BE905182A - Industrial process and appts. for sterilisation etc. of food prods. - which are subsequently fast cooled with sterile liq. recycled after decanting - Google Patents
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Abstract
Industrial process and a plant installation for sterilisation or similar heat treatment of a food prod. while mixed with or suspended in a liq.. Once the heating stage of the process has been completed, the batch of prod. under treatment is mixed with a quantity of cold sterile liq. to bring the temp. of the prod. rapidly down to a level of slow or arrested cooking, e.g. for peas, from about 130 deg.C. The liq. used for cooling is sepd. from the prod. by decanting and then recycled for cooling further batches of prod.. Sterility of the cooling liq. is maintained throughout the recovery process.
Description
<EMI ID=1.1>
PROCEDE DE STABILISATION PAR LA CHALEUR DE PRODUITS
<EMI ID=2.1>
OU EN SUSPENSION DANS CELUI-CI.
Il est connu que pour maintenir, autant que possible, les qualités nutritives, organoleptiques, de forme et de coloration des produits à conserver, il est préférable que les opérations de stérilisation,
de pré-cuisson ou de cuisson soient aussi courtes que possible. La température à laquelle et le temps durant lequel ces opérations sont réalisées doivent être suffisants pour assurer la destruction des microorganismes présents et de leurs spores ainsi que la destruction des enzymes pouvant altérer les produits à conserver à la température du magasinage. Une inactivation suffit parfois.
Les inventeurs ont constaté, qu'à une température comprise entre 60 et 80-85[deg.]C, dépendant de la nature du produit traité, ce dernier ne cuit pratiquement plus. Pour les fruits cette température est moindre que pour la plupart des légumes. Pour les pois, plusieurs heures de maintien, sous liquide, à 80[deg.]C, modifie à peine leur texture. Il est connu que la texture de bien des végétaux se raffermit lors du stockage aux températures usuelles des conserves. Pour les pois ce phénomène se poursuit durant plusieurs mois.
Il est également connu que pour éviter la désagragation de produits en particules ( naturelles ou découpées ) sous l'effet du dégagement de gaz dissouts ou de la vaporisation de l'eau qu'elles contiennent lorsque la pression dans les appareils décroît en dessous de la tension de vapeur de l'eau à la température locale intérieure à la particule, les opérations de traitement doivent donc être réalisées sous une pression supérieure à la dite tension de vapeur.
Les inventeurs ont conçu un procédé et des dispositions d'appareillage permettant de réduite au maximum la durée des opérations de chauffage, stabilisation, cuisson et refroidissement jusqu'à une température adéquate de "non-cuisson", tout en maintenant dans
les appareils une pression suffisante pour éviter la désagrégation des particules et assurer les conditions d'aseptie adéquates.
La présente invention concerne un procédé de sta-
<EMI ID=3.1>
équipements permettant de le réaliser.
Les aliments en particules, stabilisés par la chaleur, sont pré-refroidis très rapidement et aseptiquement par le liquide stérile et froid utilisé pour le transfert vers le réservoir de stockage et dans ce dernier. Ce liquide est fluide et peut, dès lors, être facilement séparé, à froid, des particules stabilisées.
Sauf exception, le poids spécifique du liquide est inférieur à celui des particules, dégazées avant leur traitement thermique ou durant ce dernier, aussi une sédimentation des particules,réalisée aseptiquement, permet-elle d'obtenir le liquide froid requis pour les opérations ultérieures. Dans les cas,très rares,où la sédimentation des particules est insuffisante ou nulle, la récupération du liquide requis pour le pré-refroidissement, le refroidissement et les transferts, peut se réaliser par tamisage.
Le magasinage aseptique, dans de grands réservoirs, exige que les particules baignent dans un liquide, évitant leur écrasement et facilitant les opérations de remplissage et de vidange des réservoirs.
Le magasinage ne se justifie pas pour les aliments disponibles toutes l'années. Il ne convient pas quand l'aliment est extrêmement fragile, ou encore, a des caractéristiques physiques ou dimensionnelles rendant impossible ou très risqué le transfert à des distances appréciables par des tuyauteries, le remplissage puis la vidange aseptique des grands réservoirs etc...
Ces limitations sont bien connues. La liste ci-après d'aliments pouvant être stabilisés grâce au procédé faisant l'objet de l'invention n'est pas limitative, mais seuls des végétaux, dont la récolte est saisonnière, y sont mentionnés.
Légumes: Graines fraîches de pois, haricots et maïs, cubes ou morceaux de divers légumes à chair ferme, carottes, salsifis, pommes de terre pelées, etc.
Les légumes non concernés sont entre autres:
asperges en branches, haricots princesses entiers, légumes en feuilles, dont l'épinard, pieds de céléris.
Fruits: Oreillons de pêches et d'abricots. Cubes et morceaux . Nombreux fruits entiers, pelés ou non, dénoyautés ou non, Les fruits dont la texture est particulièrement fragile ne sont guère concernés.
Qu'il s'agisse de légumes ou de fruits, le barème
de stérilisation par la chaleur à appliquer est fonction d'un grand nombre de facteurs connus, dont la température maintenue dès le début du magasinage aseptique, et la technologie mise en oeuvre pour assurer la conservation de l'aliment après ce stockage intermédiaire, dont le but est de réduire la caractère saisonnier d'industries ayant surtout à distribuer ensuite ces aliments, seuls ou mélangés à d'autres, en emballages détail., ces derniers étant remplis aseptiquement, ou stérilisés après fermeture hermétique. D'autres procédés de conservation, classiques, peuvent aussi être utilisés après le magasinage aseptique, tels la surgélation, le confisage et d'autres.
La stabilisation par la chaleur doit détruire ou inactiver les microorganismes, leurs spores et les enzymes. Ceci, en fonction de diverses variables, dont l'une est la température de magasinage et l'autre, la technologie utilisée ensuite, au stade du conditionnement en emballage détail.
Aussi les durées de séjour à haute température varient-elles entre environ une minute et trente minutes, alors que les températures à respecter sont comprises entre 60[deg.] et 140[deg.]C, ces limites n'étant
pas absolues.
Pour bien des produits, une surpression est utile
ou même nécessaire pendant tout ou partie du processus de stabilisation par la chaleur et du refroidissement.
La cuisson met en oeuvre des phénomènes chimiques, physiques, physico-chimiques-et même biochimiques
( les.enzymes ). Sa vitesse double, environ, quand
la température augmente de 10[deg.]C. Aussi dit-on que son
<EMI ID=4.1>
Pour la destruction thermique des spores de <EMI ID=5.1>
situe aux environs de 7, du moins en milieu neutre.
<EMI ID=6.1>
diaire entre 2 et 7. Il varie en fonction de l'enzyme et d'autres paramètres.
Comme la stabilité des aliments stockés dans des réservoirs, dont la capacité peut varier entre moins de 20 m et plus de 500 m, est impérative, il est indispensable que la destruction ou l'inactivation des microorganismes, spores et enzymes soit toujours efficace , sans cependant cuire et donc attendrir exagérément l'aliment.
La règle d'or, bien connue, pour obtenir ce résultat global, est de maîtriser les facteurs "Températures Durées et Pressions ". Ceci, tout en éliminant complètement les risques de réinfection du produit stabilisé.
Le problème se complique encore quand il est nécessaire de limiter les effets de la cuisson, afin que les particules restent fermes, résistent au traitement thermique réalisé après le conditionnement final en emballages détail et / ou subissent un minimum de modifications de couleur et de saveur, voire de valeur nutritive.
L'idéal est,dès lors,de réaliser presque un traitement UHT ( température très élevée durant un temps très court ) et, sinon, une stérilisation HTST
( High température - short time ) courte à température élevée, et, ceci, en pouvant, s'il y a lieu, travailler à une pression nettement supérieure à celles correspondant aux tensions de la vapeur d'eau aux températures considérées, afin d'éviter l'action des gaz occlus et de la vapeur d'eau pouvant être émise dans les particules.
Un barème convenant pour les petits pois frais, à conditionner en boîtes métalliques ou en bocaux verre, après le magasinage aseptique, a les caractéristiques ci-après:
<EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1>
Les pois sont stériles et restent intacts. Ils deviennent tendres et donc fragiles, mais leur texture se raffermit progressivement en cours de magasinage, fait connu des gens de métier. Aussi peuvent-ils ensuite subir sans dommages une courte stérilisation complémentaire, après avoir été conditionnés en boîtes ou bocaux, proprement, mais en ne respectant l'aseptie que pour la vidange du réservoir de magasinage. Or, aucun des procédés et des équipements, actuellement connus, ne permet de réaliser de façon fiable de telles opérations sur des quantités importantes de particules de caractéristiques fort diverses sans abîmer une partie de celles-ci.
Les articles ci-après décrivent les procédés connus en 1982.
" Progrès dans la technologie de la conservation
aseptique en vrac de fruits semi-élaborés en grand conditionnement, par B. Lafuente, Industries Agricoles et Alimentaires ( Paris ) oct. 1982, pages 829 à 834.
Progresos en la tecnologia de la Conservacion Aseptica de semielaborados de frutas en grandes envases, par
B. Lafuente, Revista de agroquimica y tecnologia de alimentos, Valence, Espagne, 22 (3) 1982,pages 323 à
338.
Deux brevets sont cités:
Kafedshiev I et al.(1977) Brevet bulgare N[deg.] 25820.
Lafuente B et al., Brevet espagnol N[deg.] 455467.
Les procédés décrits par B. Lafuente, dont le sien, présentent de l'intérêt dans des cas particuliers, mais différent très nettement de celui faisant l'objet de l'invention.
" Kazuya Sekiguchi, Kiyoaki Tsuzi et Akinobu ONU ont
déposé au Japon des brevets couvrant un appareil stérilisateur pour liquides ou pâtes de produits <EMI ID=9.1>
18 " 1983 N[deg.] 46887/1983.
28 " 1983 N[deg.] 54916/1983.
29 septembre 1983 N[deg.] 183469/1983.
Le brevet français correspondant a été enregistré le
7 mars 1984 sous le numéro 8403543, N[deg.] de publication
2542168. Il comporte 29 pages, 8 revendications et
5 figures.
Il s'agit d'un stérilisateur - refroidisseur continu, alors que le procédé faisant l'objet de la présente invention est discontinu.
A noter que les constructeurs Alfa Laval, APV, Cherry-Burrel, Manzini et d'autres traitent déjà en continu des particules au moyen d'.échangeurs à surface raclée.
L'appareil japonais vise à améliorer les performances de ces échangeurs, qui conviennent très bien pour certains aliments, particulièrement visqueux ou exigeant une stérilisation proche de l'UHT, quitte à ce qu'un pourcentage assez élevé des particules soit physiquement détérioré en cours de travail.
La littérature relative au conditionnement aseptique n'est pas abondante, mais les comptes-rendus des 3 principaux symposiums,consacrés à cette nouvelle technologie, situent correctement sa situation actuelle. Il s'agit de:
a) Aseptic Packaging - Proceedings of a Seminar held on the 20th of april 1983 at the Hilton Hotel Stratford - Upon - Avon ( England )
11 communications - 120 pages.
h) Behr's Seminar ( 24 et 25 avril 1985 )
Hotel Steigenberger, Bonn, R.F.A.
12 communications - 84 pages.
c) Proceedings from the symposium on aseptic processing and packaging of foods, Sept 9 to 12, 1985. (Suède) Lund university - SIK - The swedish Food Institute
31 communications - 302 pages.
Le seul procédé discontinu fut présenté en Suède par
B. Lafuente; il diffère très sensiblement de celui faisant l'objet de l'invention.
La figure I, représente l'essentiel de l'équipement d'une installation de stabilisation par la chaleur, suivant le procédé décrit et deux types de réservoirs <EMI ID=10.1>
1 - Trémie contenant les particules à stériliser en 3.
2 - Bac contenant le liquide ou la sauce à stériliser en
3.
3 - Cuiseur - refroidisseur résistant à la pression et,
au besoin, au vide.
4 - Tank accumulateur de liquide ou sauce.
5 - Echangeur refroidisseur, placé à l'intérieur de 4
( Il peut aussi être extérieur à 4 ).
6 - Bassin rigide.
7 - Liquide d'immersion de 9.
8 - Niveau maximum du liquide 7 dans 6.
9 - Réservoir souple, stérile, immergé dans le liquide 7.
10 - Tuyauterie stérile entre 9 et 13.
11 - " " " 3 et 12.
12 - Tank rigide en acier inoxydable, à parois minces.
13 - Tuyauterie stérile entre 11 et 14.
14 - Décanteur fermé, où règne une pression absolue
variable obligeant le contenu du tuyau 10 à remonter dans la partie conique et l'appareil, en dépassant ainsi, soit le niveau ce 8 si on utilise le réservoir 9, soit le niveau du sommet du tank 12.
Les accessoires, indiqués par des lettres, seront décrits par la suite.
La description du procédé considère d'abord le cas 1-2-3-4-5-11-12-13-14, car jusqu'à présent, l'industrie
a toujours utilisé des réservoirs rigides, seuls disponibles, et surtout des réservoirs verticaux.
On commence par stériliser tous les appareils, conduites et accessoires selon un procédé classique, à
120[deg.]C durant 30 minutes, par exemple, puis, afin d'éviter l'implosion du tank 12, on introduit de l'air stérile, ou mieux, un gaz inerte stérile, et maintient une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique
( 1 Kg/cm , absolu ).
Le cuiseur 3 est chargé de liquide 2 . On stérilise celui-ci en y injectant de la vapeur pure, puis on le refroidit en 4 et on le refoule en 12.
Quand la réserve de "sauce stérile et froide" est suffisante en 12 et 4, on aspire ou refoule aseptique- <EMI ID=11.1>
ioe .0. -- ..
En théorie, on peut aussi introduire aseptiquement du liquide stérile et froid, mais ceci ne présente pas d'intérêt pratique et introduit des risques, alors que, dès que des granules sont stabilisés, il reste nécessaire de récupérer le liquide froid en aval du cuiseur-refroidisseur.
Exemple relatif aux pois frais.
