WO1999000484A1 - Method for concentrating a solution such as grape must at low temperature and atmospheric pressure - Google Patents

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Abstract

The invention concerns a method for concentrating solutions such as grape must, characterised in that it consists of the following steps: bringing the solution to be concentrated, taken at storage temperature, above a tank to diffuse it in sheet, by gravity and at atmospheric pressure; force the resulting diffused solution to trickle down around heating elements; maintain the temperature of said heating elements at about 80 °C to produce partial evaporation of the solution without allowing the temperature of the final concentrate to exceed 50 °C; mechanically extracting the resulting vapours by generating inside the tank an current from an intake of cold and dry air according to an adjusted flow rate to avoid re-condensation while limiting their velocity; recuperating the concentrate at the bottom of the tank and sending it back to generate a continuous concentration cycle.

Description

PROCEDE DE CONCENTRATION D'UNE SOLUTION TELLE QUE MOUTS DE RAISIN A BASSE TEMPERATURE ET PRESSION ATMOSPHERIQUEPROCESS OF CONCENTRATION OF A SOLUTION SUCH AS GRAPE MUSTS AT LOW TEMPERATURE AND ATMOSPHERIC PRESSURE
L ' invention concerne un procédé d'évaporation/extraction d'une solution du type des moûts et jus de raisin ou analogues permettant d'élever la concentration de la solution comme par exemple d'augmenter le titre d'alcool de moûts de raisin stocké dans une cuve de fermentation ; 1 ' invention concerne également un dispositif mettant en oeuvre le procédé.The invention relates to a method of evaporation / extraction of a solution of the type of grape must and juice or the like making it possible to raise the concentration of the solution, such as for example increasing the alcohol content of stored grape must. in a fermentation tank; 1 the invention also relates to a device implementing the method.
On connaît bien le principe de chaptalisation permettant d'enrichir les moûts en sucre afin d'élever le titre d'alcool des jus de raisin au moment de leur fermentation. Ces techniques sont bien connues et aboutissent à augmenter le titre d'alcool d'une production de vin tout en conservant son volume initial. Aujourd'hui et compte tenu des surproductions que connaissent certains vignobles, les techniques dites soustractives sont préférées aux premières techniques de chaptalisation ; pour l'essentiel, ces procédés visent à concentrer les moûts pour leur retirer de l'eau. On utilise déjà un certain nombre de ces techniques, par exemple le passerillage hors souche, la cryoextraction, l'osmose inverse, et plus récemment 1 ' évaporation à base température sous vide. Si le procédé de passerillage convient parfaitement bien aux vins blancs notamment liquoreux, l'osmose inverse et 1 ' évaporation basse température sous vide semblent mieux adaptées pour renforcer les moûts rouges dilués.We are well aware of the principle of chaptalisation which makes it possible to enrich musts with sugar in order to raise the alcohol content of grape juice at the time of their fermentation. These techniques are well known and result in increasing the alcohol content of a wine production while retaining its initial volume. Today and taking into account the overproduction experienced by certain vineyards, the so-called subtractive techniques are preferred to the first chaptalization techniques; for the most part, these processes aim to concentrate the musts to remove water from them. A certain number of these techniques are already used, for example passillage without strain, cryoextraction, reverse osmosis, and more recently evaporation at low temperature under vacuum. If the passerillage process is perfectly suited to white wines, especially sweet wines, reverse osmosis and low temperature evaporation under vacuum seem better suited to reinforce diluted red musts.
La présente invention entre précisément dans la deuxième catégorie des concentrateurs de solutions et notamment de moûts de raisin à basse température particulièrement efficace dans la concentration des vins rouges ou blancs.The present invention falls precisely into the second category of concentrators of solutions and in particular of grape musts at low temperature which is particularly effective in the concentration of red or white wines.
Jusqu'ici on considérait qu'étant donné que la température de dégradation des moûts de raisin est comprise entre 25 °C et 35°C selon les cépages, il était absolument impossible d'évaporer sous pression atmosphérique l'eau contenue dans les moûts de raisin puisque cette évaporation ne pouvait se faire qu'au delà d'une température de 100°C. Dans ces conditions, il a été souvent proposé pour baisser la température d' évaporation, de procéder par évaporation sous vide, parfois même complétée par des circuits tubulaires annexes alimentés en fluide frigorigène, risquant au passage le blocage thermique de 1 ' installation par le givre ou encore la poluttion des vapeurs de la solution à concentrer. Outre l'investissement fort important de telles installations, les risques de pollution de la solution, il reste encore que de tels systèmes consomment énormément d'énergie et nécessitent un entretien coûteux.Until now, it was considered that since the degradation temperature of grape must is between 25 ° C and 35 ° C depending on the grape variety, it was absolutely impossible to evaporate under pressure atmospheric water contained in grape must since this evaporation could only take place above a temperature of 100 ° C. Under these conditions, it has often been proposed to lower the evaporation temperature, to proceed by vacuum evaporation, sometimes even supplemented by additional tubular circuits supplied with refrigerant, risking the thermal blocking of the installation by frost or the poluttion of the vapors of the solution to be concentrated. In addition to the very significant investment of such installations, the risks of pollution of the solution, the fact remains that such systems consume a great deal of energy and require costly maintenance.
