WO2003032758A1 - Dispositif et procede de traitement par champ electrique pulse d'une substance contenant des organismes indesirables - Google Patents

Dispositif et procede de traitement par champ electrique pulse d'une substance contenant des organismes indesirables Download PDF

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WO2003032758A1
WO2003032758A1 PCT/FR2002/003536 FR0203536W WO03032758A1 WO 2003032758 A1 WO2003032758 A1 WO 2003032758A1 FR 0203536 W FR0203536 W FR 0203536W WO 03032758 A1 WO03032758 A1 WO 03032758A1
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WO
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treatment
substance
electric field
zone
flow
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/003536
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English (en)
Inventor
Daniel Chatroux
Philippe Regnard
Julien Scordia
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat A L'energie Atomique filed Critical Commissariat A L'energie Atomique
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/32—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with electric currents without heating effect

Definitions

  • the invention relates to the field of the treatment of substances colonized by undesirable organisms.
  • the invention relates to the treatment of substances of the semi-solid or liquid food type, such as milk, orange juice or egg white.
  • the organisms to be destroyed during the treatment are bacteria, spores or any other undesirable microorganism that has colonized the food to be treated.
  • the invention may also relate to the field of water treatment, for example to make them drinkable, by destroying bacteria as well as any other undesirable microorganism or organism.
  • the present invention relates to devices and methods for
  • the power supply remains simple and inexpensive, but must nevertheless be coupled to a device for cooling the medium, which results in a considerable reduction in the profitability of the system.
  • the last known type of method that relating specifically to the invention, consists of a application of an electric field drawn from the medium to be treated.
  • This type of method is particularly interesting because of the absence of side effects on the substance treated, in particular as regards its taste and nutritional qualities. Indeed, an application is made of several brief voltage pulses, of the order of a hundred nanoseconds to a few microseconds, which is by no means sufficient to cause significant heating of the substance to be treated. Thus, no additional cooling means is essential to implement this type of process.
  • the first category includes so-called transverse devices, that is to say devices in which the pulsed electric field applied is substantially perpendicular to a main direction of flow of the substance.
  • the second category includes so-called longitudinal devices, that is to say devices in which the pulsed electric field applied is substantially parallel to a main direction of flow of the substance.
  • the longitudinal devices when operating at equal power, have better treatment efficiency than the transverse devices.
  • these devices include plates or grids through which the substance to be treated passes to standardize the pulsed electric field, which causes considerable pressure drops.
  • To treat large volumes of substance it is therefore imperative to use a pump whose power consumption is totally incompatible with profitable industrial production, this in particular because of the small area of the openings made in the grids . or in the plates.
  • the problem linked to joule losses is all the more accentuated when the width of the electrodes is small. Indeed, when we keep the same distance between electrodes and reduce their width, the volume of the electrically weakened lateral zones greatly increases compared to the volume of a central zone of the treatment zone, this central zone being the only one to maintain an effective treatment of the substance.
  • This device is however unsuitable for industrial production, as the pressure drops at the perforated insulating element are significant.
  • the object of the invention is to propose a device for treatment by electric field drawn from a flowing substance colonized by at least one undesirable organism, this device greatly minimizing the joule losses in the lateral zones situated at the ends of each substance treatment zone, in which the pulsed electric field is substantially perpendicular to a main direction of flow of the substance.
  • the object of the invention is also to present a method of treatment by pulsed electric field of a flowing substance colonized by at least one undesirable organism, this method being able to be implemented by a treatment device such as the one meeting the above-mentioned goal.
  • the invention firstly relates to a device for treating an electric field drawn from a flowing substance colonized by at least one undesirable organism, the device comprising at least one zone for treating the substance, in which the pulsed electric field is substantially perpendicular to a main direction of flow of the substance.
  • each treatment zone is partially delimited by means of electrical insulation comprising means for passing the substance using the passage means, these passage means opening out on the one hand directly into the zone of treatment, and on the other hand in at least one area located outside the treatment zone
  • the electrical isolation means provided partially delimiting each treatment zone are designed to be crossed by the substance or flow in a device, without being crossed by the generated transverse electric field.
  • the device according to the invention comprises electrical insulation means, ensuring a main function of limiting joule losses at the lateral zones located at the ends of the treatment zones, while allowing the passage of the substance with the aid passage means, indifferently towards the interior and / or towards the exterior of the treatment zones of the substance.
  • the electrical isolation means provided partially delimiting each treatment zone are designed to be crossed by the substance flowing in the device, without being crossed by the transverse electric field generated.
  • the fact of using such means of electrical insulation makes it possible to reduce the surface of the electrodes forming the treatment zones, and to maintain a very satisfactory quality of treatment within the entirety of each of the zones of treatment of the substance.
  • the electrical isolation means delimit each treatment zone for the substance by means of a first and a second insulating block, respectively positioned on either side of the treatment zone in a main direction. of the substance.
  • At least one of the insulating blocks is in contact, upstream and downstream in the main direction of flow of the substance, with respectively a first and a second treatment zones of the substance .
