Brevet FR2543410A1 — publié le 19841005

L'inventi Qn se rapporte à un procédé de re- constitution et de traitement thermique de produits ali- mentaires liquides, dans lequel la reconstitution s'effec- tue par dilution avec de l'eau d'un concentré renfermant les constituants de base du produit alimentaire, tandis que le traitement thermique es-t un traitement assurant la conservation du produit reconstitué, tel qu'une pasteu- risation ou une stérilisation. De nombreux pays ou contrées du monde ne dis- posent pas de sources locales de production de certains produits alimentaires liquides, tels que le lait ou les jus de fruit Dès lors, l'existence de distances pénali- santes entre producteur et consommateur rend intéressante la fabrication sur place de tels produits à partir de leurs constituants, mis sous forme de poudre ou de concentré, et d'eau Une fois reconstitués, ces produits liquides doi- vent être soumis à un traitement de conservation (stérili- sation, pasteurisation, chambrage, etc), puis conditionnés de façon stérile. Les-procédés mis en oeuvre jusqu'ici consis- tent en une reconstitution préliminaire du produit alimen- taire avec stockage intermédiaire dans un réservoir, puis traitement thermique de stérilisation ou de pasteurisation. Par ailleurs, le traitement thermique est habituellement effectué soit indirectement à travers des parois, soit directement en injectant de la vapeur d'eau à température élevée dans le produit reconstitué ou en faisant tomber ce dernier sous forme de gouttelettes dans de la vapeur d'eau à température élevée Ces modes opératoires présentent l'inconvénient en chauffage direct de créer des dépôts contre les parois ou de caraméliser, et en chauffage direct de causer l'incorporation au produit traité d'une certaine quantité d'eau excédentaire,, qui doit être postérieurement enlevée. Il résulte de ce qui précède que les procédés connus sont complexes et dispendieux en investissements, en personnel et en énergie. L'invention a pour but de remédier à ces incon- vénients, notamment par suppression de la phase inter- médiaire de stockage du produit reconstitué avant trai- tement thermique. Ce but est atteint selon l'invention grâce à un procédé qui consiste essentiellement à utiliser, pour la reconstitution du produit alimentaire, de l'eau portée à une température telle qu'elle conduise à un mélange reconstitué dont la température est voisine de celle à laquelle doit être effectué le traitement thermique dé- siré Ce procédé assure ainsi la reconstitution de pro- duits alimentaires liquideset, simultanément, leur trai- tement thermique de conservation On obtient de ce fait les produits finis non pas à partir de produits recons- titués en une étape intermédiaire, mais directement à partir de concentrés (ou de poudres mises sous forme de concentrés par délayage dans une petite quantité d'eau). Or, le stockage des concentrés ou des poudres, qui peut s'effectuer sans précautions particulières, est plus facile et moins onéreux, du fait de leur moindre volume, que celui des produits liquides reconstitués, dont le composant principal est l'eau D'autre part, le chauf- fage "interne" des produits par dilution avec de l'eau surchauffée assure une température ûniforme dans ceux-ci, sans le risque de décomposition au contact des parois qui apparaît lorsque le chauffage est effectué de façon "externe" à travers les parois d'un récipient, une telle décomposition affectant les qualités organoleptiques du produit fini et causant un encrassement du matériel De plus, le mode de chauffage selon l'invention évite ipso facto toute incorporation parasite d'eau excédentaire au produit reconstitué, puisque l'addition d'eau sur- chauffée s'effectue précisément en une quantité corres- pondant au taux de dilution désiré. Pour éviter d'avoir à utiliser de l'eau surchauf- fée à une température excessive pour porter'le pro- duit à la température de traitementconvenable, la frac- tion correspondant au concentré dans le produit reconsti- tué ne doit pas être trop élevée Il convient en pra- tique qu'elle ne dépasse pas 20 Z environ. Le procédé selon l'invention est particulià- rement avantageux lorsque le produit