On ajoute en (3) 1500 Kgs de pois blanchis, chauds, provenant de (1) et 700 litres de sauce bouillante provenant de (2).
La température de cette masse fluide est portée
à l32[deg.]C en 2 minutes par injection de vapeur pure, contenant une faible quantité de gaz inerte totalement stérile. Ce gaz provoque la surpression désirée et agite doucement le produit. On maintient
132[deg.]C et la surpression désirée durant 4 minutes, puis procède au refroidissement ultra rapide,
sous surpression, comme suit:
De la sauce stérile et froide, accumulée en 4,
est introduite en 3, en une minute, pendant que
la surpression est maintenue.
Selon le cas, le mélange est plus ou moins agité pendant le pré-refroidissement, l'agitation étant obtenue, soit grâce à l'action mécanique du liquide froid introduit à très grand débit, soit grâce à l'injection de gaz inerte, soit en combinant ces deux actions, soit de toute autre façon appropriée. Le gaz nécessaire à maintenir la surpression, s'introduit plutôt par le dessus vu l'importance du débit instantané. Une agitation brutale de la masse du produit serait généralement nuisible
aux particules. Une détente et, pire encore, une mise sous vide détériorerait tout ou partie des particules, alors que le refroidissement rapide d'une masse importante de liquide et de particules, grâce à un échangeur, est pratiquement irréalisable ou détériorerait mécaniquement une partie de celles-ci.
Reste à refroidir assez rapidement les 5000 litres à environ 80[deg.]C contenus dans le cuiseur-refroidisseur. Ceci relève de la technologie courante, avec <EMI ID=12.1>
cifique entre les particules et le liquide ne permet pas de réaliser une séparation complète des particules par sédimentation, on recourt au tamisage. Le liquide froid nécessaire au pré-refroidissement est prélevé en aval du cuiseur-refroidisseur, alors que, pour abaisser la température du mélange de 60 - 85[deg.]C à 0[deg.] - 25[deg.]C, on sédimente, on tamise dans cet appareil, du moins, en ce qui concerne l'installation du type "figure I".
Celle-ci ne comporte pas de tamis, aussi la sédimentation s'opère t-elle dans le décanteur (14)
qui est en charge sur le réservoir de magasinage
(12). Le remplissage partiel de (14) s'obtient en établissant une différence de pression entre les gaz présents à la partie supérieure des réservoirs communiquants (12 et 14). Cette pression doit toujours rester égale ou supérieure à 1 Kg/cm (absolu) en (12), mais peut tendre vers zéro en (14).
Si on veut maintenir constante la pression du gaz dans le décanteur, on doit la faire varier dans
le réservoir de stockage (12) en fonction de son degré de remplissage. Aussi, à supposer qu'on veuille maintenir la pression atmosphérique dans le décanteur, peut-on atteindre 2,5 kg/cm<2> absolu dans
le réservoir si les hauteurs respectives sont:
réservoir rigide vertical 10 mètres, parties inférieures et supérieures du décanteur 10 et 15 mètres, le poids spécifique du produit étant,
pour simplifier, l'unité.
Vu le coût élevé des réservoirs rigides et leur nombre, il est bien plus économique de créer une dépression, un vide, dans le décanteur (14); toutefois, cette dépression est limitée à environ
0,9 Kg/cm . Aussi, dès que les réservoirs rigides ont une hauteur importante, faut-il assister la dépression dans le décanteur par une pression dans le réservoir de stockage, la pression du gaz en ce dernier étant à moduler en fonction de son degré
de remplissage, afin que la pression reste entre certaines limites en "S" au fonds du tank.
<EMI ID=13.1>
ticules tendent à ne pas dépasser le fond de cet appareil.
Il suffit d'inverser le sens du flux dans la tuyauterie 13 en augmentant légèrement la pression au sommet du décanteur, pour obliger les particules
à s'écouler vers 11 et 12.
Quand le réservoir de magasinage (12) est éloigné du groupe (3-4-5) et aussi de (13-14), les pertes de charges dans les tuyauteries, tendent à accroître le flux vers (14) et donc le degré de remplissage du décanteur.
Aussi un obturateur, non représenté à la figure I, installé entre (14) et la tuyauterie (11), isole t-il le décanteur pendant qu'on transfère rapidement le mélange de (3) vers le réservoir (12), dont la pression à la base est maintenue constante, grâce à l'évacuation d'une fraction du gaz neutre et stérile remplissant l'espace vide du tank. Aussi l'accessoire (Q),défini comme étant une soupape de sureté, doit-il être une soupape de décharge, motorisé, servant à maintenir la pression constante au fond du tank, via le senseur S.
Le débits dans la tuyauterie (11) sont importants.
Si l'installation traite des pois selon l'exemple donné précédemment, on a:
1 cuite par 15 minutes, 4 cuites par heure, 6 T.
de pois/h et 10 m de mélange homogène par heure.
Le mélange est pré-refroidi en y ajoutant son volume de liquide froid.
Le cuiseur-refroidisseur évacue 5 m de produit
<EMI ID=14.1>
Le retour du liquide décanté en (14) vers le
<EMI ID=15.1>
et pn dispose au plus de 4 x 7 = 28 minutes par heure pour réaliser ce transfert. Le débit peut être faible. Toutefois, si l'installation comportait plusieurs cuiseurs-refroidisseurs (3), ce débit serait plus élevé. Le débit vers le décanteur (14) est plus important, car dans le tank (12), la proportion de liquide est voisine de 38% seulement. En l'absence du tank accumulateur (4), le débit de liquide entre (14) et (3) <EMI ID=16.1>
<EMI ID=17.1>
Contrôler la pression dans le tank (12 ) dans ces conditions exige un équipement de régulation performant et d'importantes quantités de gaz neutre et stérile.
Examinons la partie gauche de la figure I, soit 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-13-14, où le tank rigide
(12) est remplacé par un réservoir souple stérile, immergé ( voir les brevets luxembourgeois
n[deg.]s 85954 et 86023 déposés respectivement lel7.6.85 et le 25.7.85.)
Vu la hauteur maximum, d'environ 5 m, du niveau
(8) du liquide d'immersion dans le bassin (6) quand le réservoir souple (9) a une capacité de
400 à 500 m , il est aisé et préférable que les appareils 1-2-3 soient en charge par rapport au niveau (8) et donc sur une plateforme située à environ 5 m. du fond du bassin (6).
Ceci facilite la vidange du ou des cuiseurs (3)
et permet d'utiliser de la vapeur à environ 100[deg.]C pour refouler le produit stérilisé et froid vers
le réservoir souple immergé (9). Or, celui-ci
peut être distant d'environ 100 mètres des appareils 1-2-3-4-5 et 14 quand la ferme de magasinage aseptique est importante.
En effet, pour 30.000 m de capacité totale de stockage, la superficie de cette ferme est de
<EMI ID=18.1>
Vu la hauteur limite des réservoirs immergés et de l'eau d'immersion, la partie basse du décanteur
(14) peut se trouver à environ 5 m. du fond du bassin.
Le niveau (8) du liquide d'immersion (7) dans
le bassin (6) peut facilement être maintenu constant mais, quand ce n'est pas le cas, ses variations sont lentes et faibles en cours de remplissage du réservoir souple. Il est donc facile de moduler le vide appliqué au sommet de (14), de façon à maintenir relativement constant le degré de remplissage du décanteur.
Le niveau inférieur de celui-ci est voisin du niveau de (8) et la hauteur du décanteur est <EMI ID=19.1>
résistant au vide est élevé, aussi la solution
d'un réservoir cylindro-conique, de faible diamètre, d'une hauteur d'au moins 10 mètres, qui permet de travailler au vide maximum, est-elle à considérer quand les particules sédimentent correctement dans un décanteur dont le diamètre est
de l'ordre de 1 à 1,2 m. C'est généralement le
cas.
Les servitudes coûteuses et dangereuses qu'imposent le gaz neutre et totalement stérile
et la régulation précise de la pression de celui
-ci dans le réservoir rigide (12) disparaissent quand on utilise les réservoirs souples immergés.
Ceci est très important, car de telles installations doivent pourvoir fonctionner automatiquement, jours après jours.
Une usine désirant emmagasiner simultanément deux produits différents,par exemple des pois et des carottes,a besoin de deux groupes stérilisateurs refroidisseurs et de deux réseaux de tuyauteries. Les pois résistant très bien à la surgélation,contrairement aux carottes,dont la texture devient spongieuse;une alternative est de surgeler les pois et de stabiliser les carottes en réservoirs s.ouples immergés. Un équipement simplifié, analogue à celui représenté par 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-13-14 est décrit par la figure II.
Figure II 1 - 2 : Une seule trémie reçoit les particules
et la sauce.
3 : Le cuiseur-refroidisseur est semblable à
celui de la figure I.
4 - 5 : Voir figure I. Le refroidisseur peut aussi
être à l'extérieur de 4.
6-7-8-9-10 : Voir figure I.
Le contenu du cuiseur 3 , une fois stérile et froid,est refoulé, par de la vapeur, vers le réservoir 9.
<EMI ID=20.1>
de 13-10 et 9.
Les particules restent au fonds de 3. La sauce remplit ce cuiseur puis, via la tuyauterie J, le réservoir 4-5.
<EMI ID=21.1>
13-10-9 au moyen de vapeur, obture B et ouvre A.
Le cuiseur est prêt à recevoir une nouvelle charge venant de 1-2.
L'échangeur refroidisseur 5 peut être extérieur à 4.
Ce réservoir peut aussi comporter deux sections séparées; l'une destinée à la sauce servant au pré-refroidissement et l'autre au circuit du refroidissement final et de l'échangeur de température.
L'équipement de la figure II est moindre, mais sa productivité l'est aussi.
Le "barème", exemplatif, signalé en début de texte pour les petits pois, avec l'équipement de la figure I est:
<EMI ID=22.1>
Aussi est-il possible d'installer jusqu'à 4 cuiseurs par groupe comportant une installation type fig. I
Si on s'en tient à 1500 Kg de graines de pois par cuite, on peut alors stériliser et refroidir jusqu'à
<EMI ID=23.1>
Une conserverie purement saisonnière produisant des boîtes 1/2, format le plus courant en bien des pays, devrait emboîter 92300 boîtes/heure pour stabiliser cette quantité de pois.
Ceci correspond à 5 à 6 groupes 300 boîtes/minute
" remplisseuses, juteuses, sertisseuses, autoclaves
et palettisateurs!"
De telles usines existent et travaillent 16 à 24 heures par jour, jusqu'à 7 jours par semaine quand c'est indispensable. Grâce au procédé faisant l'objet de la <EMI ID=24.1>
de récolte et travailler plus souvent jour et nuit au département "agricole", pendant que le département "alimentaire" règle ses activités en fonction des ventes.
Ceci idéalise la situation. En effet, alors qu'en Angleterre les pois ne sont pas criblés, en bien d'autres pays on traite 4 à 5 cribles ou diamètres de graines. Aussi, rares sont les usines ayant à traiter
24 tonnes/heure de graines d'un même crible et chacun doit-il trouver un compromis entre les technologies suivantes: mise en boites immédiate, surgélation et magasinage aseptique, d'où l'intérêt de l'installation simplifiée de la figure II.
Certains des accessoires requis par les équipements de ces figures exigent une explication. Certains sont nouveaux.
Dans les figures I et II, les lettres indiquent l'emplacement des équipements accessoires suivants:.
A : Vanne ou soupape aseptique de chargement du cuiseur
refroidisseur 3.
B Vanne ou soupape aseptique de vidange de 3.
C Soupape de sureté, aseptique, de 3.
D : Arrivée de vapeur.
E " de gaz stérile.
F : " de vapeur en A, pour en assurer l'aseptie.
<EMI ID=25.1>
H : " la vapeur pure chauffant par mélange le
<EMI ID=26.1>
I - Arrivée de gaz neutre et stérile se mélangeant avec
la vapeur détendue pénétrant en 3 via H.
J : Tuyau entre les parties supérieures de 3 et de 4.
<EMI ID=27.1>
K : Tuyau amenant en 3 le liquide de 4 lors du prérefroidissement.
<EMI ID=28.1>
K2: Tuyau entre la pompe K4 et 3 .
K3: Vanne aseptique sur K2.
K4: Pompe aseptique sur K2'
L : Arrivée de vapeur ou de gaz stérile au sommet du
tank 4.
<EMI ID=29.1>
barométrique 14.
N- Vanne aseptique sur N.
0 Source aseptique du vide établi dans le réservoir 14. P Arrivée de vapeur en 8.
Q Soupape de sureté sur le tank 12.
R Arrivée de gaz stérile et neutre en 12.
S Senseur mesurant la pression au fonds de 12.
T Contrôleur du niveau liquide en 14.
Cette liste est incomplète, mais comporte l'essentiel. Les conduites entre 1,2 et A du cuiseur-refroidisseur 3 ne sont pas figurées, car ceci relève de l'évidence.
Les équipements ayant des caractéristiques fort particulières sont:
A : La solution de la soupape étanche,dont le siège est
stérilisé par chauffage, nouvelle, est recommandable ou indispensable. Ceci dépend surtout de la section de l'obturateur.
Figure III.
1 Partie supérieure du cuiseur-refroidisseur 3.
2 Entonnoir.
3 Ouverture de chargement.
4 Soupape.
5 Tige de commande de 4.
6 Joint souple, thermo-résistant, étanche, fixé sur 4. 7 Siège de la soupape 4.
8 Chambre chauffée vers 130 - 140[deg.]C, dont au moyen de
vapeur, élevant la température du siège 7, de façon telle que tout gaz ou liquide pouvant pénétrer dans le cuiseur, par une micro-fuite, soit stérilisé par la chaleur lors de son passage, lent, entre 6 et 7.
La soupape, normalement fermée,grâce à un ressort,est auto-serrante. Le ressort est plus puissant que l'action du vide sur la soupape 4, si le cuiseur est aussi mis sous vide Figure IV.
1 : Fonds du cuiseur-refroidisseur.
2 : Tuyau entre le cuiseur et le réservoir de magasinage. 4-5-6-7-8: Voir figure I.