C ' est pourquoi il a été proposé plus récemment des techniques d'évaporation/condensation fonctionnant sous vide, telles que décrites dans le brevet français FR- 2.665.245 et qui est caractérisé en ce que l'unité d'évaporation/concentration comporte un dispositif de compression avant condensation d'une partie de la vapeur de solution obtenue dans le compartiment d' évaporation.This is why it has been proposed more recently evaporation / condensation techniques operating under vacuum, as described in French patent FR-2,665,245 and which is characterized in that the evaporation / concentration unit comprises a compression device before condensation of part of the solution vapor obtained in the evaporation compartment.
Une telle unité de concentration quelque soit son efficacité par ailleurs, représente encore des coûts d'investissement et d'entretien extrêmement élevés, dans la mesure où, il est nécessaire d'adjoindre à la production de calories des dispositifs de mise sous vide de l'enceinte de concentration, ainsi que plusieurs dispositifs de thermocompression, dont on connaît et le coût et la fragilité.Such a concentration unit, whatever its effectiveness, moreover, represents extremely high investment and maintenance costs, insofar as it is necessary to add to the production of calories devices for evacuating the 'concentration enclosure, as well as several thermocompression devices, which are known and the cost and fragility.
En outre, une telle unité de concentration n'est pas réellement mobile et deplaçable compte tenu de son encombrement d'une part, et de sa mise en oeuvre d'autre part.In addition, such a concentration unit is not really mobile and movable given its size on the one hand, and its implementation on the other hand.
La présente invention vise donc à palier tous les inconvénients précédemment évoqués en proposant un procédé de concentration de solutions, tels que notamment les moûts, jus de raisin, ou analogues caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - amener à partir d'une cuve de stockage la solution à concentrer prise à sa température de stockage, en partie haute d'un caisson d' évaporation, pour la diffuser en nappe, avantageusement par gravité et à la pression atmosphérique,The present invention therefore aims to overcome all the drawbacks mentioned above by proposing a method for concentrating solutions, such as in particular musts, grape juice, or the like, characterized in that it comprises the steps consisting in: bring the solution to be concentrated, taken from its storage tank, to its storage temperature, in the upper part of an evaporation box, to diffuse it in a sheet, advantageously by gravity and at atmospheric pressure,
- contraindre les gouttelettes de la solution ainsi diffusées à venir ruisseler autour d'éléments chauffants entravant leur chute,- forcing the droplets of the solution thus diffused to come and run around heating elements preventing their fall,
- maintenir la température desdits éléments chauffants autour de 80°C pour créer une évaporation partielle de la solution sans que la température du concentrât final n'excède 50° à 55°C,- maintain the temperature of said heating elements around 80 ° C to create a partial evaporation of the solution without the temperature of the final concentrate exceeding 50 ° to 55 ° C,
- extraire mécaniquement les vapeurs ainsi obtenues en créant à l'intérieur du caisson un courant d'air très turbulent à partir d'une entrée d'air froid et sec selon un débit réglé pour éviter toute recondensation des vapeurs tout en limitant leur vitesse pour éviter le risque d'entraînement du concentrât,- mechanically extract the vapors thus obtained by creating a very turbulent air flow inside the box from a cold and dry air inlet at a regulated flow rate to avoid any recondensation of the vapors while limiting their speed to avoid the risk of entrainment of the concentrate,
- récupérer le concentrât en fond du caisson pour le renvoyer par exemple en tête de la cuve de stockage et créer ainsi un cycle continu de concentration de la solution.- recover the concentrate at the bottom of the box to return it, for example to the head of the storage tank and thus create a continuous cycle of concentration of the solution.