alimentaire recons- titué et traité thermiquement est, après refroidissement, directement soumis à un conditionnement stérile On passe ainsi, sans étape intermédiaire, du produit transporté et stocké sous forme de poudre ou de concentré au pro- duit final en emballage stérile, prêt pour la distribu- tion. L'invention a également pour objet un appareil- lage permettant de mettre en oeuvre le procédé défini ci-dessus Cet appareillage comprend un dispositif mé- langeur relié d'une part à une pompe doseuse délivrant le concentré soutiré d'au moins un réservoir de stockage et d'autre part à un générateur d'eau surchauffée Ce dernier comprend de préférence une pompe d'injection alimentant le dispositif mélangeur en eau surchauffée; cette pompe et la pompe doseuse précitée sont couplées mutuellement de manière que leurs débits restent cons- tamment proportionnels, le facteur de proportionnalité dépendant du taux de dilution nécessaire pour la recons- titution de chaque produit liquide Le dispositif mélan- geur est avantageusement doté d'une sonde thermostatique assurant le réglage, en fonction de la température dans ledit mélangeur, du module de chauffage' que comporte le générateur d'eau surchauffée de manière que le traitement thermique qui a lieu dans le mélangeur s'effectue correc- tement. Il convient ensuite que le dispositif mélan- geur soit suivi d'un échangeur de chaleur dans lequel-le produit reconstitué est refroidi Afin de réduire la consommation d'eau au minimum (c'est-à-dire à celle qui correspond à la reconstitution du produit), le circuit de refroidissement de cet échangeur est de préférence un circuit fermé comprenant une pompe de circulation d'eau de refroidissement et un groupe de réfrigération de cette eau, le fonctionnement de ces deux éléments étant com- mandé par une sonde thermostatique placée à la sortie de l'échangeur Par ailleurs, il est avantageux de cou- pler le circuit de refroidissement de l'échangeur au circuit d'alimentation en eau du générateur d'eau sur- chauffée, de façon à récupérer la chaleur extraite par l'échangeur du produit reconstitué pour échauffer l'eau d'alimentation dudit générateur. En aval de l'échangeur de chaleur est placé de préférence un détendeurrégulateur à clapet taré de contre-pression, qui assure en amont lemaintien d'une pression suffisante pour empêcher l'eau surchauffée de se vaporiser, la présence de vapeur au sein du mélange créant des condensats et des réactions mal contrôlables. A la sortie de l'appareillage est de préfé- rence prévu un réservoir tampon qui reçoit le produit reconstitue issu de l'échangeur, ce réservoir étant doté d'une sonde de niveau agissant sur la pompe du généra- teur d'eau surchauffée de façon à régler le régime de reconstitution du produit en fonction de la demande en aval, qui peut être en particulier celle d'un groupe de conditionnement stérile directement relié à la sortie de l'appareillage pour effectuer l'emballage du produit reconstitué et traité thermiquement. Dans une forme d'exécution avantageuse, la commande et le réglage des différents éléments constitu- tifs d'un appareillage selon l'invention sont assurés par un calculateur programmé dont le programme est choisi en fonction de chaque produit à reconstituer On peut obte- nir ainsi un ensemble de reconstitution, de traitement thermique et de conditionnement stérile complètement autonome, dont le fonctionnement se déroule automati- quement, en toute sécurité et sans intervention humaine (en dehors de l'approvisionne-ment en constituants de base), et qui peut 9 tre réalisé sous une forme simple et compacte permettant son installation sur les lieux de consommation dans des locaux quelconques sommairement aménagés, d'o abaissement des coûts de distribution du produit reconstitué et conditionné, avec adaptation im- médiate au marché local. