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La présente invention est relative à un procédé pour la conservation d'aliments liquides et se rapporte plus particulièrement à un procédé pour congeler le lait entier, des jus de fruits, la bière et des liquides analogues, sous une forme telle que, lorsqu'ils sont déconglés, ils reviennent à leur état initial.
Actuellement, la demande de lait entier est satisfaite, dans une localité donnée quelconque, par des laiteries situées dans un rayon relativement réduit autour de cette localité. Ceci est dû au fait que le lait et les aliments
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similaires constituent des produits hautement périssables et ne peuvent pas être transportés sous une forme liquide sur de longues distances, sauf à un prix prohibitif.
Il en résul- te que le lait doit être produit en quantité dans certaines régions où le coût de la production est évantuellement assez élevé, tandis que d'autres régions, où le lait peut être produit à un prix de revient beaucoup plus bas, sont forcées de limiter leu- production à celle requise pour satisfaire les besoins locaux. Les techniques modernes de réfrigération et les systèmes modernes pour le réglage de la température pendant la congélation, le stockage, le transport et la mise en vente au niveau du détaillant ont donné une impulsion aux expériences relatives à la congélation du lait et des produits similaires, et visant à résoudre les problèmes de l'offre et de la demande en ce qui concerne ces produits.
S'il est vrai que ces travaux ont fourni quelques resultats encoura- geants, il n'en reste pas moins que ceux-ci n'ont pas été entièrement satisfaisants.
Les procédés de congélation du lait que l'on a essayé à ce jour se sont montrés généralement inadéquats pour plu- sieurs raisons différentes. La plus importante de celles-ci réside dans la séparation de la graisse du lait d'avec l'eau lorsque le produit congelé est dácougélé, Le lait est consti- tué par une émulsion d'eau et de graisser or toutes les méthodes antérieures de congélation du lait, dont l'auteur de la présente a connaissance, entraînement une rupture plus ou moins marquée de l'émulsion lorsqu'on décongèle le produit congelé.
On a eu recours à divers types de précédés de congé- lation visant à éliminer cette difficulté,
Ainsi, dans un exemple, le lait. a été congelé sous la forme d'une pâte ou d'une boue, comme indiqué dans le brevet américain n 2.412.203, de Brunk@urst. Dans un autre exemple,
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, une masse entière de lait a été soumise à une congélation rapide de la manière indiquée dans le brevet américain
N 2.649.702 de Kellie.
Dans tous les procédés dont lenteur de la présente a connaissance)la congélation s'effectuait alors que le lait se présentait sous la forme d'une masse d'un film ou d'une couche liquides continues, le résultat étant dans chaque cas une certaine séparation de la graisse.
A côté du problème de la séparation de la graisse, les méthodes de congélation du lait et de sa conservation par le froid ont donné lieu à des effets préjudiciables en ce qui concerne la saveur et à une diminution- de la stabilité, ce. qui a entral- né à son tour une précipitation ou un relargage de la protéine,
Comme iL ressort de la présente invention, on a cons- taté qu'en utilisant un procédé de congélation inédit, il est possible de congeler le lait entier ou. concentré, de telle manière qu'il retourne à son état initial d'émulsion à la suite d'une décongélation, sans que se produisent, à un degré sensible, des effets préjudiciables en ce qui concerne la saveur, ni une diminution importante de leur stabilité.
Bien que l'on ait avancé ici une base théorique d'une explication du résultat favorable du procédé selon l'invention, il y a lieu de noter que ceci correspond uniquement à la meilleure connaissance que l'inventeur possède du phénomène en question et que, le procédé décrit ici; mis à part, la présente inven- tien ne doit pas être considérée comme étant limitée à une explication théorique particulière quelconque de la raison pour laquelle le procédé qui en fait l'objet a été couronné de succès, c'est-à-dire; fournit des résultats notablement supérieurs à ceux des procédés antérieurs.