Bien entendu, l'invention concerne également un dispositif mettant en oeuvre le procédé qui vient d'être donné en proposant un concentrateur de solution obtenu à partir d'un caisson d ' évaporation muni :Of course, the invention also relates to a device implementing the process which has just been given by proposing a solution concentrator obtained from an evaporation box provided with:
- en partie haute, d'au moins une barre de diffusion connectée à une cuve de stockage de la solution, par une canalisation extérieure munie d'une vanne de réglage du débit,- in the upper part, at least one diffusion bar connected to a solution storage tank, by an external pipe fitted with a flow control valve,
- en partie médiane, d'un jeu d'éléments chauffants s' étendant sous la ou les barre(s) de diffusion pour recevoir et faire ruisseler les gouttelettes de solution diffusées pour les vaporiser partiellement, lesdits éléments étant reliés à une production de calories externe et,- in the middle part, of a set of heating elements extending under the diffusion bar (s) to receive and trickle the droplets of diffused solution to partially vaporize them, said elements being connected to a production of calories external and,
- en partie basse, d'un réceptacle pour recueillir le concentrât relié à une canalisation extérieure de soutirage éventuellement couplée avec une pompe de relevage pour envoyer le concentrât en tête de la cuve de stockage, ce concentrateur étant caractérisé en ce que le caisson est muni d'un extracteur soutirant l'air humide en un point du capot de fermeture supérieur, la section de l'entrée d'air, la température de l'air entrant et le débit de l'extracteur étant réglés pour qu'à débit donné de la solution à concentrer, il n'y ait ni recondensation des vapeurs, ni entraînement du concentrât résultant d'une vitesse d'extraction excessive.- in the lower part, a receptacle for collecting the concentrate connected to an external pipe of racking optionally coupled with a lifting pump to send the concentrate to the head of the storage tank, this concentrator being characterized in that the box is provided with an extractor drawing the humid air at one point of the upper closing cover, the section of the air inlet, the temperature of the incoming air and the flow rate of the extractor being adjusted so that at given flow rate of the solution to be concentrated, there is neither recondensation of the vapors, nor entrainment of the concentrate resulting from excessive extraction speed.
On comprend facilement qu'un tel procédé soit particulièrement avantageux pour la concentration de solutions tels que moûts de raisin afin d'augmenter le titre d'alcool des jus obtenus par soutirage d'eau et non par addition de sucre.It is easily understood that such a process is particularly advantageous for the concentration of solutions such as grape must in order to increase the alcohol content of the juices obtained by drawing off water and not by adding sugar.
Le procédé conforme à 1 ' invention ne prévoyant qu'une évaporation à basse température et à la pression atmosphérique en préconisant de soumettre les moûts à un choc thermique créant des vapeurs immédiatement entraînées par extraction mécanique forcée à partir d'un air à température ambiante, voire à partir d'un air refroidi, procure incontestablement un concentrât dont la température est relativement faible (de l'ordre de 50°C) sans pour autant nécessiter des installations compliquées et coûteuses en investissement, en fonctionnement et en entretien.The process in accordance with the invention providing only for evaporation at low temperature and at atmospheric pressure by recommending subjecting the musts to a thermal shock creating vapors immediately entrained by forced mechanical extraction from air at room temperature, or even from cooled air, undoubtedly provides a concentrate whose temperature is relatively low (of the order of 50 ° C) without requiring complicated and costly installations in investment, operation and maintenance.
D'autres avantages ressortiront mieux encore de la description qui va suivre d'un exemple particulier de concentrateur conforme à l'invention donné ci-après seulement à titre d'illustration non limitative des caractéristiques de l'invention en référence au dessin annexé sur lequel :Other advantages will emerge more clearly from the description which follows of a particular example of a concentrator in accordance with the invention given below only by way of nonlimiting illustration of the characteristics of the invention with reference to the appended drawing in which :
- la figure 1 est un synoptique de 1 ' installation complète du concentrateur de solution en fonctionnement pour le traitement de moûts de raisin dans une cuve de stockage,FIG. 1 is a block diagram of the complete installation of the solution concentrator in operation for the treatment of grape must in a storage tank,
- la figure 2 représente en perspective la disposition interne du caisson d ' évaporation conforme à 1 * invention montrant entre autres les dispositions relatives des éléments chauffants en nappes et leurs accessoires, coopérant avec deux barres de diffusion des moûts à concentrer. En référence à la figure 1 des dessins, il sera maintenant décrit un exemple de réalisation pratique de concentrateur destiné à traiter une cuve de fermentation de moûts de raisin afin de parvenir à élever son titre d'alcool par évaporation partielle de l'eau contenue dans les moûts.- Figure 2 shows in perspective the internal arrangement of the evaporation box according to 1 * invention showing inter alia the relative arrangements of the heating elements in sheets and their accessories, cooperating with two bars for the distribution of the musts to be concentrated. Referring to Figure 1 of the drawings, there will now be described a practical embodiment of a concentrator intended for treating a fermentation tank of grape must in order to achieve raising its alcohol content by partial evaporation of the water contained in musts.
