5 pour aboutir à la rampe 9 est utilisé sans réchauffement mais dans certains cas ce liquide pourrait être légèrement réchauffé par une source de chaleur non représentée. This liquid falling into the recovery tank 3 is taken up by a strainer 5, which by a circuit 6, and a pump 7 then by a circuit 8 leads to a ramp 9 placed above a large recovery tank 10. In the present case, the return liquid leaving the strainer 5 to reach the ramp 9 is used without heating but in some cases this liquid could be slightly warmed by a heat source not shown.
La rampe d'arrosage 11 placée à la suite de la rampe d'arrosage 2 distribue un liquide de pasteurisation très chaud qui tombe après usage dans un réservoir de récupération 12 dans lequel sont placées deux crépines 13, 14 qui par des circuits 13a, 14a et des pompes 15, 16 fonctionnent comme la pompe 7 en liaison si nécessaire avec des sources de chaleur non représentées. A la suite de la rampe 11 on trouve une rampe d'arrosage 17 placée au-dessus d'un réservoir de récupération 18 et le liquide tombant de cette rampe 17 dans le réservoir de récupération 18 est repris par une crépine 19 par un circuit 20 et une pompe 21 travaillant, comme dans le cas précédent, avec si nécessaire une source de chaleur. The spray bar 11 placed after the spray bar 2 distributes a very hot pasteurization liquid which falls after use into a recovery tank 12 in which are placed two strainers 13, 14 which by circuits 13a, 14a and pumps 15, 16 operate like pump 7 in connection, if necessary, with heat sources not shown. Following the ramp 11 there is a sprinkler ramp 17 placed above a recovery tank 18 and the liquid falling from this ramp 17 into the recovery tank 18 is taken up by a strainer 19 by a circuit 20 and a pump 21 working, as in the previous case, with a heat source if necessary.
La rampe 9 fait suite à la rampe 17 puis viennent ensuite deux rampes 22, 23. La rampe 22 est alimentée à partir d'une crépine 24, d'un circuit 25 et d'un circuit 27 remontant par l'intermédiaire d'une pompe 26 le liquide vers cette rampe 22. Une crépine 28 reliée par un circuit 29 à une pompe 30 aboutit par un circuit 31 à la pompe à chaleur PC. The ramp 9 follows the ramp 17 and then come two ramps 22, 23. The ramp 22 is supplied from a strainer 24, from a circuit 25 and from a circuit 27 going up via a pumps 26 the liquid to this ramp 22. A strainer 28 connected by a circuit 29 to a pump 30 ends by a circuit 31 in the heat pump PC.
Le liquide prélevé par la crépine 28 est refroidi dans l'évaporateur de la pompe à chaleur puis renvoyé par un circuit 32 sur la rampe 23. Ainsi celle-ci peut projeter le liquide de refroidissement. Une crépine 33 placée également dans le réservoir de récupération 10 permet par un circuit 34 coopérant avec une pompe 35 l'envoi d'une partie du liquide de pasteurisation dans le condenseur de la pompe à chaleur PC puis dans le circuit 4, le liquide est renvoyé à la rampe d'arrosage 2. The liquid sampled by the strainer 28 is cooled in the evaporator of the heat pump then returned by a circuit 32 to the ramp 23. Thus the latter can project the coolant. A strainer 33 also placed in the recovery tank 10 allows by a circuit 34 cooperating with a pump 35 the sending of a part of the pasteurization liquid in the condenser of the heat pump PC then in the circuit 4, the liquid is returned to spray bar 2.
Comme le montre la description qui précède les produits à pasteuriser sont d'abord réchauffés par le liquide de pasteurisation tombant de la rampe dtarrosage 2, la température des produits à pasteuriser est élevée jusqu'à sensiblement 600 puis finalement à haute température égale ou supérieure à 90 C. Les rampes d'arrosage 9, 22, 23 permettent d'abaisser la température des produits à pasteuriser jusqu'à un niveau voisin de la température ambiante à la sortie B du tunnel 1. As the above description shows, the products to be pasteurized are first heated by the pasteurization liquid falling from the spray bar 2, the temperature of the products to be pasteurized is raised to approximately 600 and finally at high temperature equal to or greater than 90 C. The spray bars 9, 22, 23 allow the temperature of the products to be pasteurized to be lowered to a level close to ambient temperature at the outlet B of tunnel 1.
La courbe X1, X2 montre schématiquement la montée en température puis le refroidissement des produits à pasteuriser, la zone de refroidissement permettant du fait des circuits fermés de récupérer une grande quantité d'énergie.The curve X1, X2 schematically shows the rise in temperature and then the cooling of the products to be pasteurized, the cooling zone making it possible, due to the closed circuits, to recover a large amount of energy.
