Brevet FR2215594A1 — publié le 19740823

La présente invention a trait à un procédé et à un dispositif pour refroidir rapidement des récipients placés dans une enceinte à atmosphère de vapeur ou de vapeur et d'air, en particulier des récipients contenant, par exemple, des produits alimentaires et placés dans un autoclave de stérilisation. Dans de nombreuses industries il est nécessaire de pouvoir refroidir aussi vite que possible des récipients sensibles au choc thermique et contenant divers produits, par exemple des réci- pients en verre utilisés dans l'industrie alimentaire. Les récipients sont généralement places, en couches superposées dans des autoclaves à atmosphère de vapeur ou à atmosphère de vapeur et d'air amenés à une température suffisante pour assurer des opérations de traitement des produits placés dans les récipients, par exemple la stérilisation pour les produits alimentaires. Le refroidissement des récipients est alors, après la phase de traitement, réalisé par le ruissellement d'un liquide, par exemple de l'eau pulvérisée injectée dans l'autoclave. Dans les techniques de ce type utilisées jusqu'à présent on rencontre principalement deux inconvénients. Du fait que l'eau pulvérisée introduite dans l'autoclave condense inévitablement la vapeur qui y est contenue, on subit l'in- convénient de devoir introduire dans l'autoclave un débit instantané de gaz, en général d'air comprimé, d'une valeur très importante afin de rétablir autour des récipients la pression détruite par l'eau pulvérisée, cette pression étant indispensable pour que les récipients ne risquent pas d'tre détériorés sous l'effet de la pression régnant en leur intérieur, et, en particulier lorsqu'ils s'agit de bocaux en verre encapsulés, que les capsules ne risquent pas d'tre éjectées sous l'effet de la pression régnant dans les bocaux. Le deuxième inconvénient provient de la nécessité de devoir mettre en oeuvre une pulvérisation très fine et avec un débit limité pour réduire le choc thermique afin d'éviter de casser les récipients, en particulier des bocaux en verre, ce qui entraîne un ralentissement du refroidissement. Pour éviter cet inconvénient il était nécessaire de pulvériser au début du refroidissement une eau qui était obtenue dans un echangeur de chaleur d'autant plus important et coûteux que le débit d'eau devait tre plus important. La présente invention est relative à un procédé permettant d'une façon particulièrement simple et économique d'éviter les inconvénients précités. Selon l'invention ces inconvénients sont évités par un procédé de refroidissement des récipients placés dans une enceinte à atmosphère de vapeur ou de vapeur et de gaz, notamment d'air, en particulier des récipients contenant des aliments et placés dans un autoclave de stérilisation, ledit procédé étant caractérisé par le fait que l'on introduit dans l'enceinte un liquide pulvérisé et notamment de l'eau froide, ne venant pas au contact des récipients, et un gaz comprimé, notamment de l'air, pour maintenir sensiblement constante la pression dans l'enceinte, et que l'on pulvérise ensuite directement sur les récipients, en mme temps que l'on contrôle et commande la pression dans l'enceinte, un fluide de refroidissement dont la température décroît progressivement, ledit fluide venant au contact des récipients. De façon particulièrement avantageuse on recycle le liquide provenant de la condensation de la vapeur au contact des récipients dans l'enceinte et au contact des parois de celle-ci, ledit liquide recyclé constituant en partie ledit fluide de refroidissement. Il est en outre particulièrement avantageux de réaliser dans l'enceinte, avant l'introduction d'un liquide pulvérisé, un brassage de l'atmosphère de vapeur ou de vapeur et de gaz contenue dans l'enceinte. Le premier des inconvénients des procédés antérieurs mentionnés ci-dessus est évité grâce à une condensation lente de la vapeur contenue dans l'enceinte au moyen d'une pulvérisation d'un liquide, notamment d'eau, combinée avec une arrivée d'un gaz comprime, tel que l'air. Ainsi l'eau pulvérisée condense progressivement la vapeur, l'entrée d'air comprimé étant déterminée pour compenser l'abaissement de pression qui aurait inévitablement provoque la condensation de la vapeur. De plus ce remplacement progressif de la vapeur disparaissant sous forme d'eau condensée par de l'air, entraine un refroidissement de l'ambiance de l'autoclave dans laquelle baignent les récipients qui commencent ainsi à se refroidir eux-mmes, commenaçant ainsi le travail qui sera essentiellement dû ensuite au fluide de refroidissement qui, pulvérisé sur les récipients, les