A cet effet, le caisson d ' évaporation 1 du concentrateur conforme à l'invention, est relié à une cuve de fermentation 2 contenant à l'origine par exemple 1.650 litres de moûts, stockés à une température voisine de 16°C, par une canalisation 3 couplée avec une vanne 4 destinée à réguler le débit des moûts vers le caisson 1 du concentrateur ; le caisson 1 est en réalité une cuve en inox de forme parallèlépipédique ayant pour l'exemple une longueur de 2,20 m sur une hauteur de 1,45 m et une largeur de 0,55 m. Le caisson 1 comporte en partie supérieure un couvercle 5 prévu pour une fermeture relativement étanche de la cuve.For this purpose, the evaporation box 1 of the concentrator according to the invention is connected to a fermentation tank 2 originally containing for example 1,650 liters of musts, stored at a temperature close to 16 ° C, by a line 3 coupled with a valve 4 intended to regulate the flow of musts to the casing 1 of the concentrator; the box 1 is actually a stainless steel tank of parallelepiped shape having for example a length of 2.20 m on a height of 1.45 m and a width of 0.55 m. The box 1 has in the upper part a cover 5 provided for a relatively tight closure of the tank.
Le couvercle 5 présente sur sa surface supérieure une prise d'air 6 circulaire dont le diamètre est égal à 30 cm couplée avec un extracteur d'air 7 réglé en fonctionnement nominal pour un débit de 900 m^/heure.The cover 5 has on its upper surface a circular air intake 6 whose diameter is equal to 30 cm coupled with an air extractor 7 set in nominal operation for a flow rate of 900 m ^ / hour.
A l'intérieur du caisson 1, situé dans la partie la plus élevée de la cuve proche du couvercle 5, six barres de diffusion 8 sont couplé (es) par l'une de leurs extrémités à la vanne 4 reliant par la canalisation 3 le caisson 1 à la cuve de stockage 2 ; pour la clarté du dessin, seules deux barres de diffusion 8 ont été représentées sur la perspective de la figure 2 ; chaque barre de diffusion 8 disposée longitudinalement et horizontalement dans le caisson 1 de part et d'autre du le plan de symétrie dudit caisson est munie avantageusement d'un certain nombre de perçages 9 de diamètre relativement petit, égal dans l'exemple à 2,5 mm, et disposés tout le long des barres 8 à intervalles réguliers espacés de 2,5 cm environ. Bien entendu, les barres 8 peuvent être de toutes formes possibles et comporter d'autres dispositions de perçages 9, susceptibles d'être mieux adaptés à d'autres débits pour des traitements de grande ampleur notamment.Inside the box 1, located in the highest part of the tank close to the cover 5, six diffusion bars 8 are coupled (es) by one of their ends to the valve 4 connecting by the pipe 3 the box 1 to the storage tank 2; for clarity of the drawing, only two diffusion bars 8 have been shown in the perspective of FIG. 2; each diffusion bar 8 disposed longitudinally and horizontally in the box 1 on either side of the plane of symmetry of said box is advantageously provided with a number of holes 9 of relatively small diameter, equal in the example to 2, 5 mm, and arranged all along bars 8 at regular intervals spaced about 2.5 cm apart. Of course, the bars 8 can be of any possible shape and include other drilling arrangements 9, capable of being better adapted to other flow rates, in particular for large-scale treatments.
Disposées en dessous et au droit des barres de diffusion 8 dans des directions parallèles suivant des plans horizontaux successifs et espacés de 8 cm, seize nappes 10 comportant chacune six éléments tubulaires chauffants 11, ayant un diamètre externe de 25 mm, s'étendent pratiquement sur toute la longueur du caisson 1 ; chaque nappe 10 est en fait constituée par un serpentin tubulaire dont 1 ' une des extrémités est couplée à une nourrice d'alimentation 12 principale, et l'autre à une nourrice d'échappement 13 et ce, conformément à la représentation en perspective simplifiée de la figure 2. Les deux nourrices d'entrée et de sortie, 12 et 13, sont disposées verticalement de part et d'autre d'une même face latérale du caisson 1.Arranged below and to the right of the diffusion bars 8 in parallel directions along successive horizontal planes and spaced 8 cm apart, sixteen layers 10 each comprising six tubular heating elements 11, having an external diameter of 25 mm, extend practically over the entire length of the box 1; each ply 10 is in fact constituted by a tubular coil, one of the ends of which is coupled to a main supply manifold 12, and the other to an exhaust manifold 13, in accordance with the simplified perspective representation of FIG. 2. The two inlet and outlet manifolds, 12 and 13, are arranged vertically on either side of the same side face of the box 1.