On admet que la prévention de la rupture des globules de graisse du lait entier et, par conséquent) la prévention de la séparation ultérieure de la graisse lors de la décongé- lation, n'est pas simplement une question de la rapidité de
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la congélation, mais qu'elle est en relation avec la préven- tion de la formation de cristaux d'eau, même petits, dans le milieu., ce qui permet à ces cristaux de rompre les globules de graisse. On a constaté qu'il est non seulement nécessaire d'empêcher la production de grands cristaux d'eau, comme ceux qui se forment lorsqu'une masse de lait liquide est soumise à une congélation lente, mais aussi d'empêcher la production de cristaux, même petits, en contact intiae les uns avec les autres.
Si l'on peut faire en sorte que le lait entier se sépara en particules extrêmement petites au moment de la congélation, on obtient non seulement que les grands cristaux d'eau soient empêchée de se former, mais encore que les petits cristaux, qui se forment probablement, soient empêchée; quelle que soit leur petitesse, de rompre les globules de graisse, en les .com- primant contre les cristaux voisine:
.. Après que le lait a été congelé en particules extrêmement minimes, de cette nature, sans qu'il y ait eu rupture des particules de graisse, on peut le recueillir dans des récipients e oecomprimer en vue du stockage ou du transport dans des conditions de réfrigération, La grosseur des particules de lait au moment de la congélation, ainsi que leur position matérielle par rapport à d'autres particules, sont les facteurs qui déterminent si la décongé- lation du lait se fera à l'état d'émulsion ou à l'état de phases séparées. D'autre part, on a constaté que cette division des particules du lait doit dura extrêmement fine et doit même être inférieure à celle qui correspond aux flocons.
Des problèmes analogues se présentent en ce qui concerne la mise en vente de la. bière, en ce sens que l'on ne connait pas actuellement un procédé pour conserver la bière pendant une longue durée. Selon le procéda inédit faisant l'objet de la présente invention, ceci peut être désormais réaliséepermet- tant ainsi de transporter en vracde la bière congelée,sans
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remploi de récipients coûteux.
De la bière conservée sous eette forme convient particulièrement aux transports à longue, distance en masses importantes, cette bière pouvant être dé- congélée, mise en. bouteilles ou en bidons' après son arrivée, sans que sa durée de conservation normale s'en trouve affec- tée.De la bière sous une forme congelée peut aussi être vendue aux consommateurs domestiques individuels, capables d'entreposer de grandes quantités sous un volume réduit, dans des frigorifiques de ménage.
Partant de ce qui précède, le principal objet de la présente invention consiste à établir un procédé nouveau pour conserver des produits alimentaires liquides par congélation, procédé où les liquides retournent à leur état initial après décongélation.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un nouveau procédé de conservation du lait entier, procédé dans lequel le lait est congelé sous une forme de particules extrê- moment petites, non confinées, ce lait étant ensuite emballé ou mis en boite en vue du stockage et du transport.
Un autre objet de la présente invention consiste à établir un nouveau procédé pour la conservation du lait entierj procédé dans lequel le lait est congelé sous la forme de par- ticules extrêmement minimes, chacune de ces particules étant écartée des autres particules.
Un autre objet de la présente invention consiste à établir un nouveau procédé pour conserver le lait entier, procédé dans lequel le lait est congelé sous la forme de particules extrêmement minimes et est ensuite mis sous pres- sion, afin d'expulser les gaz de l'intérieur du lait comprimé,
Ces objets et avantages de l'invention,ainsi que . d'autres,, seront mis en évidence en se reportant à la descrip- tion ci-après, aux revendications qui suivent et aux dessins annexés. Dans ces dessins
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La fig.1 est un schéma simplifié du procédé selon la présente invention.
La fig.2 est une représentation schématique d'un appa- reil' pour la mise en oeuvre du procédé, conformément à un mode de réalisation; et
La fig.3 est une représentation schématique d'un autre appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon un autre mode de réalisation de l'invention.
