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" Perfectionnements aux procédés et, appareils pour le traite- ment de matières alimentaires ".
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour le traitement de produits alimentaires en général et en particulier de produits empaquetés ou emballés qui doivent être stérilisés industriellement.
Dans le conditionnement de produits alimentaires en géné- ral qui nécessitent une stérilisation industrielle, il a été proposé de soumettre le récipient et le produit contenu dans celui-oi à un traitement par le vide suivi d'une stérilisation de préférence avec de la vapeur qui est injectée dans le ré- cipient et se mélange au contenu de celui-ci. Lorsqu'un long traitement de stérilisation est désiré, il devient nécessai- re de ralentir le cycle de chauffage à un point qui gênerait la rapidité requise pour les opérations industrielles, ou bien de construire une machine de dimensions très importantes qui serait également désavantageuse.
Si l'on essayait de te- nir oompte de cette condition en augmentant la température
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de la vapeur il s'établirait dans le récipient une pression telle qu'elle soumettrait à des tensions excessives les fonds de la boite métallique au distordrait celle-ci autrement et ces températures extrêmement élevées pourraient également gêner le traitement satisfaisant en endommageant le contenu.
Le but principal de la présente invention est de surmon- ter ces difficultés et .de fournir un procédé et un appareil parfaitement réalisables et adaptables industriellement.
On a trouvé en outre que la stérilisation à haute tempé- rature crée une pression élevée à l'intérieur du récipient, et un autre but de la présente invention est de fournir un moyen par lequel après le traitement de stérilisation et après que les soupapes du récipient sont fermées, cette pres- sion est réduite à un point approprié avant que les boites soient délivrées de l'appareil de stérilisation.
L'invention consiste en un procédé de traitement de ma- tières alimentaires dans.des récipients, qui comprend les ca- ractéristiques consistant à injecter de la vapeur dans le ré- cipient et son contenu à une température et pendant une pé- riode suffisantes pour effectuer la stérilisation, à fermer le récipient et à maintenir une pression extérieure autour du récipient, se rapprochant suffisamment de la pression in- térieure dans le récipient pour compenser sensiblement toute pression tendant à soumettre ce récipient à des efforts.
L'invention est particulièrement applicable aux réci- pients comportant un fond pourvu d'une soupape pouvant se fermer par la pression à l'intérieur de la chambre. Un sem- blable récipient est décrit par exemple au brevet américain n 1.728.533. L'appareil suivant la présente invention coin- prend un moyen pour soumettre au vide des produits alimentai- res dans des récipients, un mécanisme pour transférer les récipients traités par le vide vers une chambre de chauffage fermée, un transporteur portant les récipients vers ce méca- nisme de transfert et un transporteur dans la chambre de chauffage pour recevoir les récipients du mécanisme de trans-
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fert et les transporter à travers la chambre de chauffage, le mécanisme de transfert obturant cette chambre à l'extrémi- té d'entrée,
un moyen de transférer les récipients dans une seconde chambre, ce moyen de transfert recevant les réci- pient du second transporteur et les déposant sur un autre transporteur dans la seconde chambre, le moyen de transfert obturant l'extrémité de sortie de la chambre mentionnée en premier lieu et l'extrémité d'entrée de la seconde chambre, le transporteur mentionné en dernier lieu transportant les récipients à travers la seconde chambre, et moyen de trans- fert à l'extrémité de sortie de cette seconde chambre pour recevoir les récipients du transporteur de celle-ci/et obturer la seconde chambre et, pour évacuer les récipients de cette seconde chambre .
Dans les dessins annexés, on a représenté un appareil préféré pour la réalisation du procédé.
Sur ces dessins :
La fig. 1 est une vue schématique d'une forme d'appareil pour la réalisation de l'invention.
La fige 2 est une vue schématique montrant une autre forme de l'invention.
La fig. 3 est une vue schématique partielle d'une va- riante.
La fig. 4 est une coupe détaillée montrant un type de mécanisme de transfert étanche au fluide employé pour transfé- rer les récipients dans les appareils des fig. 1 à 3.
La fig. 5 est une vue de dessus d'un mécanisme pour renverser les récipients et constitue une variante .
La fig. 6 est une vue de côté.montrant le transporteur dans la chambre à vide et les moyens associés pour maintenir les soupapes des fonds de boite ouvertes pendant l'opération de traitement par le vide .
La fig. 7 est une coupe par la ligne 7-7 de la fig. 1.
On a représenté à la fig. 1 en 10 un transporteur conve- nable sur lequel des produits alimentaires chauffés au préala-
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ble dans des récipients ayant des fonds à valve ou soupape à double joint sont délivrées à un moyen de transfert appro- prié 11 pour l'introduction dans la phase initiale du procé- dé. En ce point, la soupape du fond est ouverte. Le moyen de transfert qui est étanche au fluide et qui sera décrit spécia- lement dans la suite, délivre automatiquement les récipients dans une chambre à vide 12 où ils sont transportés par un transporteur approprié 13 sur la longueur de la chambre à vide. Dans cette chambre on a prévu des moyens de maintenir les soupapes des fonds ouvertes pendant l'opération de traite- ment par le vide.
Ces moyens sont représentés aux fig. 6 et 7 et seront décrits en détails dans la suite . Un vide de 30 à 74 cm de mercure représente' ce qui est requis pour réali- ser l'enlèvement des gaz du contenu des récipients. La pério- de de temps du traitement par le vide et le degré d'enlève- ment des gaz peuvent évidemment être réglés par la vitesse du transporteur 13 ainsi que par le degré de vide présent et la longueur de la chambre. A la fin du traitement par le vide,on a employé un moyen de transfert analogue 11 pour transférer les récipients traités par le vide vers une chambre de pression 14. Tandis que les récipients passent à travers oe moyen de transfert, les soupapes restent ouvertes.
Dans cette chambre de pression 14 le contenu est soumis à de la vapeur à une pression convenable pour favoriser la stérilisation industrielle ; la période de temps est de nou- veau réglée par la vitesse du transporteur 15 sur lequel les baltes sont délivrées par le moyen de transfert et par lequel elles sont déplacées à travers la chambre de pression.
