Brevet FR2260958A1 — publié le 19750912

l'heure actuelle , des liquides tels que le lait, les jus de fruit ou analogues sont débarrassés de leurs germes principalement par pasteurisation et stérilisation. Cependant, le lait pasteurisé, mêne lorsqutil est tenu au frais, ne peut titre conservé que pendant quelques jours, encore que des altérations de saveur provoquées par des bactéries psychrophytes se produisent très rapidement. La pasteurisation ne permet, tout au plus, d'obtenir qu'un taux de réduction des germes allant jusqu'à S9,8 ,. Dans le lait stérilisé susceptible d'être conservé assez longtemps et entre transporté dans des conditions normales, a valeur nutritive se trouve réduite et le caractère naturel du lait en est modifié par destruction de substances lui conférant sa saveur et son arAome.En fonction du procédé utilisé, la stérilisation à pour effet de réduire plus ou moins la valeur biologique du lait, de détruire dans des proportions considérables les vitamines qu'il contient ainsi que de lui donner un goût prononcé de bouilli ou de caramel. On utilise à l'heure actuelle également un procédé connu sous le nom de centrifugation bactérienne de"bactofugation" et dans lequel le lait est centrifugé avec une accélération de 1O.OCOg et plus,produisant ainsi la sédimentation des bactéries, en particulier des spores de bacilles (brevet des E.U.A. No 3.217.982). Cependant, au cours de cette bactofugation on perd, dans des proportions inacceptables du point Ce vue économique, des-protéines et matières grasses qui passent dans le dépit de centrifugation. En outre, le lait soumis à une centrifugation bactérienne doit cbligat irement faire l'objet d'une pasteurisation additionnelle par chauffage, car il contient encore des germes pathogènes. La présente invention a pour but de créer un dispositif permettant, d'aseptiser des liquides comme par exemple- du -lait, des jus de fruit, des solutions médicamenteuses ou analogues et, par voie mécanique, sans utiliser de la chaleur ni détruire des vitamines, des substances leur conférant leur saveur et leur arome, ni d'autres substances importantes. Ce but est atteint par la présente invention en partant d'won dispositif destiné à aseptiser des liquides, en particulier le lait, les jus de fruit ou analogues et dans lequel le liquide est soumis de façon répétée à de fortes variations d'accélération en le faisant passer à une vitesse élevée et de préférence croissante- par un système de conduites comportant des sections transversalles qui varient brusquement. belon l'invention il est prévu une centrifugeuse comportant au moins un disque tournant autour de son axe et disposé dans un récipient collecteur, ce disque présentant intérieurement un passage de section transversale alternativement croissante et décroissante qui s'étend à partir d'une zone d'amenée située à proximité de l'axe du disque jusqu'au bord de ce dernier. Dans le dispositif suivant l'invention, l'inactivation mécanique des bactéries est obtenue principalement par l'action conjointe de la force d'accélération, du phénomène de cavitation et des distorsions produites dans la structure de leur membrane cellulaire. Le liquide devant etre aseptisé est soumis à des accélérations et décélérations extremement importantes, et par suite, à des sollicitations mécaniques alternées. Le liquide arrive à partir dc la fente d la buse dans une enceinte à faible pression et à vitesse plus réduite. Aux emplacements où la vitesse est élevée, l'énergie de pression est moins grande qu'en ceux où l'écoulement est plus lent.La différence d'énergie de pression ainsi produite, qui suivant l'équation de Bernoulli donne, avec les énergies cinétiques une somme constante , est la cause de modifications de structure dans les molécules des protéines des cellules. Lorsque la pression augmente par suite du ralentissement, les bulles présentes dans le lait se condensent et les cavités dans le liquide s'affaissent brusquement avec des chocs non élastiques. Ce processus libère des forces qui sont de l'ordre de 104 à 106 atmosphères.Lord Rayleigh a calculé pour une bulle de vapeur d'eau, qui s'écroule à un vingtième de son diamètre lors du processus de condensation, un choc de pression de 10.300 atmosphères.Dans la centrifugeuse suivant l'invention ces "chocs d'implosion" se répètent d'un anneau de buse au suivant jusqu'à ce que le liquide arrive dans le dispositif collecteur. Au bout d'un court trajet d'écoulement, les oscillations déjà multiformes en soi qui se produisent à l'intérieur de la cellule et du liquide environnant ne sont plus en phase. Cela provoque dans le réseau moléculaire des éléments constitutifs des cellules , des distorsions qui déchirent ce réseau en des endroits de faible résistance. De ce fait les molécules perdent leur structure spécifique. Le métabolisme normal, la crois4 sance et l'aptitude à la multiplicavion se trouvent annules. Les protéines forment ltélément constitutif principal des macromolécules. Par suite de leurs poids moléculaires différents, elles subissent des distorsions énormes dans la centrifugeuse d'aseptisation conforme à l'invention. Lors de l'écoulement du liquide à travers la centrifugeuse, il se produit dans cette