Selon la présente invention, le lait entier, soumis à la réfrigération requise pour éviter l'aigrissement ou l'altération, est pasteurisé et est ensuite mis sous pression à l'aide d'une pompe appropriée quelconque. En mettant le lait sous pression de cette ±non on peut réduire sa température au-dessous du point de congélation normal du lait non soumis à uhe pression, cela sans provoquer une congélation du lait.
La température du lait est ensuite ramenée à un point situé au-dessous de son point de congélation à la pression atmosphé- rique, le lait étant dirigé, dans cet état réfrigéré et sous pression, vers une chambre de réfrigération à très basse tem- pérature, au moyen d'une tuyère d'actomisation qui disperse le lait en un jet fin de particules extrêmement minimes.
La décompression et la basse température qui existent dans la chambre de réfrigération ont pour résultat urge congélation instantanée du lait, alors qu'il est suspendu dans le gaz contenu dans cette chambre de réfrigération. Etant donné que le lait se trouve à l'état de division extrême, et vu que chaque particule minuscule est séparée par un espace de gaz de chacune des autres particules minuscules, on obtient deux résultats, à savoir, premièrement, la formation de grands cristaux d'eau est empêchée et, deuxièmement, les petits cristaux, qui se forment probablement, sont empêchés de dé- truire les globules de graisse, étant donné qu'ils ne sont pas capables de comprimer ces globules contre d'autres cristaux
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solides.
Il est nécessaire que la tête d'atomisation produise des particules de liquide extrêmement petites, de préférence un brouillard ou un nuage dans le sens dans lequel ces termes sont employés dans l'industrie. Voir : Johnson et Auth @ "Fuels and Combustion Handbook"; 1951, pp 465-466. De préfé- rence, les particules de liquide devraient posséder un dia- mètre de 1/2 à 500 microns. Bien qu'il soit désirable que la majorité des particules se situent dans les limites de cette gamme de grosseurs, la présence d'un petit nombre de particules plus grandes n'exerce pas un effet préjudiciable marqué quelconque.
Les particules doivent se congeler en un laps de temps de 1/centième de seconde tout au plus après a- voir quitté la tuyère d'atomisation, leur vitesse à ce moment étant d'environ 100 miles par heure (161 km par heure). Les particules extrêmement petites de lait congelé descendent par gravité jusqu'au fond de la chambre réfrigérée et sont évacuées vers une autre chambre, laquelle est maintenue à une température inférieure au point de congélation du lait à la pression atmosphérique, de préférence à la même température à peu près que celle qui existe dans la chambre de réfrigéra- tien. Les particules sont désormais recueillies et introduites dans des récipients par n'importe quel procédé approprié.
La chambre d'atomisation réfrigérée est isolée vis-à- vis de l'atmosphère et contient soit de l'air stérilisé et réfrigéré, soit un gaz inerte tel que l'azote, l'hélium; etc.
La température de cette chambre est maintenue à une valeur qui détermine une congélation instantanée du liquide atomisé, de préférence entre -10 et -40 F (entre -23,3 C et -40 C).
On a obtenu une durée et une stabilité maxima du produit à une température de -20 F (-18,4 C).On a constaté qu'aux températures supérieures à -10 F, il était généralement diffi- cile de produire la congélation, rapide requise, compte tenu
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de la brève durée et de l'espace matériel disponibles, tandis que 'les températures inférieures à -40 F exercent des effets nuisibles sur le lait et entraînent une diminu- tion de la stabilité. Le gaz réfrigérant employé peut être ramené dans le système, de sorte que, même si ce gaz est relativement codteux, il n'en résulte pas une dépense exces- sive,vu qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des volumes de gaz importants.
Le lait congelé pulvérisé, évacué de la chambre d'ato- misation réfrigérée, peut être avantageusement comprimée en briques ou. en blocs,. qui peuvent être emballés herméti- quement dans des cartons en papier huilée en vue de leur transport dans un état réfrigéré.
