Brevet FR2302042A1 — publié le 19760924

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de traitement du lait par réfrigération. L'invention trouve plus particulièrement son application dans le domaine du stockage du lait en vrac pendant quelques jours dans l'attente du ramassage. Nul n'ignore que le lait est un liquide difficile à conserver. Lorsque les conditions ne sont pas favorables, il perd très vite ses qualités et devient impropre à la consommation. A l'origine, sa composition est la suivante - 3,2 à 4 de matières grasses, - 2,7 à 3% de protéines, - 4,7 à 5% de lactose - 1,5 à 1,8% de sels minéraux, - 0,7 à 0,9% de produits minéraux, de vitamines et de ferments solubles. Le reste est de l'eau. Dans le pis, on compte environ 2600 bactéries banales. Lorsque la nourriture du-bétail est adéquate et que le lait est recueilli dans des conditions hygiéniques favorables, il contiendra après 24 heures de conservation les bactéries suivantes,par cm3: Température de conservation Nombre approximatif de bactéries parcs OOC 2900 4 C 4100 1000 15.000 13"c 26.000 1600 190.000 200C 480.000 3000 1.500.000.000 Sachant que l'altération du lait commence environ deux heures après sa récolte (auto-défense), ctest pendant ces deux heures que le lait devra autre ramené à une température la plus basse possible et maintenu à une température comprise entre 0 C et 50C. Dans ce cas, on conserve la qualité du lait récolté (cette récolte devra être également faite dans des conditions d'hygiène rigoureuses). Actuellement, il existe des réservoirs réfrigérants permettant de refroidir rapidement le lait après la traite et de le conserver en vrac jusqu'au ramassage. Ces réservoirs sont constitués d'une cuve en inox pouvant recevoir le lait provenant de plusieurs traites successives et comportent un système de réfrigération et un agitateur pour agiter le lait au cours du refroidissement et avant la vidange. Ces appareils donnent des résultats satisfaisants pour le lait provenant de la première traite mais présentent des inconvénients de plus en plus importants à mesure que l'on rajoute le lait provenant des traites suivantes. En effet, lorsque le lait d'une traite ultérieure, qui est à une température d'environ 320C, est mélangé au lait déjà refroidi stocké dans la cuve, la température moyenne du bain stélève au dessus de la température à laquelle le lait doit ètre conservé et l'on constate un développement microbien considérable dû au fait que le lait déjà stocké a perdu son auto-défense; de plus, pour éviter tout risque de gel et assurer une uniformité de la température de refroidissement, le lait est agité pendant toute la durée du refroidissement, qui est de l'ordre de 2 heures; par conséquent, le lait de la première traite déjà stocké est agité autant de fois que l'on rajoute de nouvelles traites et ceci autant de fois deux heures, si bien que sa qualité s'appauvrit par oxydation et lipolyse,et finalement, lors du ramassage, on recueille un lait de qualité médiocre et ceci d'autant plus que les laiteries souhaitent espacer de plus.en plus leurs ramassages notam mentenpériode creuse de production. D'autre part, ces appareils ne permettent pas le ramassage au moment où le producteur effectue la traite car le lait qui vient d'être récolté n'est pas enco doit, re refroidi; de plus, le producteur/ou bien interrompre sa traite pour nettoyer sa cuve, ou bien, situation plus vraisemblable, la cuve ne sera pas nettoyée. Enfin, à mesure que la masse de lait déjà stocké s 1ac- croit et que l'on introduit le lait d'une nouvelle traite dans la cuve, la température moyenne du bain après le mélange se rapproche de la température à laquelle le lait doit être conservé, si bien que le rendement de l'échangeur de réfrigération baisse du fait de la réduction de l'écart des températures, ce qui entrasse la nécessité de disposer d'une puissance calorifique importante. On a déjà songé à éviter certains des inconvénients précités consernant l'appauvrissement de la qualité du lait en refroidissant préalablement le lait avant son introduction dans la cuve de stockage; à cet effet, on utilise un dispositif de refroidissement à parois verticales réfrigérées sur lesquelles on fait ruisseler le lait qui est recueilli à la partie basse où il continue à se refroidir, et l'on maintient constant le niveau du bain par une évacuation simultanée à l'aide d'un siphon vers une citerne de stockage. Ce dispositif permet d'éviter l'échauffement et l'agitation prolongée du lait déjà stocké mais il ne supprime pas les autres inconvénients précités. De plus, il nécessite une puissance frigorifique importante pour faire face aux variations instantanées du débit d'arrivée du lait, et le rendement d'échange frigorifique n'est pas constant; enfin, du fait du refroidissement instantané par ruissellement, le lait peut être soumis au choc thermique ce qui appauvrit sa qualité en opérant la ségrégation de ses constituants. L'invention se propose de permettre l'apport de lait cru dans la cuve de stockage sans risque d'altération du lait stocké, que ce soit par accroissement du développement microbien, par oxydation ou lipolyse ou par choc thermique et d'offrir simultanément les avantages d'un fonctionnement à puissance frigorifique réduite, avec des échanges constants optimas et une très grande souplesse dans le ramassage qui pourra être effectué mème pendant la traite et avec une fréquence réduite. Dans le procédé selon l'invention, la totalité du lait provenant d'une traite ou d'une collecte de traites simultanées est recueillie et accumulée