Brevet FR2042641A1 — publié le 19710212

i 2042641 La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le refroidissement et le traitement préliminaire du lait frais de vache. Le refroidissement du lait pose particulièrement des problèmes qui doivent être résolus en prenant tout spécialement en considération les conditions 5 d'hygiène ainsi que le procédé par lequel le lait est récupéré, traité sur l'emplacement de production et transporté des fermes aux usines. Une attention .spéciale doit donc être apportée'au contrôle des différentes phases du traitement dans le but dJéliminer les effets défavorables, causés1 par de nombreux changements et dans le but d'améliorer les effets obtenus à chaque phase du 10 traitement. Le traitement du lait après'la traite commence habituellement par une filtration du lait dans un dispositif de filtration séparé. La filtration du lait est une mesure différente de celle du refroidissement; on n'obtient ainsi uniquement un résultat esthétique et l'élimination des impuretés visibles. On 15 doit considérer, à présent, comme inconvénient le fait que cette mesure nécessite du travail et des difficultés qupplémentaires et que les filtres sont habituellement difficiles à nettoyer en raison de l'utilisation de filtres formés de fils métalliques, de feuilles filtrantes et d'autres dispositifs spéciaux. 20 Lors du refroidissement du lait frais, de nombreux facteurs variables doivent être pris en considération dans le but d'obtenir les meilleurs résultats possibles. Les facteurs variables résultent de différences dans les caractéristiques du lait frais quant à la tendance à la lipolyse, plus spécialement de la tendance à la lipolyse spontanée et, en outre, à la lipolyse provoquée. 25 II y a également des différences dans les conditions de production et dans les conditions de traitement et des différences variables rythmiquement,provoquées par les procédés de traitement et de transport, comme les procédés de rassemblement et la fréquence de rassemblement. La condition générale la plus importante est que le lait ne doit pas geler, même momentanément et le procédé 30 de refroidissement utilisé pour le prérefroidissement du lait frais de vache ne doit pas amener un"trop grand refroidissement. Le refroidissement du lait se traduit par des modifications de phases dans le lait et si le refroidissement n'est pas contrôlé, dans chaque cas, selon les différentes conditions, il en résulte soit une lipolyse spontanée, soit une lipolyse provoquée. D'autre 35 part, le lait frais doit être refroidi aussitôt que possible en dessous de +4° C dans le but d'éliminer les dégradations microbiennes. Les variations de température se traduisent aussi bien par des dégradations microbiologiques que par des dégradations enzymatiques. -^'agitation provoque la lipolyse et l'oxydation et par effet combiné de celles-ci, des modifications de phases dans le 40 lait. Ces facteurs et de nombreux autres prouvent que l'on ne peut effectuer 70 17573 2 2042641 le refroidissement et le traitement préliminaire du lait grâce aux procédés et dispositifs connus jusqu'à présent. Le refroidissement du lait dans des récipients verticaux est trop lent ou il nécessite de l'agitation. Le nettoyage, le déplacement, le transport et la 5 manipulation de petits récipients verticaux séparés est difficile. La meilleure solution consiste à conserver les quantités de lait obtenu à différents moments de traite en un même bain à condition que le traitement préliminaire de chaque quantité de lait soit contrôlé galon les nécessités particulières à chaque cas. Le lait frais de vache contient des facteurs préservant le lait 10 qui perdent leur effet au stockage. En ajoutant du lait nouveau au bain commun, les facteurs de préservation du lait augmentent simultanément. Ainsi, on peut comprendre qu'une solution qui serait très bonne sous tous les aspects n'a pas été trouvée pour le refroidissement et le traitement préliminaire du lait dans des récipients verticaux. Le rassemblement du lait dans des réservoirs 15 n'a pas amélioré les chances de développement de ce procédé. Dans les fermes, le lait peut être réuni dans des citernes dans lesquelles il est transporté aux usines dans de grands camions-citernes. Dans une citerne à lait, le refroidissement du lait nécessite une agitation continuelle de toute la masse de lait. Le lait chaud est introduit dans là quantité de lait en cours 20 de refroidissement, en deuxième lieu, et aux étapes de traite suivantes dans le lait refroidi plus ancien. A la première étape, le lait arrive directement dans une citerne dont la paroi est très froide, ce qui active la lipolyse spontanée. Aux étapes suivantes, lorsque du lait est ajouté, la température du lait augmente comme conséquence de chaque