Brevet FR2339404A1 — publié le 19770826

La présente invention a pour objet un équipement de traitement multiple destiné à être monté sur un réservoir aseptique appelé à contenir un liquide alimentaire tel que du lait. En effet, les réservoirs considérés doivent obéir à deux exigences: ils doivent d'abord être intérieurement dans un état aseptique avant de recevoir le produit alimentaire à stocker et, pour ce faire, il faut procéder à leur nettoyage et leur stérilisation; ensuite, dans le cas d'un produit tel que le lait, la masse d'air située au-dessus du niveau du liquide ne doit exercer sur celui-ci ni compression, ni dépression, de sorte que cette masse d'air doit toujours être à la pression atmosphérique sans que la communication avec l'atmosphère détruise l'état aseptique du réservoir. On connaît déjà des réalisations qui satisfont à ces deux exigences, mais qui font appel à un équipement spécial pour chaque fonction à remplir et qui de ce fait sont complexes, encombrantes et d'une utilisation peu pratique. C'est pourquoi, afin de satisfaire aux exigences cidessus sans présenter les inconvénients précités, l'équipement objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend d'une part une enveloppe qui renferme une masse filtrante et un espace libre et d'autre part trois passages reliant respectivement des entrées de solution de nettoyage, de vapeur de stérilisation et d'airde séchage,la-première à l'espace libre et les deux autres à la masse filtrante, un quatrième passage reliant un orifice débouchant à l'atmosphère avec cette même masse filtrante et un cinquième passage faisant communiquer l'espace libre avec un conduit destiné à pénétrer à l'intérieur du réservoir. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit conduit et le quatrième passage débouchant à l'atmosphère sont disposés de manière à traverser un condenseur de façon à éliminer par condensation et ruissellement les vapeurs d'eau pouvant provenir soit du réservoir, soit de l'atmosphère extérieure. Grâce à cet agencement, les différentes fonctions (filtrage, stérilisation, respiration, condensation) se trouvent combinées en un ensemble intégré compact. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre > à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe verticale et axiale d'un équipement conforme à l'invention; les Fig. 2 à 5 illustrent avec la Fig. 1 les diverses phases de fonctionnement de cet équipement. Cet équipement est monté verticalement sur la partie supérieure d'un réservoir R non détaillé qui comporte à sa base (non représentée) un orifice de remplissage et un orifice de vidange pour un liquide alimentaire tel que du lait par exemple. I1 se compose d'une enveloppe cylindrique creuse 1 d'axe X-X à l'intérieur de laquelle est disposée une masse filtrante poreuse ou filtre cylindrique plein 2. Les dimensions de ce filtre a sont telles qu'il subsiste un espace annulaire 3a entre sa surface latérale et la surface latérale intérieure de l'enveloppe ainsi qu'un espace inférieur 3b entre la base du filtre et la base de 1' enveloppe. On considèrera par la suite que le plan de la Fig. 1 est un plan vertical; c'est d'ailleurs la position normale de l'équipe- ment lorsqu'il est monté sur le réservoir R. L'enveloppe cylindrique 1 est obturée à sa partie supérieure par un couvercle 4 traversé par une tubulure 5 permettant de mettre en communication l'intérieur du filtre 2, qui est fixé sous ce couvercle, avec l'extérieur de l'enveloppe. Celle-ci se prolonge à sa partie inférieure par un tube 6 qui traverse la paroi supérieure 7 du réservoir R et porte à son extrémité inférieure, donc à l'intérieur du réservoir R, une buse sphérique 8 pourvue d'une pluralité d'orifices 9. A sa partie supérieure, l'enveloppe se prolonge par un autre tube 10 de même axe et entourant la tubulure 5 qui communique avec l'intérieur du filtre 2. Ce tube 10 est doté d'une vanne 11 et, au-dessous de celle-ci, reçoit deux conduits radiaux 12 et 13 décalés l'un par rapport à l'autre en hauteur, le conduit 13 étant disposé plus haut que le conduit 13; ces deux conduits 12 et 13 débouchent à lZintérieur du tube 10 au-dessus de l'extrémité de la tubulure 5 du filtre 2. L'enveloppe est munie à sa partie supérieure et sous le couvercle 4 d'une tubulure 14 destinée à l'admission de solutions chimiques de nettoyage et qui se raccorde tangentiellement à l'enveloppe. Le conduit 12 