Conformément à un mode de réalisation particulièrement favorable de la présente invention, cette compression est exécutée jusqu'à un stade où tout le gaz est expulsé d'entre les particules congelées. Dans ces conditions, il n'existe pas de poches internes dans lesquelles l'air pourrait péné- trer, au risque d'abîmer le lait. Le lait ainsi emballé peut être stocké indéfiniment et peut évidemment être transporté sur des distances extrêmement longues, tant que l'on empêche sa décongélation. On conçoit évidemment qu'une fois le lait décongelé, sa récongélation aura pour effet une séparation @ des phases d'eau et de graisse. Le procédé de moulage en briques peut être exécuté par n'importe quel appareil con- nu, par exemple celui représenté dans le brevet américain n 663.502.
Bien que le procédé selon l'invention, tel qu'il vient d'être décrit, exige une réfrigération du lait au-dessous de son point de congélation à la pression atmosphérique, préala- blement à son atomisation, il est également envisagé d'omettre la réfrigération au-dessous de ce point spécifique et d'ato- miser le lait à létat refroidi, dans une chambre réfrigérante
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Dans ce cas, le lait est maintenu, préalablement à l'atomisa- tion, à une température supérieure à son point de congélation à la pression atmosphérique, cette température étant toute- fois suffisamment basse pour empêcher le lait de s'altérer..
Dans la fige 2, on a représenté une forme de réalisa- tion de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention et conformément à un premier mode d'exé- cution de cette dernière.Dans l'appareil montré dans cette figure, le lait - qui est à une température supérieure à la température de congélation, mais suffisamment réduite pour l'empêcher de se détériorer, par exemple une température de
40 F (4,5 C) environ - est amené à une pompe à pression 10, par laquelle le lait est soumis à une pression qui abaisse son point de congélation, par exemple une pression de 500 lbs.
par pouce carré (35,15 kg par cm2), Le lait soumis à cette pression élevée est introduit dans un réfrigérateur 12 où la température du lait est abaissée par un moyen de refroidisse- ment quelconque, par exemple un serpentin 14, jusqu'à une tem- pérature de quelques dixièmes d'un degré centigrade au-dessous du point de congélation du lait à la pression atmosphérique.
Le lait sous pressioh est ensuite projeté à travers une tuyère d'atomisation 16 vers une chambre d'atomisation réfri- gérée 18, sous la forme d'un brouillard ou d'un nuage de particules extrêmement petites. La température dans la chambre d'atomisation réfrigérée 18 est maintenue à une valeur de -10 à -40 F (de -23,3 à -40 C), de préférence au voisinage de -20 F (-28,9 C). Cette température peut être établie et main-. tenue par n'importe quel moyen approprié, par exemple, un serpentin de réfrigération 20 et un ventilateur de recyclage
22, qui fait circuler le gaz, contenu dans la chambre, autour r de la. chicane 24 et au contact du serpentin 020.
Les particules du brouillard de lait atomisé gèlent immédiatement dans la chambre d'atomisation réfrigérée, étant
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donné la basse température qui règne dans celle-ci, ainsi que grâce à la décompression, avec ceci que ces particules conge- lées descendent au fond par gravité, pour tomber dans la trémie 24a, située dans le fond de la chambre d'atomisation réfrigérée 18. La partie inférieure de cette trémie est encla- vée dans une autre chambre refroidie 26, qui est également maintenue à une température inférieure à celle du point de congélation du lait, de préférence à peu près égale à une température à celle qui existe dans la chambre réfrigérée.
Cette température peut être réalisée par n'importe quel moyen de refroidissement approprié, par exemple un serpentin 28.
Le lait entier pulvérisé et congelé, qui sort de l'embouchure 30 de la trémie 24a, est amené vers un mécanisme de moulage en briques approprié 32, qui peut être du même type que celui montré dans le brevet américain n 663.502, ce dispositif produisant des briques ou blocs de lait congelé 34, qui peu- vent être évacués vers une chambre réfrigée 26, par un moyen approprié quelconque, non représenté.