Les boites entrent dans la chambre 14 dans une position vertica- le, c'est-à-dire avec les fonds à soupape vers le haut mais sont renversées par des moyens appropriés quelconques 16, tels qu'un organe à vis 14', pour avoir le fond à soupape vers le bas pendant une partie importante de leur circula- tion, ce qui assure une diffusion et une pénétration complète de la vapeur dans les récipients, et les bottes peuvent ou
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non être ramenées à la position normale avec les fonds à soupapes vers le haut suivant les conditions de travail désirées. A cause de la pression de vapeur extérieure,les fonds à soupapes sont maintenus ouverts pendant le traite- ment et la présence de cette pression autour des fonds des récipients et des parois sert à compenser toute pression excessive qui peut s'établir à l'intérieur du récipient.
Il est à remarquer que dans le présent cas, la période de temps et la température sont réglables,de sorte que l'in- vention est applicable universellement à des opérations de traitement qui exigent ou n'exigent pas un traitement supple- mentaire de conservation de stérilisation et que des tem- pératures élevées prolongées de stérilisation,par exemple 142 C, sont possibles sans crainte de distorsion des réci- pients. En outre le réglage procuré peut être réalisé avec une finesse telle qu'aucun effet nuisible n'est produit sur le contenu des récipients.
Il est à remarquer que de la vapeur dans la chambre de haute pression, tout en exerçant son plus grand effet en chauffant le contenu de la boite par condensation lors- qu'elle est injectée à travers la soupape, possède égale- ment un effet de chauffage secondaire avantageux en ce sens que la botte est dans une atmosphère de vapeur à haute pression à haute température. En d'autres termes) comme la vapeur est injectée dans le récipient pendant qu'il est dans une atmosphère de vapeur, de la ohaleur est absorbée par la boite et celle-ci contribue au réchauffage du réci- pient.
De la chambre de pression 14, les bottes sont trans- portées par un moyen de transfert analogue 11 vers une chambre à pression réduite 17, les soupapes se fermant pen- dant le transfert à cause de la présence d'une plus grande pression à l'intérieur qu'à l'extérieur. Dans cette cham- bre de pression,la pression extérieure est telle que tout effort intérieur dans le récipient est compensé de façon
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satisfaisante ou équilibré et la température est telle que la pression dans le récipient est progressivement réduite lorsque les récipients circulent dans la cham- bre sur le transporteur 18 sur lequel ils sont déposés par le moyen de transfert.
A l'extrémité opposée de la chambre un moyen de transfert analogue 11 est prévu pour transférer les récipients traités dans l'atmosphère, et par suite du traitement à pression réduite la différence entre la pression interne et la pression externe est telle que, la pression interne étant par exemple d'environ 0,3 à 1,5 kg par centimètre carré, lors de l'introduction dans la pression atmosphérique il n'y a pas d'effort imposé au ré- cipient qui produirait une distorsion. Il suffit de fixer les soupapes sur les fonds de récipient et évidemment de soumettre les boites à tout autre traitement désiré tel que le refroidissement, l'étiquetage, etc.
Il est possible de produire dans le présent procédé et dans le présent appareil un contrôle précis par lequel des produits différents, placés dans une grande quantité de dimensions de récipient, peuvent être traités avec suc- cès et uniformément. Par exemple ce contrôle peut être effectué, dans le cas de la chambre à vide par le réglage du degré de vide et/ou de la vitesse de circulation des récipients, et dans les chambres à pression réduite ,la vitesse de circulation des récipients et les températures et les pressions peuvent être individuellement réglées.
De toute façon, les boîtes passent rapidement et continû- ment dans l'appareil du transporteur 10 et successivement et de façon continue (1) elles subissent le traitement par le vide (2) la stérilisation commerciale comportant une pé- riode de conservation prolongée à des températures élevées et (3) elles ont la température et la pression intérieures réduites de telle façon qu'elles sont débitées complètement traitées et industriellement stérilisées dans l'atmosphère sans danger que le récipient soit distordu .
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Au lieu d'avoir une seule chambre de vapeur ou cham- bre de haute pression 14y celle-ci peut être divisée en plusieurs sections obturées dans lesquelles les tempéra- tures peuvent être progressivement croissantes à partir de l'extrémité de débit initial ou progressivement décrois- sante à partir de celle-ci lorsque les boites circulent à travers la chambre. D'une manière analogue, la chambre de pression réduite 17 peut être pourvue de sections de température et de pression progressivement décroissante depuis l'entrée initiale vers l'extrémité opposée.
On remarquera que par l'emploi du type d'appareil le plus simple, un opérateur a la possibilité de traiter uniformément une charge particulière de produits alimen- taires et que toute l'opération est entièrement automati- que et continue.
Comme exemple de traitement conformément à la pré- sente invention et avec référence à la fig, l, un certain nombre de boites de mais sont d'abord chauffées avec les couvercles enlevés à 82 C et ensuite les couvercles conte- nant chacun une soupape sont mis en position. Les réai- pients sont alors transportés sur le transporteur 10 et automatiquement transférés dans la chambre à vide 12 par le moyen de transfert 11. Les soupapes sont maintenues ouvertes par des moyens appropriés tels que ceux repré- sentês aux fig. 6 et 7 et le vide est maintenu à environ 30 cm.
Le transporteur 13 est déplacé à travers la cham- bre à vide à une vitesse capable d'enlever des récipients une quantité d'air et de gaz sans provoquer l'ébullition du contenu à la température des récipients et à la pression réduite de la chambre. Les récipients sont transportés dans la chambre à vide dans la position verticale avec les fonds à soupape vers le haut et sont ensuite introduits automatiquement et continûment par le moyen de transfert étanche au fluide dans la chambre à haute pression 14 avec les fonds à soupape vers le haut. Une pression de
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vapeur de 2,7 kg par centimètre carré, et une température d'environ 147 C sont maintenues dans la chambre 14.
Cette pression ouvre les soupapes et les récipients sont renversés par un organe à vis 14' ou un autre moyen appro- prié et maintenus dans la position renversée, avec les fonds à soupape vers le bas, pendant environ une minute et ensuite retournés avec le côté de la soupape vers le haut.
