Procédé et appareil pour la pasteurisation de liquides sensibles à la chaleur. La présente invention se rapporte à la pasteurisation de liquides sensibles à la cha leur. Pour la pasteurisation de liquides sensi bles à la chaleur, en particulier du lait ou de la crème, on utilise des installations de chauf fage basées sur différents systèmes, mais qui reposent toutes sur le principe de l'échange < le chaleur à travers une paroi métallique.
On distingue essentiellement: le réchauf feur à tubes, le réchauffeur à plaques, le ré chauffeur à tambour.
Alors que, dans le réchauffeur à tubes ou le réchauffeur à plaques, le liquide à traiter parcourt les canaux formés par les tubes ou les plaques, dans le réchauffeur à tambour, la circulation de ce liquide est obtenue par un tambour spécialement construit et tournant à l'intérieur d'un cylindre fermé. Le chauf- Tage du cylindre, ou le cas échéant du tam bour, est réalisé au moyen de vapeur ou d'eau chaude.
On a. utilisé ces trois types d'installation pour mettre en aeuvre les trois procédés de pasteurisation connus: réchauffage à haute température à 85 C sans maintien de la température; réchauffage de courte durée à 72 C pen dant 40 secondes, avec maintien de la tempé rature (chambrage); réchauffage de longue durée à 63 C pen dant 30 minutes, avec maintien de la temp2- rature (chambrage).
Si le procédé de réchauffage à haute tem.- pérature assure bien une pasteurisation à peu près suffisante, avec destruction des germes, par contre, il ne permet pas d'éviter, par exemple dans le cas du lait, le risque de la perte de certaines qualités, et. cela dans une mesure telle qu'elle rend la destruction abso lument totale des germes excessivement diffi cile, voire parfois impossible. Le lait ré chauffé à 85 C ne possède plus toutes les qua lités du lait cru (altération des enzymes, pré cipitation partielle des protides, destruction de la faculté d'écrémage, etc.).
Le réchauffage de courte durée à 72 C avec chambrage pendant 40 secondes a certai nement pour effet de tuer les germes. Il con serve aussi la faculté d'écrémage du lait. Mais il requiert un maniement excessivement mi nutieux des appareils et le maintien de la température et du débit à des niveaux cons tants. Si, par suite d'une variation de débit, la durée requise pour le maintien de la tempé rature n'est pas observée, l'effet de destruc tion des germes n'est. phis obtenu en cas de durée moindre, et les qualités du lait cru sont annihilées en cas de dépassement.
Lors d'un traitement à 63 C pendant 30 minutes; les tolérances sur la durée de traite- ment augmentent. et la température est. plus facile à surveiller; par contre, l'utilisation d'un procédé continu devient impossible, sans compter que des installations de ce genre exi gent beaucoup de place et sont très onéreuses.
Ces trois procédés de réchauffage présen tent donc de sérieux inconvénients de par leur principe, mais également du fait de l'agencement même des échangeurs de cha leur.
Dans tous ces appareils, en effet, les par ticules de liquide en contact direct. avec la surface de chauffe sont chauffées à une température supérieure à la température vou lue; elles sont, en outre, soumises à un traite ment à chaud beaucoup trop long, par suite les vitesses de passage différentes des diver ses particules de lait, la couche limite étant freinée par son contact avec la. paroi. Cette circonstance nuit à la valeur du produit. traité et il est impossible d'éviter les pertes de qua lité citées plus haut.
A côté de ces défauts, il faut encore citer, comme autre désavantage particulier, le fait que, dans le cas du lait ou de la crème, ceux- ci peuvent brûler et. s'attacher à la surface de chauffe. Ce phénomène doit. son origine à la présence de l'air qui se dégage des liquides à traiter pendant son réchauffage.
La présente invention permet. d'éviter ces divers inconvénients et., notamment, d'assurer une excellente stérilisation tout en conservant toutes les propriétés du liquide traité.
Elle concerne un procédé de pasteurisa tion de liquides sensibles à l'action de la cha leur par laminage en couche mince sur la. pa roi interne chauffée d'un appareil cylindri que, caractérisé en ce qu'on fait. passer une couche du liquide à traiter, en un temps très bref, égal au plus à deux secondes, dans une double zone de chauffage dont, la . première zone est maintenue à une pression inférieure à la pression atmosphérique, puis on envoie le liquide, chauffé à la température requise, dans un espace annulaire de chambrage où il est maintenu à cette température pendant.
quelques secondes, après quoi on le refroidit rapidement à une température pour laquelle il est insensible.
L'égalité du temps de chauffage des di verses particules de liquide réalisée dans le procédé selon l'invention permet de conserver son homogénéité et. sa valeur au liquide pas teurisé.
L'invention comprend également un appa reil pour la mise en oeuvre du procédé ci-des sus.
Une forme de réalisation de cet appareil est représentée au dessin annexé.