  • This particular arrangement advantageously makes it possible to carry out several successive phases of treatment of the substance, thereby improving the final quality of the treatment and / or increasing the throughput of the substance treated.
  • the treatment zones are separated from each other only by the insulating blocks, which generates a not insignificant compactness of the device.
  • at least one assembly formed by first and second insulating blocks located directly one next to the other in the main direction of flow of the substance, defines a space within which at least two treatment areas for the substance are located. Again, this arrangement improves the final quality of treatment of the substance, by increasing the number of these areas.
  • the passage means may comprise at least one through bore, each bore having an axis substantially parallel to the main direction of flow of the substance, and substantially perpendicular to the pulsed electric field.
  • each bore has a length greater than or equal to approximately one tenth of the distance between two electrodes situated opposite one of the another forming a treatment area.
  • the device can comprise a pulse generator comprising electronic switches based on semiconductors or based on semiconductor arrays.
  • This type of generator is very reliable and quite suitable for operating at high frequencies, up to 1 MHz. This characteristic makes it possible to process significant flow rates of substance, the quality of the treatment not being dependent on the pulse duration, but only the amplitude of the latter. By increasing the frequency of these electrical pulses, it is then possible to process flow rates of substance greater than those processed by the devices of the prior art, while maintaining or increasing the quality of the treatment.
  • the pulse generator can be coupled to magnetic compression means.
  • these compression means generate a reduction in the duration of the pulses, without however modifying the quality of the treatment. The energy consumed is then lower and the temperature increase within the substance is less significant. The treated foods thus retain their nutritional and taste qualities without the need to use additional means of cooling the substance.
  • the subject of the invention is also a method of treatment by electric field drawn from a flowing substance colonized by at least one undesirable organism, this method being implemented using a treatment device such as that which is the subject of the present invention.
  • FIG. 1 represents a schematic view of a treatment device according to a first preferred embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents a schematic view of a treatment device according to a second preferred embodiment of the invention
  • - Figure 3 shows a schematic view of a processing device according to a third preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 1 there is shown a device 1 for processing by pulsed electric field according to a first preferred embodiment of the invention.
  • a substance to be treated circulates in a flow zone 2 of the device 1, in a main direction of flow of the substance represented by the arrow A.
  • the flow of the substance is ensured by means (not shown) of the pump type coupled to device 1.
  • the substance to be treated can be of any type.
  • liquid foods such as milk, orange juice or egg white, solid-flavored foods or even waters intended to be made drinkable.
  • the purpose of the pulsed electric field treatment is to remove all of the undesirable organisms that have colonized the substance. Among them are bacteria, spores or any other undesirable microscopic microorganism capable of colonizing the substance.
  • the device 1 comprises at least one treatment zone 4 for the substance, and preferably only one. It is inside this treatment zone 4 that a pulsed electric field is applied, the latter being capable of destroying the undesirable organisms that have colonized the substance to be treated, and being implemented so as to be substantially perpendicular to the main direction of flow of the substance.
  • a pulsed electric field is applied, the latter being capable of destroying the undesirable organisms that have colonized the substance to be treated, and being implemented so as to be substantially perpendicular to the main direction of flow of the substance.
  • the arrows E symbolize the field lines of the electric field drawn from inside the treatment zone 4.
  • the treatment area 4 is partially delimited by electrical insulation means 6.
  • the electrical insulation means 6 comprise passage means 8 opening out on the one hand directly into the treatment area 4, and d on the other hand in at least one zone situated outside the treatment zone 4.
  • the passage means 8 take the form of a plurality of bores with axes substantially parallel to each other, and perpendicular to the field electric pulsed.
  • the electrical insulation means 6 delimit the area of treatment 4 via a first 6a and a second insulating block 6b, these insulating blocks 6a, 6b being respectively positioned on either side of the treatment zone 4, in the main flow direction of the substance.
  • the insulating blocks 6a, 6b form a barrier to the field lines E of the pulsed electric field, so that these field lines do not extend towards the outside of the treatment zone 4.
  • the treatment zone 4 is also delimited by two electrodes 14, preferably located opposite one another.
  • the electrodes 14 may each be located on a plate 7, these plates 7 also delimiting the flow zone 2.
  • the substance to be treated is flowing in the flow zone 2 of the substance, in the main direction of flow of this substance represented by the arrow A.
  • the flowing substance first comes into contact with the first insulating block 6a, then borrows the passage means 8 in order to penetrate inside the treatment zone 4 and to undergo treatment therefrom by pulsed electric field.
  • the substance comes out of the treatment zone 4 via passage means 8 of the second insulating block 6b, and continues its flow in the flow zone 2.
  • the treatment device 1 is produced so that the electrical insulation means 6 comprise insulating blocks 106 of which at least one is between them is in contact, on either side in the main direction of flow of the substance, with respectively a first 104a and a second treatment zone 104b. It is specified that the insulating blocks 106 are substantially similar to the insulating blocks 6a, 6b of the first preferred embodiment.
  • such a device 1 is also relatively similar to that of the first preferred embodiment of the invention, with the difference that the substance no longer undergoes only one, but a plurality of successive treatments.