dernière, par suite du frottement sur les bords de la fente formant buse, une forte charge électrostatique. Celle-ci, appuyée par les forces d'accélération élevées de la centrifugeuse,provoque une séparation des cations et des anions. Il se produit ainsi à l'intérieur de la cellule de nouvelles distorsions importantes de la structure. Ce processus peut encore être intensifié par l'application d'une tension de, par exemple, 70 V. La centrifugeuse d'aseptisation suivant l'invention permet, d'aseptiser et d'homogénéiser le lait en un seul cycle de travail. Le lait traité par le procédé suivant l'invention est du lait frais tant du point de vue biologique, que du point de vue de sa saveur, et possède une capacité de conservation et de transport au moins équivalente à celle du lait stérilisé. Un exemple de réalisation de la présente invention est décrit ci-après en référence au dessin annexé qui représente, en coupe et sans être à l'échelle, une centrifugeuse d'aseptisation suivant l'invention. La centrifugeuse représentée est constituée par deux plateaux 3 et 4 disposés l'un au-dessus de l'autre de manière à former un disque 1. Ce dernier se trouve à l'intérieur d'un récipient collecteur désigné par la réference 7. Les plateaux 3 et 4 sont séparés l'un de l'autre d'une distance constituant une fente formant buse 5. Les plateaux 3 et 4 présentent chacun sur leurs côtés placés l'un en regard de l'autre plusieurs rainures 8 et 9, disposées- à des intervalles radiaux et qui constituent des élargissements en forme de chambres 10 de la fente formant buse 5. La trans2tion entre les élargisserlents 10 et la fente formant buse 5 est cunéiforme. Au plateau supérieur 3 du disque 1 est reliée une tubulure de remplissage 2par laquelle le lait est amené à la centrifugeuse. Te disque 1 est nis en rotation au moyen 'n t un arbre 11. Dans une forme de réalisation pratique d'une centrifugeuse selon le dessin, le diamètre du disque est de 600 .ru et la vitesse de rotation peut atteindre 20.0()0 t/mn. Le disque a une vitesse circonférentielle pouvant atteindre 628 m/s et le lait est accéléré jusqu'à 152.600 g. Dans cette forme de réalisation la fente formant buse présente une largeur de 0,5 mm et la hauteur des élargisseents en forme de chambres, dont vingt sont disposées les unes derrière les autres en direction radiale, est de 12 mm. A une vitesse de rotation de 10.000 t/mn le débit est de 50.000 l/h La vitesse de rotation favorable, la largeur de la buse et la hauteur, la longueur et le nombre des élargissements en forme de chambres doivent dextre établis au moyen d'essais empiriques effectués en série pour chaque forme de réalisation et en fonction du liquide à aseptiser. De préférence la largeur de la buse est comprise entre 0,1 et 1 mm et les élargissements en forme de chambres de préférence au moins au nombre de cinq, présentent normalement une hauteur comprise entre 5 et 2G mm. La vitesse périphérique du disque centrifugeur est de préférence comprise entre 200 et 800 m/s. REVENDICkTI0NS 1. Dispositif pour llaseptisation des liquides, e particulier du lait, des jus de fruit ou analogues dans lequel le liquide est soumis~de façon répétée à de fortes variations d'accélération, en étant amené à une vitesse élevée, de préférence croissante, à travers un système de conduites présentant des sections tranversales de passage variant brusuement, dispositif caractérisé en ce qu'il est prévu une centrifugeuse comprenant au moins un disque (1) tournant autour de son axe et disposé dans- un récipient collecteur (7) ce disque présentant intérieurement un passage de section tranversale alternativement croissante et décroissante qui s'étend à partir d'une zone d'amenee située à proximité de l'are du disque jusqu1au bord de ce dernier. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le disque (1) est constitué par deux plateaux en forme d'assiette (3, 4) disposés l'un au-dessus de l'autre et séparés par une fente formant buse (5), lesdits plateaux présentent, sur leurs côtés tournés l'un vers l'autre, des évidements (8, 9) situés à une certaine distance radiale les uns par rapport aux autres et qui constituent des élargissements en forme de chambres (10) de la fente formant zuse (S),prCvua entre les plateaux. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les élargissements en forme de chambres sont obtenus au moyen de rainures annulaires placées à une certaine distance radiale les unes par rapport aux autres. 4. Dispositif suivant lune des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que la section transversale du passage situé à l'intérieur du disque varie au moins cinq fois entre la zone d'alimentation et la zone d'évacuation située au bord du disque. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la fente formant buse (5) présente une hauteur comprise entre 0,1 et 1 mm et les élargissements en forme de cambres(?0) une hauteur comprise entre 5 et 20 mm. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la vitesse périphérique du disque (1) est comprise entre 200 et e00 m/s. 7. Dispositif suivant l'une lvelconque des revendications à 6, caractérisé en ce qu'une tension de, par exemple 70 V et appli'uée au deux plateaux du disque centrifugeur.