est destiné à permettre la stérilisation par admission de vapeur et est doté d'une vanne 15. Le conduit 13 est destiné à réaliser ou à couper la communication avec l'exté- rieur suivant la posait on d'une vanne 16 dont il est muni; avant de déboucher à l'air ambiant par son extrémité inférieure 17, ce conduit 13 présente une partie 18 parallèle au tube 6 et proche de celui-ci. Cette partie 18 du conduit 13 et le tube 6 sont entourés par un condenseur 19 qui présente un orifice d'admission 20 et un orifice d'évacuation 21 pour de l'eau glacée destinée à circuler à l'intérieur de ce condenseur et autour de la partie 18 du conduit 13 et du tube 6. Le tube 10 se prolonge au-delà de la vanne -11 par un stérilisateur 22 à résistance électrique 23. Les fils 24 alimentant la résistance 23 débouchent à l'extérieur de l'équipement par une tubulure 25 et sont reliés à une source de courant non représentée. Un conduit axial 26 permet l'injection d'air sous pression lorsque la vanne 11 est ouverte; cet air est rendu stérile après passage dans le stérilisateur 22. L'équipement ainsi décrit peut remplir l'ensemble des fonctions de "respiration" du réservoir pendant son remplissage ou sa vidange (il s'agit en d'autres termes de maintenir la masse d'air qui se trouve dans le réservoir au-dessus du niveau du liquide constamment en communication avec l'atmosphère extérieure sans détruire l'état aseptique du réservoir, et ce dans le but de ne faire subir au liquide ni compression, ni dépression), de nettoyage du réservoir lorsqu'il est vide et d'une partie de l'équipement, de stérilisation à la vapeur de l'équipement et du réservoir, et enfin de séchage du filtre après cette opération de stérilisation. Les Fig. 1 et 5 illustrent la "respiration" du réservoir pendant les opérations de vidange (Fig. 1) et de remplissage (Fig. 5). Les vannes 11 et 15 sont fermées et la vanne 16 ouverte, le réservoir a été préalablement nettoyé (Fig. 2), stérilisé (Fig. 3) et séché (Fig. 4) de sorte qu'il se trouve dans un état aseptique; on peut procéder au remplissage du réservoir (Fig. 5) par l'orifice inférieur prévu à cet effet. Au fur et à mesure que le niveau du liquide s'élève dans le réservoir, l'air contenu dans celui-ci pénètre dans la buse 8 par les orifices 9, traverse le tube 10 puis la masse filtrante et est évacué par le conduit 13 (la vanne 16 étant ouverte) jusqu'à l'extérieur en s'échappant par l'extrémité 17 du conduit 18. La circulation de l'eau glacée est établie dans le condenseur 19 entre son orifice d'entrée 20 et son orifice de sortie 21,de sorte que les vapeurs d'eau susceptibles d'être évacuées du réservoir en même temps que l'air sont condensées au niveau du tube 6 et retous- nent par ruissellement à l'intérieur du réservoir R. Cette précaution est très importante dans le cas où le filtre est réalisé à partir d'une masse métallique pouvant être détériorée par la présence de vapeur d'eau ou d'humidité.Le liquide (lait) remplissant le réservoir R est bien sûr exempt de germes. Dans cette phase de remplissage, la "respiration" du réservoir consiste à faire passer l'air qu'il contient de l'in térieur à l'extérieur de celui-ci après passage dans le condenseur 19. Lors de la vidange (Fig. 1) du réservoir R, par l'orifice prévu à la base de celui-ci, la circulation de l'air se fait en sens inverse c'est-à-dire depuis l'extérieur jusqu'à l'intérieur du réservoir; dans ce cas une précaution supplémentaire doit être prise: il faut que l'air admis soit stérile, ce que permet le passage de cet air à travers la masse filtrante 2. Les vannes 11 et 15 sont fermées et la vanne 16 ouverte et l'air pénètre par l'extrémité 17 du tube 18 dans le conduit 13 et est débarrassé de sa vapeur d'eau en traversant le condensateur 19; le condensat est éliminé par simple ruissellement. L'air pénètre par la tubulure 5 dans le filtre 2 et est admis dans le réservoir R par les orifices 9 de la buse 8. Comme il ressort des deux phases de fonctionnement cidessus: remplissage et vidange du réservoir, dans les deux cas la masse d'air située au-dessus du niveau du liquide est à tout moment à la pression atmospherique et n'exerce donc sur le liquide ni compression, ni dépression. De plus, le filtre 2 ne subit aucun risque de détérioration par la vapeur d'eau aussi bien lorsque l'air est évacué du réservoir R (remplissage) que lorsqu'il est admis depuis l'extérieur vers l'intérieur