  • the substance leaves the passage means 8 from an insulating block 106, it again enters another treatment zone 104b to undergo treatment there, and this as many times as desired, before pour again into the flow zone 2.
  • This arrangement in series of the treatment zones 104a, 104b makes it possible to maintain a good quality of treatment while increasing the flow rate of the substance, or else to maintain a high flow rate of the substance while increasing the quality of treatment.
  • Figure 3 there is shown a device 1 according to a third preferred embodiment of the invention.
  • the electrical insulation means 6 comprise at least one assembly formed by first and second insulating blocks 206a, 206b, these insulating blocks 206a, 206b being located directly next to each other in the main direction of flow. of the substance.
  • the insulating blocks 206a, 206b are substantially similar to the insulating blocks 6a, 6b, 106 of the first and second preferred embodiments.
  • a space includes at least two treatment zones 204.
  • Each treatment area 204 of the substance is. formed by two transverse electrodes 14 located opposite one another.
  • the electrodes 14 are indifferently connected in parallel to a common pulse generator (not shown), or connected in pairs to separate pulse generators (not shown).
  • the substance coming into contact with the first insulating block 206a passes through the passage means 8 to enter any of the treatment zones 204 located between the first
  • the treated substance leaves the treatment zones 204 via the passage means 8 of the second insulating block 206b. note that the passage means 8 are arranged to open into each of the treatment zones 204.
  • the treatment device 1 comprises treatment zones 204 situated in parallel between two directly consecutive insulating blocks 206a, 206b, and treatment zones 104a, 104b situated in series on either side of the insulating blocks 106.
  • the passage means 8 preferably comprise bores having an axis substantially parallel to the main direction of flow of the substance.
  • each of these bores has a length greater than or equal to approximately one tenth of the distance between the two electrodes 14. This characteristic is also valid for all of the other preferred embodiments of the invention.
  • the electrical insulation means 6 provided with passage means 8 are also capable of comprising means for filtering the substance to be treated, these filtration means possibly being constituted, for example, by the bores of the passage means 8.
  • the electrodes 14 have a restricted surface and the volume of each treatment zone 4 is in this case less than a few cubic centimeters.
  • the impedance of this volume of substance is therefore high, which makes it possible to use weak currents to carry out the treatment. It is then possible to use generators whose currents delivered and costs are reduced compared to those of the prior art.
  • pulse generators 10 of the type comprising electronic switches based on semiconductors or semiconductor arrays is then particularly suited to the device 1. These generators are in fact designed to provide an industrial response to the costs of low investment and low operating costs.
  • the pulse recurrence frequency with such generators can reach 1 MHz, for a pulse duration ranging from about 50 nanoseconds to about 10 microseconds.
  • the electric field drawn from inside each treatment zone 4 has a value preferably between approximately 1 kV / cm and approximately 100 kV / cm, which ensures the destruction of any organism undesirable having colonized the substance to be treated.
  • the device 1 is produced so that the flow of this substance is continuous in the flow zone 2, and that the pulsed electric field is uniform in each of the treatment zones. 4.
  • a treatment of very good quality can thus be obtained using the pulsed electric field substantially perpendicular to the main direction of flow of the substance.
  • the invention also relates to a method of treatment by pulsed electric field of a flowing substance colonized by at least one undesirable organism, this method being able to be implemented by a device 1 such as that described above.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de traitement (1) par champ électrique pulsé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, le dispositif comprenant au moins une zone de traitement (4) de la substance. Selon l'invention, chaque zone de traitement (4) est partiellement délimitée par des moyens d'isolation électrique (6) comportant des moyens de passage (8) de la substance, ces moyens de passage débouchant d'une part directement dans la zone de traitement, et d'autre part dans au moins une zone située à l'extérieur de la zone de traitement.L'invention concerne également un procédé de traitement mis en oeuvre par un tel dispositif.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE TRAITEMENT PAR CHAMP ELECTRIQUE PULSE D ' UNE SUBSTANCE CONTENANT DES ORGANISMES INDESIRABLES
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se rapporte au domaine du 10 traitement de substances colonisées par des organismes indésirables .
Plus particulièrement, l'invention concerne le traitement de substances du type aliment semi-solide ou aliment liquide, comme le lait, le jus d'orange ou 15 le blanc d'œuf. Dans ce cas, les organismes à détruire lors du traitement sont les bactéries, les spores ou tout autre micro-organisme indésirable ayant colonisé l'aliment à traiter.
L'invention peut également concerner le 20 domaine du traitement des eaux, par exemple pour les rendre potables, en détruisant les bactéries ainsi que tout autre micro-organisme ou organisme indésirable.
Enfin, plus spécifiquement, la présente invention concerne les dispositifs et les procédés de
25 traitement par champ électrique puisé d'une substance en écoulement colonisée par des organismes indésirables.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
En dehors des méthodes de traitement 30 chimique éloignées du domaine spécifique de l'invention, on dénombre trois différents types de méthode de traitement de substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable.
Parmi ces différentes méthodes, on connaît tout d' abord les procédés se basant sur une onde de pression se propageant dans un milieu à traiter. Cette onde est engendrée par un arc électrique provoqué dans le milieu lui-même ou dans une chambre adjacente, cette chambre comprenant une membrane souple capable de transférer ces ondes jusque dans le milieu à traiter.