addition, et jusqu'à un niveau tel 25 qu'une augmentation considérable de la prolifération microbienne prend place bien que le lait soit vigoureusement agité dans le but d'augmenter l'effet de refroidissement. Le lait non traité- renferme plusieurs enzymes' dont l'activité est influencée par l'agitation préliminaire et par les modifications de température. En raison de .ces mesures, le lait a de plus en plus tendance à subir 30 l'influence desdits enzymes. Lorsque les glotules de graisse du lait sont soumis à une lipolyse en raison desdites mesures, il en résulte la formation d'acides gras libres, de mono- et de diglycérides qui causent des altérations dans le goût et l'odeur des produits finis,- par exemple le développement d'une odeur rance 'et de différentes altérations provoquées par l'oxydation. Les- conditions 35 de tension superficielle et de phase du lait varient également, ce qui provoque des: difficultés "dans les processus de fabrication de ces produits. Le traitement du lait décrit ci-dessus provoque également d'autres modifications enzymatiques, ■ physiques, chimiques' et^ microbiologiques dans lé -lait. En raison de tous ces ; ' inconvénients, .le refroidissement et le-.traitement préliminaire du lait ne 40 peuvent pas être effectués de manière satisfaisante dans'une citerne. 70 17573 3 2042641 Comme troisième possibilité, on connaît également le refroidissement du lait dans des refroidisseurs dits à plaque^ effectué avant d'introduire le lait dans la citerne. Un refroidisseur à plaques de ce type est, cependant, un appareil coûteux et qui, de plus, nécessite un nettoyage difficile demandant 5 beaucoup de temps. Un autre traitement préliminaire du lait n'est pas possible grâce à ce procédé et à cet appareil, car Une quatrième solution consiste à -utiliser un dispositif légèrement moins compliqué que le précédent: dans ce cas, le lait est introduit le long d'une surface externe de conduits de refroidissement disposés à l'extérieur du réservoir et ensuite dans le réservoir où du lait refroidi est déjà entreposé. 15 Dans ce cas également des surfaces de refroidissement séparées sont rendues nécessaires pour le refroidissement du lait et pour maintenir le lait refrokïi à l'état refroidi avant le stockage et le refroidissement final. Il n'est pas possible d'effectuer de contrôle. Le lait provenant de bovins individuels et de troupeaux, le lait produit 20 à différentes saisons de traite, époques de l'année,durant différentes époques de mises à l'étable'ou de mises en pâturage des bestiaux, présentent des différences considérables quant à la tendance à la lipolyse: une attention spéciale doit donc être portée sur les conditions du traitement préliminaire du lait et au contrôle des différentes phases du traitement préliminaire. Les 25 différents moments d'introduction du lait dans la citerne supposent un contrôle du traitement préliminaire du lait comme il est décrit ci-dessus. Il y a des différences également dans les conditions locales qui nécessitent le contrôle du traitement préliminaire du lait. Récemment, la Demanderesse a été de plus en plus convaincue du-fait qu'il y a de plus en plus de facteurs dans 30 le traitement restant et dans le transport du lait qui impliquent et nécessitent un contrôle à leur sujet. On recherche, dans le monde entier, de nos jours, des procédés pour effectuer un traitement préliminaire convenable du lait, procédés qui conviendraient dans .n'importe quelle condition pour améliorer la qualité du lait 35 frais, -pour simplifier le traitement du lait à la ferme, pour épargner du travail et des frais, :pour. améliorer le niveau technologique et pour développer le rassemblement du lait à partir des réservoirs. Dans le procédé selon la présente invention, lé lait est d'abord filtré selon une vitesse de. filtration choisie en fonction de chaque cas d'utilisa-40 tion, et est- ensuite.mis en contact avec une surface froide. Le fait nouveau 70 17573 4 2042641 et particulier réside essentiellement en ce que, le lait refroidi, au préalable, est ensuite rassemblé en un bain, après quoi, le lait refroidi, comme il a été décrit ci-dessus, est introduit dans ce bain et évacué de ce bain selon une vitesse réglable. 