La pression de moulage des briques est appelée à expul- ser le gaz d'entre les particules de lait; elle peut être de l'ordre de 500 lbs, par pouce carré (35,15 kg par cm2). Les briques peuvent être empaquetées dans des cartons huilés ou de toute autre manière voulue. Alors que l'appareil représenté dans la fig.2 et décrit ici assure une réfrigération de pré- atomisation au-dessous du point de congélation atmosphérique du lait, on peut omettre cette réfrigération, le réfrigérateur 12 servant dans ce cas simplement à maintenir une température légèrement supérieure à ce point, soit, une température d'en-
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vïron33oF (-36,1 C).
Dans la fig.3, on a représenté une autre forme de réa- lisation de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention et conformément à un autre mode d'exécution de cette dernière. Comme montré dans cette figure,
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le lait est introduit dans un tuyau d'admission 36 qui traver., se un échangeur de chaleur 38 dont la température est contrô- lée d'une manière appropriée quelconque, un serpentin 40 par exemple. De là, le lait se rend vers l'entrée 42 d'une tête d'atomisation rotative 44 contenue dans un appareil 46 du type sécheur à pulvérisation.
La température dans le vase 46 est maintenue assez basse pour provoquer une congélation instan- tanée du liquide. Ceci peut être obtenu d'une manière appro- priée quelconque, par exemple à l'aide d'un serpentin de réfri gération 48 disposé dans un conduit 50 qui alimente le vase 46 en gaz à travers un-orifice d'entrée tangentiel 52. Un orifice d'évacuation de gaz est prévu au sommet du vase, en 54, cet orifice étant relié par un conduit 56 à un ventilateur 58, qui assure la circulation du gaz. La tête de pulvérisation 44, qui peut être d'un type courant quelconque, capable de produire un brouillard ou un nuage, est entraînée par n'importe quel moyen approprié;par exemple une poulie 60.
L'orifice de sortie 62 du vase 46 alimente un mécanisme de moulage de briques 64, entraîné à l'aide d'un excentrique
66, le tout étant enfermé dans une chambre 68 qui est main- tenue à une température inférieure à la température de congé- lation, par un moyen approprié quelconque, par exemple le serpentin 70. Les briques 72 sont retirées de la chambre 68 par un moyen approprié quelconque;non montré.
Dans ce mode d'exécution de la présente invention, le liquide en cours de congélation pénètre dans la zone froide du vase 46, alors qu'il se trouve encore dans le tube 42.
Comme il est- essentiel pour le procédé selon l'invention qu'il ne se produise aucune congélation du liquide tant que celui-ci n'a pas été dispersé sous la forme d'un brouillard ou d'un nuage,, l'échangeur de chaleur 38 sert à amener le liquide à une température suffisamment élevée pour empêcher la congéla- tion de ce liquide tant qu'il n'a pas été dispersé en fines
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gouttelettes par la tête de pulvérisation 44. Pour assurer le refroidissement du gaz 46, on peut employer n'importe quel gaz inerte approprié, par exemple 1'azote ou l'hélium et, dan les cas où le liquide en cours de congélation est carboné, on peut utiliser l'acide carbonique.
Après avoir été congelé, le lait doit être entreposé à des-températures toujours inférieures à -5 F (-20 C) mais de préférence de -10 F -40 F (de -23,3 à -40 C). Pour assurer une durée maximum, il convient de maintenir le lait congelé à une température approximativement égale à celle à laquelle il a été congelé. Le fait d'élever la température du produit congelé au-dessus de celle à laquelle cette congélation a eu lieu, - même lorsque la limite de température supérieure ne dépasse pas - 10 F(-23,3 C),exerce un effet préjudiciable sur.les qualités de conservation du produit. Une fois le lait décongelé, il doit être consommé rapidement, étant donné que la congélation n'exerce pas une action protectrice supérieure à celle obtenue dans l'entreposage à une basse température courante.
Le fait de maintenir le lait décongelé à une tempé- rature de 36 F (2,22 C) ne permet pas de conserver celui-ci pendant plus de quelques jours.