dans au moins une cuve de refroidissement et portée de façon progressive, en agitant pendant toute la période de refroidissement, à une température, que l'on peut contrôler,au plus égale à la température choisie pour sa conservation puis, après un intervalle de temps que lion peut modifier, évacuée vers une cuve de stockage où régne la température choisie pour la conservation. Grace au procédé selon l'invention, on évite toute altération du lait que l'on refroidit et du lait déjà stocké, on obtient un rendement d'échange thermique optimum du fait que la dif férence de température entre le lait à refroidir et le lait stocké est maximum, et on rend indépendantes les opérations de refroidissement et de stockage, ainsi que l'opération de ramassage visà-vis de la traite; de plus, on permet des fréquences de ramassage réduites (seulement entre 4 et 7 jours) du fait que la qualité du lait stocké n'est pas altérée et l'on augmente ainsi le coefricient de remplissage de la cuve de stockage dont la capacité peut être sensiblement égale à celle des citernes de ramassage.Enfin, les pertes résultant d'une panne éventuelle du système de refroidissement sont réduites à celle du lait contenu dans la cuve de refroidissement, sans affecter les quantités de lait déjà stockées. L'invention va maintenant etre décrite avec plus de détails en se référant aux modes particuliers de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, ces modes particuliers étant donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés par les dessins annexés. Fig. 1 représente un schéma du type d'installation selon l'invention. Fig. 2 représente une coupe longitudinale d'un dispositif selon un mode préférentiel de réalisation. Fig. 3 représente une coupe transversale dudit dispositif. En se référant au schéma de la figure 1, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comporte une cuve de refroidissement calorifugée (1) dans laquelle le lait provenant d'une ou plusieurs traites simultanées est accumulé; ce lait est refroidi par des échangeurs (3) alimentés en fluide réfrigérant par un groupe frigoriflque (5) et agité pendant toute la durée du refroidissement par un agitateur (8), la température du bain pouvant être contrôlée en permanence à l'aide du thermostat (6). Quand une température au plus égale à la température choisie pour la conservation du lait est atteinte , le lait est con servé dans la cuve de refroidissement au gré du producteur puis évacué à l'aide d'une pompe (11) et par l'intermédiaire de canalisations (10) dans la cuve de stockage calorifugëe (2) où il est conservé en attente du ramassage. Dès l'évacuation du lait refroidi, le producteur à la possibilité de nettoyer la cuve de refroidissement (1). La cuve de stockage (2) peut être soit réfrigérée par un échangeur (4) relié au groupe frigorifique (5) assurant le refroidissement de la cuve (1), soit reliée à un groupe indépendant soit encore simplement calorifugée; si la cuve de stockage est simplement calorifugée, elle sera mise en température au démarrage ou après le ramassage par un lavage à l'eau glacée par exemple et, lorsqu'elle contiendra déjà du lait, les faibles pertes de frigories seront compensées par un apport de nouvelles frigories provenant du lait refroidi issu de la cuve (1), lait dont la température aura été abaissée dans ladite cuve (1) au-dessous de la température choisie pour la conservation, sans toutefois descendre au-dessous de zéro. On peut ainsi, par une simple régulation de la température du lait contenu dans la cuve (1) économiser un échangeur sur la cuve de stockage; toutefois, on prend garde d'éviter le gel du lait dans la cuve de refroidissement en contrElant la température à l'aide du thermostat (6). Enfin, la cuve de stockage (2) est équipée d'un agitateur (9) que l'on n'utilisera que quelques minutes par jouir, ou seulement avant le ramassage, afin d'homogénéiser le bain de lait en vue d'un prélèvement d'échantillons. En ce qui conserne le système frigorifique,celui-ci peut être à détente directe positive ou faiblement négative ou à accumulation de glace, eau glacée ou saumureJou ou de tout autre ty- pe. Selon le schéma de la figure 11 les deux cuves (1) et (2) sont séparées et disposées côte à cote mais il est bien évident que lton peut adopter toute autre disposition sans sortir du domaine de l'invention, les cuves pouvant entre, par exemple, accolées, Juxtaposées ou superposées; de même, le transvasement du lait de la cuve (1) vers la cuve (2) peut être effectué par pompage ou par gravité,soit encore par mise en pression ou en dépression de l'une des cuves. Les figures 2 et 3 présentent un mode préférentiel de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans ce dispositif, la cuve de refroidissement (1) est placée sur la cuve de stockage (2) et l'ensemble est calorifugé par une enveloppe isolante commune. Chaque cuve comporte un agitateur (8 et 9) et des diffuseurs (12 et 13) pour le lavage des cuves. L'agitateur (8) est utilisé pendant toute la durée de refroidissement du lait cru et l'agitateur (9) n'est employé que quelques minutes par jour ou avant le ramassage pour homogénéiser le lait stocké.Les diffuseurs de lavage (12) et (13) sont indépendants et les eaux de lavage sont évacuées des cuves par leurs conduits respectifs d'évacuation (14) et(15), le conduit (15) pouvant également servir pour ltévacuation du lait au cours du ramassage. Un conduit (10) est prévu pour transvaser par gravité le lait refroidi de la cuve (1) vers la cuve de stockage (2). Un thermostat (6) permet de contrAoler à tout