<EMI ID=30.1>
<EMI ID=31.1>
aseptique classique du commerce. Or, ceci est primordial.
L'herméticité est supérieure et, de plus, si une fuite très faible devait avoir lieu entre la soupape et son siège, la température,subie par le fluide s'infiltrant, suffirait à le stériliser, ce que ne permettent aucune des vannes aseptiques connues, qui se limitent
à être protégées des contaminations extérieures mais ne sont pas nécessairement totalement aseptiques dans le sens de circulation du fluide ou dans le sens inverse de cette circulation.
<EMI ID=32.1>
doit-il être "stérilisant", qu'il s'agisse d'un obturateur à soupape, à tiroir, à membranes, à manchon,
<EMI ID=33.1>
C: Son rôle est évident. Le gaz neutre injecté en I, sert à agiter doucement la masse "particules et liquide" ainsi qu'à établir la sur-pression. Aussi doit-on laisser s'échapper du mélange "vapeur-gaz incondensable".
On a donc, en série, une soupape de sureté aseptique et une seconde soupape de sureté, réglable, classique.
L'aseptie de C s'obtient de diverses façons classiques et se complète en faisant arriver le gaz détendu dans un petit réservoir, initialement stérile et maintenu plein de vapeur. Il est maintenu à une pression faible ou élevée, selon les pressions désirées dans le cuiseur.
De la vapeur entre 100 et 120[deg.]C est maintenue entre les 2 soupapes.
D: La vapeur sert à vider rapidement le cuiseur-refroidisseur. La pression est réglée automatiquement.
E: Idem que D, mais il s'agit de gaz stérile, indispensable
lors du prérefroidissement réalisé avec mélange.
F: Vapeur ou liquide chaud destiné à la soupape géante A.
<EMI ID=34.1>
H: Evident. Il faut de la vapeur pure.
I: Evident. Un gaz neutre stérile est préférable, or, il
est indispensable en E. En E on peut utiliser l'air stérile. En I il faut un gaz neutre.
<EMI ID=35.1>
<EMI ID=36.1>
<EMI ID=37.1>
<EMI ID=38.1>
temps que le contenu du cuiseur; aussi, une soupape du type A ou B se justifie t-elle aussi.
<EMI ID=39.1>
A et B, ce qui autorise des solutions moins coûteu-
<EMI ID=40.1>
joint de dilatation, dans une enceinte chauffée en même temps que le cuiseur 3.
<EMI ID=41.1>
du pré-refroidissement du cuiseur 3. Les caractéristiques de la vanne K, sont semblables à celles
<EMI ID=42.1>
et maintien de la stérilité par chauffage des deux vannes et du tuyau qui les relie.
K3 : Même soin concernant l'étanchéité et la stérilité
<EMI ID=43.1>
L : Voir D. La pression de la vapeur est plus élevée
pour L, car on doit vaincre la pression régnant dans le cuiseur pour refouler, via K K. la contenu de 4 vers 3.
M : Un flotteur isolant, en acier inoxydable, non indispensable, évite de condenser de la vapeur à la surface du liquide froid contenu en 4.
<EMI ID=44.1>
fermé, stérile, 14.
N : Vanne aseptique sur N.
0 : Pompe à vide aseptique. Elle crée sur le réservoir 14
un vide élevé. Les solutions sont nombreuses: éjecteurs à vapeur, pompe à anneau liquide ou pompe classique et hydro-éjecteur.
Les précautions à prendre, en vue d'assurer l'aseptie sont connues (Liquide bactéricide et refroidi, équipe-
<EMI ID=45.1>
de qualité, filtres ) On peut aussi, par sécurité, faire arriver la sortie du gaz dans une petite enceinte contenant, en permanence, de la vapeur à 100[deg.]C. P : Arrivée de vapeur stérile.
Les particules décantent au fonds du cône inversé du réservoir 14 et n'atteignent pas le niveau de sortie de la tuyauterie N. Toutefois il est souvent utile de refouler régulièrement ces particules vers le <EMI ID=46.1>
En introduisant de la vapeur via P, alors que N est fermé, les particules présentes en 14 sont rapidement refoulées vers le réservoir de stockage 9 ou 12.
Q : Soupape de sureté, aseptique, empêchant aussi toute
recontamination via le siège de l'obturateur. ( voir les remarques relatives à C et à 0 ).
R : Evident, car les réservoirs rigides de grands diamètres, nécessaires en 12, implosent dès qu'un vide extrêmement faible s'y forme.
S : Il mesure la pression au fond du tank rigide 2.
Si on se limite à maintenir la pression atmosphérique dans le réservoir 12, de hauteur appropriée, assez faible et ne recourt qu'à une dépression
pour remplir le décanteur, on peut se passer de l'accessoire S mais, alors, il faut moduler la dépression dans le décanteur...
T : Dispositif de sécurité empêchant la sauce stérile
d'atteindre le tuyau d'aspiration de la source de vide 0.
U : Facultatif.- Voir la fig. V.
Quand certaines particules sédimentent lentement,le dispositif U permet de capter la partie supérieure du liquide. L'un des dispositifs utilisables comporte:
<EMI ID=47.1>
U2: un tuyau coulissant librement dans Ul'
<EMI ID=48.1>
Le choix de l'équipement est fonction de la nature des particules et les solutions comportant un tuyau très flexible, ou encore une articulation, classique dans les décanteurs, sont parfois à choisir.
V : Le flotteur U3 peut comporter en V un dispositif
obturant l'aspiration de la source de vide 0. Cet accessoire se justifie quand on utilise les tanks
<EMI ID=49.1>
Le danger des tanks tampons, utilisés en laiterie surtout, est principalement du au fait qu'on y utilise un gaz stérile.
<EMI ID=50.1>
n'y utiliser de gaz stérile qu'en vue d'agiter le mélange en cours de stérilisation et d'assurer la sur-pression requise. La vapeur est alors à utiliser au sommet des appareils 3-4 et 14, un gaz stérile restant indispensable en 12, alors qu'on n'en a jamais besoin en 9.
La fig. VI, qui se limite à l'essentiel des appareils
4 et 5,montre comment réaliser la condition en question.
3 : Cuiseur refroidisseur.
4 : Tank analogue à 4, mais équipé intérieurement d'un
réservoir souple, thermo-résistant,stérilisable à chaud, 4' .
5 : Echangeur-refroidisseur.
Pour prérefroidir le contenu de 3 on y refoule, par le bas,du liquide froid, accumulé en 4',et maintient au dessus du produit la pression voulue, grâce à de la
vapeur amenée.par D. Le liquide froid déplace vers le haut le liquide venant d'être stérilisé, dont la température est égale ou inférieure à celle de la vapeur,contenant un peu de gaz incondensable, en début d'opération,
si la stérilisation a été complètement réalisée sous surpression.
Ce gaz incondensable reste au sommet de 3, car le
niveau d'où part le tuyau J laisse un espace libre pour
ce gaz.
Une tuyauterie en by-pass Y, munie d'une vanne ou d'un clapet anti retour, X , est utilisée pour le pré-refroidissement.
Une pompe aseptique X fait circuler le liquide via 3
et l'échangeur 5. On dispose ensuite de plusieurs minutes pour remplir à nouveau la poche souple du tank 4 .
Une autre solution est illustrée par la figure VII .
3 : cuiseur - refroidisseur.
5 : échangeur.
14: décanteur accumulant le liquide froid.
D : arrivée de vapeur.
W : Volume où restent les gaz incondensables présents,
éventuellement, en fin de stérilisation, en 3.
( mais les évacuer est aisé )
X2: Pompe faisant circuler le liquide de bas en haut en
3 quand le pré-refroidissement est terminé.
X3: Pompe remplissant 3 de bas en haut lors du pré-refroidissement.
<EMI ID=51.1> ....�..........
poids de granules chauds volume de liquide chaud
et faible la durée de remplissage complet de 3, plus rapide et profond est le pré-refroidissement.
Ceci pose un problème concernant les pompes aseptiques. Toute pompe centrifuge, de haute qualité, dont les bourrages sont, soit du type aseptique, soit fortement étanches, peut être rendue aseptique ou le rester indéfiniment si on utilise le procédé et l'équipement extrêmement simples mais nouveaux ci-après:
Dès que la pompe, ou tout autre appareil, à risque de réinfection provenant de l'extérieur, a été stérilisé, dont à 120 - 130[deg.]C, on l'arrose abondemment au moyen d'une solution puissament germicide; et l'immerge de suite dans cette solution, qui est choisie en vue d'être capable de détruire micro-organismes et spores, d'être non toxique à l'état de traces, ni nuisible
dans l'aliment à l'état de traces, assez stable, etc...
La cuve ou, pour les très grands appareils, la citerne, contenant l'appareil et le germicide, sont,au besoin, protégés contre l'action de l'atmosphère. Si on utilise une solution riche en soude caustique, on évite ainsi l'action de l'anhydride carbonique de l'air.
Cette façon d'améliorer l'aseptie des pompes aseptiques ou de rendre aseptiques des pompes non aseptiques de haute qualité, est nécessaire, car les pompes à bourrage aseptique du commerce provoquent des réinfections. On doit, en laiterie, les nettoyer, les démonter partiellement et les restériliser plus d'une fois par
24 heures. Or, une telle servitude est inacceptable pour le procédé faisant l'objet de l'invention.
L'équipement simplifié de la figure II.devient,en utilisant la poche souple 4<1> en 4, celui de la figure VIII.
<EMI ID=52.1>
Le liquide de 4 est refoulé en 3. Le gaz incondensable s'accumule en W, puis est évacué à l'extérieur. La pompe X2 fait circuler le liquide de 3 via le refroidisseur 5.
On vide le cuiseur 3 en y introduisant de la vapeur via D.
Une fois le cuiseur vide, on le laisse se remplir par <EMI ID=53.1>
plissent que partiellement le cuiseur 3. On provoque une dépression à l'extérieur de la poche souple 4 et le liquide est aspiré de 3 vers cette poche.
Quand cet accumulateur est plein, il reste à refouler le contenu de 3 vers le réservoir de magasinage et à fermer l'obturateur B, vidange terminée. Un bref rinçage peut avoir été réalisé au préalable.
Les remarques-faites concernant la fig.II s'appliquent aussi à la figure VIII, qui présente l'avantage de supprimer les risques de réinfection due au gaz supposé être parfaitement stérile.
Dans toutes ces installations, des précautions sont requises contre les coups de belier. Elles ne sont pas abordées ici, sauf qu'on peut mettre les poches
<EMI ID=54.1>
La soupape B de la figure IV convient aussi pour éviter un coup de belier trop puissant dans la tuyauterie "cuiseur 3 - réservoir de magasinage".
Plusieurs types d'installations et d'équipements, illustrant un principe unique, ont été décrits.
Le procédé général peut se résumer comme suit:
On stérilise et refroidit des lots successifs de particules et de liquide en élevant très vite, par chauffage direct, la température et en maitrisant la pression et la distribution des températures. Le pré refroidissement, ultra rapide, réalisé sous pression, s'opère en mélangeant,au produit chaud, du liquide froid, stérile, récupéré le plus généralement par sédimentation, mais par tamisage, au besoin,
puis complète le refroidissement aseptique par circulation et refroidissement du liquide stérile. Enfin, on vide aseptiquement le cuiseur.
Les obturateurs de chargement et de vidange de ce cuiseur, de très fortes sections, sont rigoureusement aseptiques et nouveaux quant aux possibilités de chauffage stérilisant des sièges d'obturateurs.
Encore faut-il se rappeler que ce procédé général doit donner satisfaction pour toutes sortes de particules.
<EMI ID=55.1>
ge. Dans ces conditions, la notion de l'installation unique, passe-partout, serait indéfendable.
La figure IX concerne une installation de forte capacité ayant à alimenter des réservoirs souples immergés, très proches ou éloignés de l'installation de stérilisation et de refroidissement aseptique ultra rapide. Fig.IX.
1-2-3-4-5-6-7-8-9-10: Voir la figure I. 1-2-3-4-5-14:Groupe de stérilisation et de refroidisse_,
ment ( SR ). Voir la fig. I.
6-7-8-9-10 : Voir la figure I.
<EMI ID=56.1>
très importante. Ces réservoirs souples sont déjà remplis.
9a : Est proche du groupe SR.
<EMI ID=57.1>
6 Hauteur environ 5 mètres.
8 Niveau maximum du liquide d'immersion 7 en 6. 8<1> Niveau minimum " " " 7 en 6.
<EMI ID=58.1>
10n : " " SR et 9n.
La figure X , une vue en plan, situe la position du groupe SR au centre d'une ferme ayant une capacité totale de magasinage en réservoirs souples de 400 à
500 m<3> de 30.000 m<3>.
<EMI ID=59.1>
est moins difficile qu'entre SR et 9n. Ce problème n'a pas à être abordé ici;il suffit de noter qu'une pente est utile.
<EMI ID=60.1>
3 m. aussi le sommet du réservoir 8 peut-il se trouver, théoriquement à 13 m. du fond des bassins 6. Quand le mélange "particules-liquide" ne doit pas être réfrigéré et que l'eau de puits ou de rivière convient pour l'immersion des réservoirs souples, maintenir un niveau à environ 5 mètres du fond des bassins est facile et économique, ce qui porte cette hauteur "h" à 15 mètres.
Un réservoir cylindro-conique 14 d'une hauteur de 15-5 = 10 mètres, dont le cylindre a un diamètre de 1,2 m.
<EMI ID=61.1>
<EMI ID=62.1>
<EMI ID=63.1>
dans les exemples, n'a rien d'absolu. Elle peut être augmentée au seul détriment de la productivité.
<EMI ID=64.1>
ment de 1 m./seconde on a besoin d'un tuyau 10 ayant un diamètre de 0,326 m. Vu la dimension des particules, les coudes et vannes, le diamètre minimum est plutôt compris entre 0,15 et 0,2 m. le débit étant moindre.
Soit une tuyauterie de 100 mètres dont le diamètre est
<EMI ID=65.1>
réservoir 4 de grande capacité est-il nécessaire pour purger la tuyauterie des particules qu'elle contient
encore quand ceci est nécessaire, en fin de remplissage d'un réservoir souple.