La vitesse de circulation du transporteur est réglée de telle façon que les boîtes sont chaufiées pendant la lon- gueur de temps nécessaire pour provoquer la stérilisation commerciale désirée. La température et la vitesse de cir- culation à travers la chambre peut être réglée de façon à procurer une période de conservation lorsque c'est néces- saire. Comme la soupape est ouverte, la pression inté- rieure dans la boite et la pression extérieure autour de la boîte se compensent sensiblement de sorte qu'aucune tension excessive n'est produite sur les parois de la boî- te ni sur les fonds, capable de distordre le récipient, malgré que des températures élevées et des pressions éle- vées et une période de traitement soutenue sont employées.
De la chambre à haute pression 14, les récipients avec les fonds à soupape vers le haut sont introduits continûment et automatiquement par le moyen de transfert 11 dans la chambre 17 à pression réduite sur le transpor- teur 18. Dans cette chambre, une pression de 1 à 1,3 kg par centimètre carré est maintenue au moyen d'air, de va- peur ou d'air et de vapeur d'eau, d'eau ou de n'importe quel autre fluide de refroidissement. Comme on le remarque- ra, la température des boites et du contenu est réduite et ceci s'accompagne d'une réduction de pression intérieu- re.
La pression extérieure autour des boîtes est insuffi- sante pour détacher les soupapes de leur siège mais est au contraire capable de compenser toute pression intérieure à l'intérieur du récipient de façon à empêcher la distor-
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sion des corps des boites et des fonds, lorsque les réci- pients passent à travers la chambre. Ce traitement dans la chambre de pression réduite, ,moyennant réglage de la tempê- rature et de la pression et de la vitesse du transporteur 18, est tel que les récipients sont automatiquement intro- duits dans l'atmosphère par le moyen de transfert 11 à une température d'environ 1200 C et avec une pression intérieure d'environ 1,3 kg par centimètre carré, différence de pression qui n'est pas nuisible au point de vue des efforts imposés aux récipients.
Les récipients sont déposés par le moyen final de transfert sur le transporteur 19 et ensuite les récipients et leur contenu peuvent être refroidis de façon appropriée et les boites peuvent être étiquetées de la ma- nière usuelle.
Si l'on se reporte à la fig. 2, où il y a plusieurs chambres de pression ou sections de chambres 14a, 14b, 14c et 14d, les boites sont introduites dans la première section ayant une pression de vapeur d'environ 1 à 1,3 kg par cm2 et une température d'environ 1210 à 124 C, ensuite elles sont introduites automatiquement en continuant dans la secon- de chambre où la pression est d'environ 2,4 à 3 kg par centi- mètre carré et la température entre environ 1380 et 144 C.
On peut employer autant de chambres ou de sections qu'on le désire, par exemple quatre, mais deux sont habituellement suffisantes. Les températures et les pressions dans les sec- tions respectives peuvent augmeriter ou diminuer progressi- vement au fur et à mesure que les récipients circulent à travers l'appareil. Des moyens de renversement appropriés tels qu'une vis 14' peuvent être placés dans une ou plusieurs sections. Lorsqu'on emploie quatre sections de pression, la première et la dernière section 14a et 14d peuvent avoir despressions et des températures réduites par exemple de 1 à 1,3 kg par centimètre carré et 121 à 126 C, tandis que les sections intermédiaires 14b et 14c auront une températu- re de 1380 à 1420 0 et une pression de 2,3 à 2,6 kg par cen-
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timètre carré.
Lorsqu'on utilise un certain nombre de chambres de pression réduites ou de sections 17a, 17b et 17c, chacune obturée par un moyen de transfert automatique 11, la pres- sion dans la première chambre sera aux environs de 2 kg par centimètre carré et dans la seconde chambre aux environs de 1 kg par centimètre carré . On peut de nouveau employer n'importe quel nombre désiré de chambres ou de sections à pression réduite, mais deux sont habituellement suffisan- tes. La boite est enlevée de la chambre de pression à une température d'environ 121 C et peut avoir une pression intérieure valant en substance 1,3 kg par centimètre carré.
Il est à remarquer que le présent procédé est continu et automatique et permet de traiter uniformément une charge de n'importe quel produit alimentaire particulier dans les récipients et sous des conditions de contrôle exemptes de réglage compliqués. En outre le procédé et l'appareil sont adaptables à n'importe quel produit alimentaire et à n'im- porte quelles dimensions de récipient. Sous ce rapport éga- lement, des réglages très simples sont seulement n6cessaîres, par exemple le réglage de la vitesse des transporteurs et le réglage des températures et des pressions dans les cham- bres de pression respectives, en vue d'adapter le procédé et l'appareil au traitement de n'importe quel produit ali- mentaire désiré.
Il est naturellement bien entendu que dans chaque cas les moyens de transfert obturent chaque section ou chambre par rapport aux autres.
Variante.
La fig. 3 représente schématiquement un procédé modifié suivant la présente invention, dans lequel la chambre à vide 12 est supprimée. Ce procédé et l'appareil associé sont destiné à être employés en continuation du procédé et de l'appareil des brevets mentionnés ci-dessus pour procurer une période de conservation à des températures suffisamment
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élevées pour obtenir la stérilisation industrielle sans sou- mettre le récipient à des efforts. Dans la première phase de l'invention, une botte à fond pourvu de soupape, et dont le contenu est chaufféau préalable et est prêt pour le traitement, est placée sur un support dans la position A sur une machine à faire le vide 20 et déplacée de A vers C, cy- cle au cours duquel la boite est renversée.
Lorsque la botte est tournée dans un ,plan vertical elle atteint un vide éle- vé dans son trajet de A à B. A la position B le vide est coupé et de'la vapeur est injectée pendant le rese du cycle vers la position C. Suffisamment de vapeur est injectée dans la boite pour couper le vide, stériliser partiellement le contenu et établir une pression suffisante dans le récipient pour appliquer légèrement le disque de soupape. Au point C la boîte est enlevée du support et dans la même position ren- versée (la soupape en dessous) est transportée par le trans- porteur 21 et transférée automatiquement par le moyen 11 dans la chambre de vapeur à haute pression 14 semblable à celle décrite à propos des fig. 1 et 2 pour compléter la stérilisation.