Comme la description le montre, une partie de la chaleur des produits à pasteuriser est récupérée par la pompe à chaleur PC. On obtient une économie d'énergie importante de ce fait et de plus en amenant pratiqueent à la température ambiante les produits pasteurisés on crée une situation telle que l'on obtient une meilleure conservation de ces produits pasteurisés,dans le temps et pour le stockage. L'apport de chaleur n'est donc nécessaire que pour les rampes 11 à 17 et limite ainsi la consommation d'énergie. As the description shows, part of the heat of the products to be pasteurized is recovered by the PC heat pump. This results in significant energy savings and, moreover, by bringing pasteurized products to room temperature, a situation is created which gives better conservation of these pasteurized products, over time and for storage. The heat supply is therefore only necessary for the ramps 11 to 17 and thus limits the energy consumption.
A la fig. 2, on a représenté un tunnel 100 dont l'entrée A permet l'introduction des produits à pasteuriser qui se trouvent tout de suite placés sous une rampe d'arrosage 101 dont l'alimentation est assurée par un circuit 1.02, une pompe 103, un circuit 104 et une crépine 105. Comme dans le cas précédent une pompe assure la reprise du liquide de pasteurisation et son renvoi sur la rampe 101 à partir du bac de récupération 106. Celui-ci est placé au-dessous d'une rampe 107 alimentée par un circuit 108 conduisant le liquide de pasteurisation depuis le bac de récupération 110 placé sous la rampe 101, ce liquide étant repris par une crépine 109, un circuit 111 et une pompe 112. In fig. 2, a tunnel 100 has been shown, the inlet A of which allows the introduction of the products to be pasteurized, which are immediately placed under a spray bar 101, the supply of which is ensured by a circuit 1.02, a pump 103, a circuit 104 and a strainer 105. As in the previous case, a pump ensures the recovery of the pasteurization liquid and its return to the ramp 101 from the recovery tank 106. This is placed below a ramp 107 supplied by a circuit 108 carrying the pasteurization liquid from the recovery tank 110 placed under the ramp 101, this liquid being taken up by a strainer 109, a circuit 111 and a pump 112.
A la rampe 101 succède la rampe 113 placée au-dessus du bac de récupération 114. Le liquide de pasteurisation arrive depuis le bac 115 par une crépine 116 dont le circuit 117 passe à travers une pompe 118 puis par un circuit 119 arrivant à la rampe 113. Le liquide de pasteurisation contenu dans le réservoir de récupération 114 est prélevé par une crépine 120 puis par un circuit 121, une pompe 122, un circuit 123 aboutit à la rampe 124 d'arrosage placée au-dessus du réservoir de récupération 115. The ramp 101 is followed by the ramp 113 placed above the recovery tank 114. The pasteurization liquid arrives from the tank 115 by a strainer 116 whose circuit 117 passes through a pump 118 then by a circuit 119 arriving at the ramp 113. The pasteurization liquid contained in the recovery tank 114 is withdrawn by a strainer 120 then by a circuit 121, a pump 122, a circuit 123 leads to the spraying boom 124 placed above the recovery tank 115.
La rampe d'arrosage 125 placée au-dessus du réservoir de récupération 126 est alimentée par un circuit 127, une pompe 128 qui règle le débit du liquide de pasteurisation provenant du circuit 130 par la crépine 129. The spraying boom 125 placed above the recovery tank 126 is supplied by a circuit 127, a pump 128 which regulates the flow rate of the pasteurization liquid coming from the circuit 130 through the strainer 129.
Finalement, au-dessus du réservoir de récupération: 131 qui contient la crépine 129 se trouve une rampe d'arrosage 132 dont l'alimentation se fait par un circuit 133, une pompe 134 dont un circuit d'alimentation 135 part d'une crépine 136 placée dans le réservoir de récupération 126. Dans la partie centrale du pasteurisateur se trouvent deux rampes d'arrosage t 140, 141. Le circuit 142 part d'une première pompe à chaleur PC1 qui reçoit, par l'intermédiaire d'un circuit 144, d'une pompe 145 reliée par un circuit 146 à la crépine 147, le liquide de pasteurisation contenu dans le réservoir de récupération 148. La rampe 141 est alimentée par un circuit 150 aboutissant à une pompe 151 contrôlant une circulation du liquide de pasteurisation arrivant par un circuit 152 depuis la cré pine 153 placée dans le réservoir de récupération 154. Finally, above the recovery tank: 131 which contains the strainer 129 is a spray bar 132 which is supplied by a circuit 133, a pump 134 including a supply circuit 135 starts with a strainer 136 placed in the recovery tank 126. In the central part of the pasteurizer are two watering booms t 140, 141. The circuit 142 starts from a first heat pump PC1 which receives, via a circuit 144, of a pump 145 connected by a circuit 146 to the strainer 147, the pasteurization liquid contained in the recovery tank 148. The ramp 141 is supplied by a circuit 150 leading to a pump 151 controlling a circulation of the pasteurization liquid arriving by a circuit 152 from the pine creat 153 placed in the recovery tank 154.
Finalement la rampe 160 placée près de la sortie du tunnel 100 est alimentée par un circuit 161 venant de la zone froide d'une pompe à chaleur PC2 qui reçoit le liquide de refroidissement du réservoir de récupération 162 au moyen d'une crépine 163 et à travers une pompe 164, 165, et 166 désignant les conduits reliant d'une part, la crépine 163 à la pompe 164 et, d'autre part, cette pompe 164 à la partie froide de la pompe à chaleur PC2. Finally, the ramp 160 placed near the exit of the tunnel 100 is supplied by a circuit 161 coming from the cold zone of a heat pump PC2 which receives the coolant from the recovery tank 162 by means of a strainer 163 and at through a pump 164, 165, and 166 designating the conduits connecting on the one hand, the strainer 163 to the pump 164 and, on the other hand, this pump 164 to the cold part of the heat pump PC2.