recouvrira par un ruissellement. Le deuxième inconvénient précité est évité par l'introduction dans le circuit d'eau froide pulvérisée d'une quantité déterminée de l'eau de condensation provenant de la condensation de la vapeur due d'une part à la pulvérisation précédemment faite pour remplacer la pression de vapeur par une pression d'air, et due d'autre part à la condensation de vapeur sur les récipients et sur les parois internes de l'autoclave au cours de la phase preliminai- re de stérilisation. L'eau chaude recyclée se refroidit progressivement au fur et à mesure que le temps s'écoule, grâce d'une part à. l'addition continuelle d'eau neuve dans le circuit de pulvérisation du mélange eau condensée-eau pulvérisée pour maintenir le niveau constant dans l'autoclave. La présente invention est également relative à un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé défini précédemment. Un dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend un autoclave muni d'une vanne d'entrée de vapeur pour faire régner dans l'autoclave une atmosphère de vapeur ou un mélange de vapeur et de gaz, notamment d'air, de deux vannes d'entrée de liquide, notamment d'eau, pourvues chacune d'un moyen de pulvérisation pour réaliser une descente en température dans l'autoclave, sans que l'eau pulvérisée à la sortie d'une des deux vannes atteigne les récipients alors qu'à la sortie de l'autre elle les atteint, d'une vanne d'entrée de gaz comprimé, notamment d'air, dont l'ouverture est commandée pour maintenir sensiblement constante la pression dans l'autoclave lors de la descente en température, ou la coiltcler et la commander, d'un circuit d'admission d'un fluide de refroidissement pulvérisé, d'une vanne'de vidange pour éva- cuer le mélange liquide condensé-fluide pulvérisé, et une vanne de mise en communication de l'autoclave avec l'atmosphère. De façon particulièrement avantageuse, ledit circuit d'admission de fluide de refroidissement pulvérisé comprend une vanne de recyclage dudit liquide condensé dans l'autoclave, un surpresseur, une vanne dradmission de liquide, notamment d'eau, et un moyen de pulvérisation. Dans un mode particulier de mise en oeuvre, la vanne de vidange peut tre pourvue d'un électro-niveau pour maintenir constant le niveau de liquide dans 1'autoclave. En outre, et de façon particulièrement avantageuse le dispositif peut comprendre un ventilateur pour réaliser un brassage de l'atmosphère de l'autoclave avant l'actionnement de la vanne d'entrée de liquide. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire sans aucun caractère limitatif un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention ainsi que son fonctionnement pour un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tion. Le dispositif se compose d'un autoclave, désigné globalement sous la référence 1, muni d'une porte 2, permettant l'introduction dans l'autoclave de récipients (non représentés) et destinés à tre placés dans une enceinte intérieure 3. L'autoclave repose sur des pieds 4a) et 4b) et est équipé d'un ventilateur 5. L'autoclave est muni d'une vanne d'entrée de vapeur 6 d'une vanne d'entrée de gaz comprimé, en particulier d'air, 7, de vannes d'introduction d'un fluide tel que l'eau, 8 et 9, associées chacune à un dispositif de pulvérisation, respectivement 10 et 11, réalisé sous forme d'un tube muni de perforations multiples, et disposé de manière telle que le liquide vaporisé par le tube 10 vienne au contact des récipients disposés dans l'enceinte 3 à l'in- terieur de l'autoclave, et que le liquide pulvérisé par le moyen 11 ne puisse venir directement au contact des mmes récipients. Le dispositif comprend également une vanne de vidange 12 et une vanne de recyclage 13 alimentant un surpresseur 14, recevant également un liquide, tel que de l'eau provenant d'une source extérieure 15, et alimentant elle-mme la vanne 8 qui fournit le fluide de refroidissement au moyen de pulvérisation 10. Un dispositif comprend également une vanne 16 de mise en communication de l'autoclave avec l'atmosphère. L'autoclave est également muni d'un thermostat 17 et d'un manostat 18 qui peuvent avantageusement tre réalisés sous forme de programmateurs, et dont l'utilité sera expliquée par la suite. On va maintenant décrire un mode de fonctionnement du dispositif représenté, dans le cas où l'on désire réaliser le refroidissement par pulvérisation et ruissellement de récipients, tels que des bocaux en verre contenant des produits alimentaires placés dans un autoclave de stérilisation. A la fin de l'opération de stérilisation, il règne dans l'autoclave une atmosphère, que l'on peut ventiler par le