La boite est renversée par n'importe quel moyen approprié tel qu'une vis 14' dans la chambre 14 pour amener son fond à soupape vers le dessus et elle est auto- matiquement évacuée de cette chambre dans une chambre 17 à pression réduite et finalement vers l'atmosphère de la ma- nière décrite précédemment. Ce procédé est entièrement auto- matique et continu comme on l'a expliqué précédemment et c'est un moyen simple d'adapter le procédé et l'appareil à un équipement connu de formation de vide pour proourer un traitement de stérilisation prolongé à des températures élevées sans soumettre les parois et les fonds des récipients à des efforts excessifs.
Il est à remarquer que le traàtement dans les chambres 14 et 17 suivant cette variante est sensiblement semblable à celui décrit précédemment à propos des fig. 1 et 2 et par conséquent une explication plus détaillée est inutile.
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La machine 20 de traitement par le vide peut être tel- le qu'elle est exposée aux brevets américains n 2.054.093 et 2054192.
Moyen de transfert 11.
Suivant la fig. 4, le moyen de transfert 11, représenté en détail, a la forme d'une soupape ou d'une table de construction procurant une obturation pour les différentes chambres et sections en vue d'empêcher les pertes de pres- sion. De même ces soupapes peuvent être isolantes pour empê- cher le transfert de chaleur entre les chambres ou les sec- tions.
A la fig. 4, la table de transfert ou la soupape 11 est montrée en position entre les chambres 12 et 14 en vue de la représentation, la construction et le fonctionnement étant les mêmes dans tous les cas. Ce moyen de transfert comprend un organe cylindrique 24 disposé horizontalement, pourvu de tourillons 25 fixés à sa surface supérieure et a sa surface inférieure et au moyen desquels il est monté de façon à tourner dans les parois supérieure et inférieure d'un passage entre les chambres.
L'organe cylindrique est pourvu à sa périphérie d'une série de poches 27 pour rece- voir des boîtes s'étendant verticalement , de différentes dimensions, et ces poches sont de préférence en disposition diamétralement opposée, autant de poches diamétralement opposées ou de paires étant employées qu'on le désire. Dans le présent exemple, on a représenté deux paires de poches en relation diamétralement opposées.
Dans l'organe cylindrique peuvent coulisser horizontale- à ment des tiges 28 s'étendant transversalement/l'axe vertical de l'organe et ayant des extrémités élargies ou pieds-pous- soirs +1 29, un pied de chaque tige étant disposé de façon à se mouvoir en va-et-vient dans une poche et l'autre dans la poche diamétralement opposée 27. L'organe cylindrique 24 est établi de façon à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre pour amener une. poche successivement en aligne-
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ment avec un point X sur les transporteurs respectifs (dans le cas présent le transporteur 13), point auquel une ligne de boites est continûment amenée par les transporteurs.
En ce point X, les boites sont automatiquement amenées du transporteur dans la poche 27 située dans l'alignement, au moyen d'un bras 30 mis en mouvement de va-et-vient par inter- mittences et portant une extrémité de poussée 31 qui vient en prise avec une boite et la dispose dans la poche située dans l'alignement . En même temps la tige 28 combinée à cette poche et à la poche diamétralement opposée est obli- gée de glisser dans l'organe cylindrique 24 à cause du con- tact de la boîte avec le pied adjacent 29, ce qui déplace celui-ci vers l'intérieur de la poche, en même temps le pied 39' situé à l'extrémité opposée àe la tige est déplacé vers l'extérieur pour éjecter un récipient de la poche 27 diamé- tralement opposée jusque sur le transporteur 15 dans la chambre de haute pression 14.
Le bras 30 est supporté de façon à coulisser dans une console 33 montée sur la paroi de la chambre 12 et est relié à un levier 34 combiné à un mécanisme de commande appro- prié pour mettre le bras 30 en mouvement de va-et-vient.
Ce mécanisme est de préférence relié de telle façon au cy- lindre 24 que ce dernier est mis en rotation par intermit- tences en relation réglée dans le temps, d'une distance con- venable pour amener une poche 27 successivement en alignement avec l'extrémité de poussée 31 du bras 30, pendant le mou- vement continu de l'appareil. De même, les transporteurs 13 et 15 peuvent d'une manière analogue être actionnée par intermittences en relation réglée dans le temps, bien qu'il soit préférable que les courroies se meuvent continûment.
Il est à remarquer que le cylindre 24 s'adapte'exacte- ment pour la rotation dans les parois du passage entre les chambres 12 et 14, comme on le voit en 35 à la fig. l,de telle façon qu'autant que possible, aucune pression ne peut fuir des chambres en passant par la table de transfert.A
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tous moments, une surface de corde de la table ou du cylin- dre 24 s'étend vers l'extérieur au delà des limites du pas- sage entre les chambres en relation avec les transporteurs d'alimentation (dans le cas présent, le transporteur 13 dans la ohambre 12) tandis qu'une surface de corde diamétra- lement opposée s'étend vers l'intérieur en dégageant les parois du passage et vers la chambre 14 à proximité du trans- porteur 15.
Par conséquent, avec le bras 30 et la taule 24 se mouvant en relation réglée dans le temps par intermitten- ces, comme on l'a expliqué ci-dessus, pour amener successi- vement une poche 27 en face de l'extrémité de poussée 31, il estremarquer que dans chaque position relative de ce genre des pièces, un des pieds 29 est refoulé vers l'exté- rieur tandis que l'autre pied sur la tige est déplacé à l'intérieur de la poche opposée 27. De cette manière les ré- cipients sont continûment déplacés des transporteurs d'ali- mentation initiaux 10 ou 21 vers les chambres respectives, dans les chambres et hors des chambres ou sections et vers l'atmosphère .
Les fonctionnements sont entièrement automa- tiques et un récipient est automatiquement éjecté d'une po- che 27 en même temps que se fait la mise en position d'un récipient dans une autre poche ou poche opposée .
Mécanisme renverseur modifié.
On a représenté à la fig. 5 un mécanisme de transfert renverseur qui peut être employé à la plaoe d'une vis ou d'une vis sans fin 14' pour renverser simultanément les ré- cipients tout en accomplissant l'opération de transfert qui est autrement exécutée par le moyen de transfert .11.