Le principal inconvénient de cette méthode réside dans la perte ou dans la dégradation des qualités gustatives et nutritives des aliments traités. Comme second type de méthode, on connaît les procédés se basant sur l'application d'un courant électrique continu dans le milieu à traiter. Une telle méthode entraîne des effets mortels pour les organismes indésirables, en raison d'une part de la formation de produits d'électrolyse sur les électrodes, et en raison d'autre part de l'augmentation de la température dans le milieu à traiter.
Dans ce procédé, l'alimentation électrique reste simple et peu coûteuse, mais doit néanmoins être couplée à un dispositif de refroidissement du milieu, ce qui entraîne une diminution considérable de la rentabilité du système. De plus, on assiste également à une perte ou à une dégradation des qualités gustatives et nutritives des aliments traités.
Le dernier type de méthode connu, celui concernant spécifiquement l'invention, consiste en une application d'un champ électrique puisé au sein du milieu à traiter.
Ce type de méthode est particulièrement intéressant en raison de l'absence d'effets secondaires sur la substance traitée, notamment en ce qui concerne ses qualités gustatives et nutritives. En effet, on procède à une application de plusieurs impulsions brèves de tension, de l'ordre d'une centaine de nanosecondes à quelques microsecondes, ce qui n'est en aucun cas suffisant pour entraîner un réchauffement significatif de la substance à traiter. Ainsi, aucun moyen supplémentaire de refroidissement n'est indispensable pour mettre en œuvre ce type de procédé.
Dans les dispositifs capables de traiter des substances selon un procédé appliquant un champ électrique puisé, on note deux principales catégories.
La première catégorie comprend les dispositifs dits transversaux, c'est-à-dire des dispositifs dans lesquels le champ électrique puisé appliqué est sensiblement perpendiculaire à une direction principale d'écoulement de la substance.
La seconde catégorie comprend les dispositifs dits longitudinaux, c'est-à-dire des dispositifs dans lesquels le champ électrique puisé appliqué est sensiblement parallèle à une direction principale d'écoulement de la substance.
Selon l'art antérieur, lorsqu'ils fonctionnent à puissance égale, les dispositifs longitudinaux présentent une meilleure efficacité de traitement que les dispositifs transversaux. Néanmoins, bien qu' ils soient très efficaces dans le traitement de la substance, ces dispositifs comprennent des plaques ou des grilles à travers lesquelles passe la substance à traiter pour uniformiser le champ électrique puisé, ce qui entraîne des pertes de charge considérables. Pour traiter des volumes importants de substance, il est donc impératif de mettre en œuvre une pompe dont la puissance consommée est totalement incompatible avec une production industrielle rentable, ceci en raison notamment de la petite surface des ouvertures pratiquées dans les grilles. ou dans les plaques.
Par ailleurs, dans certains dispositifs transversaux connus utilisant des électrodes transversales, on assiste à un phénomène de pertes joules non négligeables. Ce phénomène se caractérise par la formation de zones latérales, aux extrémités de la zone de traitement de la substance, dans lesquelles le champ électrique puisé ne dispose pas d'une valeur suffisante pour assurer un traitement efficace de cette substance . Pour pallier cet inconvénient, il est alors nécessaire de faire appel à des générateurs très puissants pour augmenter la valeur du champ électrique au sein de ces zones affaiblies électriquement. Ces générateurs sont généralement du type tubes à gaz . Les zones latérales consomment alors une énergie très importante et nuisent considérablement à la rentabilité de ce type de dispositif.
De plus, le problème lié aux pertes joules est d'autant plus accentué que la largeur des électrodes est faible. En effet, lorsque l'on conserve un même écartement entre des électrodes et qu'on réduit leur largeur, le volume des zones latérales affaiblies électriquement augmente fortement par rapport au volume d'une zone centrale de la zone de traitement, cette zone centrale étant la seule à conserver un traitement efficace de la substance.
Or il s'avère que l'on peut être amené à réduire le volume de la zone de traitement, notamment pour pouvoir utiliser des générateurs moins puissants, et par conséquent moins coûteux. La réduction du volume de la zone de traitement, engendrée par exemple par la diminution de la largeur des électrodes formant cette zone de traitement, permet en effet d'augmenter la résistance équivalente de la substance se situant dans la zone de traitement, et de ce fait de nécessiter des courants moins forts pour assurer un traitement de bonne qualité.
Le document US-A-6 077 479 résout partiellement le problème des pertes joules en proposant d' intercaler un élément isolant perforé entre les électrodes cylindriques du dispositif de traitement transversal, afin que les lignes de champ du champ électrique puisé transitent exclusivement par les perforations pratiquées.
Ce dispositif est cependant inadapté à la production industrielle, tant les pertes de charges au niveau de l'élément isolant perforé sont importantes.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a donc pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités que présentent les dispositifs de traitement de l'art antérieur. En outre, le but de l'invention est de proposer un dispositif de traitement par champ électrique puisé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, ce dispositif minimisant fortement les pertes joules dans les zones latérales situées aux extrémités de chaque zone de traitement de la substance, dans laquelle le champ électrique puisé est sensiblement perpendiculaire à une direction principale d'écoulement de la substance.