La nourrice d'alimentation 12 est reliée en partie basse à une canalisation EC à la sortie d'une unité de production de calories, c'est-à-dire une simple chaudière 14 produisant de l'eau chaude et la nourrice de sortie 13 est reliée en partie haute à une canalisation externe EF de retour à la chaudière 14. Suivant ce schéma, le fluide caloporteur, de l'eau dans l'exemple, est porté à une température voisine de 80°C, qui est ensuite introduite à l'entrée de chaque nappe 10, pour amener enfin les surfaces externes de chaque élément chauffant 11 à une température superficielle voisine de 70°C. On remarquera que la chaudière 14 maintient la température des nappes pendant toute la durée du traitement, un circuit de circulation par simple convexion, éventuellement secondée par une pompe de circulation, s 'établissant entre la production de la chaudière 14 et les nappes 10 des éléments chauffants 11. La circulation d'air à l'intérieur du caisson 1, comme on l'a vu, forcée par l'extracteur mécanique 7, qui vient coopérer avec une entrée d'air 15 de section égale à 1.325 cm2 environ prévue en partie basse du caisson 1 sur une face latérale de manière à être le plus éloigné possible de la sortie d'air humide 6 disposée sur la surface supérieure du couvercle 5 du caisson 1.The feed nurse 12 is connected at the bottom to a pipe EC at the outlet of a calorie production unit, that is to say a simple boiler 14 producing hot water and the outlet nurse 13 is connected in the upper part to an external pipe EF returning to the boiler 14. According to this diagram, the heat transfer fluid, water in the example, is brought to a temperature in the region of 80 ° C., which is then introduced to the inlet of each sheet 10, to finally bring the external surfaces of each heating element 11 to a surface temperature close to 70 ° C. It will be noted that the boiler 14 maintains the temperature of the layers throughout the duration of the treatment, a circulation circuit by simple convection, possibly seconded by a circulation pump, being established between the production of the boiler 14 and the layers 10 of the elements. heated 11. The air circulation inside the box 1, as we have seen, forced by the mechanical extractor 7, which cooperates with an air inlet 15 of section equal to about 1.325 cm 2 provided in the lower part of the box 1 on a side face so as to be as far as possible from the humid air outlet 6 disposed on the upper surface of the cover 5 of the box 1.
L'entrée 15 d'air frais AF peut être selon une première variante laissée libre, ce qui procure une ventilation interne avec un air à température ambiante. Il est bien certain que plus la température de 1 ' air AF d'entrée est basse et plus le degré hygrométrique de cet air est faible, plus la ventilation interne sera à même de se charger d'humidité pour un même volume d'air entraîné, c'est-à-dire plus l'extraction d'eau sera importante et le rendement du concentrateur sera grand ; c ' est pourquoi il est accessoirement prévu de coupler à l'entrée d'air 15 un classique dispositif refroidisseur 16 qui est représenté en pointillés sur la figure 1. On notera qu'en utilisation normale, le refroidissement de l'air d'entrée n'apparait pas nécessaire, ce qui limite encore les coûts de fonctionnement. Il peut être d'ailleurs nécessaire, au contraire de ce qui vient d'être dit, de réchauffer l'air entrant par l'entrée 15 ; pour cela, on intercale un simple jeu de résistances 17 dans l'air aspiré AF. Il est en effet possible, dans certains cas particuliers d'utilisation, qu'il soit nécessaire de réguler la température de l'air AF admis dans le caisson 1 afin de limiter la recondensation des vapeurs avant leur extraction.The inlet 15 for fresh air AF can be, according to a first variant, left free, which provides internal ventilation with air at ambient temperature. It is certain that the lower the temperature of the inlet air AF and the lower the humidity of this air, the more the internal ventilation will be able to take care of humidity for the same volume of entrained air. , that is to say, the greater the water extraction and the greater the efficiency of the concentrator; this is why it is incidentally planned to couple to the air inlet 15 a conventional cooling device 16 which is shown in dotted lines in FIG. 1. It will be noted that in normal use, the cooling of the inlet air does not appear necessary, which further limits the operating costs. It may also be necessary, contrary to what has just been said, to heat the air entering through inlet 15; for this, a simple set of resistors 17 is inserted in the air aspirated AF. It is indeed possible, in certain specific cases of use, that it is necessary to regulate the temperature of the air AF admitted into the box 1 in order to limit the recondensation of the vapors before their extraction.