du réservoir (vidange); dans les deux cas, c'est le condenseur 19 qui élimine la vapeur d'eau par condensation et évacuation parruissellement. La Fig. 3 illustre le nettoyage du réservoir et d'une partie de l'équipement. Le réservoir R est vide et on effectue son nettoyage à l'aide de solutions chimiques classiques. Les vannes ll et 15 sont fermées et la vanne 16 ouverte comme pour la vidange (Fig. 1). La circulation de l'eau glacée dans le condenseur 19 est arrêtée. Les solutions chimiques de nettoyage sont admises par la tubulure 14 dans l'enveloppe cylindrique 1 et, compte tenu de l'espace 3a qui est ménagé entre la périphérie du filtre 2 et la surface intérieure de ltenveloppe, lèchent ce filtre en le débarrassant des particules provenant de l'intérieur du résèrvoir et qui auraient pu être entraînées par l'air au moment de l'évacuation de celui-ci lors du remplissage du réservoir.En raison du raccordement tangentiel de la tubulure 14 avec l'enveloppe cylindrique les solutions prennent autour du filtre un mouvement tourbillonnalre qui favorise le nettoyage. Lorsque les solutions de nettoyage parviennent dans la buse 8 prévue à la base du tube 6 et disposée à l'intérieur du réservoir R, elles sont projetées contre les parois intérieures du réservoir R sous forme de jets multiples. La Fig. 3 illustre la stérilisation à la vapeur de l'é- quipement et du réservoir. On arrête l'alimentation en solution chimique de nettoyage et on procède à un rinçage de tous les éléments ayant été en contact avec ces solutions chimiques; il suffit pour cette opération de remplacer l'alimentation en solution chimique par une alimentation en produit de rinçage quelconque. On ferme les vannes Il et 16 et on ouvre la vanne 15 pour permettre l'admission de vapeur. La vapeur pénètre à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique 1 et la remplit en imprégnant la masse filtrante 2; le circuit d'eau froide du condenseur 19 n'est pas alimenté et la vapeur pénètre à l'intérieur du réservoir R par des jets issus des orifices 9 de la buse 8. il s'établit ainsi dans l'équipement et dans le réservoir une pression de vapeur correspondant à celle souhaitée. Bien que le condenseur 19 soit inactif pendant cette phase de stérilisation, il pourra par endroits se créer des phénomènes de condensation; les condensats seront récupérés par ruissellement dans le réservoir R. Cependant la masse filtrante 2 ne peut supporter d'être imprégnée de vapeur d'eau ou de condensat et la phase suivante a justement pour objet de la séeher. La Fig. 4 illustre ce séchage de la masse filtrante. Les vannes 15, ll et 16 sont fermées. On alimente en courant électrique la résistance 23 en bouclant ses fils 24 sur une source de courant appropriée. L'air contenu dans le stérilisateur 22 et au-dessus de celui-ci est porté à une température à laquelle il est stérile. On ouvre alors la vanne 11; l'air sous pression admis par la tubulure 26 traverse donc le stérilisateur 22 et est admis stérile dans l'équipement. Cet air stérile a pour but de sécher l'intérieur de l'équipement et surtout la masse filtrante 2. On dispose ainsi pour les phases ultérieures d'une masse filtrante 2 sèche et pleinement efficace pour sa fonction de filtration et sans risque de détérioration par l'humidité. Pendant cette période de séchage, l'eau éliminée de la masse filtrante et des parois intérieures de l'équipement peut ruisseler pour s'écouler dans le réservoir R par la buse 8. La vanne 11 est alors fermée et l'équipement et le réservoir sont prêts pour une phase de remplissage (Fig. 5) déjà décrite. L'équipement décrit peut être monté sur des réservoirs de diverses contenances; le dimensionnement des éléments de cet équipement sera dans chaque cas fonction des dimensions'du réservoir équipé et des débits nécessaires (pour les solutions de nettoyage , la vapeur de stérilisation, l'air de séchage ainsi que pour l'eau glacée circulant au travers du condenseur). L'équipement peut, au lieu d'être monté sur le réservoir R, être disposé ! cté de celui-ei, mais toujours verticalement afin de permettre le ruissellement des condensations. Le réservoir R étant muni d'un orifice de remplissage et d'un orifice de vidange distincts, ces deux opérations peuvent se réaliser soit successivement, soit simultanément; la fonction de "respiration" s'opèrera soit dans un sens (pénétration d'air extérieur après condensation et