On a trouvé avantageuse une construction semblable à celle re- présentée à la fig. 4, les seuls changements importants néces- saires étant (1) le placement du cylindre 24 dans un plan vertical tandis que les tables de transfert décrites précé- de,,ment ont le cylindre placé dans un plan horizontal, et (2) le changement de la direction longitudinale des poches 27. Les récipients sont débites des transporteurs aux cylin-
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dres 24 de la manière décrite précédemment et sont déposés sur les transporteurs dans une position renversée, avec les fonds à soupape'vers le haut ou vers le bas suivant le cas. Le mécanisme de transfert renverseur agit comme obturation et peut être isolant de- la manière exposée ci-dessus.
Moyen de maintenir automatiquement les fonds à soupape ouverts dans la chambre de vide 12.
On voit à la fig. 6 qu'on a monté dans la chambre 12 au - dessus du transporteur 13 un second transporteur 36 portant un certain nombre de plongeurs à ressort 37. Ces plongeurs sont normalement déplacés vers l'extérieur au moyen des ressorts 38.
Le transporteur fonctionne sur des roues de chaîne appropriées 39 et à une vitesse telle qu'un des.plongeurs 37 vient en con- tact avec la soupape 40 d'une botte, 41 portée par le transpor- teur 13. En d'autres termes, les plongeurs 37 sont espacés l'un de l'autre d'une distance suffisante et sont transportés à une vitesse déterminée telle qu'un plongeur vient en prise avec cha- que botte lorsqu'elle est débitée sur le transporteur 13 par le moyen de transfert 11. On a associé au brin inférieur du trans- porteur 36 une voie de came 42 qui comme le montre la fig.6, agit pour abaisser chaque plongeur jusqu'en'prise avec une soupape de boite 40 et maintenir ce contact de telle façon que la soupape est ouverte, sensiblement pendant tout son trajet dans la. chambre à vide 12.
A l'extrémité de la chambre 12 les plon- geurs sont libérés par la voie de came et les bottes ayant subi le traitement, par le vide sont transférées dans la chambre a de vapeur à hute pression.
L'appareil représenté aux fig. 1 et 2 est de préférence com- posé d'un certain nombre de chambres indépendantes reliées en relation obturée par des moyens appropriés quelconques, les passages entre les chambres étant fermés par le moyen de trans- fert 11. Dans l'appareil suivant la fig. 3, la chambre de chauf- fage 14 peut être disposée de telle façon par rapport à la ma-
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chine de traitement par le vide que les récipients sont exposés,,,,,
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aux conditions atmosphériques, lorsqu'ils sont dégagea de la machine, pendant une période de temps négligeable.
La présente invention augmente très sensiblement la vitesse de traitement par rapport aux méthodes connues et pra- tiquées actuellement et a l'avantage supplémentaire d'être susceptible d'un réglage simple pour assurer l'uniformité complète.
Il doit être bien entendu que dans la chambre de pres- sion et de chauffage 14, les pressions seront toujours suf- fisantes pour maintenir lessoupapes ouvertes tandis que dans la chambre de pression réduite 17 il est préférable que les pressions soient telles qu'elles maintiennent les sou- papes fermées.
Le terme "' chambre " signifie soit la construction représentée à la fig. l, soit la construction en sections décrite à propos de la fig. 2.
La stérilisation dont il est question ici couvre la stérilisation industrielle et les températures et les pres- sions citées le sont simplement à titre d'exemples en ce sens que le procédé et Itappareil peuvent être réalisés avec des températures et des pressions plus basses que celles décrites ainsi que des températures et des pressions qui sont bien au-dessus de celles mentionnées. Il est à re- marquer que les températures et les pressions dans chaque cas sont dépendantes des produits traités et des besoins du traitement.
Bien que ce brevet indique le traitement du maîs, ceci est simplement à titre dtexemple, vu que l'invention est applicable au traitement de produits alimentaires en géné- ral. Une liste partielle des produits qui peuvent être trai- tés suivant la présente invention comprend les fruits et les légumes et leurs jus, les produits de laiterie et les ali- ments tels que les spaghetti, les fèves cuites, les soupes,
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la viande et les produits de la mer.
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"Improvements to processes and apparatus for the treatment of food materials".
The present invention relates to a method and apparatus for the treatment of food products in general and in particular packaged or wrapped products which are to be industrially sterilized.
In the packaging of food products in general which require industrial sterilization, it has been proposed to subject the container and the product contained therein to a vacuum treatment followed by sterilization preferably with steam which. is injected into the container and mixes with the contents thereof. When a long sterilization treatment is desired, it becomes necessary to slow down the heating cycle to a point which would hamper the speed required for industrial operations, or else to construct a machine of very large dimensions which would also be disadvantageous.
If we tried to take account of this condition by increasing the temperature
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steam would build up in the container such pressure as to subject the bottom of the canister to excessive stress or otherwise distort the latter and such extremely high temperatures could also interfere with satisfactory processing by damaging the contents.
The main object of the present invention is to overcome these difficulties and to provide a method and an apparatus which are perfectly feasible and industrially adaptable.
It has further been found that high temperature sterilization creates a high pressure inside the container, and it is another object of the present invention to provide a means by which after the sterilization treatment and after the valves of the container are closed, this pressure is reduced to an appropriate point before the cans are dispensed from the sterilization apparatus.
The invention consists of a method of treating food materials in containers, which comprises the features of injecting steam into the container and its contents at a temperature and for a period sufficient to achieve this. carrying out sterilization, closing the container and maintaining an external pressure around the container, approaching sufficiently the internal pressure in the container to substantially compensate for any pressure tending to subject this container to forces.
The invention is particularly applicable to containers comprising a bottom provided with a valve which can be closed by pressure inside the chamber. A similar container is described, for example, in US Pat. No. 1,728,533. The apparatus of the present invention comprises a means for vacuuming food products in containers, a mechanism for transferring the vacuum-treated containers to a closed heating chamber, a conveyor carrying the containers to this mechanism. - transfer mechanism and a conveyor in the heating chamber to receive the containers of the transfer mechanism
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fert and transport them through the heating chamber, the transfer mechanism closing off this chamber at the inlet end,
a means of transferring the containers to a second chamber, this transfer means receiving the containers from the second conveyor and depositing them on another conveyor in the second chamber, the transfer means closing off the outlet end of the chamber mentioned in first place and the inlet end of the second chamber, the last mentioned conveyor conveying the containers through the second chamber, and transfer means at the outlet end of this second chamber for receiving the containers from the second chamber. carrier thereof / and close the second chamber and, to evacuate the receptacles from this second chamber.