Bien entendu, l'entrée d'air 15 peut être de toute forme que l'on voudra, mais les essais ont démontré une bonne efficacité en prenant une entrée de forme rectangulaire de 25 cm de hauteur et de 53 cm de largeur. II est évident que l'air entrant AF doit être dirigé le plus possible vers le fond de la cuve pour lui assurer un trajet intérieur le plus enveloppant possible autour des nappes 10 ; pour cela on ajoutera avantageusement un déflecteur avant l'entrée 15 tel que schématisé en figure 1 ; l'entrée d'air 15 est, en outre, située en partie inférieure du caisson 1 juste au dessus du réceptacle 18 prévu au fond du caisson 1 pour recueillir les concentrats 19 après ruissellement des gouttelettes de moût sur les nappes 10 des éléments chauffants 11 ; les jus 19 ainsi recueillis dans le réceptacle 18 sont à une température n'excédant pas 50°C en phase terminale du traitement ; on sait tout à fait qu'à cette température là, les qualités organoleptiques du vin ne sont en aucun cas atteintes, et des études ont montré que le comportement à long terme des vins ainsi concentrés, ne subissaient aucune modification au cours de leur vieillissement . Le concentrât 19 est alors récupéré par un orifice 20 couplé à une canalisation 21 qui renvoie à l'aide d'une pompe 22 les jus ainsi concentrés en tête de la cuve de stockage 2 afin de perpétuer le cycle de fonctionnement jusqu'à ce que le titre alcoolique des moûts contenus dans la cuve atteigne la valeur que 1 ' on s'est fixé.Of course, the air inlet 15 can be of any shape that one wishes, but the tests have demonstrated good efficiency by taking an inlet of rectangular shape 25 cm high and 53 cm wide. It is obvious that the incoming air AF must be directed as far as possible towards the bottom of the tank to provide it with an interior path that is as enveloping as possible around the layers 10; for this we will advantageously add a deflector before entry 15 as shown diagrammatically in FIG. 1; the air inlet 15 is, furthermore, located in the lower part of the casing 1 just above the receptacle 18 provided at the bottom of the casing 1 for collecting the concentrates 19 after the droplets of wort have trickled onto the layers 10 of the heating elements 11 ; the juices 19 thus collected in the receptacle 18 are at a temperature not exceeding 50 ° C in the terminal phase of the treatment; we know quite well that at this temperature, the organoleptic qualities of wine are in no way reached, and studies have shown that the long-term behavior of wines thus concentrated, underwent no modification during their aging. The concentrate 19 is then recovered by an orifice 20 coupled to a pipe 21 which returns using a pump 22 the juices thus concentrated at the head of the storage tank 2 in order to perpetuate the operating cycle until the alcoholic strength of the musts contained in the tank reaches the value one has set for oneself.
En fonctionnement, le concentrateur conforme à la description qui vient d'être donnée, a été utilisé pour concentrer des moûts stockés dans une cuve 2 contenant 1.650 litres au départ de l'opération de concentration. A ce moment la température interne du moûts était en moyenne de 16°C ; les mesures au mustimètre indiquaient au même instant 1.070, soit un titre de 9,7° d'alcool (des mesures parallèles au réfractomètre indiquaient 10,3° d'alcool). Au démarrage de l'opération, la température de l'eau dans la chaudière 14 était égale à 70 °C et le débit de l'extracteur 7 était réglé à 900 m^/heure alors que la température de l'air à l'extérieur avoisinait 15°C, le refroidisseur 16 n'étant pas utilisé pour l'expérience. Après 3 heures et 10 minutes de fonctionnement, la quantité restante de moûts était de 1.340 litres, sa température interne étant invariante à 16 °C et le mustimètre indiquait alors 1.090 soit 11,8° d'alcool (lecture directe au réfractomètre 12,3° d'alcool). On a pu également relever que la température du jus extrait du caisson d' évaporation était égal à 53°C c'est-à-dire sans influence sur les jus traités. Il ressort en définitive qu'après un petit peu plus de 3 heures de fonctionnement, la concentration moyenne est de l'ordre de 100 litres par heure donnant pour le cas d'espèce une élévation du titre d'alcool pour la cuve considérée de 2°.In operation, the concentrator in accordance with the description which has just been given has been used to concentrate musts stored in a tank 2 containing 1,650 liters at the start of the concentration operation. At that time the internal temperature of the musts was on average 16 ° C; measurements at the mustimeter indicated at the same time 1.070, that is to say a titer of 9.7 ° of alcohol (measurements parallel to the refractometer indicated 10.3 ° of alcohol). At the start of the operation, the temperature of the water in the boiler 14 was equal to 70 ° C. and the flow rate of the extractor 7 was adjusted to 900 m 3 / hour while the air temperature at outside was around 15 ° C, cooler 16 not being used for the experiment. After 3 hours and 10 minutes of operation, the remaining quantity of musts was 1.340 liters, its internal temperature being invariant at 16 ° C and the mustimeter then indicated 1.090 or 11.8 ° of alcohol (direct reading with the 12.3 ° alcohol refractometer). It was also noted that the temperature of the juice extracted from the evaporation box was equal to 53 ° C, that is to say without influence on the treated juices. It turns out ultimately that after a little more than 3 hours of operation, the average concentration is of the order of 100 liters per hour giving for the case in point a rise in the titer of alcohol for the tank considered by 2 °.
Naturellement, l'installation conforme à ce qui vient d'être décrit, peut être utilisée pour réchauffer les moûts dans une cuve de fermentation, pour provoquer ou améliorer la fermentation du vin ; on comprend alors que pour cette utilisation il suffise d'utiliser les nappes d'éléments chauffants alimentées comme pour la concentration par une chaudière à bonne température.Naturally, the installation in accordance with what has just been described can be used to heat the musts in a fermentation tank, to cause or improve the fermentation of the wine; it is then understood that for this use it suffices to use the layers of heated heating elements as for the concentration by a boiler at the right temperature.