Il est surprenant que le réservoir barométrique 14
puisse aussi supprimer les coups de belier.
Au moment où on vide 3 au moyen de vapeur on a obturé
13 à proximité de 14.Le contenu de 3 est refoulé vers 9.
On obture la soupape B de 3 et ouvre la vanne inférieure del4. Le fluide en mouvement en 10 réalise une aspiration sur 14 et, de plus, la vapeur d'eau passée de 3 en 10 se condense. Le mouvement du fluide en 10 est freiné puis change de sens. Le fluide revient vers 14 dont la hauteur suffit à éviter tout coup de belier en 14 et en 3.Voir fig.I. Ceci suffit à démontrer qu'il faut plusieurs types d'équipements, similaires d'ailleurs, pour pouvoir appliquer le procédé aux conditions extrêmement variables des industries agro-alimentaires.
Un groupe SR, conçu pour traiter de faibles quantités
de cubes de fruits acides,(en réalité un groupe PR,
pasteurisateur-refroidisseur), à stocker dans d'assez
<EMI ID=66.1>
pas tous les équipements requis pour l'installation de la figure I, mais le procédé reste essentiellement le même et les équipements spéciaux sont analogues , sinon identiques.
Des réservoirs rigides conviennent bien, peu ou fort mal, selon les caractéristiques et quantités des produits à traiter et les volumes à stocker., aussi, aucune des deux formules de magasinage aseptique n'est elle incompatible avec le procédé et l'équipement faisant l'objet de <EMI ID=67.1>
<EMI ID=68.1>
refroidisseur 3 transféré dans la tuyauterie 10 et l'un des réservoirs 9, le liquide stérile et froid doit être aspiré aseptiquement dans le réservoir décanteur 14 La figure IX est à examiner.
Le flux circule de 14 vers 9, puis doit aller de 9
vers 14. La base de 14 se trouve à une hauteur voisine
à 8, celle de l'eau dans le bassin 6. Le contenu de 10 se déplace vers 14 avec une vitesse lente, puis plus rapide, qui diminue très vite par suite de la charge hydraulique en 14. Les particules ont un poids spécifique supérieur à celui du liquide dans lequel elles baignent.
Pour les petits pois, le poids spécifique se situe entre
1.04 et 1.11 environ, alors que celui d'une sauce pour pois est, au départ, si la sauce contient 2% de sel, d'environ 1.015 et de 1.01567 si elle contient 4% de sucre. Soit donc, au maximum, 1.03, toutefois le poids spécifique diminue durant le traitement thermique et les pois dégazés sédimentent dans leur sauce ou liquide de couverture.
Aussi les pois tendent-ils à rester dans le tuyau 10.
Le réservoir il forme,avec le réservoir 9, les 2 extrémités d'un système de vases communiquants.
Voyons la figure XI.
Soit des particules ayant un poids spécifique de 1.03 dans la région pointillée.
14 est situé à un niveau supérieur à 9.
Le poids apparent des particules, suffit à empêcher qu'elles remontent en 14 en quantités appréciables. Celles qui passent enl4 restent au fonds du cône, retourne vers 10 et 9 dès que le liquide de 14 les en chasse. C'est plus simple et fiable que d'utiliser des tamis, qui sont, à toutes fins utiles, aussi prévus dans l'invention.
Les limitations des réservoirs de magasinage verticaux, rigides, ont déjà été mises en évidence. Il suffit d'examiner les figures IX et X pour mieux réaliser l'importance de ces limitations.
Une dernière faiblesse des réservoirs rigides de grande hauteur est l'écrasement de certaines particules fort tendres.
<EMI ID=69.1>
pèse 1,1 x 0,6 + 1 x 0,4 = 1,06 Kg au litre. Ces particules,libres, subissent donc au fond. d'un tank de 10 mètres de haut une poussée de 0,06 x 10 = 0,6 kg/cm<2>, qui nuit
à bien des particules.
Les tanks verticaux pour purée de tomate à 9 - 12[deg.]Brix installés à Indianapolis, USA, ont une capacité de 182,5 tonnes ou de 157,5 tonnes. Les plus grands mesurent environ 16 mètres de hauteur, alors que dans un réservoir
<EMI ID=70.1>
duit ne dépasse nulle part les 3 mètres, soit 5,3 fois moins pour une capacité 2,2 fois plus élevée.
La figure XII concerne une installation permettant la stérilisation et le refroidissement ultra rapide des particules.
3-5-6-7-8-9-10-13-14 - A et B: Voir fig. 1
15 : Pompe aseptique.
16 : Poche souple, thermo-résistante.
17 : Réservoir rigide contenant 16.
18 : Double enveloppe de refroidissement complémentaire
du produit entre 14 et 9.
19 : Vanne ou soupape aseptique.
Le cuiseur autoclave 3 est chargé de particules et de liquide via la soupape ou vanne aseptique A.
L'échauffement est réalisé par injection de vapeur ou de toute autre façon, sous pression ou sous surpression.
Pour refroidir la charge du cuiseur, on ouvre la vanne ou soupape aseptique B et refoule le contenu du'cuiseur au moyen de vapeur dans la masse de liquide froid du décanteur-autoclave 14. La vapeur se condense en 3, qui se remplit de liquide. Celui-ci est chassé au moyen de vapeur vers 14, ce qui rince 3. La poche souple 16 a absorbé l'accroissement de volume dû à l'introduction en 14 du volume du cuiseur 3.
Le refroidissement du contenu de 14 est assuré par l'échangeur 5, alimenté par la pompe 15.
Quand le décanteur 14 contient assez de produit stérilisé et est assez froid, on ouvre la vanne ou soupape aseptique 19 et le refoule, via 13 et 10, vers <EMI ID=71.1>
Le sur-refroidissement éventuel du produit se réalise en 10 grâce à 18. Il peut se compléter en 9, grâce au liquide d'immersion 7 du bassin 6.
Cette installation convient pour les produits très sensibles à la chaleur dont, ou bien les enzymes sont très rapidement inactivées,ou bien ne gênent pas, vu les conditions du magasinage aseptique.
Le procédé n'exige pas que ce magasinage aseptique ait une durée importante et le réservoir 9 peut être
de capacité réduite, s'il ne sert que de réservoir tampon à une ligne de conditionnement direct. Toutefois, un réservoir 9 s'impose dans tous les cas, afin de. permettre au décanteur 14 et aux transferts
par conduites entre 14 et 9 de fonctionner.
Les particules à traiter en 3 peuvent, avant d'y être introduites, avoir subi divers traitements, dont un dégazage, à froid, court ou lent, des trempages,
une cuisson ou un réchauffage.
Toute l'installation, accessoires non renseignés compris, est du type aseptique et est stérile, avant charge du cuiseur 3.
Le procédé impose encore que le groupe "stérilisation - refroidissement" soit complété par un réservoir de magasinage aseptique, quand le conditionnement des aliments stabilisés en emballages détail, réalisé aseptiquement ou non, a lieu de suite. Le réservoir
de magasinage aseptique est alors un réservoir tampon, dont la capacité de stockage est fonction des impératifs du procédé et non de ceux du magasinage aseptique, qui disparait.
S'il s'agit de réservoirs aseptiques pour magasinage de longue durée, les solutions sont les tanks rigides ou, mieux généralement, les réservoirs souples et immergés. S'il s'agit d'un réservoir tampon, de capacité moindre, s'ajoute à ces deux solutions celle du réservoir souple non immergé.
Aussi, ces réservoirs sont-ils inclus dans la présente invention. Les réservoirs souples immergés
font l'objet d'une demande de brevet antérieure,
alors que les réservoirs souples non immergés et les <EMI ID=72.1>
réservoirs rigides sont classiques.
Toutefois,l'équipement des réservoirs rigides doit' être perfectionné et complété, en vue d'y maintenir, en cours de remplissage aseptique, les conditions de pression et de stérilité exigées par le procédé faisant l'objet de l'invention. Ceci est illustré par les figures XIII et XIV où on a:
Fiq. XIII.
1 réservoir rigide.
2 décanteur fermé.
3 tuyau rigide entre 1 et 2.
4 tuyau rigide entre 3 et le groupe stabilisant l'aliment.
a partie inférieure de 1.
b : " supérieure de 1.
c : " inférieure de 2.
d : " supérieure de 2.
e niveau maximum atteint par le produit en 2.
et dans la fig. XIV:
1 et 2: voir figure XIII.
3 tuyau rigide de forte section.
4 vanne aseptique sur 3.
5 et 6: vannes aseptiques.
7 compresseur aseptique.
8 réservoir accumulateur aseptique.
9 réservoir souple, stérile, rempli aseptiquement de gaz neutre et stérile.
10 : éventuel clapet de retenue, aseptique.
Dans la fig. XIII, vu le procédé, il faut que�c�
<EMI ID=73.1>
ne dépasse pas"e, quel que soit le degré de remplis-
<EMI ID=74.1>
vers'4.
A supposer que la distance "ab" soit de 10 mètres, la pression absolue en "d" d'un kilo/cm<2>, la densité du produit égale à l'unité et la hauteur "ce" de
10 mètres, il est nécessaire,qu'en début de remplissage du tank 1, la pression du gaz y soit de
2 kg/cm<2>, et qu'elle soit encore de 1 kg/cm en fin de remplissage, aussi les quantités de gaz neutre <EMI ID=75.1>
elle être parfaite.
Les brusques entrées et sorties de produit en 1 et en 2 résultant du caractère discontinu de leur préparation en amont de 4 agissent sur le niveau de
<EMI ID=76.1>
suffisante et la tuyauterie reliant "d à la source de vide doit-elle se fermer automatiquement si du produit, liquide ou mousse, risque d'y pénétrer.
La figure XIV décrit l'installation nécessaire en vue d'économiser le gaz neutre et aussi de faciliter le maintien de sa stérilité totale.
(1) résiste à une certaine pression mais pas au vide.
(2) résiste aussi à une certaine pression, mais
ne résiste bien au vide que s'il a été conçu en vue de ceci.
L'installation se stérilise par la vapeur sous pression, aussi un débit élevé de gaz stérile est-il nécessaire ensuite pour éviter l'implosion suite à une mise sous vide.
(3-4-5-6-7-8-9) et le gaz neutre conte.nu en (9) sont stériles. Ce gaz évite la mise sous vide
en (1) et en (2) ceci grâce aux tuyaux (3) et (4).
Si on admet que les hauteurs "a-b" et"c-e"
sont de 10 mètres,"a é' étant de 20 mètres,
on réalise quelles sont les pressions à maintenir en "b" pour stabiliser à peu près le niveau
e dans le décanteur. Ceci a été analysé antérieurement.
Les accessoires de la figure XIV suivants,
( 3-3'-5-6-7-8 et 10 ) servent au maintien <EMI ID=77.1>
aussi à la récupération en 9 du gaz neutre et stérile en excès dans le tank 1.
Les accessoires servant à assurer la stérilité du gaz ne sont pas figurés. Ils ont été prévus dans le brevet français " Procédé et appareillage pour la conservation des jus de fruits en cuves " du 7 juillet 1959, délivré le 11 juillet 1960 aux Etablissements Pernod ( P.V.N[deg.]799522 - N[deg.]1238819), dont la première revendication avait trait à l'emploi d'un gaz neutre, tel l'azote, et les autres à la stérilisation des gaz.
Les réservoirs souples n'exigent pas l'emploi d'un gaz stérile. Les réservoirs rigides, modifiés, ne sont plutôt à considérer que dans des cas exceptionnels. Ou bien ils existent, ou encore la place fait défaut, alors que les particules n'exigent pas de limiter la hauteur des réservoirs de magasinage.
Certains aliments stabilisés contiennent encore des spores. La stabilisation thermique des aliments n'exige pas que la destruction des spores de microorganismes soit totale. Il suffit que les spores survivantes ne germent pas, lors du magasinage aseptique et/ou après le conditionnement en emballage détail. Or, la température minimum à laquelle germent les spores dépend du microorganisme et du milieu; les seuils se situent entre + 3[deg.]C et + 45[deg.]C.
L'installation, figure 1 et suivantes, doit tenir compte de ceci. Les précautions à prendre sont nombreuses. Par exemple la mousse pouvant passer,dans la figure XIV de 2 vers la source de vide, est,soit à éliminer, soit à maintenir en dessous du seuil
de température considéré. Dans cette figure, les éléments 3-4-5-6-7 et même 9 doivent aussi être maintenus en dessous d'une température déterminée, fonction du fameux seuil.
Par ailleurs il est aisé, en 9, de maintenir des conditions de milieu empêchant toute germination,
ou même détruisant les spores qui pourraient y parvenir.
Le gaz neutre, alimentant 9, doit être totalement stérile, aussi les éventuelles spores ne peuvent -elles provenir que,'. initiale-
<EMI ID=78.1>
sont surtout susceptibles de provenir.
Une pluie germicide à l'intérieur de 9 est efficace. L'idéal est de contrôler aussi la température en 9.
Un laveur de gaz, avec solution germicide, à la sortie des gaz des réservoirs 1 et 2, est aussi une précaution utile.
En remplaçant 1 par un réservoir souple immergé,
on simplifie énormément le problème, mais des zones présentant des risques subsistent, aussi, pour la majorité des aliments, faut-il détruire la totalité des spores capables de germer aux températures inférieures à 45 - 50[deg.]C et chercher la stérilité absolue grâce aux barèmes HTST ( haute température, temps court ).
Ceci n'est cependant pas réalisable quand on pasteurise, refroidit vers 0 - 2[deg.]C et réalise le magasinage aseptique, en vue de disposer, hors saison, de produits peu cuits, méritant d'être distribués après surgélation.
Le procédé et les équipements décrits grâce aux 14 figures précédentes, vise surtout à stabiliser par la chaleur, durant de courtes saisons, des particules de produits alimentaires ayant à subir un long magasinage aseptique avant d'être conditionnées, aseptiquement ou non, hors saison, en emballages détail.
Les variables possibles concernant produits, débits, capacité des réservoirs de magasinage aseptique, nombre de réservoirs et bien d'autres, sont nombreuses et importantes, d'où la longueur et la complexité du texte.