Enfin, le but de l'invention est également de présenter un procédé de traitement par champ électrique puisé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, ce procédé étant apte à être mis en œuvre par un dispositif de traitement tel que celui répondant au but mentionné ci-dessus.
Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un dispositif de traitement par champ électrique puisé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, le dispositif comprenant au moins une zone de traitement de la substance, dans laquelle le champ électrique puisé est sensiblement perpendiculaire à une direction principale d'écoulement de la substance. Selon l'invention, chaque zone de traitement est partiellement délimitée par des moyens d'isolation électrique comportant des moyens de passage de la substance à l'aide des moyens de passage, ces moyens de passage débouchant d'une part directement dans la zone de traitement, et d'autre part dans au moins une zone située à l'extérieur de la zone de traitement En d'autres termes, les moyens d'isolation électriques prévus délimitant partiellement chaque zone de traitement sont conçus afin d'être traversés par la substance ou écoulement dans un dispositif, sans être traversés par le champ électrique transversal généné.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention comprend des moyens d'isolation électrique, assurant une fonction principale de limitation des pertes joules au niveau des zones latérales situées aux extrémités des zones de traitement, tout en autorisant le passage de la substance à 1 ' aide des moyens de passage, indifféremment vers l'intérieur et/ou vers l'extérieur des zones de traitement de la substance. En d'autres termes, les moyens d'isolation électrique prévus délimitant partiellement chaque zone de traitement sont conçus afin d'être traversés par la substance en écoulement dans le dispositif, sans être traversés par le champ électrique transversal généré. Par ailleurs, le fait d'utiliser de tels moyens d' isolation électrique permet de diminuer la surface des électrodes formant les zones de traitement, et de conserver une qualité de traitement très satisfaisante à l'intérieur de l'intégralité de chacune des zones de traitement de la substance.
Cette diminution de la surface des électrodes a pour conséquence une réduction du volume de la substance se situant entre deux électrodes. Par conséquent, cet agencement particulier de moyens engendre une réduction des coûts d'investissement et de fonctionnement du dispositif. En effet, la quantité de substance à traiter étant très faible en raison des dimensions restreintes des électrodes, on peut utiliser des générateurs délivrant des courants moins importants que ceux requis dans les dispositifs de l'art antérieur. Le courant à fournir par le générateur d'impulsions électriques est donc plus faible, en raison de l'augmentation de la résistance équivalente de la substance, provoquée directement par la réduction de son volume. Les générateurs pouvant être utilisés dans le dispositif selon l'invention sont par voie de conséquence moins onéreux, et de surcroît plus fiables.
De préférence, les moyens d'isolation électrique délimitent chaque zone de traitement de la substance par l'intermédiaire d'un premier et d'un second blocs isolants, respectivement positionnés de part et d'autre de la zone de traitement dans une direction principale d'écoulement de la substance.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, au moins un des blocs isolants est en contact, en amont et en aval dans la direction principale d'écoulement de la substance, avec respectivement une première et une seconde zones de traitement de la substance .
Cette disposition particulière permet de façon avantageuse d'effectuer plusieurs phases successives de traitement de la substance, améliorant ainsi la qualité finale du traitement et/ou d'augmenter le débit de substance traitée. Les zones de traitement sont séparées les unes des autres uniquement par les blocs isolants, ce qui engendre une compacité non négligeable du dispositif. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, au moins un ensemble, formé par un premier et un second blocs isolants situés directement l'un à coté de l'autre dans la direction principale d'écoulement de la substance, définit un espace à l'intérieur duquel se situent au moins deux zones de traitement de la substance. Encore une fois, cette disposition améliore la qualité finale de traitement de la substance, en multipliant le nombre de ces zones. De plus, les moyens de passage peuvent comprendre au moins un alésage débouchant, chaque alésage ayant un axe sensiblement parallèle à la direction principale d'écoulement de la substance, et sensiblement perpendiculaire au champ électrique puisé. De manière avantageuse, pour diminuer encore davantage les pertes joules dans les zones latérales situées aux extrémités des zones de traitement, chaque alésage a une longueur supérieure ou égale à environ un dixième de la distance entre deux électrodes situées en regard l'une de l'autre formant une zone de trait ment .
En raison de la possibilité de traiter la substance avec des courants faibles, le dispositif peut comprendre un générateur d' impulsions comportant des interrupteurs électroniques à base de semi-conducteurs ou à base de matrices de semi-conducteurs .
Ce type de générateur est très fiable et tout à fait adapté pour fonctionner à des fréquences élevées, pouvant atteindre 1 MHz. Cette caractéristique permet de traiter des débits de substance importants, la qualité du traitement n'étant pas dépendante de la durée des impulsions, mais uniquement de l'amplitude de ces dernières. En augmentant la fréquence de ces impulsions électriques, il est alors possible de traiter des débits de substance supérieurs à ceux traités par les dispositifs de l'art antérieur, tout en conservant ou augmentant la qualité du traitement.