De même, il est évident que l'on peut traiter de la même manière, d'autres produits que des moûts de raisin, et le dispositif est directement applicable à toutes solutions chimiques ou agro-alimentaires telles que par exemple les jus de fruit ou analogues. Likewise, it is obvious that other products than grape must can be treated in the same way, and the device is directly applicable to any chemical or agrifood solution such as for example fruit juice or analogues.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de concentration des solutions telles que les moûts et les jus de raisin ou analogues, consistant à :1 - Process for concentrating solutions such as grape must and juice or the like, consisting in:
- amener, à partir d'une cuve de stockage la solution à concentrer, prise à sa température de stockage, en partie haute d'un caisson d' évaporation pour la diffuser en nappe, par gravité,- bring, from a storage tank the solution to be concentrated, taken at its storage temperature, in the upper part of an evaporation box to diffuse it in a sheet, by gravity,
- contraindre les gouttelettes de la solution ainsi diffusée, à venir ruisseler autour d'éléments chauffants entravant leur chute pour créer une évaporation partielle de la solution, - récupérer le concentrât en fond de caisson pour le renvoyer par exemple en tête de la cuve de stockage et créer ainsi un cycle continu de concentration de la solution, caractérisé en ce qu'on maintient la température desdits éléments chauffants autour de 80°C pour que la température du concentrât final n'excède pas 50 °C et en ce qu'on extrait mécaniquement les vapeurs en créant à l'intérieur du caisson un courant d'air très turbulent à partir d'une entrée d'air froid et sec, selon un débit réglé pour éviter toute recondensation des vapeurs tout en limitant leur vitesse afin d'éviter le risque d ' entraînement du concentrât.- constrain the droplets of the solution thus diffused, to run off around heating elements preventing their fall to create a partial evaporation of the solution, - recover the concentrate at the bottom of the box to return it for example to the head of the storage tank and thus create a continuous cycle of concentration of the solution, characterized in that the temperature of said heating elements is maintained around 80 ° C so that the temperature of the final concentrate does not exceed 50 ° C and in that one extracts mechanically the vapors by creating a very turbulent air flow inside the box from a cold and dry air inlet, at a regulated flow rate to avoid any recondensation of the vapors while limiting their speed in order to avoid the risk of entrainment of the concentrate.
2 - Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que 1 ' extraction des vapeurs est opérée par le haut du caisson et de préférence à l'une de ses extrémités, l'entrée d'air se faisant par le bas du caisson à l'extrémité opposée.2 - Method according to the preceding claim characterized in that the extraction of vapors is carried out from the top of the box and preferably at one of its ends, the air inlet being made from the bottom of the box at the opposite end.
3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée d'air est couplée avec un refroidisseur permettant d'abaisser la température de l'air admis.3 - Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the air inlet is coupled with a cooler for lowering the temperature of the air admitted.
4 - Concentrateur de solutions telles que notamment jus et moûts de raisin ou analogues, mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, obtenues à partir d'un caisson d ' évaporation ( 1 ) muni :4 - Concentrator of solutions such as in particular grape juice and must or the like, implementing the method according to any one of the claims above, obtained from an evaporation box (1) provided with:
- en partie haute, d'au moins une barre de diffusion (8) connectée à une cuve de stockage (2) de la solution par une canalisation extérieure (3) avantageusement munie d'une vanne de réglage (4) du débit,- in the upper part, at least one diffusion bar (8) connected to a storage tank (2) of the solution by an external pipe (3) advantageously provided with a flow control valve (4),
- en partie médiane, d'un jeu d'au moins une nappe (10) d'éléments chauffants (11) s 'étendant sous la ou les barres de diffusion (8) pour recevoir et faire ruisseler les gouttelettes de solutions diffusées pour les vaporiser partiellement, lesdits éléments (11) étant reliés à une production de calories externe (14) et,- in the middle part, of a set of at least one layer (10) of heating elements (11) extending under the diffusion bar or bars (8) to receive and trickle the droplets of solutions diffused for the partially vaporize, said elements (11) being connected to an external calorie production (14) and,
- en partie basse, d'un réceptacle (18) pour recueillir le concentrât (19) relié à une canalisation extérieure (21) de soutirage, éventuellement couplée avec une pompe de relevage (22) pour envoyer le concentrât (19) en tête de la cuve de stockage ( 2 ) , caractérisé en ce que le caisson (1) est muni d'un extracteur ( 7 ) soutirant 1 ' air humide AH en un point ( 6 ) du capot de fermeture (5) supérieur, la section de l'entrée d'air (15), la température de l'air entrant AF et le débit de 1 ' extracteur ( 7 ) étant réglé pour qu ' à un débit donné de la solution à concentrer, il n'y ait ni recondensation des vapeurs, ni entraînement du concentrât (19) résultant d'une vitesse d'extraction excessive.- in the lower part, a receptacle (18) for collecting the concentrate (19) connected to an external drain pipe (21), possibly coupled with a lifting pump (22) to send the concentrate (19) to the head of the storage tank (2), characterized in that the box (1) is provided with an extractor (7) drawing the humid air AH at a point (6) of the upper closure cover (5), the section of the air inlet (15), the temperature of the incoming air AF and the flow rate of the extractor (7) being adjusted so that at a given flow rate of the solution to be concentrated, there is no recondensation vapors, nor entrainment of the concentrate (19) resulting from an excessive extraction speed.