In the accompanying drawings, there is shown a preferred apparatus for carrying out the method.
On these drawings:
Fig. 1 is a schematic view of one form of apparatus for carrying out the invention.
Fig 2 is a schematic view showing another form of the invention.
Fig. 3 is a partial schematic view of a variant.
Fig. 4 is a detailed sectional view showing one type of fluid-tight transfer mechanism employed to transfer the containers in the apparatus of FIGS. 1 to 3.
Fig. 5 is a top view of a mechanism for overturning the containers and constitutes a variant.
Fig. 6 is a side view showing the conveyor in the vacuum chamber and associated means for keeping the canister bottom valves open during the vacuum treatment operation.
Fig. 7 is a section taken along line 7-7 of FIG. 1.
There is shown in FIG. 1 in 10 a suitable carrier on which pre-heated food products
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Ble in containers having valve or double seal valve bottoms are delivered to a suitable transfer means 11 for introduction into the initial phase of the process. At this point, the bottom valve is open. The transfer means which is fluid-tight and which will be described in particular in the following, automatically delivers the containers to a vacuum chamber 12 where they are transported by a suitable conveyor 13 along the length of the vacuum chamber. In this chamber, means are provided for keeping the bottom valves open during the vacuum treatment operation.
These means are shown in FIGS. 6 and 7 and will be described in detail below. A vacuum of 30 to 74 cm of mercury is what is required to effect the removal of gases from the contents of the containers. The time period of the vacuum treatment and the degree of gas removal can of course be controlled by the speed of the conveyor 13 as well as by the degree of vacuum present and the length of the chamber. At the end of the vacuum treatment, a similar transfer means 11 was employed to transfer the vacuum-treated containers to a pressure chamber 14. As the containers pass through the transfer medium, the valves remain open.
In this pressure chamber 14 the contents are subjected to steam at a suitable pressure to promote industrial sterilization; the period of time is again regulated by the speed of the conveyor 15 over which the bales are delivered by the transfer means and by which they are moved through the pressure chamber.
The boxes enter chamber 14 in a vertical position, i.e. with the valve ends upward, but are overturned by any suitable means 16, such as a screw member 14 ', to have the bottom valve down during a substantial part of their circulation, which ensures complete diffusion and penetration of the steam into the receptacles, and the boots may or
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not be returned to the normal position with the valve ends upwards according to the desired working conditions. Due to the external vapor pressure, the valve heads are kept open during processing and the presence of this pressure around the bottoms of the vessels and the walls serves to compensate for any excessive pressure which may build up inside. of the container.
It should be noted that in the present case the time period and the temperature are adjustable, so that the invention is universally applicable to processing operations which require or do not require additional preservation processing. sterilization and that prolonged high sterilization temperatures, for example 142 C, are possible without fear of distortion of the containers. In addition, the adjustment provided can be achieved with such finesse that no harmful effect is produced on the contents of the containers.
It should be noted that steam in the high pressure chamber, while exerting its greatest effect by heating the contents of the can by condensation when it is injected through the valve, also has a cooling effect. Secondary heating advantageous in that the boot is in an atmosphere of high pressure high temperature steam. In other words) since steam is injected into the vessel while it is in a vapor atmosphere, heat is absorbed by the can and the can assists in heating the vessel.
From the pressure chamber 14, the bundles are transported by a similar transfer means 11 to a reduced pressure chamber 17, the valves closing during the transfer due to the presence of a greater pressure at the pressure. inside and out. In this pressure chamber, the external pressure is such that any internal force in the container is compensated in such a way.
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satisfactory or balanced and the temperature is such that the pressure in the container is gradually reduced as the containers circulate in the chamber on the conveyor 18 on which they are deposited by the transfer means.
At the opposite end of the chamber a similar transfer means 11 is provided for transferring the treated containers into the atmosphere, and as a result of the treatment at reduced pressure the difference between the internal pressure and the external pressure is such that the pressure internal being for example about 0.3 to 1.5 kg per square centimeter, during the introduction into atmospheric pressure there is no force imposed on the receptacle which would produce a distortion. It suffices to fix the valves on the bottom of the container and of course to subject the boxes to any other desired treatment such as cooling, labeling, etc.
It is possible to produce in the present method and in the present apparatus precise control by which different products, placed in a large amount of container sizes, can be processed successfully and uniformly. For example, this control can be carried out, in the case of the vacuum chamber by adjusting the degree of vacuum and / or the speed of circulation of the containers, and in reduced pressure chambers, the speed of circulation of the containers and the temperatures and pressures can be individually adjusted.
In any case, the boxes pass rapidly and continuously through the apparatus of the conveyor 10 and successively and continuously (1) they undergo the vacuum treatment (2) the commercial sterilization comprising an extended storage period at elevated temperatures and (3) they have the internal temperature and pressure reduced such that they are delivered fully processed and industrially sterilized in the atmosphere without danger of the container being distorted.
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Instead of having a single steam chamber or high pressure chamber 14y this can be divided into several sealed sections in which the temperatures can be progressively increasing from the end of the initial flow rate or gradually decreasing. - health from this when the boxes circulate through the room. Similarly, the reduced pressure chamber 17 may be provided with sections of gradually decreasing temperature and pressure from the initial inlet to the opposite end.
It will be appreciated that by employing the simplest type of apparatus an operator has the possibility of uniformly handling a particular load of food products and that the entire operation is fully automatic and continuous.
As an example of processing in accordance with the present invention and with reference to Fig. 1, a number of cans of corn are first heated with the lids removed to 82 ° C and then the lids each containing a valve are heated. put in position. The containers are then transported on the conveyor 10 and automatically transferred to the vacuum chamber 12 by the transfer means 11. The valves are kept open by suitable means such as those shown in FIGS. 6 and 7 and the vacuum is maintained at about 30 cm.