De plus, ces générateurs particuliers ont des coûts très faibles, notamment en comparaison avec le coût des générateurs du type tubes à gaz . De manière avantageuse, le générateur d' impulsions peut être couplé à des moyens de compression magnétique. Par un système d'inductances saturables, ces moyens de compression engendrent une diminution de la durée des impulsions, sans pour autant modifier la qualité du traitement. L'énergie consommée est alors plus faible et l'augmentation de température au sein de la substance est moins importante. Les aliments traités conservent ainsi leur qualités nutritives et gustatives sans que l'on ait à utiliser des moyens additionnels de refroidissement de la substance .
L'invention a également pour objet un procédé de traitement par champ électrique puisé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, ce procédé étant mis en œuvre à l'aide d'un dispositif de traitement tel que celui objet de la présente invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif de traitement selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, la figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif de traitement selon un second mode de réalisation préféré de l'invention, et - la figure 3 représente une vue schématique d'un dispositif de traitement selon un troisième mode de réalisation préféré de l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
En référence à la figure 1, on voit un dispositif 1 de traitement par champ électrique puisé selon un premier mode de réalisation préféré de 1' invention.
Une substance à traiter circule dans une zone d'écoulement 2 du dispositif 1, dans une direction principale d'écoulement de la substance représentée par la flèche A. L'écoulement de la substance est assuré par des moyens (non représentés) du type pompe couplés au dispositif 1.
La substance à traiter peut être de tout type. A titre d'exemple, on peut citer les aliments liquides comme le lait, le jus d'orange ou le blanc d'œuf, les aliments senti-solides ou encore les eaux destinées à être rendues potables. Dans certains cas, il sera également possible de traiter un mélange d'au moins deux des éléments cités ci-dessus. Le traitement par champ électrique puisé a pour but de supprimer l'ensemble des organismes indésirables ayant colonisé la substance. Parmi eux, on note les bactéries, les spores ou tout autre micro- organisme microscopique indésirable susceptible de coloniser la substance.
Le dispositif 1 comprend au moins une zone de traitement 4 de la substance, et de préférence une seule. C'est à l'intérieur de cette zone de traitement 4 qu'un champ électrique puisé est appliqué, ce dernier étant apte à détruire les organismes indésirables ayant colonisé la substance à traiter, et étant mis en œuvre de manière à être sensiblement perpendiculaire à la direction principale d'écoulement de la substance. Représentées sur la figure 1, les flèches E symbolisent les lignes de champ du champ électrique puisé à l'intérieur de la zone de traitement 4.
Selon l'invention, la zone de traitement 4 est partiellement délimitée par des moyens d'isolation électrique 6. Les moyens d'isolation électrique 6 comportent des moyens de passage 8 débouchant d'une part directement dans la zone de traitement 4 , et d'autre part dans au moins une zone située à l'extérieur de la zone de traitement 4. Préférentiellement , les moyens de passage 8 prennent la forme d'une pluralité d'alésages d'axes sensiblement parallèles entre-eux, et perpendiculaires au champ électrique puisé.
Selon le premier mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur la figure 1, les moyens d'isolation électrique 6 délimitent la zone de traitement 4 par l'intermédiaire d'un premier 6a et d'un second blocs isolants 6b, ces blocs isolants 6a, 6b étant respectivement positionnés de part et d'autre de la zone de traitement 4, dans la direction principale d'écoulement de la substance.
Les blocs isolants 6a, 6b forment une barrière aux lignes de champ E du champ électrique puisé, de sorte que ces lignes de champ ne s'étendent pas vers l'extérieur de la zone de traitement 4. Ainsi, on peut obtenir une zone de traitement 4 à l'intérieur de laquelle les pertes- joules sont fortement amoindries, et dans laquelle la qualité du traitement de la substance est très satisfaisante . La zone de traitement 4 est également délimitée par deux électrodes 14, de préférence situées en regard l'une de l'autre. A titre, d'exemple, les électrodes 14 peuvent chacune se situer sur une plaque 7, ces plaques 7 délimitant également la zone d'écoulement 2.
En fonctionnement, la substance à traiter est en écoulement dans la zone d'écoulement 2 de la substance, dans la direction principale d'écoulement de cette substance représentée par la flèche A. La substance en écoulement arrive tout d'abord en contact avec le premier bloc isolant 6a, puis emprunte les moyens de passage 8 afin de pénétrer à l'intérieur de la zone de traitement 4 et d'y subir un traitement par champ électrique puisé. La substance ressort de la zone de traitement 4 par l'intermédiaire des moyens de passage 8 du second bloc isolant 6b, et poursuit son écoulement dans la zone d'écoulement 2.
Selon un second mode de réalisation préféré de l'invention et en référence à la figure 2, le dispositif 1 de traitement est réalisé de telle sorte que les moyens d'isolation électrique 6 comprennent des blocs isolants 106 dont au moins l'un d'entre eux est en contact, de part et d'autre dans la direction principale d'écoulement de la substance, avec respectivement une première 104a et une seconde zone de traitement 104b. Il est précisé que les blocs isolants 106 sont sensiblement similaires aux blocs isolants 6a, 6b du premier mode de réalisation préféré.