Le procédé s'applique aussi au cas, plus simple, exigeant une brève durée de stockage aseptique et un seul réservoir tampon, dont la capacité est minime par rapport à celle des réservoirs géants des fermes de magasinage aseptique intermédiaire.
Or, pour un réservoir tampon, dont la capacité est limitée à quelques mètres cubes, le facteur prix, et d'autres, ne joue guère, ce qui permet de mettre en oeuvre l'équipement simplifié, onéreux au mètre cube, illustré par la figure XV. Cette simplification ...........
<EMI ID=79.1>
Dans la figure XV on a:
1 : Trémie de chargement.
2 : Vanne ou soupape aseptique spéciale.
3 : Cuiseur discontinu.
4 Idem que 2.
5 : Tuyau métallique rigide de forte section.
6 : Double enveloppe de refroidissement de 5.
7 : Tank rigide formant la partie'externe du
réservoir tampon.
8 : Poche souple, stérile, formant la partie
intérieure du réservoir tampon.
8' : Idem que 8 quand le réservoir tampon est fortement chargé d'aliment stabilisé.
9 : Fonds perforé permettant un bon refroidissement
de la partie inférieure de 8.
10 : Pompe volumétrique et aseptique utilisée pour
vider 8.
11 et 13 : Arrivées du fluide de refroidissement.
<EMI ID=80.1>
15 : Soupape de décharge réglant la pression en
7 et donc en 8.
16 : Distance verticale entre le sommet du réservoir souple 8' et la partie supérieure de le colonne de refroidissement 5.
La distance 16 est volontairement exagérée.
En hachuré : les particules en 5 et 8.
On stérilise l'intérieur des appareils en contact avec l'aliment, soit donc de 4-5-8 et 10, puis charge 5-8-10 ou encore 3-5-8-10 d'une quantité faible, mais suffisante, de liquide stérile. Ceci peut se réaliser, par exemple, comme suit: 6 et 7 ne contenant pas de liquide de refroidissement, on introduit de l'eau bouillante, acidulée ( pH 3 à 4 ), remplit complète-
<EMI ID=81.1>
en vue de compléter la stérilisation des parois intérieures de-5 et 8, puis de les refroidir, ainsi que le liquide stérile.
Le cuiseur 3 est chargé. Certaines particules peuvent être stérilisées sans liquide, dans de la vapeur pure ou dans un gaz inerte; toutefois, dans la majorité des cas, c'est un mélange "particules et liquide " <EMI ID=82.1>
neutre ou de vapeur d'eau, permettant une agitation et/ou laissant la place requise pour la vapeur condensée.
La stabilisation par la chaleur se réalise rapidement, en injectant de la vapeur d'eau en 3, ou un
<EMI ID=83.1>
<EMI ID=84.1>
températures, durées, agitation, pressions, de façon à obtenir la stabilité et la qualité désirées.
On ouvre l'obturateur 4, dès que la stabilisation est réalisée.
Les particules plus denses, tendent à sédimenter au travers du liquide froid de la colonne 5, mais on injecte au sommet de 3 un gaz stérile ou de la. vapeur, et même du liquide ou du condensat, de façon à vider rapidement le cuiseur et à rincer ses parois et l'obturateur 4.
Le refroidissement des particules et du liquide se complète en 5, puis en 8, par échange thermique avec leurs parois refroidies.
Au besoin, du liquide froid, tamisé à l'intérieur du réservoir souple 8, grâce à un tuyau rigide perforé, est pompé aseptiquement et introduit en 3 ou au sommet de 5. Le liquide peut être prélevé ailleurs dans la ligne. Il peut aussi être refroidi grâce à un échangeur aseptique. Ces accessoires ne sont pas indiqués dans la figure XV.
Vu la section de la colonne 5 et sa hauteur, les particules ne dépassent guère en 5 le niveau du sommet du réservoir tampon 7/8, aussi la partie supérieure de la colonne ne contient-elle, à l'équilibre, que du liquide stérile. Celui-ci se refroidit pendant que se réalise la stabilisation thermique d'un autre lot de particules.
Dans la figure XV le réservoir tampon 7/8 peut évidemment être remplacé par un réservoir rigide, ainsi que prévu dans les figures I et XIII, mais alors il faut utiliser des quantités importantes de gaz inerte et stérile.
<EMI ID=85.1>
est généralement la meilleure.
Quand le volume stocké aseptiquement est faible, celle du réservoir rigide contenant un réservoir souple stérilisable, maintenu sous pression grâce
à un liquide de refroidissement, présente des avantages. Toutefois les principes de base sont les mêmes dans ces deux cas extrêmes
Si on utilise de l'eau acidulée au démarrage,
le pouvoir tampon de celle-ci étant très faible,
les traces d'acide, facile à neutraliser ensuite,
ne gênent pas. Par contre l'excès d'eau initial; soit le contenu de la colonne 5 et l'eau présente
en 8, est à compenser par la suite.
Il est aisé de récupérer du liquide en 3 et aussi d'ajouter au liquide provenant de 1 les quantités d'ingrédients ( sel, sucre, aromates ...) nécessaires pour que la composition du mélange " particules - liquide ou sauce " soit parfaite quand le réservoir 8, étant partiellement rempli, on peut procéder à son soutirage aseptique grâce à la
pompe 10.
Une installation, plus simple encore que celle de la figure XV, comporte un ou plusieurs éléments de stabilisation par la chaleur 1-2-3-4, un réservoir tampon rigide, une pompe aseptique 10 et quelques accessoires.
Le dessus du réservoir tampon est très proche du ou des obturateurs 4..
Le réservoir tampon est rempli de liquide. Sa pression est maintenue grâce à un réservoir souple, interne ou externe, gonflé au moyen d'un gaz ou d'un liquide. Une cloche, du type de celles utilisées dans les gazomètres, contenant un gaz inerte et stérile, convient aussi pour stabiliser la pression intérieure du réservoir tampon.
Les particules chaudes sédimentent dans la masse de liquide. Celui-ci, décanté et même tamisé, est pompé dans un échangeur de températures et, refroidi, complète le refroidissement et/ou sert à vider complètement le cuiseur 3 et à rincer l'obturateur 4.
<EMI ID=86.1> ............
cuiseurs continus mais évite leurs inconvénients.
REVENDICATIONS
<EMI ID=87.1>
un liquide ou en suspension dans celui-ci, et appareillage de mise en oeuvre, caractérisé par le fait que la température de la "charge" est abaissée très rapidement de la température de stabilisation à une température de "cuisson ralentie", par mélange avec un "jus" froid et stérile.
<EMI ID = 1.1>
PRODUCT HEAT STABILIZATION PROCESS
<EMI ID = 2.1>
OR SUSPENDED THEREIN.
It is known that to maintain, as much as possible, the nutritive, organoleptic, shape and coloring qualities of the products to be preserved, it is preferable that the sterilization operations,
pre-cooking or cooking times are as short as possible. The temperature at which and the time during which these operations are carried out must be sufficient to ensure the destruction of the microorganisms present and their spores as well as the destruction of the enzymes which can alter the products to be stored at the storage temperature. Inactivation is sometimes enough.
The inventors have found that, at a temperature of between 60 and 80-85 [deg.] C, depending on the nature of the product treated, the latter hardly cooks any more. For fruits this temperature is lower than for most vegetables. For peas, several hours of maintenance, under liquid, at 80 [deg.] C, barely changes their texture. It is known that the texture of many plants becomes firmer during storage at normal temperatures for canned goods. For peas this phenomenon continues for several months.
It is also known that to avoid the disaggregation of products in particles (natural or cut) under the effect of the release of dissolved gases or the vaporization of the water which they contain when the pressure in the devices decreases below the vapor pressure of water at the local temperature inside the particle, the treatment operations must therefore be carried out under a pressure higher than said vapor pressure.
The inventors have devised a process and apparatus arrangements which make it possible to minimize the duration of the heating, stabilization, cooking and cooling operations to an adequate "non-cooking" temperature, while maintaining
the devices have sufficient pressure to avoid disintegration of the particles and ensure adequate aseptic conditions.
The present invention relates to a method of sta-
<EMI ID = 3.1>
equipment to carry it out.
Particulate food, stabilized by heat, is precooled very quickly and aseptically by the sterile and cold liquid used for the transfer to and from the storage tank. This liquid is fluid and can therefore be easily separated, when cold, from the stabilized particles.
Barring exceptions, the specific weight of the liquid is less than that of the particles, degassed before their heat treatment or during the latter, so sedimentation of the particles, carried out aseptically, allows it to obtain the cold liquid required for the subsequent operations. In very rare cases, where the sedimentation of the particles is insufficient or zero, the recovery of the liquid required for pre-cooling, cooling and transfers, can be carried out by sieving.
Aseptic storage, in large tanks, requires that the particles bathe in a liquid, avoiding their crushing and facilitating the operations of filling and emptying of the tanks.
Shopping is not justified for food available all year round. It is not suitable when the food is extremely fragile, or else has physical or dimensional characteristics making it impossible or very risky to transfer it to appreciable distances by pipes, filling then aseptic emptying of large tanks etc ...
These limitations are well known. The following list of foods which can be stabilized by the process which is the subject of the invention is not limiting, but only plants, the harvest of which is seasonal, are mentioned therein.
Vegetables: Fresh seeds of peas, beans and corn, cubes or pieces of various vegetables with firm flesh, carrots, salsify, peeled potatoes, etc.
Vegetables not concerned are among others:
asparagus in branches, whole princess beans, leafy vegetables, including spinach, celery stalks.
Fruits: Peach and apricot mumps. Cubes and pieces. Many whole fruits, peeled or not, pitted or not, Fruits whose texture is particularly fragile are hardly affected.
Whether vegetables or fruit, the scale
of sterilization by the heat to be applied is a function of a large number of known factors, including the temperature maintained from the start of aseptic storage, and the technology used to ensure the preservation of the food after this intermediate storage, the the aim is to reduce the seasonal nature of industries having above all to distribute these foods, alone or mixed with others, in retail packaging, the latter being aseptically filled, or sterilized after hermetic closure. Other conventional preservation methods can also be used after aseptic storage, such as deep-freezing, confectionery and others.
Heat stabilization must destroy or inactivate microorganisms, their spores and enzymes. This, depending on various variables, one of which is the storage temperature and the other, the technology then used, at the stage of packaging in retail packaging.
Also the periods of stay at high temperature vary between about one minute and thirty minutes, while the temperatures to be observed are between 60 [deg.] And 140 [deg.] C, these limits not being
not absolute.
For many products, an overpressure is useful
or even necessary during all or part of the heat stabilization and cooling process.
Cooking implements chemical, physical, physicochemical - and even biochemical phenomena
(les.enzymes). Its speed doubles, approximately, when
the temperature increases by 10 [deg.] C. So it is said that his
<EMI ID = 4.1>
For thermal destruction of spores of <EMI ID = 5.1>
is around 7, at least in a neutral environment.
<EMI ID = 6.1>
diary between 2 and 7. It varies depending on the enzyme and other parameters.
As the stability of food stored in tanks, the capacity of which can vary between less than 20 m and more than 500 m, is imperative, it is essential that the destruction or inactivation of microorganisms, spores and enzymes is always effective, without however, cook and therefore over-tenderize the food.
The golden rule, well known, to obtain this overall result, is to control the factors "Temperatures Times and Pressures". This, while completely eliminating the risks of reinfection of the stabilized product.
The problem is further complicated when it is necessary to limit the effects of cooking, so that the particles remain firm, resist the heat treatment carried out after the final packaging in retail packages and / or undergo a minimum of color and flavor modifications, even nutritional value.
The ideal is, therefore, to almost perform a UHT treatment (very high temperature for a very short time) and, if not, HTST sterilization
(High temperature - short time) short at high temperature, and this, while being able, if necessary, to work at a pressure clearly higher than those corresponding to the tensions of water vapor at the temperatures considered, in order to avoid the action of occluded gases and water vapor which may be emitted in the particles.
A scale suitable for fresh peas, to be packaged in metal cans or glass jars, after aseptic storage, has the following characteristics:
<EMI ID = 7.1>
<EMI ID = 8.1>
The peas are sterile and remain intact. They become tender and therefore fragile, but their texture gradually firms up during shopping, a fact known to tradespeople. So they can then undergo without damage a short additional sterilization, after being packaged in boxes or jars, properly, but respecting aseptic only for emptying the storage tank. However, none of the methods and equipment, currently known, allows such operations to be carried out reliably on large quantities of particles of very diverse characteristics without damaging part of them.
The articles below describe the processes known in 1982.
"Advances in conservation technology
aseptic in bulk of semi-processed fruits in large packaging, by B. Lafuente, Industries Agricoles et Alimentaires (Paris) Oct. 1982, pages 829 to 834.
Progresos en tecnologia de la Conservacion Aseptica de semielaborados de frutas en grand envases, by
B. Lafuente, Revista de agroquimica y tecnologia de alimentos, Valencia, Spain, 22 (3) 1982, pages 323 to
338.
Two patents are cited:
Kafedshiev I et al. (1977) Bulgarian patent N [deg.] 25820.
Lafuente B et al., Spanish patent N [deg.] 455467.
The methods described by B. Lafuente, including his own, are of interest in special cases, but very clearly different from that which is the subject of the invention.
"Kazuya Sekiguchi, Kiyoaki Tsuzi and Akinobu ONU have
filed in Japan patents covering a sterilizer for liquids or product pastes <EMI ID = 9.1>
18 "1983 N [deg.] 46887/1983.
28 "1983 N [deg.] 54916/1983.
September 29, 1983 N [deg.] 183469/1983.
The corresponding French patent was registered on
March 7, 1984 under publication number 8403543, N [deg.]
2542168. It has 29 pages, 8 claims and
5 figures.
It is a continuous sterilizer-cooler, while the process which is the subject of the present invention is discontinuous.
Note that the manufacturers Alfa Laval, APV, Cherry-Burrel, Manzini and others are already continuously processing particles by means of scraped surface exchangers.