The conveyor 13 is moved through the vacuum chamber at a speed capable of removing a quantity of air and gas from the containers without causing the contents to boil at the temperature of the containers and at the reduced pressure of the chamber. . The containers are transported into the vacuum chamber in the vertical position with the valve bottoms upwards and are then automatically and continuously introduced by the fluid-tight transfer means into the high pressure chamber 14 with the valve heads facing upwards. high. A pressure of
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steam of 2.7 kg per square centimeter, and a temperature of about 147 C are maintained in chamber 14.
This pressure opens the valves and the containers are overturned by a screw member 14 'or other suitable means and held in the inverted position, with the valve ends down, for about one minute and then turned over with the side. of the valve up.
The speed of circulation of the conveyor is controlled such that the cans are heated for the length of time necessary to bring about the desired commercial sterilization. The temperature and rate of circulation through the chamber can be adjusted to provide a retention period when needed. As the valve is open, the internal pressure within the can and the external pressure around the can substantially offset each other so that no excessive stress is produced on the walls of the can or on the bottoms, capable of distorting the vessel, although high temperatures and pressures and a sustained treatment period are employed.
From the high pressure chamber 14, the receptacles with the valve bottoms upwards are continuously and automatically introduced by the transfer means 11 into the chamber 17 at reduced pressure on the conveyor 18. In this chamber, a pressure of 1 to 1.3 kg per square centimeter is maintained by means of air, steam or air and water vapor, water or any other coolant. As will be appreciated, the temperature of the cans and the contents is reduced and this is accompanied by a reduction in internal pressure.
The external pressure around the boxes is insufficient to detach the valves from their seats but is on the contrary able to compensate for any internal pressure inside the container so as to prevent distortion.
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Zion of the bodies of the boxes and the backs, when the receptacles pass through the chamber. This treatment in the reduced pressure chamber, by adjusting the temperature and the pressure and speed of the conveyor 18, is such that the containers are automatically introduced into the atmosphere by the transfer means 11 to. a temperature of about 1200 C and with an internal pressure of about 1.3 kg per square centimeter, a pressure difference which is not harmful from the point of view of the forces imposed on the containers.
The containers are deposited by the final transfer means on the conveyor 19 and then the containers and their contents can be suitably cooled and the boxes can be labeled in the usual way.
If we refer to fig. 2, where there are several pressure chambers or chamber sections 14a, 14b, 14c and 14d, the cans are introduced into the first section having a vapor pressure of about 1 to 1.3 kg per cm2 and a temperature of d. 'about 1210 to 124 C, then they are introduced automatically continuing into the second chamber where the pressure is about 2.4 to 3 kg per square centimeter and the temperature is between about 1380 and 144 C.
As many chambers or sections can be used as desired, for example four, but two are usually sufficient. Temperatures and pressures in the respective sections may increase or decrease gradually as the containers flow through the apparatus. Suitable overturning means such as a screw 14 'can be placed in one or more sections. When four pressure sections are employed, the first and last section 14a and 14d may have reduced pressures and temperatures, for example from 1 to 1.3 kg per square centimeter and 121 to 126 C, while the intermediate sections 14b and 14c will have a temperature of 1380 to 1420 0 and a pressure of 2.3 to 2.6 kg per cent.
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square timeter.
When using a number of reduced pressure chambers or sections 17a, 17b and 17c, each closed by an automatic transfer means 11, the pressure in the first chamber will be around 2 kg per square centimeter and in the second chamber around 1 kg per square centimeter. Again, any desired number of reduced pressure chambers or sections can be employed, but two are usually sufficient. The can is removed from the pressure chamber at a temperature of about 121 C and may have an internal pressure of substantially 1.3 kg per square centimeter.
It should be noted that the present process is continuous and automatic and enables a load of any particular food product to be processed uniformly in the containers and under control conditions without complicated adjustment. Further, the method and apparatus are adaptable to any food product and to any container size. In this respect also very simple adjustments are only necessary, for example the adjustment of the speed of the conveyors and the adjustment of the temperatures and pressures in the respective pressure chambers, in order to adapt the process and the process. Apparatus for processing any desired food product.
It is of course understood that in each case the transfer means close off each section or chamber with respect to the others.
Variant.
Fig. 3 schematically shows a modified process according to the present invention, in which the vacuum chamber 12 is omitted. This method and associated apparatus are intended to be employed as a continuation of the method and apparatus of the above-mentioned patents to provide a storage period at sufficiently high temperatures.
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high to obtain industrial sterilization without subjecting the container to stress. In the first phase of the invention, a bottom boot provided with a valve, and the contents of which are preheated and ready for processing, is placed on a support in position A on a vacuum machine 20 and moved from A to C, cycle during which the box is overturned.
When the boot is rotated in a vertical plane it reaches a high vacuum in its path from A to B. At position B the vacuum is cut off and steam is injected during the rest of the cycle towards position C. Sufficient steam is injected into the can to shut off the vacuum, partially sterilize the contents, and build sufficient pressure in the container to lightly apply the valve disc. At point C the box is removed from the support and in the same inverted position (the valve below) is transported by the carrier 21 and automatically transferred by the means 11 into the high pressure steam chamber 14 similar to that described with reference to fig. 1 and 2 to complete sterilization.
The box is inverted by any suitable means such as a screw 14 'in the chamber 14 to bring its valve bottom upwards and it is automatically discharged from this chamber into a chamber 17 at reduced pressure and finally. to the atmosphere in the manner described above. This process is fully automatic and continuous as explained above and is a simple means of adapting the process and apparatus to known vacuum forming equipment to provide prolonged sterilization treatment at temperatures. high without subjecting the walls and bottoms of the receptacles to excessive stress.
It should be noted that the treatment in the chambers 14 and 17 according to this variant is substantially similar to that described above with regard to FIGS. 1 and 2 and therefore a more detailed explanation is unnecessary.
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The vacuum processing machine 20 may be as disclosed in US Patents 2,054,093 and 2,054,192.
Means of transfer 11.
According to fig. 4, the transfer means 11, shown in detail, is in the form of a valve or construction table providing a seal for the different chambers and sections to prevent pressure losses. Likewise these valves can be insulating to prevent heat transfer between chambers or sections.
In fig. 4, the transfer table or valve 11 is shown in position between chambers 12 and 14 for illustration, construction and operation being the same in all cases. This transfer means comprises a cylindrical member 24 arranged horizontally, provided with journals 25 fixed to its upper surface and to its lower surface and by means of which it is mounted so as to rotate in the upper and lower walls of a passage between the chambers. .