5 - Concentrateur selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque élément chauffant (11) est un tube creux (10) avantageusement déployé en serpentin pour former au moins une nappe (10) horizontale et préférentiellement plusieurs nappes (10) horizontales empilées les unes sous les autres.5 - Concentrator according to claim 4 characterized in that each heating element (11) is a hollow tube (10) advantageously deployed in a coil to form at least one ply (10) horizontal and preferably several plies (10) horizontal stacked one under others.
6 - Concentrateur selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque nappe (10) est reliée à l'une de ses extrémités, à une nourrice d'arrivée (12) de fluide caloporteur, par exemple de l'eau, connectée à la sortie EC d'une unité de production de calories externes, par exemple une chaudière (14), l'autre extrémité des nappes (10) étant connectée à une nourrice de sortie (13) elle-même reliée à l'entrée EF de la même unité de production de calories (14).6 - Concentrator according to claim 4 characterized in that each sheet (10) is connected at one of its ends, to an inlet manifold (12) of heat transfer fluid, for example water, connected to the outlet EC of an external calorie production unit, for example a boiler (14), the other end of the layers (10) being connected to an output nurse (13) itself connected to the input EF of the same calorie production unit (14).
7 - Concentrateur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que la ou les barres de diffusion 8 est ou sont constituée(s) par au moins un tube disposé horizontalement au dessus et dans la même direction que les éléments chauffants (11), le ou les tubes étant régulièrement percé(s) sur toute leur longueur sur un secteur angulaire faisant face aux éléments de chauffage ( 11) .7 - Concentrator according to any one of claims 4 to 6 characterized in that the diffusion bar or bars 8 is or are constituted (s) by at least one tube disposed horizontally above and in the same direction as the heating elements ( 11), the tube or tubes being regularly drilled over their entire length over an angular sector facing the heating elements (11).
8 - Concentrateur selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que l'entrée d'air (15) située en partie basse du caisson (1) du côté le plus éloigné de la sortie haute ( 6 ) connectée à 1 ' extracteur ( 7 ) , à une distance du fond du caisson ( 1 ) correspondant au moins à la hauteur du réceptacle (18) recueillant le concentrât (19).8 - Concentrator according to any one of claims 4 to 7 characterized in that the air inlet (15) located in the lower part of the box (1) on the side furthest from the upper outlet (6) connected to 1 'extractor (7), at a distance from the bottom of the box (1) corresponding at least to the height of the receptacle (18) collecting the concentrate (19).
9 - Concentrateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'entrée d'air (15) peut être libre, c ' est-à-dire que 1 ' air introduit est à la température de l'air ambiant, ou couplée à un organe de refroidissement (16) pour abaisser l'air admis AF ou couplée à des résistances (17) pour réchauffer l'air admis AF.9 - Concentrator according to the preceding claim, characterized in that the air inlet (15) can be free, that is to say that the air introduced is at ambient air temperature, or coupled to a cooling member (16) for lowering the intake air AF or coupled to resistors (17) for heating the intake air AF.
10 - Application du procédé selon la revendication 2 pour parvenir à une élévation du titre d'alcool de 9,7°à 11,8° en trois heures de traitement, caractérisé en ce qu'on utilise un concentrateur comprenant seize nappes (10) de six tubes (11) conforme à la revendication 8 pour traiter 1.650 litres de moûts de raisin à la température de 16°C, les éléments chauffants (11) étant traversés par une eau portée à 70°C par une chaudière (14), l'air admis AF à l'intérieur du caisson (1) dont la section d'entrée est de 1.325 cm2 étant à 15°C et extrait à raison de 900 m^/heure correspondant à une évaporation de 100 litres/heure. 10 - Application of the method according to claim 2 to achieve an elevation of the alcohol titer from 9.7 ° to 11.8 ° in three hours of treatment, characterized in that a concentrator is used comprising sixteen layers (10) six tubes (11) according to claim 8 for treating 1,650 liters of grape must at a temperature of 16 ° C, the heating elements (11) being traversed by water brought to 70 ° C by a boiler (14), the air admitted AF inside the box (1) whose inlet section is 1.325 cm 2 being at 15 ° C and extracted at the rate of 900 m ^ / hour corresponding to an evaporation of 100 liters / hour.
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