Brevet FR2234367A1 — publié le 19750117

L'invention a trait, d'une part, à un procédé de fabrication en continu d'un liquide fermenté tel que bière et, d'autre part, à une installation pour l'application de ce procédé. On connaît déjà différents procédés permettant la fabrication en continu d'un liquide fermenté tel que la bière. Ainsi, on connaît un procédé pour le traitement continu de liquides par des porteurs d'enzymes à forte concentration, consistant fondamentalement à faire passer le liquide à travers une alluvion des porteurs d'enzymes, sur au moins un corps poreux et à travers le corps poreux lui-même, la dimension des pores de ce corps étant choisie de manière que le porteur d'enzymes soit retenu pratiquement en totalité sur le corps poreux -qui qui laisse toutefois passer le liquide à traiter. Selon ce procédé, le liquide est refoulé par pression hydraulique à travers deux ou plusieurs corps poreux unis à une alluvion de porteurs d'enzymes différents. L'opération est effectuée à haute température et notamment à des températures supérieures à la valeur optimale connue pour le porteur d'enzymes considéré. De ce fait, le traitement se fait par filtration. Toutefois, ce procéde présente plusieurs inconvénients entre-autres le porteur d'enzymes est rapidement bouché par suite de colmatage des pores par l'alluvionnement des enzymes. En effet, la grandeur d'un complexe enzymatique tel qu'une cellule de levure par exemple est de l'ordre de 3 à 20 microns, et, du fait que ces enzymes doivent être retenus par le corps poreux, nécessairement les pores de ce corps ont un diamètre inférieur à 3 microns. De ce fait, le passage du liquide à travers le corps poreux est très freiné et les pores sont rapidement bouchées. Selon d'autres procédés, on utilise des échangeurs thermiques. Toutefois, l'emploi d'échangeurs thermiques a jusqu'ici causé beaucoup de déboires. En effet, les milieux sont chargés et on aboutit rapidement à un encrassage complet du système par le dépôt des précipités sur les parois très chaudes de l'échangeur. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se proppse de fournir un procédé de fabrication en continu d'un liquide fermenté fonctionnant avec une souche sélectionnée de levure fixée sur colonne et une installation travaillant dans des conditions d'aseptise rigoureuses, et dans laquelle on utilise un moût stérilisé avant son injection dans le système, ce qui permet, par une amélioration de la qualité du mofit entrant en fermentation, d'améliorer la qualité de la bière. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication en continu d'un liquide fermenté caractérisé en ce que, d'une part, tous les constituants intervenant dans la fabrication sont stérilisés en continu avant leur introduction dans la chaîne de fabrication du liquide fermenté et que, d'autre part, tous les équipements permettant les différentes phases d'ébullition du mout, du traitement du moût, de l'entornment du moût, de la fermentation, de la garde et de la filtration sont eonçus pour garantir l'installation contre toute introduction de micro-organismes étrangers et offrir un milieu stérile en permanence. L'invention concerne également une installation composée d'au moins une chambre de stérilisation du moût concentre et des matières amères, un chambreur pour l'ébullition du moût, un séparateur du précipité, une tour de fermentation, un tank de garde et un ensemble de soutirage caractérisée en ce que la chambre de stérilisation du moût concentré et des matières amères, le chambreur, le séparateur, la tour de fermentation, le tank de garde et l'ensemble de soutirage comportent des moyens de stérilisation pour annihiler en permanence toute présence de micro-organismes étrangers dans l'installation. L'invention sera bien comprise en se référant à la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et à la figure unique représentant le schéma de la conception et de la réalisation des divers étages composant l'installation permettant le procédé selon l'invention de la fabrication en continu d'un liquide fermenté tel que bière. L'installation I représentée par le schéma comporte unpremier réservoir 