Dans le cas de la bière, l'opération d'atomisation li- bère généralement l'acide carbonique hors du liquide.Ceci peut cependant être corrigé à un stade ultérieur du procédé.
Une méthode pour assurer une saturation convenable en acide carbonique consiste à introduire les particules congelées et tassées dans des bidons, ou analogues, et à ajouter la quantité appropriée d'acide carbonique lors du scellement du bidon. Cet acide carbonique peut être ajouté sous une forme solide ou gazeuse, un espace approprié devant être prévu à cet effet dans la boite.
'
Une variante de ce procédé consiste à utiliser l'acide carbonique en qualité de gaz dans le vase 46 et à régler le
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@ mécanisme de moulage de briques 64 de telle façon que, après la formation de la brique, il subside des espacée libres autour des particules congelées. L'acide carbôniqué est em- prisonné dans ces espaces et, après la congélation, la bière se trouve être saturéé d'acide carbonique dans Une mesure appropriée,et convient à la consommation immédiate
Dans tous les lias envisagée, il est avantageux de pratiquer une décongélation relativement lente,
jusqu'à ce que l'on atteigne un point situé immédiatement au-dessous du point de congélation. Ceci empêche un@ recongélation éventuel- le des portions internes de la brique, dans le cas où la température ambiante viendrait brusquement à tomber.
La description se rapporte à du lait entier mais il est bien entendu, que l'invention couvre également la congéla- tion de lait partiellement concentré ou déshydraté. Le lait contient approximativement 92 % d'eau, et la conservation de grandes quantités de lait entier pose des problèmes sérieux, d'entreposage et de réfrigération.
Grâce à une distillation à basse température, sous vide, on peut éliminer une grande proportion de l'eau, environ 40% à 50%, sans altérer ou modi- fier le restant du lait, Ce lait partiellement concentré peut être ensuite congelé selon le procédé objet de l'invention; avec ceci que, lorsqu'on décongèle les particules, on peut ajouter de l'eau à celles-i, ce qui rétablit le lait dans son état de lait entier.
Il ressort de ce qui précède que la présente invention a permis d'établir un procédé pour la congélation du lait, procédé grâce auquel le lait peut être entreposé et, ulté- rieurement, décongélé jusqu'à un état qui correspond sensible, ment à son état initial, tout en conservant son goût et sa valeur nutritive initiaux. Le procédé a été décrit en parti- culier à propos du lait; ceci à été fait à titre d'exemple, ce procédé pouvant être appliqué à des liquides autres que
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le lait, par exemple, des émulsions de toute espèce, la bière, les j us de fruits, et liquides analogues. Le procédé convient également à la production d'un nouveau type de crème à la glace d'une consistance légère.
Bien que l'on ait repré- senté certains appareils spécifiques pour la mise en oeuvre du procédé, il est bien entendu que l'on peut employer d'au- tres appareils et que ceux qui ont été représentés l'ont été uniquement dans un but de démonstration, mais non de limita- tion.Ainsi, le vase à froid a été décrit comme contenant un gaz en circulation; on peut cependant faire fonctionner ce vase sous vide-.
REVENDICATIONS.
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1 - Procédé pour conserver un liquide, caractérisé par les dispositions qui consistent : à atomiser ledit liquide en particules minuscules espacées, dans une chambre réfrigérée, de manière à provoquer une congélation rapide de ces parti- cules, alors que celles-ci sont espacées'les unes des autres, et à empaqueter lesdites particules congelées, à une tempé- rature inférieure au point de congélation du liquide en question.
2 - Procédé pour conserver un liquide,caractérisé par les dispositions qui consistent :à réfrigérer une chambre à une température inférieure au point de congélation du liquide considérée; à atomiser ce liquide dans cette chambre, sous la forme de minuscules particules espacées, qui se congèlent alors qu'elles sont espacées les unes des autres; et à empa- queter les particules congelées susdites, à une température inférieure au point de congélation du liquide précité.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.