moment la température du lait en cours de refroidissement et chaque cuve comporte une porte de visite (17) et (18). L'originalité de ce dispositif réside dans la superposition des deux cuves de refroidissement et de stockage et dans l'interposition entre le plancher de la cuve (1) et le plafond de la cuve (2) d'un échangeur (16) alimenté par un groupe frigorifique (5). Cette disposition particulière permet d'utiliser un échangeur de capacité modeste du fait qu'il se borne principalement à refroidir une quantité de lait limitée contenue dans la cuve de refroidissement dont le volume est beaucoup plus faible que celui de la cuve de stockage. Accessoirement, cet évaporateur peut également servir à remettre la cuve de stockage en température après sa vidange et son lavage, ou au démarrage de l'installation. Les pertes frigorifiques relativement faibles de la cuve de stockage qui est calorifugée sont compensées en partie par l'évapo- rateur fonctionnant au cours du refroidissement et en partie en conservant le lait refroidi dans la cuve (1) pendant un certain temps pour qu'il absorbe les calories de la cuve (2)ou seulement par ce dernier moyen.On prévoit une gouttière (16) d'évacuation des eaux de condenstion qui se condensent sur le plafond de la cuve (2), sous le condenseur, lorsque la cuve est mise en température après lavage. On remarquera que la position de l'échangeur dans le plancher de la cuve (1) permet des échanges optima avec le lait à refroidir et que, cet échangeur étant séparé par un matelas d'air de la surface du bain de lait stocké, déjà refroidi, on évi te tout risque de dégradation de ce bain par le froid. I1 va de soi que l'invention ne saurait être strictement limitée aux seuls modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs et qui pourraient être modifiés sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que sans changer la nature de l'invention, on pourrait adopter tout autre disposition des cuves (1) et (2) (séparées, acollées, juxtaposées, superposées, etc...); on peut également utiliser différents systèmes et techniques frigorifiques (échangeurs à détente directe négative ou positive, circuits d'eau glacée ou glycolée, saumure etc.... et des générateurs à compression ou à absorption etc....), et différentes techniques de transvasement du lait (par pompage, par gravité ou par mise sous pression ou dépression d'une des cuves etc....). On peut également modifier le rapport de volume entre les cuves 1 et 2 et le nombre de ces cuves selon des critères répondant aux besoins de la production et du ramassage. On peut aussi, sans sortir du cadre de l'invention, adapter le système de la cuve de refroidissement préalable sur des cuves de stockage déjà existantes. Enfin, le procédé et le dispositif selon l'idée de lin- vention pourront 9tre utilisés pour le traitement d'autres produits que le lait tels que le vin pour la vinification ou le sang dans les abattoirs. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement du lait par réfrigération dans un premier récipient où il est refroidi avant d'être transvasé vers une cuve de stockage constituée d'un récipient distinct du premier et où règne la température choisie pour la conservation, carac térisé en ce que le prenier récipient sert i recueillir, accumu- ler et refroidir progressivement la totalité du lait provenant eune seule traite ou d'une collecte de traites simultanées et en ce que la totalité du lait accumulé et refroidi cst transvasée dans la cuve de stockage, après un intervalle de tops variable que l'ou peut prolonger à volonté. 2. Procédé Eelon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant toute la durée du refroidissement progressif, on agi- te la masse de lait à refroidir dont on peut contrôler la tempé- rature à tout moment à l'aide d'un thermostat. 3. Procédé selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce quo l'on abaisse la température du lait contenu dans la cuve de refroidissement jusqu'à une te:npé- rature au plus égale à celle qui règne dans la cuve do stockage en évitant toutefois le gel, de façon à apporter es frigories au lait déjà stocké lors du mélange des deux laits. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la nasse de lait stockée dans la cuve de stockage n'est agitée que pendant pou de temps chaque jour ou seulement avant le ramassage pour l'homogénéiser. 5. dispositif pour la nise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des récipients séparés susceptiblcs d'être asso- ciés à des cuves préexistant os. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du précédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cuve de refroidissement est superposée à la cuve de stockage, l'ensemble étant calorifugé par ulle enveloppe isolante comnune et réfrigéré par un groupe frigorifique commun, et en ce que les deux cuves sont reliées par une conduite permettant la descente du lait par gravité dans la cuve de stockage. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un échangeur frigorifique est disposé entre le plancher de la cuve de rerroiGissement et le plafond d la cuve de stockage, une puttiéro étant prévue dans la cuve de stockage et sous ledit évaporateur pour le recueil des eaux de condensation. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendicatiots 5 à 7, caractérisé en ce que la cuve de refroidissement et la cuve do stockage comportent des agitateurs inddpendants, des diffuseurs dteau de lavage également indépendants et des moyens d'évacuation d'eau de lavage sépares permettant de laver indépendamment chaque cuve.