The Japanese device aims to improve the performance of these exchangers, which are very suitable for certain foods, particularly viscous or requiring sterilization close to UHT, even if a fairly high percentage of the particles is physically deteriorated during job.
The literature on aseptic conditioning is not abundant, but the reports of the 3 main symposia, devoted to this new technology, correctly situate its current situation. It is:
a) Aseptic Packaging - Proceedings of a Seminar held on the 20th of april 1983 at the Hilton Hotel Stratford - Upon - Avon (England)
11 communications - 120 pages.
h) Behr's Seminar (April 24 and 25, 1985)
Hotel Steigenberger, Bonn, R.F.A.
12 communications - 84 pages.
c) Proceedings from the symposium on aseptic processing and packaging of foods, Sept 9 to 12, 1985. (Sweden) Lund university - SIK - The swedish Food Institute
31 communications - 302 pages.
The only discontinuous process was presented in Sweden by
B. Lafuente; it differs very significantly from that which is the subject of the invention.
Figure I shows the main equipment of a heat stabilization installation, according to the process described and two types of tanks <EMI ID = 10.1>
1 - Hopper containing the particles to be sterilized in 3.
2 - Container containing the liquid or the sauce to be sterilized in
3.
3 - Pressure-resistant cooker - cooler and,
if necessary, empty.
4 - Liquid or sauce accumulator tank.
5 - Cooling exchanger, placed inside 4
(It can also be outside 4).
6 - Rigid pool.
7 - Immersion liquid of 9.
8 - Maximum liquid level 7 in 6.
9 - Flexible, sterile tank immersed in the liquid 7.
10 - Sterile piping between 9 and 13.
11 - "" "3 and 12.
12 - Rigid stainless steel tank, with thin walls.
13 - Sterile piping between 11 and 14.
14 - Closed decanter, where absolute pressure prevails
variable forcing the content of the pipe 10 to go up in the conical part and the device, thus exceeding either the level ce 8 if the tank 9 is used, or the level of the top of the tank 12.
The accessories, indicated by letters, will be described later.
The description of the process first considers the case 1-2-3-4-5-11-12-13-14, because until now, the industry
has always used rigid tanks, the only ones available, and above all vertical tanks.
We start by sterilizing all devices, pipes and accessories using a conventional process,
120 [deg.] C for 30 minutes, for example, then, in order to avoid the implosion of tank 12, sterile air is introduced, or better still, a sterile inert gas, and maintains a pressure slightly higher than the atmospheric pressure
(1 Kg / cm, absolute).
The cooker 3 is charged with liquid 2. It is sterilized by injecting pure steam into it, then it is cooled in 4 and it is discharged in 12.
When the supply of "sterile and cold sauce" is sufficient in 12 and 4, aseptic suction or delivery is- <EMI ID = 11.1>
ioe .0. - ..
In theory, it is also possible to aseptically introduce sterile and cold liquid, but this is not of practical interest and introduces risks, whereas, as soon as the granules are stabilized, it remains necessary to recover the cold liquid downstream from the cooker - cooler.
Example relating to fresh peas.
In (3) 1500 kg of warm blanched peas are added from (1) and 700 liters of boiling sauce from (2).
The temperature of this fluid mass is brought
at 132 [deg.] C in 2 minutes by injection of pure steam, containing a small amount of completely sterile inert gas. This gas causes the desired overpressure and gently agitates the product. We maintain
132 [deg.] C and the desired overpressure for 4 minutes, then proceeds to ultra-rapid cooling,
under overpressure, as follows:
Sterile and cold sauce, accumulated in 4,
is introduced in 3, in one minute, while
the overpressure is maintained.
Depending on the case, the mixture is more or less stirred during precooling, the stirring being obtained, either through the mechanical action of the cold liquid introduced at very high flow rate, or through the injection of inert gas, or by combining these two actions, or in any other appropriate way. The gas necessary to maintain the overpressure, is introduced rather from above given the importance of the instantaneous flow. Sudden agitation of the mass of the product would generally be harmful
to particles. Expansion and, worse still, evacuation would deteriorate all or part of the particles, while rapid cooling of a large mass of liquid and particles, thanks to an exchanger, is practically impracticable or would mechanically deteriorate part of them. this.
It remains to cool fairly quickly the 5000 liters to about 80 [deg.] C contained in the cooker-cooler. This is common technology, with <EMI ID = 12.1>
between the particles and the liquid does not allow complete separation of the particles by sedimentation, sieving is used. The cold liquid necessary for precooling is taken downstream of the cooker-cooler, while, to lower the temperature of the mixture from 60 - 85 [deg.] C to 0 [deg.] - 25 [deg.] C, we sediment, it is sieved in this apparatus, at least, with regard to the installation of the "figure I" type.
This does not have a sieve, so sedimentation takes place in the decanter (14)
which is loaded on the storage tank
(12). The partial filling of (14) is obtained by establishing a pressure difference between the gases present at the top of the communicating tanks (12 and 14). This pressure must always remain equal to or greater than 1 Kg / cm (absolute) in (12), but may tend towards zero in (14).
If you want to keep the gas pressure in the decanter constant, you have to vary it in
the storage tank (12) according to its degree of filling. Also, assuming that we want to maintain the atmospheric pressure in the decanter, can we reach 2.5 kg / cm <2> absolute in
the tank if the respective heights are:
vertical rigid tank 10 meters, lower and upper parts of the decanter 10 and 15 meters, the specific weight of the product being,
to simplify, unity.
Given the high cost of rigid tanks and their number, it is much more economical to create a vacuum, a vacuum, in the decanter (14); however, this depression is limited to approximately
0.9 Kg / cm. Also, as soon as the rigid tanks have a significant height, it is necessary to assist the depression in the decanter by a pressure in the storage tank, the pressure of the gas in the latter being to be modulated according to its degree
filling, so that the pressure remains between certain limits in "S" at the bottom of the tank.
<EMI ID = 13.1>
particles tend not to protrude beyond the bottom of this appliance.
It is enough to reverse the direction of flow in the pipe 13 by slightly increasing the pressure at the top of the decanter, to force the particles
to flow around 11 and 12.
When the storage tank (12) is distant from the group (3-4-5) and also from (13-14), the pressure losses in the pipes, tend to increase the flow towards (14) and therefore the degree of filling the decanter.
Also a shutter, not shown in Figure I, installed between (14) and the piping (11), isolates the decanter while the mixture is quickly transferred from (3) to the tank (12), the pressure at the base is kept constant, thanks to the evacuation of a fraction of the neutral and sterile gas filling the empty space of the tank. Also the accessory (Q), defined as being a safety valve, must be a relief valve, motorized, used to maintain the constant pressure at the bottom of the tank, via the sensor S.
The flow rates in the piping (11) are significant.
If the installation treats peas according to the example given above, we have:
1 cooked per 15 minutes, 4 cooked per hour, 6 T.
of peas / h and 10 m of homogeneous mixture per hour.
The mixture is precooled by adding its volume of cold liquid.
The cooker-cooler discharges 5 m of product
<EMI ID = 14.1>
The return of the decanted liquid in (14) to the
<EMI ID = 15.1>
and pn has at most 4 x 7 = 28 minutes per hour to complete this transfer. The flow may be low. However, if the installation included several cooker-coolers (3), this flow rate would be higher. The flow to the decanter (14) is greater, because in the tank (12), the proportion of liquid is only around 38%. In the absence of the accumulator tank (4), the liquid flow rate between (14) and (3) <EMI ID = 16.1>
<EMI ID = 17.1>
Controlling the pressure in the tank (12) under these conditions requires efficient regulation equipment and large quantities of neutral and sterile gas.
Let’s take a look at the left side of Figure I, 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-13-14, where the rigid tank
(12) is replaced by a sterile, submerged flexible tank (see Luxembourg patents
n [deg.] s 85954 and 86023 deposited respectively lel7.6.85 and 25.7.85.)
Given the maximum height, of about 5 m, of the level
(8) immersion liquid in the basin (6) when the flexible tank (9) has a capacity of
400 to 500 m, it is easy and preferable that the 1-2-3 devices are in charge compared to the level (8) and therefore on a platform located at about 5 m. from the bottom of the basin (6).
This facilitates the emptying of the cooker (s) (3)
and allows the use of steam at around 100 [deg.] C to deliver the sterilized and cold product to
the submerged flexible tank (9). Now, this one
can be about 100 meters away from the 1-2-3-4-5 and 14 devices when the aseptic storage farm is large.
Indeed, for 30,000 m of total storage capacity, the area of this farm is
<EMI ID = 18.1>
Given the limit height of submerged tanks and immersion water, the lower part of the decanter
(14) can be about 5 m away. from the bottom of the basin.
The level (8) of the immersion liquid (7) in
the basin (6) can easily be kept constant but, when this is not the case, its variations are slow and slight during filling of the flexible tank. It is therefore easy to modulate the vacuum applied to the top of (14), so as to keep the degree of filling of the decanter relatively constant.
The lower level of this one is close to the level of (8) and the height of the decanter is <EMI ID = 19.1>
vacuum resistant is high, also the solution
of a cylindrical-conical tank, of small diameter, with a height of at least 10 meters, which allows to work at maximum vacuum, is it to be considered when the particles sediment correctly in a decanter whose diameter is
in the range of 1 to 1.2 m. It is generally the
case.
The costly and dangerous easements imposed by neutral and completely sterile gas
and precise pressure regulation of that
-ci in the rigid tank (12) disappear when using the submerged flexible tanks.
This is very important, because such installations must function automatically, day after day.
A factory wishing to store two different products simultaneously, for example peas and carrots, needs two cooling sterilizer groups and two piping networks. Peas are very resistant to freezing, unlike carrots, whose texture becomes spongy; an alternative is to freeze peas and stabilize carrots in submerged flexible tanks. Simplified equipment, similar to that represented by 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-13-14 is described in Figure II.
Figure II 1 - 2: A single hopper receives the particles
and the sauce.
3: The cooker-cooler is similar to
that of Figure I.
4 - 5: See figure I. The cooler can also
be outside 4.
6-7-8-9-10: See figure I.
The content of the cooker 3, once sterile and cold, is forced back, by steam, to the tank 9.
<EMI ID = 20.1>
from 13-10 and 9.
The particles remain at the bottom of 3. The sauce fills this cooker then, via piping J, the tank 4-5.
<EMI ID = 21.1>
13-10-9 using steam, close B and open A.
The cooker is ready to receive a new charge from 1-2.
The cooler exchanger 5 can be external to 4.
This tank can also have two separate sections; one for the sauce used for pre-cooling and the other for the final cooling circuit and the heat exchanger.
The equipment in Figure II is less, but so is its productivity.
The "scale", exemplary, indicated at the beginning of the text for peas, with the equipment of figure I is:
<EMI ID = 22.1>
It is therefore possible to install up to 4 cookers per group including a fig. I
If we stick to 1500 kg of pea seeds per cooked, we can then sterilize and cool until
<EMI ID = 23.1>
A purely seasonal canning plant producing 1/2 cans, the most common format in many countries, should nest 92,300 cans / hour to stabilize this amount of peas.
This corresponds to 5 to 6 groups 300 boxes / minute
"fillers, juicers, seamers, autoclaves
and palletizers! "
Such factories exist and work 16 to 24 hours a day, up to 7 days a week when it is essential. Thanks to the process which is the subject of the <EMI ID = 24.1>
harvest and work more often day and night in the "agricultural" department, while the "food" department regulates its activities according to sales.
This idealizes the situation. Indeed, while in England the peas are not screened, in many other countries they treat 4 to 5 screens or seed diameters. Also, few factories have to deal with
24 tonnes / hour of seeds from the same screen and each must find a compromise between the following technologies: immediate canning, deep freezing and aseptic storage, hence the interest of the simplified installation of Figure II.
Some of the accessories required by the equipment in these figures require an explanation. Some are new.
In Figures I and II, the letters indicate the location of the following accessory equipment :.
A: Aseptic valve or valve for loading the cooker
cooler 3.
B Aseptic drain valve or valve of 3.
C Safety valve, aseptic, 3.
D: Steam supply.
E "of sterile gas.
F: "steam at A, to ensure aseptic.
<EMI ID = 25.1>
H: "pure steam heating by mixing the
<EMI ID = 26.1>
I - Arrival of neutral and sterile gas mixing with
the expanded steam entering in 3 via H.
J: Pipe between the upper parts of 3 and 4.
<EMI ID = 27.1>
K: Pipe bringing in 3 the liquid of 4 during precooling.
<EMI ID = 28.1>
K2: Pipe between pump K4 and 3.
K3: Aseptic valve on K2.
K4: Aseptic pump on K2 '
L: Arrival of sterile steam or gas at the top of the
tank 4.
<EMI ID = 29.1>
barometric 14.
N- Aseptic valve on N.
0 Aseptic source of vacuum established in tank 14. P Steam inlet at 8.
Q Safety valve on tank 12.
R Arrival of sterile and neutral gas at 12.
S Sensor measuring pressure at the bottom of 12.
T Liquid level monitor at 14.
This list is incomplete, but contains the essentials. The lines between 1.2 and A of the cooker-cooler 3 are not shown, because this is obvious.
The equipment with very specific characteristics are:
A: The solution of the waterproof valve, whose seat is
sterilized by heating, new, is recommendable or essential. This depends mainly on the section of the shutter.
Figure III.
1 Upper part of the cooker-cooler 3.
2 Funnel.
3 Loading opening.
4 Valve.
5 Control rod of 4.
6 Flexible, heat-resistant, watertight seal, fixed on 4. 7 Valve seat 4.
8 Heated chamber around 130 - 140 [deg.] C, of which by means of
steam, raising the temperature of seat 7, in such a way that any gas or liquid which can penetrate into the cooker, by a micro-leak, is sterilized by heat during its passage, slow, between 6 and 7.
The valve, normally closed, thanks to a spring, is self-tightening. The spring is more powerful than the action of the vacuum on the valve 4, if the cooker is also evacuated Figure IV.
1: Bottom of the cooker-cooler.
2: Pipe between the cooker and the storage tank. 4-5-6-7-8: See figure I.