De plus, le fonctionnement d'un tel dispositif 1 est également relativement similaire à celui du premier mode de réalisation préféré de l'invention, à la différence que la substance subit non plus un seul, mais une pluralité de traitement successifs. En d'autres termes, lorsque la substance sort des moyens de passage 8 d'un bloc isolant 106, elle rentre une nouvelle fois dans une autre zone de traitement 104b pour y subir un traitement, et ceci autant de fois que voulu, avant de se déverser à nouveau dans la zone d' écoulement 2. Cette disposition en série des zones de traitement 104a, 104b permet de conserver une bonne qualité de traitement tout en augmentant le débit de la substance, ou encore de conserver un débit important de la substance tout en augmentant la qualité du traitement. En référence à la figure 3, on voit un dispositif 1 selon un troisième mode de réalisation préféré de l'invention.
Les moyens d'isolation électrique 6 comprennent au moins un ensemble formé par un premier et un second blocs isolants 206a, 206b, ces blocs isolants 206a, 206b étant situés directement l'un à côté de l'autre dans la direction principale d'écoulement de la substance. Ici encore, les blocs isolants 206a, 206b sont sensiblement similaires aux blocs isolants 6a, 6b, 106 des premier et second modes de réalisation préférés.
Entre les deux blocs isolants 206a, 206b, un espace comprend au moins deux zones de traitement 204.
Chaque zone de traitement 204 de la substance est . formée par deux électrodes 14 transversales situées en regard l'une de l'autre. Les électrodes 14 sont indifféremment connectées en parallèle à un générateur d'impulsions commun (non représenté) , ou connectées par couple à des générateurs d'impulsions distincts (non représentés).
En fonctionnement, la substance entrant en contact avec le premier bloc isolant 206a, traverse les moyens de passage 8 pour rentrer dans l'une quelconque des zones de traitement 204 situées entre le premier
206a et le second blocs isolants 206b.
Ensuite, la substance traitée ressort des zones de traitement 204 par l'intermédiaire des moyens de passage 8 du second bloc isolant 206b. Notons que les moyens de passage 8 sont agencés pour déboucher dans chacune des zones de traitement 204.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, il est également possible de présenter un dispositif 1 cumulant simultanément les caractéristiques du premier et du second modes de réalisation préférés de l'invention. Dans ce cas, le dispositif 1 de traitement comporte des zones de traitement 204 situées en parallèle entre deux blocs isolants 206a, 206b directement consécutifs, et des zones de traitement 104a, 104b situées en série de part et d'autre des blocs isolants 106.
En référence à la figure 1, les moyens de passage 8 comprennent de préférence des alésages ayant un axe sensiblement parallèle à la direction principale d'écoulement de la substance. De plus, chacun de ces alésages a une longueur supérieure ou égale à environ un dixième de la distance entre les deux électrodes 14. Cette caractéristique est également valable pour l'ensemble des autres modes de réalisations préférés de 1' invention.
La valeur minimale pour la longueur des alésages a été retenue en raison des résultats obtenus, démontrant que les pertes joules étaient fortement diminuées lors de l'utilisation des moyens d'isolation électrique 6 comportant de telles caractéristiques.
Il est cependant à noter que les alésages ne doivent pas s'étendre sur une longueur trop importante, pour éviter que les pertes de charge à l'intérieur des moyens d'isolation électrique 6 ne soient trop contraignantes . Les moyens d'isolation électriques 6 munis des moyens de passage 8 sont également susceptibles de comprendre des moyens de filtration de la substance à traiter, ces moyens de filtration pouvant par exemple être constitués par les alésages des moyens de passage 8.
De façon préférentielle, les électrodes 14 ont une surface restreinte et le volume de chaque zone de traitement 4 est dans ce cas inférieur à quelques centimètres cube. L'impédance de ce volume de substance est donc forte, ce qui permet d'utiliser des courants faibles pour réaliser le traitement. Il est alors possible de mettre en œuvre des générateurs dont les courants délivrés et les coûts sont réduits par rapport à ceux de l'art antérieur.
L'utilisation de générateurs d'impulsions 10 du type comportant des interrupteurs électroniques à base de semi-conducteurs ou de matrices de semiconducteurs est alors particulièrement adaptée au dispositif 1. Ces générateurs sont en effet conçus pour apporter une réponse industrielle à des coûts d'investissement et de fonctionnement faibles. De plus, la fréquence de récurrence des impulsions avec de tels générateurs peut atteindre 1 MHz, pour une durée d'impulsion allant d'environ 50 nanosecondes à environ 10 microsecondes. Toujours à l'aide de ces générateurs, le champ électrique puisé à 1 ' intérieur de chaque zone de traitement 4 a une valeur comprise de préférence entre environ 1 kV/cm et environ 100 kV/cm, ce qui assure la destruction de tout organisme indésirable ayant colonisé la substance à traiter. Afin de réduire encore davantage la durée des impulsions pour traiter un volume de substance encore plus important, il est avantageux de coupler le générateur d' impulsions 10 à des moyens 12 de compression magnétique. En effet, seule l'amplitude de l'impulsion électrique ayant une influence sur la qualité du traitement, il est souhaitable de rendre ces impulsions les plus brèves possibles afin de limiter l'énergie consommée, et de n'engendrer qu'un faible réchauffement de la substance. Dans un cas comme celui- ci où le réchauffement de la substance est peu significatif, des moyens de refroidissement de la substance ne sont pas nécessaires.