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont décrits ci- après en référence aux dessins annexés qui illustrent deux formes d'exécution différentes du dispositif de refroidissement du lait selon la présente invention, dessins dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une coupe verticale du dispositif 10 de refroidissement du lait selon une première forme de réalisation; - la figure 2 représente une coupe de la figure 1 selon la ligne II-II; - la figure 3 représente une coupe verticale du dispositif de refroidissement du lait, selon une deuxième forme d'exécution, prise selon la ligne III-III de la figure 4; 15 - la figure 4 représente une coupe de la figure 3 selon la ligne IV-IV; et, - les figures 5, 6 et 7 représentent différents exemples de coupes transversales des parties applicables à toutes les formes d'exécution et à différents cas d'utilisation de filtres à jeter après usage d'une bande ayant 20 différents degrés de densité et, de ce fait, différents degrés de perméabilité pour le lait. Les parties essentielles du dispositif de refroidissement de lait repré- -senté sur les desssins consistent en un réservoir de refroidissement 3 et d'une cuve de guidage 1 fermant étroitement l'extrémité supérieure du réser-25 voir de refroidissement, ladite cuve de guidage ayant dans ses deux bordures inférieures opposées des fentes étroites 2 approximativement de la même longueur que ces bordures inférieures, ou une fente périphérique, comme on le voit aux figures. 1 et 2. Un filtre 13 à jeter après usage, de préférence choisi en vue du résultat final pour chaque moment d'utilisation, est placé 30 sur les fentes 2. Le lait est versé dans la cuve de guidage Vouverte à; son extrémité supérieure à partir de laquelle le lait coule, à une vitfesse réglée par la perméabilité des filtres 13, selon un flot contrôlé par les fentes 2 sur les parois internes 4 du réservoir 3 sous la forme, d'un film fin auquel on peut conférer un mouvement tournant en prévoyant des cannelures dans la 35 paroi 4 du réservoir 3. Une telle ondulation renforce également le récipient qui peut être -alors construit de parois très fines, ce qui améliore la transmission de chaleur. A l'extérieur du réservoir 3, il est placé des conduites de pulvérisation amovibles 5 qui pulvérisent du.liquide réfrigérant tel que de l'eau glacée de surface ou de-fond, ou tout autre liquide réfrigérant sur 40 les faces externes du réservoir de refroidissement 3. Le dispositif selon 70 17573 5 2042641 l'invention agit donc comme un dispositif de filtration et de refroidissement du lait tandis que par un choix convenable du filtre 13 à jeter après usage, le refroidissement est contrôlé. Le lait refroidi à l'état de film se rassemble à la base du réservoir de refroidissement 3 en un bain duquel il est 5 évacué par un orifice de sortie 10 et une conduite II. La conduite 11 forme une courbe dont le niveau est indiqué par la référence numérique 12. La conduite 11 étant faite d'un matériau élastique tel que du caoutchouc, du plastique, etc..., le niveau du plan 12 peut être modifié aisément, gr.âce à quoi, le temps de retenue du liquide dans le bain peut être contrôlé. Le temps 10 de détention est également influencé par la sélection du filtre 13 à jeter après usage, et par la régulation du niveau 12 du bain liquide qui peut être modifié également pendant l'usage. En choisissant la forme du réservoir de refroidissement 3, de telle sorte que le rapport entre ses surfaces de refroidissement 4 et son volume soit suffisant et, pour chaque moment d'utilisa-15 tion, un filtre convenable 13, on obtient un refroidissement satisfaisant en contrôlant le niveau 12 du liquide sans agiter le lait et, de plus, un stockage satisfaisant du lait. Il a été établi que ceci élimine la lipolyse spontanée et a également une influence favorable sur le refroidissement final du lait et sur le résul-20 tat du stockage dans la citerne auquel le lait est amené à partir du dispositif. Il est clair que le nombre de récipients 3 peut être de un ou de plusieurs et que leur forme peut varier. Les réservoirs sont placés à l'intérieur d'une cuve en plein air 9, cuve qui peut être isolée de la chaleur. Les réservoirs 3 sont suspendus librement à un bâti de support 6 et des garnitures d'étan-25 chéité sont disposées entre les bordures, de sorte que l'espace renfermant les conduites de pulvérisation 5 est isolé. Ainsi, le lait qui pourrait éventuellement passer au-dessus des bordures des cuves de guidage ne peut pas pénétrer dans la cuve 9 renfermant les conduites de pulvérisation. Il est prévu un orifice de sortie ou une conduite 8 pour le liquide réfrigérant à la 30 base de la cuve renfermant les conduites de pulvérisation. En raison du fait que les réservoirs de refroidissement 3 sont fixés de manière amovible dans la cuve 9 renfermant les conduites de pulvérisation, leur nettoyage peut être effectué facilement dans un dispositif de nettoyage séparé. Leur stérilisation à chaud est également possible sans risque de faire péné-35 trer du désinfectant dans le lait. ' Dans le dispositif décrit ci-dessus, on peut faire varier de nombreux facteurs à lraide de moyens de régulation simples. L'un des moyens de régulation est le changement du filtre. Comme ce - changement doit s'effectuer de toutes façons, l'idée