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description qui va suivre, en r gard du dessin annexé, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure unique représente le diagramme sché- matique d'un appareillage selon l'invention. L'installation représentée comprend tout d'abord deux réservoirs I destinés à mettre sous forme de concen- tré les constituants du produit alimentaire lorsque celui-ci se présente sous forme de poudre Chacun de ces réservoirs est chargé de cette poudre et reçoit de l'eau en faible quantité pour délayer celle-ci, opé- ration favorisée par le brassage qu'assue un agitateur 2. Le remplissage et la vidange des réservoirs I ont lieu en alternance, grâce à deux vannes à trois voies comman- dées à cet effet, savoir une vanne d'entrée 3 aiguillant l'eau de délayage sur l'un ou l'autre réservoir I et une vanne de sortie 4 assurant semblablement le soutira- ge alternatif du concentré desdits réservoirs Ces ré- servoirs sont de préférence thermostatés de manière que la température du concentré qu'ils délivrent reste constante. La sortie de la vanne 4 est reliée à une pompe doseuse 5 qui introduit le concentré à extrait sec constant dans une chambre de dilution 6 sous un débit bien déterminé Cette chambre 6 reçoit également, par une conduite 7, de l'eau de reconstitution du produit issue d'un générateur d'eau surchauffée 8, lequel com- prend une pompe d'injection 2 recevant de l'eau par une conduite 10 via un régulateur d'alimentation Il et en- voyant cette eau dans un module de chauffage 12 dont la sortie est reliée à la conduite 7 Les pompes 5 et 9 sont couplées par un dispositif de liaison 13 (mécanique ou élec- tronique) réglé de manière que les débits respectifs de concentré et d'eau conduisent à un produit reconstitué offrant les proportions désirées Les entrées de la chambre 6 sont pourvus de clapets anti-retour empêchant, en cas de défaut sur l'une ou l'autre des pompes, le mélange derefluer soit vers les réservoirs-l, soit vers le générateur d'eau surchauffée 8. La chambre 6 est reliée à un mélangeur 14 o le concentré et l'eau surchauffée mis en présence dans la chambre 6 sont intimement mélangés pour donner nais- sance au produit reconstitué Ce mélangeur est de préfé- rence du type statique, comportant simplement des chicanes fixes Pour les produits difficiles à reconstituer il peut toutefois être nécessaire de prévoir un mélangeur dynamique, avec ailettes ou hélices d'agitation action- nés par un moteur Dans ce cas, le joint de l'arbre d'en- traînement de ces organes doit être parfaitement étanche ou à fuite positive pour éviter toute pollution du milieu à l'intérieur du mélangeur rendu stérile par l'injection d'eau de reconstitution surchauffée dans la chambre 6. Cette eau est portée par le générateur 8 à une température généralement supérieure à 100 I C (elle peut en pratique être comprise entre 1050 C et 150 'C), telle que la température du produit reconstitué dans le mélan- geur 14 soit voisine de la température à laquelle doit s'effectuer le traitement thermique (pasteurisation ou stérilisation) L'eau doit être en fait injectée à une température plus élevée que la température de traitement thermique, l'écart étant fonction de la nature, de la température (peu élevée) et de la proportion du concentré Le réglage correspondant est réalisé à l'aide d'une sonde thermométrique 15 couplée au mélangeur 14 (lequel est disposé dans une enveloppe de calorifugeage 16) et com- mandant un régulateur de température dont est pourvu le module de chauffage 12 du générateur 8. Le produit reconstitué issu du mélangeur 14, o il a subit le traitement thermique désiré pendant le temps convenable grâce à la reconstitution à l'aide d'eau surchauffée, est ensuite refroidi dans un échangeur de température 17 dont le circuit d'eau de refroidissement, comprenant une pompe de circulation 18 et un groupe de réfrigération 19 (de préférence un groupe frigorifique), est greffé sur la conduite 10 amenant l'eau au générateur 8, de sorte que celui-ci reçoit de l'eau échauffée par les calories récupérées par l'échangeur de chaleur 17 sur le produit reconstitué Le fonctionnement de la pompe 18 et du groupe de réfrigération 19 est commandé en fonction des besoins de refroidissement, c'est-à-dire des tempé- ratures d'entrée et de sortie de l'échangeur de chaleur 17 et du débit du produit reconstitué qui le traverse, par une sonde thermostatique 20 couplée à la sortie du- dit échangeur Par ailleurs, la conduite d'alimentation en eau est pourvue d'adoucisseurs 27 