La pompe à chaleur PC2 est reliée à la pompe à chaleur PC1 par deux conduits 170, 171 permettant la récupération de l'énergie provenant de la pompe à chaleur PC2 par la partie froide de la pompe à chaleur PC1 qui finalement fournit l'énergie calorifique au liquide de pasteurisation distribué par la rampe d'arrosage 140. The heat pump PC2 is connected to the heat pump PC1 by two conduits 170, 171 allowing the recovery of the energy coming from the heat pump PC2 by the cold part of the heat pump PC1 which finally provides the heat energy to the pasteurization liquid distributed by the watering boom 140.
Comme dans le cas précédent, la courbe de chaleur
X1, X2 montre la température des produits à pasteuriser à l'entrée du tunnel A puis la montée en température de ces produits par les rampes 101, 113, 125, î40.Vientensuitelepalier de maiNt > n à la température de pasteurisation voisine de 900C par exemple dans la zone centrale de la courbe sous la rampe 141 puis sa descente, du fait de la projection de liquide par les rampes 132, 124, 107, 160 jusqu'à une température ambiante à la sortie B du tunnel 100.As in the previous case, the heat curve
X1, X2 shows the temperature of the products to be pasteurized at the entrance to tunnel A then the temperature rise of these products by the ramps 101, 113, 125, î40. Next comes the staircase of May> n at the pasteurization temperature close to 900C by example in the central zone of the curve under the ramp 141 then its descent, due to the projection of liquid by the ramps 132, 124, 107, 160 to an ambient temperature at the outlet B of the tunnel 100.
Le dispositif représenté à la fig. 2 permet d'utiliser d'une manière très satisfaisante et équilibrée l'énergie calorifique puisque la montée en température des produits à pasteuriser est obtenue par le transfert de l'énergie récupérée au moment du refroidissement des produits pasteurisés dans la zone des rampes 132, 124, 107 et plus particulièrement dans la zone de rampe 160 où une partie de l'énergie calorifique est récupérée et recyclée grâce aux étages des pompes à chaleur
PC1 et PC2, ce qui fait qu'une très petite quantité d'énergie calorifique est nécessaire pour le maintien en température du liquide de pasteurisation dans les zones des rampes 101, 113, 125 et plus particulièrement dans les zones de rampes 140, 141, cette fourniture d'énergie se faisant par des moyens convenables appropriés.The device shown in fig. 2 allows the heat energy to be used in a very satisfactory and balanced manner since the temperature rise of the products to be pasteurized is obtained by the transfer of the energy recovered at the time of the cooling of the pasteurized products in the area of the ramps 132, 124, 107 and more particularly in the ramp zone 160 where part of the heat energy is recovered and recycled thanks to the stages of the heat pumps
PC1 and PC2, which means that a very small amount of heat energy is required to maintain the temperature of the pasteurization liquid in the areas of the ramps 101, 113, 125 and more particularly in the areas of the ramps 140, 141, this supply of energy being made by suitable suitable means.
L'énergie ainsi récupérée du fait du coefficient de performance des pompes à chaleur PC ou PC1, PC2 peut permettre une économie d'énergie égale sensiblement à la moitié, voire aux deux tiers de celle utilisée actuellement sur les pasteurisateurs à tunnel courants. The energy thus recovered due to the coefficient of performance of the heat pumps PC or PC1, PC2 can allow an energy saving equal to substantially half, or even two thirds, of that currently used on current tunnel pasteurizers.
Pratiquement avec ces installations, il est possible d'extraire des quantités de chaleur considérables permettant un écart de température par un système forcé beaucoup plus important que dans le système ancien et l'on peut dire aisément que l'écart de température entre les zones d'échanges concernées peut alors etre au moins de 300C. Practically with these installations, it is possible to extract considerable amounts of heat allowing a temperature difference by a forced system much larger than in the old system and it can easily be said that the temperature difference between the zones d 'exchanges concerned can then be at least 300C.
Ces installations sus-décrites permettant d'avoir des écarts de température très importants. amènent une disposition particulière de la répartition des zones chaudes et froides conduisant à un déplacement plus rapide et par conséquent déterminant une surface de traitement-plus faible ce qui amène un coût d'installation moins élevé avec une température de sortie des produits pasteurisés beaucoup plus basse, donnant une meilleure qualité commerciale des produits traités et améliorant très sensiblement les conditions de stockage. These above-described installations make it possible to have very large temperature differences. bring a particular arrangement of the distribution of the hot and cold zones leading to a faster displacement and consequently determining a lower surface of treatment which brings a lower cost of installation with a temperature of exit of the pasteurized products much lower , giving a better commercial quality of the products treated and very significantly improving the storage conditions.
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