inventive n'entraîne pas de dépense supplémentaire. Un 40 fait important est qu'il y a des filtres de différentes perméabilités. Un autre 70 17573 6 2042641 moyen de régulation est la régulation du niveau du bain dans le réservoir 3. Dans le mode de réalisation décrit, cette régulation s'effectue à l'aide d'un équipement très simple. Les effets du moyen de régulation le plus important sont répertoriés ci-5 après, En réglant le niveau 12 du lait prérefroidi, on agit sur les facteurs suivants : - le niveau du lait prérefroidi dans le réservoir de refroidissement; - la quantité de lait prérefroidi dans le bain de lait; 10 - le temps de retenue du lait prérefroidi dans le bain de lait; - la surface du film de lait sur les surfaces de refroidissement; et, - la distance d'écoulement du lait sous forme d'un film sur les surfaces de refroidissement. Enifiltrant le lait frais, on agit sur les facteurs suivants : 15 - le temps du maintien du lait frais dans la cuve de guidage; - le temps de filtration du lait frais; - la vitesse d'écoulement du lait devant être prérefroidi sous forme d'un film sur les surfaces de refroidissement; - l'épaisseur du film de lait devant être prérefroidi sur les surfaces 20 de refroidissement; - le temps de retenue du lait prérefroidi dans le bain de lait; - la vitesse du courant de lait prérefroidi dans le bain de lait; - la vitesse du courant de lait prérefroidi allant à la citerne de lait; et, 25 - la température du lait devant être refroidi et stocké dans la citerne au cours de l'écoulement. Au cours de l'utilisation, le lait se présente sous la forme d'un film s'écoulant sur la distance A et sous la forme d'un bain variable sur la distance B. Dans le cas où B = 0 on a plutôt affaire à un refroidisseur à pla-30 ques, dans le cas ou A = 0 on a plutôt affaire à un refroidisseur vertical. L'idée de base de l'invention peut être vue, envers cet état antérieur de la technique, principalement dans le fait que l'on dispose de moyens de régulation qui permettent de maintenir le dispositif dans un état tel qu'il constitue une combinaison convenable d'un refroidisseur à plaques et d'un 35 refroidisseur vertical par le contrôle du rapport A/B. On a observé que cette régulation est possible également durant l'utilisation. Un facteur additionnel en rapport avec ce qui est décrit ci-dessus est que la partie B n'est pas l'emplacement de stockage final du lait comme c'est le cas dans les refroidisseurs verticaux, et qu'au contraire il s'agit d'un emplacement de 40 retenue ou une zone de passage où le temps de retenue, la distance de passage 70 17573 7 2042641 et les variations de température peuvent être modifiés. A partir du bain formé par la partie B, le lait est acheminé vers la citerne de lait à une vitesse désirée. Tout ce qui précède indique que l'invention fournit, en raison de son 5 idée de base de nombreuses possibilités de formes d'exécution et surtout, des possibilités de régulation à l'aide d'un équipement technique simple. Il est, de ce fait, clair que les détails et les adaptations ne sont.pas limités à ce qui a été décrit ci-dessus, de nombreuses autres réalisations étant également possibles dans le cadre de la présente invention. 70 17573 8 2042641 REVENDICATIONS 1.- Procédé de refroidissement de lait frais de vache qui consiste à l'amener en contact avec une surface froide, caractérisé en.ce que le lait est en premier lieu> amené à s'écouler le long d'une surface froide sous forme 5 d'un film fin, le lait ainsi prérefroidi étant ensuite recueilli sous forme d'un bain, et en ce que le lait prérefroidi de la manière ci-dessus mentionnée est simultanément acheminé dans ce bain et évacué de ce bain à une vitesse réglable. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait 10 tourner le film de lait. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le niveau (12) du bain de lait peut être réglé par drainage en cours d'opération. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le temps de retenue du lait prérefroidi dans le bain liquide 15 (B) est réglable par des moyens de drainage. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la zone occupée par le film de lait devant être prérefroidi sur les surfaces de refroidissement est réglable par drainage. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé 20 en ce que la distance d'écoulement du lait filtré sous forme d'un film sur les surfaces de refroidissement est réglable par drainage. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la température du lait prérefroidi au moment où il arrive dans le bain de lait (B) est réglable par drainage. 25 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la température du lait au moment de sa sortie du bain de lait (B) est réglable par drainage. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le temps de retenue du lait dans le bain de lait est réglable par 30 filtration. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le lait est filtré au même moment qu'il est introduit pour devenir un film en écoulement. 11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications là 10, caracté- 35 risé en ce que l'épaisseur du film de lait en cours de refroidissement et sa vitesse d'écoulement sur les surfaces de refroidissement sont réglées par filtration. 12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à II, caractérisé en ce que la température du lait prérefroidi au moment de son arrivée dans 40 le bain de lait (B) est réglée par filtration. 70 17573 9 2042641 13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le temps de retenue du lait prérefroidi dans le bain de lait (B) est réglé par filtration. 14.- Dispositif pour la misé en oeuvre du procédé selon l'une quelconque 5 des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs réservoirs (3) pourvus de surfaces froides, les parais dudit réservoir refroidissant le film en écoulement et la base du réservoir servant de cuve recueillant le bain de lait. 15.- Dispositif de refroidissement selon la revendicatinn 14, caracté-10 risé en ce qu'il comprend une cuve de guidage (1) disposée à la partie supérieure du réservoir de refroidissement (3) dans le but d'introduire le lait devant être refroidi sur les parois du réservoir (3) situé en-dessous. 16.- Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que la cuve de guidage (1) est un récipient ouvert à sa partie supérieure et 15 fermant étroitement l'extrémité supérieure du réservoir de refroidissement (3) comprenant, au moins à l'une de ses bordures inférieures, une ou plusieurs ouvertures pour introduire le lait devant être refroidi sous forme d'un courant régulier sur les parois internes froides (4) du réservoir de refroidissement (3). 20 17.- Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'au moins l'une des bordures inférieures de la cuve de guidage (1) est perforée en vue de la filtration du lait devant être refroidi et pour introduire le lait sur les parois internes.(4) du récipient de refroidissement. 18.- Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'au moins 25 une bordure inférieure de"la cuve de guidage (1) présente une fente approximativement aussi longue que cette bordure inférieure dans laquelle un filtre amovible peut être fixé pour la filtration du lait devant être refroidi et pour introduire ledit lait sur les parois internes (4) du réservoir de refroidissement (3}. ■ 30 19.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, carac térisé en ce que les ouvertures (2) sont formées dans les bordures inférieures, des deux côtés opposés de la cuve de guidage (1). 20.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisé en ce qu'au moins la partie de la paroi interne du réservoir de refroi-35 dissement au long de laquelle le lait devant être refroidi est amené à couler, est irrégulière pour mélanger le lait devant être refroidi en même temps qu'il est refroidi sous forme de film. ■ 21.- Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que la paroi interne irrégulière du réservoir de refroidissement (3) est striée, 40 22,- Dispositif selon l'une quelconque des revendications-14 à 21, carac- 70 17573 10 2042641 têrisé en ce que l'ouverture de. sortie (10) du réservoir de refroidissement (3) est équipée d'un conduit (11) qui permet de régler la quantité et le niveau (12) du lait devant être conservé dans le réservoir de refroidissement en modifiant la position dudit conduit. 5 23.~ Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendi cations précédentes, caractérisé en ce que le réservoir de refroidissement ou les réservoirs de refroidissement (3) sont disposés dans une cuve de refroidissement (9) pourvue de conduites de pulvérisation (5.x pour pulvériser le liquide réfrigérant sur les surfaces externes' du récipient de refroidissement, 10 tandis que les surfaces internes correspondantes refroidissent le film de lait. 24.- Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que le réservoir de refroidissement ou les réservoirs de refroidissement (3) sont suspendus de manière amovible au bâti de support horizontal (6) tandis qu'entre le réservoir de refroidissement (3) et le bâti de support (6^ il est prévu des 15 organes d'étanchéité (7) pour empêcher le lait qui pourrait déborder par dessus les bordures de la cuve de guidage (l).de couler dans la cuve de refroidissement (9) 25.- Dispositif selon-la revendication 18, caractérisé en ce que le filtre est constitué de filtres à jeter après usage (13) qui, en raison de leur den- 20 site différente, offrent une perméabilité différente.