2 renfermant le moût concentré 3 et un second réservoir 4 renfermant les matières amères 5 Chaque réservoir 2, 4 est relié par une conduite 6, 7 à une pompe doseuse 8, 9 qui injecte à travers les conduites 10, il les constituants à savoir le moût concentré et les matières amères dans une chambre de stérilisation 12. Cette chambre de stérilisation 12 amène ces produits à une température comprise entre 100 et 1700 Celsius.pendant une durée comprise entre 3 secondes et 30 minutes. De plus, l'aménagement de cette chambre 12 est également tel que les constituants soient maintenus dans un rapport constant. Par cette chambre 12, on obtient une flash stérilisation et une homogénéisation des composants du milieu.Cette chambre 12 comporte un injecteur de vapeur 13 et un régulateur 14 disposé sur un circuit 15 qui permet de contrôler l'admission de vapeur pour atteindre la température voulue. Une vanne 16 est disposée sur le circuit d'amenée de vapeur 17. Toutefois, la quantité variable d'eau apportée par la vapeur entraîne une variation de la concentration du milieu. La compensation est effectuée par une boucle de régulation 18 constituée par un régulateur 19 couplé à un débimètre massique 20 agissant sur une vanne 21 pour une admission proportionnelle d'eau froide.dans la chambre 12. Cette boucle de régulation 18 comporte un filtre 22. Cette chambre de stérilisation 12 permet d'étudier l'effet de la flash stérilisation pendant un temps très court, à des températures elevees sur la composition du milieu. De ce fait, on peut améliorer la qualité du moût entrant en fermentation. Le moût stérilisé par injection de vapeur est dirigé. depuis la chambre 12 vers le chambreur 23 à travers une conduite 24. Sur cette conduite 24, se trouve branché un régulateur de pression 25 pour l'admission du moût. Le chambreur 23 ou chaudière d'ébullition pourvu d'un agitateur 26 comporte une double enveloppe 27 reliée à un circuit 28. Ce circuit 28 comporte une alimentation en eau froide 29 pourvue d'une vanne 30, une alimentation en vapeur 31 pourvue d'une vanne 31 une pompe de circulation-33 et un régulateur 32. Le rôle de ce chambreur 23 est de compléter la transformation des substances amères incorporées dans le moût et d'étudier l'effet comparé de la température et de la durée de la cuisson sur la qualité du moût.A la partie inférieure, le chambreur comporte un purgeur 34 muni d'une vanne d'arret 341 Ce purgeur 34 est relié à un circuit de vapeur 35, ce qui permet de procéder à un balayage de vapeur sur ledit purgeur 34 pour maintenir la stérilisation lors de la vidange de la charge du précipité. Pour eue chambreur 23 on peut envisager divers types de fonctionnement entre autres - un fonctionnement séquentiel automatique : remplissage rapide du chambreur 23 par I'intermédiaire de la chambre 12 suivi d'un temps de chambrage plus ou moins long. La température et la durée de chambrage sont liées. Il y a passage automatique du moût dans l'étage séparateur, la sortie du précipité du chambreur 23 se faisant par un point bas. - un fonctionnement continu : la chambre 12 alimente le chambreur 23 maintenu à une température choisie, avec un débit tel que le temps de résidence moyen du moût permette la stérilisation et une cuisson correcte. La sortie du chambreur 23 se fait par un point haut 36 tel que représenté sur la figure unique. Bien entendu, le chambreur 23 est pourvu d'un détecteur de niveau "haut et bas1' 37. La sortie 38 du chambreur 23 est reliée à une conduite 39 comportant une vanne 40, un échangeur 41 et un purgeur 41 1. L'échangeur 41 permet de refroidir le moût. Cette conduite 39 est branchée sur une conduite 42 assurant l'apport de l'air ou l'oxygène comprimé. Cette conduite 42 comporte une première vanne 43, un régulateur de débit 44, un débitmètre 45, une seconde vanne 46, un piquage d'amenée de vapeur 47 pourvu d'une vanne 48 permettant de stériliser l'air ou l'oxygène comprimé, un filtre 49 et une troisième vanne 50. Cette conduite 42 ou "monte jus" agissant par injection d'air ou d'oxygène stérile permet simultanément l'alimentation d'un séparateur 51 et l'aération du moût. Le séparateur 51 permet la décantation