<EMI ID = 30.1>
<EMI ID = 31.1>
classic commercial aseptic. However, this is essential.
The hermeticity is higher and, moreover, if a very weak leak were to take place between the valve and its seat, the temperature, undergone by the infiltrating fluid, would be enough to sterilize it, which none of the known aseptic valves allow. , which are limited
to be protected from external contamination but are not necessarily completely aseptic in the direction of circulation of the fluid or in the opposite direction of this circulation.
<EMI ID = 32.1>
must it be "sterilizing", whether it is a valve, slide, diaphragm, sleeve shutter,
<EMI ID = 33.1>
C: Its role is obvious. The neutral gas injected at I serves to gently stir the "particles and liquid" mass as well as to establish the overpressure. So we must let escape the mixture "vapor-gas incondensable".
There is therefore, in series, an aseptic safety valve and a second, adjustable, conventional safety valve.
Aseptic C is obtained in various conventional ways and is completed by supplying the expanded gas in a small tank, initially sterile and kept full of steam. It is maintained at low or high pressure, depending on the pressures desired in the cooker.
Steam between 100 and 120 [deg.] C is maintained between the 2 valves.
D: Steam is used to quickly empty the cooker-cooler. The pressure is adjusted automatically.
E: Same as D, but it is sterile gas, essential
during precooling carried out with mixing.
F: Steam or hot liquid intended for the giant valve A.
<EMI ID = 34.1>
H: Obvious. Pure steam is needed.
I: Obvious. A sterile neutral gas is preferable, but it
is essential in E. In E you can use sterile air. In I we need a neutral gas.
<EMI ID = 35.1>
<EMI ID = 36.1>
<EMI ID = 37.1>
<EMI ID = 38.1>
time that the contents of the cooker; therefore, a type A or B valve is also justified.
<EMI ID = 39.1>
A and B, which allows cheaper solutions
<EMI ID = 40.1>
expansion joint, in an enclosure heated at the same time as the cooker 3.
<EMI ID = 41.1>
of the pre-cooling of the cooker 3. The characteristics of the valve K, are similar to those
<EMI ID = 42.1>
and maintaining sterility by heating the two valves and the pipe which connects them.
K3: Same care regarding sealing and sterility
<EMI ID = 43.1>
L: See D. The vapor pressure is higher
for L, because we have to overcome the pressure prevailing in the cooker to push back, via K K. the contents of 4 to 3.
M: An insulating float, made of stainless steel, not essential, avoids condensing steam on the surface of the cold liquid contained in 4.
<EMI ID = 44.1>
closed, sterile, 14.
N: Aseptic valve on N.
0: Aseptic vacuum pump. It creates on the tank 14
a high vacuum. There are many solutions: steam ejectors, liquid ring pump or conventional pump and hydro-ejector.
The precautions to be taken in order to ensure aseptics are known (Bactericidal liquid and cooled, team-
<EMI ID = 45.1>
quality, filters) It is also possible, for safety, to get the gas outlet into a small enclosure permanently containing steam at 100 [deg.] C. P: Arrival of sterile steam.
The particles settle at the bottom of the inverted cone of the reservoir 14 and do not reach the outlet level of the piping N. However, it is often useful to regularly discharge these particles towards the <EMI ID = 46.1>
By introducing steam via P, while N is closed, the particles present at 14 are quickly pumped back to the storage tank 9 or 12.
Q: Safety valve, aseptic, also preventing any
recontamination via the shutter seat. (see remarks relating to C and 0).
A: Obvious, because the rigid tanks of large diameters, necessary in 12, implode as soon as an extremely weak vacuum is formed there.
S: It measures the pressure at the bottom of the rigid tank 2.
If we limit ourselves to maintaining the atmospheric pressure in the reservoir 12, of suitable height, fairly low and only uses a vacuum
to fill the decanter, we can do without the accessory S but, then, we must modulate the depression in the decanter ...
T: Safety device preventing sterile sauce
reach the vacuum source suction pipe 0.
U: Optional. See fig. V.
When certain particles settle slowly, the device U makes it possible to capture the upper part of the liquid. One of the devices that can be used includes:
<EMI ID = 47.1>
U2: a hose sliding freely in Ul '
<EMI ID = 48.1>
The choice of equipment depends on the nature of the particles and solutions with a very flexible hose, or even an articulation, classic in decanters, are sometimes to be chosen.
V: The float U3 can include a device in V
closing the vacuum source 0 suction. This accessory is justified when using tanks
<EMI ID = 49.1>
The danger of buffer tanks, used mainly in dairies, is mainly due to the fact that a sterile gas is used there.
<EMI ID = 50.1>
use sterile gas only to agitate the mixture during sterilization and to ensure the required overpressure. Steam is then to be used at the top of devices 3-4 and 14, a sterile gas remaining essential at 12, whereas one never needs it at 9.
Fig. VI, which is limited to most of the devices
4 and 5, shows how to achieve the condition in question.
3: Cooler cooker.
4: Tank similar to 4, but internally equipped with a
flexible tank, heat resistant, hot sterilizable, 4 '.
5: Exchanger-cooler.
To pre-cool the content of 3, it discharges, from below, cold liquid, accumulated in 4 ', and maintains the desired pressure above the product, thanks to
vapor brought in. by D. The cold liquid moves upwards the liquid which has just been sterilized, the temperature of which is equal to or lower than that of the vapor, containing a little non-condensable gas, at the start of operation
if the sterilization has been completely carried out under overpressure.
This incondensable gas remains at the top of 3, because the
level where the pipe J leaves leaves a free space for
this gas.
A by-pass piping Y, fitted with a non-return valve or valve, X, is used for pre-cooling.
An aseptic pump X circulates the liquid via 3
and the exchanger 5. We then have several minutes to refill the flexible pocket of the tank 4.
Another solution is illustrated in Figure VII.
3: cooker - cooler.
5: exchanger.
14: decanter accumulating cold liquid.
D: steam supply.
W: Volume where the incondensable gases remain,
possibly, at the end of sterilization, in 3.
(but removing them is easy)
X2: Pump circulating the liquid from bottom to top
3 when the pre-cooling is finished.
X3: Pump filling 3 from bottom to top during pre-cooling.
<EMI ID = 51.1> .... � ..........
weight of hot granules volume of hot liquid
and the shorter the full filling time of 3, the faster and deeper the pre-cooling.
This poses a problem with aseptic pumps. Any centrifugal pump, of high quality, whose packing is either of the aseptic type, or strongly tight, can be made aseptic or remain it indefinitely if the extremely simple but new process and equipment are used below:
As soon as the pump, or any other device, at risk of reinfection coming from outside, has been sterilized, of which at 120 - 130 [deg.] C, it is watered abundantly with a powerful germicidal solution; and immediately immersed in this solution, which is chosen with a view to being able to destroy micro-organisms and spores, to be non-toxic in trace amounts, or harmful
in trace amounts of food, fairly stable, etc.
The tank or, for very large devices, the tank, containing the device and the germicide, are, if necessary, protected against the action of the atmosphere. If a solution rich in caustic soda is used, this avoids the action of carbon dioxide in the air.
This is necessary to improve the aseptic performance of aseptic pumps or to make high quality non-aseptic pumps aseptic, as commercial aseptic tamping pumps cause re-infection. In a dairy, they must be cleaned, partially dismantled and re-sterilized more than once per
24 hours. However, such an easement is unacceptable for the process which is the subject of the invention.
The simplified equipment of Figure II becomes, using the flexible bag 4 <1> in 4, that of figure VIII.
<EMI ID = 52.1>
The liquid of 4 is discharged at 3. The noncondensable gas accumulates in W, then is discharged outside. The pump X2 circulates the liquid from 3 via the cooler 5.
The cooker 3 is emptied by introducing steam therein via D.
Once the cooker is empty, it is allowed to fill with <EMI ID = 53.1>
the cooker only partially folds. A depression is caused outside the flexible bag 4 and the liquid is sucked from 3 towards this bag.
When this accumulator is full, it remains to pump the contents of 3 to the storage tank and to close the shutter B, emptying finished. A brief rinse may have been performed beforehand.
The remarks made regarding fig. II also apply to figure VIII, which has the advantage of eliminating the risks of reinfection due to the gas supposed to be perfectly sterile.
In all these installations, precautions are required against water hammer. They are not discussed here, except that you can put the pockets
<EMI ID = 54.1>
The valve B in FIG. IV is also suitable for avoiding an overpowering hammer blow in the piping "cooker 3 - storage tank".
Several types of installations and equipment, illustrating a single principle, have been described.
The general process can be summarized as follows:
Successive batches of particles and liquid are sterilized and cooled by raising the temperature very quickly, by direct heating, and by controlling the pressure and the distribution of temperatures. The pre-cooling, ultra fast, carried out under pressure, is carried out by mixing, with the hot product, cold, sterile liquid, most generally recovered by sedimentation, but by sieving, if necessary,
then complete the aseptic cooling by circulation and cooling of the sterile liquid. Finally, the cooker is aseptically emptied.
The loading and emptying shutters of this cooker, of very large sections, are rigorously aseptic and new as regards the possibilities of heating sterilizing shutter seats.
It must also be remembered that this general process must give satisfaction for all kinds of particles.
<EMI ID = 55.1>
ge. Under these conditions, the notion of a single, one-size-fits-all installation would be untenable.
FIG. IX relates to a high capacity installation having to supply flexible submerged tanks, very close to or distant from the sterilization and ultra fast aseptic cooling installation. Fig. IX.
1-2-3-4-5-6-7-8-9-10: See figure I. 1-2-3-4-5-14: Sterilization and cooling group_,
ment (SR). See fig. I.
6-7-8-9-10: See figure I.
<EMI ID = 56.1>
very important. These flexible tanks are already filled.
9a: Is close to the SR group.
<EMI ID = 57.1>
6 Height about 5 meters.
8 Maximum level of immersion liquid 7 in 6. 8 <1> Minimum level "" "7 in 6.
<EMI ID = 58.1>
10n: "" SR and 9n.
Figure X, a plan view, locates the position of the SR group in the center of a farm with a total storage capacity in flexible tanks of 400 to
500 m <3> of 30,000 m <3>.
<EMI ID = 59.1>
is less difficult than between SR and 9n. This problem need not be addressed here; suffice it to note that a slope is useful.
<EMI ID = 60.1>
3 m. also the top of the reservoir 8 can be found, theoretically at 13 m. from the bottom of the tanks 6. When the "particles-liquid" mixture should not be refrigerated and well or river water is suitable for the immersion of flexible tanks, maintain a level about 5 meters from the bottom of the tanks is easy and economical, bringing this height "h" to 15 meters.
A cylindrical-conical reservoir 14 with a height of 15-5 = 10 meters, the cylinder of which has a diameter of 1.2 m.
<EMI ID = 61.1>
<EMI ID = 62.1>
<EMI ID = 63.1>
in the examples, nothing absolute. It can be increased at the expense of productivity.
<EMI ID = 64.1>
1 m./second, we need a hose 10 with a diameter of 0.326 m. Given the size of the particles, the elbows and valves, the minimum diameter is rather between 0.15 and 0.2 m. the flow being less.
Or a 100 meter piping whose diameter is
<EMI ID = 65.1>
large capacity tank 4 is it necessary to purge the piping of particles it contains
again when necessary, at the end of filling a flexible tank.
It is surprising that the barometric reservoir 14
could also suppress water hammer.
When we empty 3 with steam we closed
13 near 14. The content of 3 is pushed back to 9.
The valve B of 3 is closed and the lower valve del4 is opened. The moving fluid at 10 performs suction on 14 and, moreover, the water vapor passed from 3 to 10 condenses. The movement of the fluid at 10 is braked then changes direction. The fluid returns to 14, the height of which is sufficient to avoid any hammer blow at 14 and 3. See fig. This is enough to demonstrate that several types of equipment, similar in fact, are needed to be able to apply the process to the extremely variable conditions of the food industry.
An SR group, designed to handle small quantities
of acid fruit cubes, (actually a PR group,
pasteurizer-cooler), to be stored in enough
<EMI ID = 66.1>
not all the equipment required for the installation in FIG. I, but the process remains essentially the same and the special equipment is similar, if not identical.
Rigid tanks are good, little or very badly, depending on the characteristics and quantities of the products to be treated and the volumes to be stored. Also, neither of the two aseptic storage formulas is incompatible with the process and equipment making object of <EMI ID = 67.1>
<EMI ID = 68.1>
cooler 3 transferred into the pipe 10 and one of the tanks 9, the sterile and cold liquid must be aseptically sucked into the settling tank 14 Figure IX is to be examined.
The flow flows from 14 to 9, then must go from 9
around 14. The base of 14 is at a neighboring height
at 8, that of the water in the basin 6. The content of 10 moves towards 14 with a slow speed, then faster, which decreases very quickly due to the hydraulic load at 14. The particles have a higher specific weight to that of the liquid in which they bathe.
For peas, the specific weight is between
1.04 and 1.11 approximately, whereas that of a pea sauce is, initially, if the sauce contains 2% salt, approximately 1.015 and 1.01567 if it contains 4% sugar. So, at most, 1.03, however the specific gravity decreases during the heat treatment and the degassed peas sediment in their sauce or covering liquid.
So peas tend to stay in pipe 10.
The reservoir forms, with the reservoir 9, the 2 ends of a system of communicating vessels.
Let's see Figure XI.
Either particles having a specific gravity of 1.03 in the dotted region.
14 is located at a level higher than 9.
The apparent weight of the particles is sufficient to prevent them from rising to 14 in appreciable quantities. Those which pass enl4 remain at the bottom of the cone, returns towards 10 and 9 as soon as the liquid of 14 drives them out. It is simpler and more reliable than using sieves, which are, for all practical purposes, also provided for in the invention.
The limitations of vertical, rigid storage tanks have already been highlighted. It suffices to examine Figures IX and X to better realize the importance of these limitations.
A final weakness of tall rigid tanks is the crushing of some very tender particles.
<EMI ID = 69.1>
weighs 1.1 x 0.6 + 1 x 0.4 = 1.06 Kg per liter. These particles, free, therefore undergo at the bottom. from a 10 meter high tank a thrust of 0.06 x 10 = 0.6 kg / cm <2>, which harms
many particles.