ventilateur 5, et contenant uniquement de la vapeur ou bien un mélange de vapeur et d'un gaz tel que l'air, la vapeur ayant été introduite par la vanne 6 et le gaz par la vanne 7 ou, lorsqu'il s'agit d'air, ce gaz a pu tre introduit dans l'autoclave lors de la fermeture de la porte 2 au cours de l'introduction des récipients avant la sté- rilisation. Dans l'exemple décrit on a utilisé comme gaz l'air et comme liquide l'eau. Dans le fond de l'autoclave stagne l'eau de condensation provenant de la vapeur ayant chauffé les bocaux situés dans des paniers (non représentés) contenus dans l'enceinte 3 à l'intérieur de l'autoclave 1, et les parois de l'autoclave. Dans l'exemple décrit on a, à la fin de la phase de sté- rilisation une température de 120 et une pression relative dans l'autoclave de 1,8 bar. Du fait qu'à 120 C la pression relative due à la vapeur d'eau est de 1 bar, la part de pression de 0,8 bar est due à la présence d'air. On désire réaliser une descente en température de 120 C à 70 C tout en maintenant la pression relative à 1,8 bar en un temps de trois minutes par exemple. Le fonctionnement du dispositif est le : Le thermostat 17 réalisé sous forme d'un programmateur est programmé pour actionner la vanne d'introduction d'eau 9 pour obtenir la descente en température de la valeur voulue pendant le temps voulu. Chaque fois que le thermostat 17 fait ouvrir 9, de l'eau est pulvérisée par le tube de pulvérisation 11, cette eau ne venant pas au contact des récipients placés en 3 mais réalisant un abaissement de température dans l'autoclave 1. La pression ayant tendance à baisser dans l'autoclave le manostat 18, réalisé également sous forme de programmateur commande l'ouverture de la vanne d'admission d'air comprimé 7 pour compenser l'abaissement de pression. On obtient ainsi progressivement un passage de 120 à 70 en trois minutes, la pression relative étant maintenue à 1,8 bar, soit une pression absolue de 2,8 bars. Or, à une température de 70 C, la vapeur d'eau, considé- rée seule, est sous un vide de 0,7 bar. Si on considère les pressions absolues, la pression due à la vapeur est donc de 1-0,7 soit 0,3 bar pour unopression totale de 2,8 bars. En conséquence, la pression absolue due à l'air est de 2,8-0,3 soit 2,5 bars. Donc, mme si on n'introduisait ensuite aucune quantité d'air comprimé par la vanne 7, la pression absolue initiale ne tomberait que de 2,8 bars à 2,5 bars, soit un abaissement de 0,3 bar. Sans le dispositif décrit, la pression relative serait tombée de 1,8 bar à 1,8-1, soit 0,8 bar soit un abaissement de la pression de 1 bar c'est-à-dire la valeur de la pression due à la vapeur, la pulvérisation ne condensant que la vapeur et supprimant sa participation à l'effet de pression. Il est bien entendu que la programmation de 120 70 a été choisie à titre d'exemple et qu'on aurait pu le faire par exemple de 120 à 55 , la part de pression due à la vapeur ayant alors été encore beaucoup plus faible soit 0,14 bar environ. Pendant ces trois minutes à une pression constante avec substitution de la plus grande partie de la vapeur par de l'air comprimé, la température de paroi des bocaux est passée de 120 à 105 environ. Après cette descente en température à pression constante on réalise le refroidissement par pulvérisation en ouvrant les vannes 8 et 13 tout en faisant démarrer le surpresseur 14. Une partie de l'eau de condensation passe par la vanne 13 et rejoint l'eau froide arrivant de la source 15, et le mélange résultant est pulsé par le surpresseur 14 dans le circuit comprenant la vanne 8 et le dispositif de pulvérisation 10. Supposons que 70 % du débit total du surpresseur 14 soit constitué par de l'eau à 10 C provenant de la source 15 et de 30 % d'eau à environ 100 provenant de l'autoclave par la vanne 13, la loi des mélanges donne la température du fluide réinjecté dans l'autoclave en 10, cette température moyenne calculée étant alors environ de 37 C. Donc les bocaux à une température de parois à 105 rece- vront tout d'abord de l'eau pulvérisée à 37 soit une différence de température de 105-37 soit 68 C. Sans la deuxième partie du dispositif comprenant le recyclage de l'eau condensée la différence de température aurait été de 105-10 soit 95 C. Sans le dispositif complet selon l'invention la différence de température aurait été de 120-10 soit 110 C. Le choc thermique susceptible de casser les bocaux sous une différence de température de 110 entre l'eau et les bocaux est donc atténué du fait que la différence de température est ramenée à 68 . La vanne de vidange 12 peut avantageusement tre une vanne du type à électro-niveau pour réaliser des évacuations