Les parties essentielles de l'appareil repré senté sont disposées coaxialement, un corps de chauffe cylindrique 1, un corps 2 de main tien de température ou de chambrage et un corps de refroidissement 3. A l'intérieur et au centre de l'appareil est agencé un arbre d'entraînement 4 monté à ses deux extrémités sur des paliers étanches. L'arbre 4 porte des poulies d'entraînement 14.
Le liquide à traiter pénètre dans le cylin dre 1 par une tubulure débouchant dans lori fiee 5, cl'oii il est happé par le disque 6, puis entraîné à grande vitesse (plus de 1\? m/sec.) par les baguettes d'entraînement 7, disposées de préférence obliquement et solidaires par les disques 6, 9 et 9a de l'arbre 4 tournant à la vitesse voulue. Le liquide passe ainsi en une couche mince (0,5 mm environ) le long de la paroi du corps de chauffe 1. Après un temps très court, il atteint le corps de cham- brage 2 dont. il occupe l'anneau compris entre la paroi 2 et le tambour \?l.
La. minceur dela.couche liquide et la grande vitesse périphérique des organes de laminage ou baguettes 7 permettent, d'éviter un sur- chauffage de certaines particules et une avance ou. un retard de quelques-unes d'entre elles sur la. moyenne. Le chauffage du liquide s'effectue à. l'aide de vapeur que l'on intro duit autour du cylindre 1 par l'orifice l.\?. L'orifice 13 sert à éliminer l'eau de conden sation de la vapeur.
La surface de chauffe du côté de la. vapeur est environ deux fois plus grande que du côté du liquide; ceci est. obtenu par l'adjonction au cylindre\ 1 d'ai lettes 8 moulées ou soudées sur la surface externe. Cette disposition, jointe à la min ceur de la couche de liquide et. à la haute turbulence, permet d'utiliser une surface de chauffe relativement très petite.
La partie de l'appareil servant au chauf fage du liquide à traiter est partagée en deux zones par le disque 9. Les baguettes d'entraî nement 7 sont., aux endroits désignés par K et. L, conformées de manière à créer à chacun j de ces endroits, dans l'espace creux du cy lindre, un anneau liquide, isolant. les compar timents<B>A</B> et B. L'air du compartiment. t1 est évacué à l'aide d'une pompe à air, ou autre ment, par un canal axial 10 creusé dans l'ar bre menant 4; des trous radiaux 11 relient. l'intérieur du compartiment A au canal 10.
Dans le second compartiment B du réehauf- feur, le liquide est réchauffé jusqu'à la tem pérature désirée. L'air de ce compartiment ne D doit pas être évacué, car sinon le liquide s'éva porerait.
La dépression déterminée dans le premier compartiment de chauffage n'élimine pas seu lement l'air de ce compartiment, mais elle a ausi pour effet de dégazer le liquide traité. Ceci permet également d'éviter que le liquide éventuellement brûlé ne s'attache. Le travail sons le vide est particulièrement important pour la pasteurisation de la crème.
La partie de l'arbre 4, située au-delà du compartiment B, est pourvue d'un tambour 21.. lie diamètre de l'anneau de chambrage -?, constitué par un enfoncement de la paroi du corps de chambrage 2, est choisi de telle ma nière que l'élargissement de la couche de<B>li-</B> quide corresponde à la durée de séjour dési rée, avant que le liquide ne soit de nouveau happé par les baguettes d'entraînement 22 du tambour 21 et conduit le long de la paroi du o corps de refroidissement 3. Le contact entre les parois de ces corps est évité par l'inter position d'une rondelle 23 d'isolant. thermi que.
Le corps de refroidissement 3 peut. aussi être constitué de manière qu'au lieu d'utiliser (le l'eau ou un autre liquide de réfrigération, l'échange de chaleur soit obtenu en faisant circuler le liquide à traiter au travers des canaux hélicoïdaux 24, avant son entrée par l'orifice 5 dans le cylindre 1.
Avec l'appareil décrit, on réalise une transmission de chaleur très élevée par unité de surface. Cela est obtenu à la fois par une grande vitesse d'écoulement du liquide à traiter et par la haute turbulence résultant du faible intervalle entre les orga nes d'entraînement et la paroi du tambour et de la grande vitesse de rotation des organes d'entraînement.; par l'augmentation de la surface de chauffe côté vapeur ou eau chaude.
D'autre part, les conditions favorables à la transmission de la chaleur résultant de la rapidité d'écoulement et de la haute turbu lence du liquide, ainsi que de l'augmentation de la surface de chauffe côté vapeur, permett- tent d'obtenir une rapide montée en tempé rature du liquide à chauffer, en n'utilisant qu'une très petite surface de chauffe.
Grâce au fait que la durée de séjour de liquide dans la zone -de chauffage de l'appa reil est courte, la différence entre les temps de chauffage des particules qui sont soumises trop brièvement et trop longuement à l'ac tion de la chaleur (il n'y en a d'ailleurs qu'une faible proportion) est très faible, ou du moins varie entre des limites de temps non nuisibles. On peut donc dire que l'uniformité du temps de chauffage effectif des diverses particules du liquide est réalisée.