filtration), soit dans l'autre (sortie d'une partie de l'air contenu à l'intérieur du réservoir après condensation) suivant l'évolution du niveau du liquide à l'intérieur du réservoir et l'évolution du volume libre au-dessus de ce niveau, ce qui correspond alors au trajet de l'air représenté soit par la Fig. 1, soit par la Fig. 5. L'ensemble de "respiration" prévu au sein de l'équipe- ment remplace avantageusement les dispositifs classiques comprenant un groupe de régulation d'air comprimé ou détendu qui refoule ou aspire les quantités d'air nécessaires pour équilibrer la pression dans le réservoir au-dessus du niveau du liquide, un filtre à cartouche rechargeable étant par ailleurs interposé entre le groupe et le réservoir. On évite donc ici l'emploi d'un élément moteur pour la fonction respiration. L'équipement est compact puisqu'il regroupe tous les éléments sur une même colonne et multifonctionnel; de plus tous les organes à manoeuvrer (vannes 11, 15 et 16) sont regroupés côte à côte. La masse filtrante 2 solidarisée du couvercle 4 par le passage du conduit 5 est facilement et rapidement remplaçable; de plus sa durée de vie est accrue par le fait qu'on évite la pénétration de vapeur d'eau dans la masse filtrante ou qu'on élimine cette vapeur d'eau par le séchage après stérilisation à la vapeur. -REVENDICATIONS l.-Equipement de traitement multiple pour réservoir aseptique,caractérisé en ce qu'il comprend d'une part une enveloppe (1) ab qui renferme une masse filtrante (2) et un espace libre (3 -3 ) et d'autré part trois passages (14,12-10-5,26-10-5)reliant respectivement des entrées de solution de nettoyage,de vapeur de stérilisation et d'air de séchage,la première à l'espace libre (3a-3b) et les deux autres à la masse filtrante (2),un quatrième passage (18-13-5) reliant un orifice (17) débouchant à l'atmosphère avec cette même masse filtrante (2) et un cinquième passage (6) en forme de conduit communiquant avec l'espace libre (3a-3bet destiné à pénétrer à l'intérieur du réservoir (R). 2.- Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conduit (6) et le quatrième passage (13-18) débouchant à l'atmosphère sont disposés au moins en partie côte à côte de manière à traverser un condenseur (19), le conduit (6) étant disposé verticalement au-dessous de l'enveloppe (1). 3.- Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) est cylindrique et présente le même axe (X-X) que le conduit (6). 4.- Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) présente à sa partie supérieure un couvercle (4) sous lequel est fixée la masse filtrante (2) et qui est traversé par une tubulure (5) faisant partie des deuxième (12-10-5), troisième (26-10-5) et quatrième (18-13-5) passages. 5.- Equipement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace libre (3a-3b) comprend un espace périphérique (3a) entourant la masse filtrante (2) et un b espace inférieur (3b) situé au-dessous de cette masse filtrante. 6.- Equipement suivant la revendication 5, caractérisé en ce que premier passage (14) comprend une tubulure débouchant suivant la direction de la paroi de l'enveloppe (1) à la partie supérieure de l'espace périphérique 7.- Equipement suivant lune quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deuxième (12-10-5), troisième (26-10-5) et quatrième (18-13-5) passages présentent une partie commune (10-5) reliée à la masse filtrante et dans laquelle débouchent, à proximité les uns des autres, trois conduits distincts respectifs (12,26,13) comportant chacun un organe d'interruption d'écoulement (15,11,16). 8.-Equipement suivant l'une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que le troisième passage (26-10-5) comprend une partie sur laquelle est interposé un organe stérilisateur (22). 9.- Equipement suivant la revendication 4,lorsqu'elle dépend de la revendication 2, caractérisé en ce que le quatrième passage (13-18) comprend, à partir de son orifice (17) débouchant à l'atmosphère, une partie (18) disposée à côté dudit conduit (6), à l'intérieur du condenseur (19) qui les entoure, au-dessous de l'enveloppe (1), et une partie (13) qui longe cette enveloppe (1) pour être relié à la tubulure (5) traversant le couvercle (4) de 1' enveloppe. 10.- Equipement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit conduit (6) se termine > à l'intérieur du réservoir (R), par une buse sphérique (8) présentant une pluralité d'orifices (9).