The cylindrical member is provided at its periphery with a series of pockets 27 for receiving boxes extending vertically, of different dimensions, and these pockets are preferably in diametrically opposed arrangement, as many diametrically opposed pockets or pairs. being employed as desired. In the present example, two pairs of pockets have been shown in diametrically opposed relationship.
In the cylindrical member can be slid horizontally rods 28 extending transversely to the vertical axis of the member and having widened ends or push-feet +1 29, one foot of each rod being arranged at so as to move back and forth in one pocket and the other in the diametrically opposed pocket 27. The cylindrical member 24 is set to rotate clockwise to feed one. pocket successively in line
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ment with a point X on the respective conveyors (in this case the conveyor 13), point at which a line of boxes is continuously brought by the conveyors.
At this point X, the boxes are automatically brought from the conveyor into the pocket 27 located in alignment, by means of an arm 30 set in a reciprocating motion intermittently and carrying a pushing end 31 which engages a box and disposes it in the pocket located in the range. At the same time the rod 28 combined with this pocket and the diametrically opposed pocket is forced to slide into the cylindrical member 24 because of the contact of the box with the adjacent foot 29, which moves the latter towards inside the pocket, at the same time the foot 39 'located at the end opposite the rod is moved outward to eject a container from the diametrically opposed pocket 27 onto the conveyor 15 into the chamber. high pressure 14.
The arm 30 is slidably supported in a bracket 33 mounted on the wall of the chamber 12 and is connected to a lever 34 combined with a suitable control mechanism for causing the arm 30 to move back and forth. .
This mechanism is preferably connected in such a way to the cylinder 24 that the latter is rotated intermittently in a time-regulated relationship, by a distance suitable to bring a pocket 27 successively into alignment with the cylinder. thrust end 31 of arm 30, during the continuous movement of the apparatus. Likewise, the conveyors 13 and 15 can analogously be operated intermittently in a time-regulated relationship, although it is preferable that the belts move continuously.
It should be noted that the cylinder 24 fits exactly for rotation in the walls of the passage between the chambers 12 and 14, as seen at 35 in FIG. l, so that as far as possible, no pressure can escape from the chambers through the transfer table.
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at all times, a chord surface of the table or cylinder 24 extends outwardly beyond the limits of the passage between the chambers in relation to the feed conveyors (in this case the conveyor 13 in chamber 12) while a diametrically opposed cord surface extends inwardly clearing the walls of the passageway and towards chamber 14 near carrier 15.
Therefore, with the arm 30 and the cleat 24 moving in a time-regulated relationship intermittently, as explained above, to successively bring a pocket 27 opposite the pushing end. 31, it should be noted that in each relative position of this kind of parts, one of the feet 29 is forced outwards while the other foot on the rod is moved inside the opposite pocket 27. From this Thus the containers are continuously moved from the initial supply carriers 10 or 21 to the respective chambers, within and out of the chambers or sections and to the atmosphere.
The operations are fully automatic and a container is automatically ejected from a pocket 27 simultaneously with the positioning of a container in another pocket or opposite pocket.
Modified reversing mechanism.
There is shown in FIG. 5 a reversing transfer mechanism which can be employed at the place of a screw or worm 14 'to simultaneously invert the containers while performing the transfer operation which is otherwise performed by the transfer means .11.
A construction similar to that shown in FIG. 4, the only major changes needed being (1) the placement of cylinder 24 in a vertical plane while the transfer tables described above have the cylinder placed in a horizontal plane, and (2) the change of the longitudinal direction of the pockets 27. The containers are discharged from the conveyors to the cylinders.
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dres 24 in the manner previously described and are deposited on the conveyors in an inverted position, with the valve bottoms up or down as appropriate. The reversing transfer mechanism acts as a seal and may be insulating as discussed above.
Means of automatically keeping the valve heads open in the vacuum chamber 12.
We see in fig. 6 that in chamber 12 above conveyor 13 a second conveyor 36 has been mounted carrying a number of spring plungers 37. These plungers are normally moved outward by means of springs 38.
The conveyor operates on suitable chain wheels 39 and at a speed such that one of the plungers 37 contacts the valve 40 of a boot, 41 carried by the conveyor 13. In other words , the plungers 37 are spaced apart a sufficient distance from each other and are transported at a determined speed such that a plunger engages each boot as it is fed onto the conveyor 13 by the means transfer 11. A cam track 42 has been associated with the lower strand of the carrier 36 which, as shown in FIG. 6, acts to lower each plunger until it engages with a gearbox valve 40 and to maintain this contact. such that the valve is open, substantially throughout its journey in the. vacuum chamber 12.
At the end of chamber 12 the plungers are released by the cam track and the vacuum treated boots are transferred to the high pressure steam chamber.
The apparatus shown in Figs. 1 and 2 is preferably composed of a number of independent chambers connected in closed relation by any suitable means, the passages between the chambers being closed by the transfer means 11. In the apparatus according to FIG. . 3, the heating chamber 14 can be arranged in such a way relative to the ma-
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china vacuum treatment that the containers are exposed ,,,,,
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under atmospheric conditions, when released from the machine, for a negligible period of time.
The present invention greatly increases the speed of processing over methods known and practiced today and has the additional advantage of being easily adjustable to ensure complete uniformity.
It should be understood that in the pressure and heating chamber 14 the pressures will always be sufficient to keep the valves open while in the reduced pressure chamber 17 it is preferred that the pressures be such as to maintain. the valves closed.
The term "chamber" means either the construction shown in FIG. 1, or the construction in sections described with reference to FIG. 2.
The sterilization referred to here covers industrial sterilization and the temperatures and pressures cited are merely exemplary in the sense that the process and apparatus can be carried out with temperatures and pressures lower than those described. as well as temperatures and pressures which are well above those mentioned. It should be noted that the temperatures and pressures in each case are dependent on the products being treated and the processing requirements.
Although this patent indicates the processing of corn, this is merely by way of example, as the invention is applicable to the processing of food products in general. A partial list of products which can be processed according to the present invention includes fruits and vegetables and their juices, dairy products and foods such as spaghetti, cooked beans, soups, etc.
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meat and seafood.