des précipités formés à la cuisson du moût. Un cylindre directeur interne 52 imprime un sens de circulation du moût favorisant la séparation. Une purge 53 disposée à la partie inférieure du séparateur 51 comporte une amenée de vapeur 54 pourvue d'une vanne 55, d'une vanne 56 et d'un purgeur 57 muni de sa vanne 58. Cette purge 53, stérile sous vapeur, permet d'éliminer automatiquement et séquentiellement les précipités 59 accumulés au fond du séparateur 51. Ce dernier comporte également une amenée de vapeur 60 pourvue d'une vanne 61. Un détecteur de niveau à sonde capacitive 62 permet de connattre à tout moment la réserve contenue dans le séparateur 51. Dans le mode de fonctionnement séquentiel automatique, deux seuils (niveaux bas et-haut) permettent d'enclencher et d'arrêter le fonctionnement du module stérilisateur chambreur. Par une conduite 63, munie d'une vanne 64, on transvase le moût fini avant fermentation dèpuis le séparateur 51 vers une tour de fermentation 65. Cette conduite comporte une purge stérile 66 avec sa vanne 67 qui est reliée à cet effet à une amenée de vapeur 68 pourvue d'une vanne 69. La conduite 63 dirige le moût vers une pompe doseuse 70 reliee à une batterie filtrante. Cette batterie comporte au moins deux filtres71, 72 pouvant être mis en service alternativement au moyen de deux vannes à trois voies 73,. 74. Ces filtres 71, 72, devant éliminer le reste des précipités ayant échappés aux décantations successives, sont stérilisés sur place après remplacement des cartouches.A cet effet, on prévoit pour chaque filtre 71, 72 une amenée de vapeur 75, 76 munie de sa vanne 77, 78 et un purgeur 79, 80. La tour de fermentation 65 est un fermenteur du type homogène ou hétéro- gène tel que levure soit en milieu liquide ou immobilisé sur un support 81 inerte par rapport à la fermentation. Dans le cas de ce support 81, on utilise un circuit de fixation parcouru par la suspension de levure qui, en contact de liaison avec le support 81, est retenue par des liaisons physico-chimiques. Par suite de répétition des passages de la levure, il y a, non pas une filtration, mais une adsorption sur le support 81 permettant une granulométrie hété rogène relativement grande de l'ordre de plusieurs millimètres. De ce fait, on évite un colmatage du support 81 par un alluvionnement. Pour réaliser cette circulation, on réalise une canalisation 82 dont le départ 83 est situé à la base 84 de la tour de fermentation 65 et l'arrivée 85 à la partie supérieure 86. Cette canalisation 82, permettant de fixer la levure par recyclage sur le support absorbant 81 à la mise en route de la tourde fermentation 65, comporte une première vanne 87, un premier raccord stérile sous vapeur 88 pour l'apport ex térieur de levure en condition stérile, une pompe péristaltique 89, un second raccord stérile sous vapeur 90 pour un second apport extérieur de levure en condition stérile, et deux vannes 91, 92 situées de part et d'autre de la conduite de sortie de la bière 93. On prévoit une conduite de prélèvement stérile 94 d'échantillons composée d'une première vanne'95, d'une conduite d'amenée de vapeur 96 pourvue de sa vanne 97 et d'une seconde vanne 98. La température de la tour de fermentation 65 est régulée par une circula tion d'eau thermostatée dans une double enveloppe 99 au moyen d'un régulateur (non représenté). La tour de fermentation 65 est munie d'une soupape 100 et d'un purgeur 101 avec sa vanne 102. La conduite de sortie de la bière 93 comporte un échangeur 103 permettant de refroidir aussitôt la bière au voisinnage de 00 Celsius. Une batterie d'au moins deux filtres 104, 105 pouvant etre mis en service alternativement au moyen de deux vannes à trois voies 106, 107 et dont chaque filtre 104, 105 comporte une amenée de vapeur 108, 109 munie de sa vanne 110, 111 et un purgeur 112, 113, permet d'éliminer les levures éventuellement entraînées. La bière est stockée dans un tank de garde 114 réfrigéré par l'interme- diaire d'un groupe frigorifique 115 alimentant une double enveloppe 116. Ce tank de garde 114 comporte une soupape tarable 117 pour le maintien de pression du gaz carbonique et un purgeur stérile 118. Sur ce tank de garde 114 est branché un ensemble de soutirage stérile 119 pourvu d'une première vanne 120; d'un piquage d'amenée de vapeur 121 muni de sa vanne 122 et d'une seconde vanne 123. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il estbien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes de matériaux et de combinai sons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1) Procédé de fabrication en continu d'un liquide fermenté caractérisé en ce que, d'une part, tous les constituants intervenant dans la fabrication sont stérilisés en continu avant leur introduction dans la chaîne de fabrication du liquide fermenté et que, d'autre part, tous les équipements permettant les différentes phases d'ébullition du moût, du traitement du moût, de l'enton- nement du moût, de la fermentation, de la garde et de la filtration sont conçus pour garantir l'installation contre toute introduction de miero-organisme étrangers et offrir un milieu stérile en permanence. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moût concentré et les matières amères formant une partie des constituants sont stérilisés avant leur introduction dans le système par injection directe de vapeur dans le milieu pour une flash stérilisation pendant un certain temps de l'ordre de 3 secondes à 30 minutes et à des températures élevées de l'ordre de 100" à 1700 Celsius. 3) Procédé selon la revendication I caractérisé en ce que l'air ou l'oxygène comprimé stérile permette simultanément l'alimentation en moût du séparateur et l'aération du moût. 4) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'apport extérieur de la levure se fait en condition stérile pour une fennentation du type homogène ou hétérogène tel que la levure, soit en milieu liquide ou immobilisé sur un support inerte vis-à-vis de la fermentation. 5) Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la suspension de levure, soumise à un circuit de fixation stérile, est en contact de liaison avec le support retenant la levure par des liaisons physico-chimique, la suite de répétition des passages de la levure assurant une absorption sur ledit support possédant une granulométrie hétérogène, 6) Installation pour l'application du procédé selon la-revendication 1 composée d'au moins une chambre de stérélisation du moût concentré et des matières amères, un chambreur pour l'ébullition du moût, un séparateur du précipité, une tour de fermentation, un tank de garde et un ensemble de soutirage caractérisée en ce que la chambre de stérilisation du moût concentré et des matières amères 12, le chambreur 23, le séparateur 51, la tour de fermentation 65, le tank de garde 114 et l'ensemble de soutirage 119 comportent des moyens de stérilisation pour annihiler en permanence toute présence de microorganismes étrangers dans l'installation. 7) Installation selon revendication 6 caractérisée en ce que les moyens de stérilisation sont au moins un injecteur de vapeur 13 et des amenées de vapeur disposée sur le chambreur 23, sur le séparateur 51, sur la tour de fermentation 65, sur un purgeur 34 solidaire du chambreur 23 pour une première purge stérile, sur une conduite d'amenée d'air ou d'oxygène comprimé 42, sur un purgeur 57 solidaire du séparateur 51 pour une seconde purge stérile, sur une première batterie filtrante à deux filtres 71, 72 à service alternatif,. sur une conduite de prélèvement stérile d'échantillons 94 et sur une seconde batterie filtrante à deux filtres 104, 105 à service alternatif. 8) Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que le circuit de fixation stérile, selon la revendication 4 , comporte une canalisation 82 dont le départ 83 est situé à la base 84 de la tour de fermentation 68 et l'arrivée 85 à la partie supérieure 86 de cette même tour, canalisation 82 pourvue d'une première vanne 87, d'un premier raccord stérile sous vapeur 88 pour l'apport extérieur de levure en condition stérile, d'une pompe péristaltique 89, d'un second raccord stérile sous vapeur 90 pour un second apport extérieur de levure stérile et de deux vannes 91, 92 situées de part et d'autre d'une conduite de sortie 93 reliant la tour de fermentation 65 au tank de garde 114.