CH301779A - Procédé et appareil pour la pasteurisation de liquides sensibles à la chaleur. - Google Patents

Description

  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.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé de pasteurisation de liquides sensibles à l'action de la chaleur par lami nage en couche mince sur la paroi interne chauffée d'un appareil cylindrique, caracté risé en ce qu'on fait passer une couche du liquide à traiter, en un temps très bref, égal an plus à.

   deux secondes, dans une double zone de chauffage dont la première zone est main tenue 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 main tenu à cette température pendant quelques secondes, après quoi on le refroidit rapide- ment à une température pour laquelle il est insensible. II.

   Appareil pour la mise en oeuvre da procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte coaxialement: un corps de chauffe cylindrique, des organes de lami nage et d'entraînement susceptibles de tour ner à très grande vitesse en ménageant un très faible espace de laminage entre eux et 1a surface interne dudit corps de chauffe, les dits organes de laminage et d'entraînement étant.

   agencés entre des disques montés sur 1u1 arbre de rotation axial, un corps de cham- brage et ion corps de refroidissement égale ment cylindriques, et. thermiquement isolés entre eux, dans lesquels est agencé un tam bour solidaire dudit arbre, des organes d'en traînement du liquide étant disposés sur la. partie du tambour qui correspond audit corps de refroidissement, ainsi que des voies d'ac cès, de circulation et de sortie tant pour le li quide à pasteuriser que pour les fluides de chauffage et le liquide de refroidissement.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que la séparation entre les deux zones de chauffage est réalisée en formant. entre ces deux zones un anneau d'étanchéité constitué par du liquide à pasteuriser. 2. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on réalise la séparation entre la double zone de chauffage et l'espace annu laire de chambrage en formant entre ladite zone et ledit espace un anneau du liquide traité se trouvant à la température de pas- teurisation. 3.

   Appareil selon la revendication II, ca ractérisé en ce que la. surface interne de la paroi du cois de chauffe est de faible di mension, tandis que la. surface opposée de la dite paroi se trouvant au contact. du fluide chauffant est. munie d'éléments en relief aug mentant sensiblement la surface touchée par le fluide chauffant.. 4.

   Appareil selon la revendication II, ca ractérisé en ce que les organes de laminage et d'entraînement placés dans la. zone de chauffe sont agencés entre trois disques pa rallèles et perpendiculaires à. l'axe, les di.,- ques extérieurs étant placés à l'entrée et à la sortie de la zone de chauffe, et le disque in termédiaire aux deux tiers environ, côté sor tie, de la distance qui sépare lesdits disques. 5. Appareil selon la. revendication II, ca ractérisé par une zone de chauffe en deux compartiments, dont le premier est étanche et comporte des organes permettant de réduire la pression. 6.

   Appareil selon la. sous-revendication ", caractérisé en ce que l'arbre de rotation est creux dans sa partie intéressant le comparti ment étanche et diamétralement percé de trous mettant l'intérieur dudit compartiment en communication avec une machine à. vide reliée extérieurement au canal dudit arbre. 7. Appareil selon la revendication II, ca ractérisé en ce que les organes de laminage et. d'entraînement comportent aux points de rencontre avec au moins un disque, côté sortie de la zone de chauffe, et au voisinage de. la paroi du corps de chauffe, des arrondis des tinés à déterminer la formation d'au moins un anneau de liquide.