The vertical tanks for tomato puree at 9 - 12 [deg.] Brix installed in Indianapolis, USA, have a capacity of 182.5 tonnes or 157.5 tonnes. The largest are about 16 meters high, while in a tank
<EMI ID = 70.1>
duit nowhere exceeds 3 meters, or 5.3 times less for a capacity 2.2 times higher.
Figure XII relates to an installation allowing the sterilization and the ultra fast cooling of the particles.
3-5-6-7-8-9-10-13-14 - A and B: See fig. 1
15: Aseptic pump.
16: Flexible, heat-resistant pocket.
17: Rigid tank containing 16.
18: Double jacket for additional cooling
of the product between 14 and 9.
19: Aseptic valve or valve.
The autoclave cooker 3 is charged with particles and liquid via the aseptic valve A.
The heating is carried out by steam injection or in any other way, under pressure or overpressure.
To cool the charge of the cooker, the aseptic valve B is opened and the contents of the cooker are discharged by means of steam into the mass of cold liquid from the decanter-autoclave 14. The steam condenses into 3, which fills with liquid . This is expelled by means of steam to 14, which rinses 3. The flexible pocket 16 has absorbed the increase in volume due to the introduction at 14 of the volume of the cooker 3.
The content of 14 is cooled by the exchanger 5, supplied by the pump 15.
When the decanter 14 contains enough sterilized product and is cold enough, the aseptic valve 19 is opened and discharged, via 13 and 10, to <EMI ID = 71.1>
The possible super-cooling of the product is carried out in 10 thanks to 18. It can be completed in 9, thanks to the immersion liquid 7 of the basin 6.
This installation is suitable for products that are very sensitive to heat, either of which the enzymes are very quickly inactivated or do not interfere, given the conditions of aseptic storage.
The process does not require that this aseptic storage has a long duration and the reservoir 9 can be
of reduced capacity, if it only serves as a buffer tank for a direct packaging line. However, a reservoir 9 is required in all cases, in order to. allow decanter 14 and transfers
by pipes between 14 and 9 to operate.
The particles to be treated in 3 may, before being introduced there, have undergone various treatments, including degassing, cold, short or slow, soaking,
cooking or reheating.
The entire installation, accessories not included included, is of the aseptic type and is sterile, before charging the cooker 3.
The method also requires that the "sterilization - cooling" group is completed by an aseptic storage tank, when the packaging of stabilized food in retail packaging, carried out aseptically or not, takes place immediately. The reservoir
aseptic storage is then a buffer tank, the storage capacity of which depends on the requirements of the process and not on those of aseptic storage, which disappears.
If they are aseptic tanks for long-term storage, the solutions are rigid tanks or, better generally, flexible and submerged tanks. In the case of a buffer tank, of lower capacity, there is added to these two solutions that of the non-submerged flexible tank.
Also, these tanks are included in the present invention. Submerged flexible tanks
are the subject of a previous patent application,
while the non-submerged flexible tanks and <EMI ID = 72.1>
rigid tanks are conventional.
However, the equipment of the rigid tanks must be perfected and supplemented, in order to maintain there, during aseptic filling, the conditions of pressure and sterility required by the process which is the subject of the invention. This is illustrated by Figures XIII and XIV where we have:
Fiq. XIII.
1 rigid tank.
2 decanter closed.
3 rigid pipe between 1 and 2.
4 rigid pipe between 3 and the food stabilizing group.
at the bottom of 1.
b: "greater than 1.
c: "lower than 2.
d: "superior of 2.
th maximum level reached by the product in 2.
and in fig. XIV:
1 and 2: see figure XIII.
3 rigid pipes of large cross-section.
4 out of 3 aseptic valves.
5 and 6: aseptic valves.
7 aseptic compressor.
8 aseptic accumulator tank.
9 flexible, sterile tank, aseptically filled with sterile neutral gas.
10: possible check valve, aseptic.
In fig. XIII, having regard to the process, it must be � c �
<EMI ID = 73.1>
does not exceed "e, whatever the degree of filling
<EMI ID = 74.1>
vers'4.
Suppose that the distance "ab" is 10 meters, the absolute pressure in "d" of a kilo / cm <2>, the density of the product equal to the unit and the height "ce" of
10 meters, it is necessary that at the start of filling tank 1, the gas pressure there be
2 kg / cm <2>, and that it is still 1 kg / cm at the end of filling, also the quantities of neutral gas <EMI ID = 75.1>
she be perfect.
The sudden product entries and exits in 1 and 2 resulting from the discontinuous nature of their preparation upstream of 4 act on the level of
<EMI ID = 76.1>
sufficient and the piping connecting "d to the vacuum source should it close automatically if product, liquid or foam, risks entering it.
Figure XIV describes the installation necessary to save the neutral gas and also to facilitate the maintenance of its total sterility.
(1) resists a certain pressure but not a vacuum.
(2) also withstands some pressure, but
will only resist vacuum if it has been designed for this.
The installation is sterilized by pressurized steam, so a high flow of sterile gas is then necessary to avoid implosion following a vacuum.
(3-4-5-6-7-8-9) and the neutral gas contained in (9) are sterile. This gas avoids vacuuming
in (1) and (2) this thanks to the pipes (3) and (4).
If we admit that the heights "a-b" and "c-e"
are 10 meters, "a é 'being 20 meters,
we realize what are the pressures to maintain at "b" to stabilize roughly the level
e in the decanter. This has been analyzed previously.
The following accessories from figure XIV,
(3-3'-5-6-7-8 and 10) are used to maintain <EMI ID = 77.1>
also for recovery in 9 of excess neutral and sterile gas in tank 1.
The accessories used to ensure the sterility of the gas are not shown. They were provided for in the French patent "Process and apparatus for the conservation of fruit juices in vats" of July 7, 1959, issued on July 11, 1960 to Etablissements Pernod (PVN [deg.] 799522 - N [deg.] 1238819) , whose first claim related to the use of a neutral gas, such as nitrogen, and the others to the sterilization of gases.
Flexible tanks do not require the use of sterile gas. Rigid tanks, modified, are rather to be considered only in exceptional cases. Either they exist, or the space is lacking, while the particles do not require limiting the height of the storage tanks.
Some stabilized foods still contain spores. Thermal stabilization of food does not require that the destruction of microorganism spores be complete. It is sufficient that the surviving spores do not germinate during aseptic storage and / or after packaging in retail packaging. However, the minimum temperature at which the spores germinate depends on the microorganism and the environment; the thresholds are between + 3 [deg.] C and + 45 [deg.] C.
The installation, figure 1 and following, must take this into account. There are many precautions to take. For example, the foam that can pass, in Figure XIV from 2 to the vacuum source, is either to be eliminated or to be kept below the threshold
of temperature considered. In this figure, the elements 3-4-5-6-7 and even 9 must also be kept below a determined temperature, depending on the famous threshold.
Furthermore, it is easy, in 9, to maintain environmental conditions preventing any germination,
or even destroying the spores that could get there.
The neutral gas supplying 9 must be completely sterile, so any spores can only come from, '. initial-
<EMI ID = 78.1>
are mostly likely to come from.
A germicidal rain inside 9 is effective. The ideal is also to control the temperature at 9.
A gas scrubber, with germicidal solution, at the gas outlet of tanks 1 and 2, is also a useful precaution.
By replacing 1 with a submerged flexible tank,
the problem is greatly simplified, but risky areas remain, so for the majority of foods, it is necessary to destroy all of the spores capable of germinating at temperatures below 45 - 50 [deg.] C and seek absolute sterility thanks to HTST scales (high temperature, short time).
This is however not possible when pasteurizing, cooling to 0 - 2 [deg.] C and carrying out aseptic storage, with a view to having undercooked products, out of season, deserving of distribution after freezing.
The process and the equipment described thanks to the 14 preceding figures, aims above all to stabilize by heat, during short seasons, particles of food products having to undergo a long aseptic storage before being conditioned, aseptically or not, out of season, in retail packaging.
The possible variables concerning products, flow rates, capacity of aseptic storage tanks, number of tanks and many others, are numerous and important, hence the length and complexity of the text.
The method also applies to the simpler case, requiring a short period of aseptic storage and a single buffer tank, the capacity of which is minimal compared to that of the giant tanks of intermediate aseptic storage farms.
However, for a buffer tank, the capacity of which is limited to a few cubic meters, the price factor, and others, hardly plays a role, which makes it possible to implement the simplified equipment, expensive per cubic meter, illustrated by the figure XV. This simplification ...........
<EMI ID = 79.1>
In figure XV we have:
1: Loading hopper.
2: Special aseptic valve or valve.
3: Discontinuous cooker.
4 Same as 2.
5: Rigid metal pipe of large section.
6: Double cooling jacket of 5.
7: Rigid tank forming the external part of the
buffer tank.
8: Flexible, sterile pocket forming the part
inside the buffer tank.
8 ': Same as 8 when the buffer tank is heavily loaded with stabilized food.
9: Perforated bottom allowing good cooling
from the bottom of 8.
10: Volumetric and aseptic pump used for
empty 8.
11 and 13: Cooling fluid arrivals.
<EMI ID = 80.1>
15: Relief valve regulating the pressure in
7 and therefore at 8.
16: Vertical distance between the top of the flexible tank 8 'and the upper part of the cooling column 5.
Distance 16 is deliberately exaggerated.
Hatched: particles in 5 and 8.
The interior of the devices in contact with the food is sterilized, ie 4-5-8 and 10, then charge 5-8-10 or 3-5-8-10 with a small but sufficient amount, sterile liquid. This can be done, for example, as follows: 6 and 7 not containing coolant, boiling water, acidulated (pH 3 to 4), is introduced, completely filled.
<EMI ID = 81.1>
in order to complete the sterilization of the inner walls of -5 and 8, then to cool them, as well as the sterile liquid.
The cooker 3 is loaded. Some particles can be sterilized without liquid, in pure steam or in an inert gas; however, in most cases it is a "particle and liquid" mixture <EMI ID = 82.1>
neutral or water vapor, allowing agitation and / or leaving room for condensed vapor.
Stabilization by heat is carried out quickly, by injecting steam in 3, or a
<EMI ID = 83.1>
<EMI ID = 84.1>
temperatures, times, agitation, pressures, so as to obtain the desired stability and quality.
The shutter 4 is opened as soon as stabilization is achieved.
The denser particles tend to sediment through the cold liquid in column 5, but a sterile gas or liquid is injected at the top of 3. steam, and even liquid or condensate, so as to quickly empty the cooker and rinse its walls and the shutter 4.
The cooling of the particles and of the liquid is completed in 5, then in 8, by heat exchange with their cooled walls.
If necessary, cold liquid, sifted inside the flexible tank 8, using a rigid perforated pipe, is pumped aseptically and introduced in 3 or at the top of 5. The liquid can be taken elsewhere in the line. It can also be cooled using an aseptic exchanger. These accessories are not shown in Figure XV.
Considering the section of column 5 and its height, the particles hardly exceed in 5 the level of the top of the buffer tank 7/8, therefore the upper part of the column contains, at equilibrium, only sterile liquid . This cools down while the thermal stabilization of another batch of particles takes place.
In Figure XV the buffer tank 7/8 can obviously be replaced by a rigid tank, as provided in Figures I and XIII, but then it is necessary to use large amounts of inert and sterile gas.
<EMI ID = 85.1>
is generally the best.
When the aseptically stored volume is low, that of the rigid tank containing a sterilizable flexible tank, kept under pressure by
to a coolant, has advantages. However the basic principles are the same in these two extreme cases
If you use acidulated water at start-up,
the buffering capacity of the latter being very low,
traces of acid, easy to neutralize then,
do not interfere. By cons excess initial water; either the content of column 5 and the water present
in 8, is to be compensated thereafter.
It is easy to recover the liquid in 3 and also to add to the liquid from 1 the quantities of ingredients (salt, sugar, aromatics ...) necessary so that the composition of the mixture "particles - liquid or sauce" is perfect when the reservoir 8, being partially filled, it can be aseptically withdrawn thanks to the
pump 10.
An installation, still simpler than that of FIG. XV, comprises one or more elements for heat stabilization 1-2-3-4, a rigid buffer tank, an aseptic pump 10 and some accessories.
The top of the buffer tank is very close to the shutter (s) 4 ..
The buffer tank is filled with liquid. Its pressure is maintained thanks to a flexible tank, internal or external, inflated by means of a gas or a liquid. A bell, of the type used in gasometers, containing an inert and sterile gas, is also suitable for stabilizing the internal pressure of the buffer tank.
The hot particles sediment in the mass of liquid. The latter, decanted and even sieved, is pumped into a temperature exchanger and, cooled, completes the cooling and / or is used to completely empty the cooker 3 and rinse the shutter 4.
<EMI ID = 86.1> ............
continuous cookers but avoids their disadvantages.
CLAIMS
<EMI ID = 87.1>
a liquid or in suspension therein, and processing apparatus, characterized in that the temperature of the "charge" is lowered very quickly from the stabilization temperature to a "slow cooking" temperature, by mixing with a cold and sterile "juice".
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE0/216982A BE905182A (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Industrial process and appts. for sterilisation etc. of food prods. - which are subsequently fast cooled with sterile liq. recycled after decanting |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE0/216982A BE905182A (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Industrial process and appts. for sterilisation etc. of food prods. - which are subsequently fast cooled with sterile liq. recycled after decanting |
BE905182 | 1986-07-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BE905182A true BE905182A (en) | 1986-11-17 |
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ID=25655002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BE0/216982A BE905182A (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Industrial process and appts. for sterilisation etc. of food prods. - which are subsequently fast cooled with sterile liq. recycled after decanting |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BE (1) | BE905182A (en) |
-
1986
- 1986-07-28 BE BE0/216982A patent/BE905182A/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
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RE | Patent lapsed |
Owner name: COLINET EDOUARD Effective date: 19880731 Owner name: LEFEBVRE PAUL HENRI Effective date: 19880731 Owner name: LEFEBVRE HENRI JEAN LOUIS Effective date: 19880731 |