successives du mélange eau froide-eau condensée contenu dans le bas de l'autoclave, et elle peut avantageusement maintenir constant le niveau d'eau dans l'autoclave. Ainsi en un temps d'autant plus court que le débit du surpresseur 14 est plus élevé, l'eau de recyclage passant par la vanne 13 se refroidit et l'on atteint ainsi progressivement une température voisine de 10 . Selon l'invention on obtient, outre les avantages préci- tés, une meilleure homogénéfté entre les couches successives de bocaux placés dans l'enceinte 3 grâce au fait que le débit d'eau ruisselant sur ces bocaux est supérieur au débit d'eau froide provenant de la source 15. Le ventilateur 5 peut tre également actionné pendant un certain temps au cours de la phase de ruissellement en réduisant ainsi par le brassage autour des récipients le choc thermique lorsque l'atmosphère de l'autoclave est encore chaude. De façon avantageuse le ventilateur pourra s'arrter entre 30 secondes et trois minutes après le début du refroidissement, ce temps pouvant tre modifié en fonction des désirs de l'utilisateur. Bien que l'on ait décrit un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention et un exemple de réalisation du dispositif, il est bien évident que l'on peut apporter toutes modifications souhaitables, tant dans la mise en oeuvre du procédé que du dispositif, sans pour autant sortir ni du cadre ni de l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procède pour refroidir rapidement des récipients places dans une enceinte à atmosphère de vapeur ou de gaz, notamment d'air, en particulier des récipients contenant des aliments et places dans un autoclave de stérilisation, ledit procédé étant carac térisé par le fait que l'on introduit dans l'enceinte un liquide pulvérisé, et notamment de l'eau, ne venant pas au contact des récipients, et un gaz comprimé, notamment de l'air, pour maintenir sensiblement constante la pression dans l'enceinte, et que l'on pulvérise ensuite, en mme temps que l'on commande et contrôle la pression dans l'enceinte, un fluide de refroidissement dont la température décroît progressivement, ledit fluide venant au contact des récipients. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on recycle le liquide provenant de la condensation de la vapeur au contact des récipients dans l'enceinte, et des parois de l'enceinte ledit liquide recyclé constituant en partie ledit fluide de refroidissement. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que l'on réalise, avant l'introduction d'eau pulvérisée dans l'enceinte, le brassage de l'atmosphère contenue dans l'enceinte. 4. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comprend un autoclave muni d'une vanne d'entrée de vapeur pour faire régner dans l'autoclave une atmosphère de vapeur ou un mélange de vapeur et de gaz, notamment d'air, de deux vannes d'entrée de liquide, notamment d'eau, associées chacune à un moyen de pulvérisation pour réaliser par l'une, une descente en température de l'autoclave et en conséquence un refroidissement indirect des récipients et par l'autre un refroidissement direct des réci- pients recevant le liquide, et d'une vanne d'entrée de gaz comprimé, notamment d'air, dont l'ouverture est commandée pour maintenir sensiblement constante la pression dans l'autoclave pendant ladite descente en température, d'un circuit d'admission d'un fluide de refroidissement pulvérisé, d'une vanne de vidange pour évacuer le mélange liquide condensé-fluide pulvérisé, et d'une vanne de mise en communication de l'autoclave avec l'atmosphère. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que ledit circuit d'admission de fluide de refroidissement pulvérisé comprend une vanne de recyclage dudit liquide condense dans l'autoclave, un surpresseur, deux vannes d'admission de liquide, et deux moyens de pulvérisation. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisé par le fait que la vanne de vidange est du type électro niveau pour maintenir constant le niveau de liquide dans 1'autoclave. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à-6 caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un ventilateur pour réaliser un brassage de l'atmosphère de l'autoclave avant l'actionnement de la vanne d'entrée du liquide directement pulveri- se sur les récipients. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un thermostat et un manostat pour commander et contrôler la descente en température à pression constante dans l'autoclave, on a une pression commandée et contrôlée. 9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé par le fait que lesdits thermostat et manostat sont du type à programmateur.