Enfin, pour un traitement plus efficace de la substance, le dispositif 1 est réalisé de sorte que l'écoulement de cette substance soit continue dans la zone d'écoulement 2, et que le champ ' électrique puisé soit uniforme dans chacune des zones de traitement 4. On peut ainsi obtenir un traitement de très bonne qualité à l'aide du champ électrique puisé sensiblement perpendiculaire à la direction principale d'écoulement de la substance.
L' invention concerne également un procédé de traitement par champ électrique puisé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, ce procédé étant apte à être mis en œuvre par un dispositif 1 tel que celui décrit ci- dessus .
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier au dispositif et au procédé qui viennent d'être décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (1) de traitement par champ électrique puisé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, ledit dispositif (1) comprenant au moins une zone de traitement (4) de la substance dans laquelle le champs électrique puisé est sensiblement perpendiculaire à une direction principale d'écoulement de la substance, caractérisé en ce que chaque zone de traitement (4) est partiellement délimitée par des moyens d' isolation électrique (6) comportant des moyens de passage (8) de la substance, ces moyens de passage (8) débouchant d'une part directement dans ladite zone de traitement
(4) et d'autre part dans au moins une zone (2) située à l'extérieur de ladite zone de traitement (4) .
2. Dispositif (1) de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'isolation électrique (6) délimitent chaque zone de traitement (4) de la substance par l'intermédiaire d'un premier (6a) et d'un second blocs isolants (6b) , respectivement positionnés de part et d'autre de la zone de traitement (4) dans une direction principale d'écoulement de la substance.
3. Dispositif (1) de traitement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un desdits blocs isolants (106) est en contact, en amont et en aval dans la direction principale d'écoulement de la substance, avec respectivement une première (104a) et une seconde zones de traitement (104b) de la substance.
4. Dispositif (1) de traitement selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins un ensemble, formé par un premier (206a) et un second blocs isolants (206b) situés directement l'un à coté de l'autre dans la direction principale d'écoulement de la substance, définit un espace à l'intérieur duquel se situent au moins deux zones de traitement (204) de la substance.
5. Dispositif (1) de traitement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les zones de traitement (204) de la substance situées entre le premier (206a) et le second blocs isolants (206b) d'un ensemble sont réalisés à l'aide d'une pluralité d'électrodes (14) connectées en parallèle à un générateur d'impulsions commun (10).
6. Dispositif (1) de traitement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les zones de traitement (204) de la substance situées entre le premier (206a) et le second blocs isolants (206b) d'un ensemble sont réalisés à l'aide d'une pluralité de couples d'électrodes (14), chacun de ces couples étant connecté à un générateur d'impulsion distinct (10).
7. Dispositif (1) de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque zone de traitement (4) est également délimitée par deux électrodes (14) situées en regard l'une de l'autre.
8. Dispositif (1) de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de passage (8) comprennent au moins un alésage débouchant, chaque alésage ayant un axe sensiblement parallèle à la direction principale d'écoulement de la substance.
9. Dispositif (1) de traitement selon les revendications 7 et 8 combinées, caractérisé en ce que chaque alésage a une longueur supérieure ou égale à environ un dixième de la distance entre les deux électrodes (14) situées en regard l'une de l'autre formant la zone de traitement (4) .
10. Dispositif (1) de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (1) comprend un générateur d'impulsions (10) comportant des interrupteurs électroniques à base de semi-conducteurs .
11. Dispositif (1) de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif (1) comprend un générateur d'impulsions (10) comportant des interrupteurs électroniques à base de matrices de semi-conducteurs.
12. Dispositif (1) de traitement selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions (10) est couplé à des moyens de compression magnétique (12) .
13. Dispositif (1) de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (1) est apte à traiter au moins une des substances prises parmi les aliments liquides, les aliments semi-solides, les eaux et un mélange d'au moins deux de ces substances.
14. Dispositif (1) de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la substance s'écoule de façon continue.
15. Dispositif (1) de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le champ électrique puisé dans chaque zone de traitement (4) de la substance a une valeur allant d'environ 1 kV/cm à environ 100 kV/cm.
16. Dispositif (1) de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le champ électrique puisé est appliqué à une fréquence de récurrence pouvant atteindre à 1 MHz .
17. Dispositif (1) de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le champ électrique puisé dans chaque zone de traitement (4) comprend des impulsions ayant une durée allant d'environ 50 nanosecondes à environ 10 microsecondes.
18. Dispositif (1) de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'isolation électrique (6) comprennent des moyens de filtration de la substance .
19. Procédé de traitement par champ électrique puisé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, caractérisé en ce que ledit procédé est mis en œuvre à l'aide d'un dispositif de traitement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes .
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