et d'un filtre bac- tériologique 28. L'échangeur de chaleur 17 est relié par une con- duite 21 à un réservoir tampon 22 o se forme une réserve de produit reconstitué, traité thermiquement et refroidi. Sur la conduite 21 est interposé un détendeur-régulateur 23 à clapet taré de contre-pression, qui évite la vapori- sation de l'eau surchauffée à la sortie du générateur 8 et dans la chambre 6 et-le mélangeur 14, avant refroidis- sement du produit reconstitué. Le réservoir tampon 22 alimente un groupe de conditionnement stérile 24 qui assuré l'emballage direct du produit reconstitué dans des récipients 25 en préser- vant le caractère stérile dudit produit Le réservoir tampon 22 est doté d'une sonde de niveau 26 qui agit sur le réglage de la pompe d'injection 9 du générateur d'eau surchauf- fée 8 en fonction du débit du groupe de conditionnement 24, et 'ce progressivement avec possibilité d'arrêt de ladite pompe. On peut distinguer dans l'appareillage décrit trois parties dont chacune remplit une fonction spécifi- que: une première partie comprenant les réservoirs 1, les vannes 3 et 4 et la pompe 5, qui contient le produit à reconstituer sous forme de concentré non stérile, de concentration et de température constantes, une deuxième partie comprenant le générateur d'eau surchauffée 8, cette eau devant servir à effectuer à la fois la dilution et le traitement thermique dudit concentré non stérile, et une troisième partie o ont lieu ces opérations de dilu- tion et de traitement thermique et qui comprend le dis- positif mélangeur 6,14 et le dispositif de refroidisse- ment 17,18, 19, lequel débouche sur le réservoir tampon 22 A ces trois parties s'ajoute une quatrième partie complémentaire, constituée par le groupe de condition- nement stérile 24 Le produit traité, tant avant qu'après reconstitution, circule dans cet ensemble constamment tenu à l'abri de l'air et sous forme liquide, sans ja- mais être en présence de vapeur d'eau. Le fonctionnement de l'ensemble de l'appareil- lage, y compris ledit groupe de conditionnement, est pi- loté par un calculateur 29 à microprocesseur; il suffit d'ajuster son programme en fonction de chaque produit alimentaire particulier à traiter pour que le déroulement des opérations et les points de réglage corrects de l'ap- pareillage se trouvent déterminés automatiquement, sans intervention manuelle et ainsi à l'abri de tout risque d'erreur humaine. Dans une phase de mise en marche de l'appareil- lage ou de redémarrage après un arrêt, il convient que l'injection d'eau dans la chambre de dilution 6 ne com- mence pas avant que cette eau ait atteint la température requise dans le module de chauffage 12 du générateur 8. A cet effet, une vanne 30 est interposée sur la conduite 7; cette vanne, commandée par une sonde thermostatique 31 couplée à ladite conduite, dirige l'eau issue du mo- dule de chauffage d'abord vers une conduite de délestage 32, puis, à l'atteinte de la température, vers la cham- bre 6 Durant la phase de délestage, la sonde 31 commande également le dispositif 13 de couplage des pompes 9 et 5 de manière que la pompe 5 soit arrêtée Celle-ci est mise en service au moment o commence l'injection de l'eau surchauffée dans la chambre de dilution 6. On voit par ailleurs sur la figure que la vanne 4 placée en amont de la pompe 5 possède une troisième entrée intermédiaire reliée à une conduite d'alimentation en eau 33 Cette disposition permet d'effectuer un rin- çage de l'appareillage, par exemple entre l'admission d'un concentré issu de l'un des réservoirs 1 et l'admis- sion d'un concentré de nature différente issu de l'autre réservoir. D'autre part, on peut prévoir un moyen assurant le maintien du concentré préparé admis dans la pompe doseuse 5 à une concentration constante, tel qu'un dis- positif de pesage du concentré agissant sur le débit d'eau de délayage de manière à maintenir constante cette concentration Le réglage à la valeur désirée peut alors être obtenu par simple affichage à l'aide d'un bouton de commande, avec éventuellement intervention du calculateur 29. REVENDICATIONS 1 Procédé de reconstitution et de traitement ther- mique de produits alimentaires liquides, dans lequel la reconstitution s'effectue par dilution avec de l'eau d'un concentré renfermant les constituants de base du produit alimentaire, tandis que le traitement thermique est un traitement assurant la conservation du produit - reconstitué, tel qu'une pasteurisation ou une stérilisa- tion, caractérisé par le fait qu'il consiste essentielle- ment à utiliser, pour la reconstitution du produit ali- mentaire, de l'eau portée à une température telle qu'elle conduise à un mélange reconstitué dont la température est voisine de celle à laquelle doit être effectué le traitement thermique désiré. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le produit reconstitué et traité thermiquement est, après refroidissement, directement soumis à un con- ditionnement stérile. 3 Appareillage permettant de mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif mélangeur ( 6,14) relié d'une part à une pompe doseuse ( 5) délivrant le con- centré soutiré d'au moins un réservoir de stockage ( 1), et d'autre part à un générateur d'eau surchauffée ( 8). 4 Appareillage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le générateur d'eau surchauffée ( 8) com- prend une pompe d'injection ( 9) alimentant le dispositif mélangeur ( 6, 14) en eau surchauffée et que la pompe doseuse ( 5) et la pompe d'injection ( 9) sont couplées mutuelle- ment de manière que leurs débits restent constamment pro- portionnels. Appareillage selon la revendication 3 ou 4, carac- térisé par le fait que le dispositif mélangeur ( 6,14) est Ill doté d'une sonde thermostatique ( 15) assurant le ré- glage, en fonction de la température dans ledit dispo- sitif mélangeur, du module de chauffage ( 12) que com- porte le générateur d'eau surchauffée ( 8). 6 Appareillage selon l'une quelconque des re- vendications 3-à 5, caractérisé par le fait que le dis- positif mélangeur ( 14) est suivi d'un échangeur de cha- leur ( 17) dans lequel le produit reconstitué est refroi- di. 7 Appareillage selon la revendication 6, carac- térisé par le fait que le circuit de refroidissement de l'échangeur de chaleur ( 17) est un circuit fermé com- prenant une pompe de circulation ( 12) d'eau de refroi- dissement et un groupe de réfrigération ( 19) de cette eau, le fonctionnement de ces deux éléments étant com- mandé par une sonde thermostatique ( 20) placée à la sortie de l'échangeur ( 17). 8 Appareillage selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que le circuit de refroidisse- ment de l'échangeur ( 17) est couplé au circuit d'alimen- tation en eau du générateur d'eau surchauffée ( 8) et que la chaleur extraits par l'échangeur ( 17) du produit reconstitué est récupérée pour échauffer l'eau d'alimen- tation dudit générateur ( 8). 9 Appareillage selon l'une quelconque des reven- dications 6 à 8, caractérisé par le fait qu'en aval de l'échangeur de chaleur ( 17) est placé un détendeur-régu- lateur ( 23) à clapet taré de contre-pression. Appareillage selon l'une quelconque des reven- dications 6 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte à sa sortie un réservoir tampon ( 22) qui reçoit le pro- duit reconstitué issu de l'échangeur ( 17), ce réservoir étant doté d'une sonde de niveau ( 26) agissant sur la pompe ( 9) du générateur d'eau surchauffée ( 8). 11 Appareillage selon l'une quelconque des re- vendications 3 à 10, caractérisé par le fait que sa sor- tie est directement relié à un groupe de conditionnement stérile ( 24) qui effectue l'emballage du produit recons- titué et traité thermiquement. 12 Appareillage selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 11, caractérisé par le fait qu'entre le dispositif mélangeur ( 6,14) et le générateur d'eau sur- chau Lfée ( 8)est interposée une vanne ( 30)qui n'autorise l'injection d'eau dans ledit dispositif que lorsque cette eau a atteint la température requise, sous l'action d'une sonde thermostatique ( 31)qui commande également l'arrêt de la pompe doseuse ( 5) en l'absence d'injec- tion d'eau. 13 Appareillage selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 12, caractérisé par le fait que, en amont de la pompe doseuse ( 5),est prévue une vanne ( 4) possé- dant une entrée d'introduction d'eau de rinçage. 14 Appareillage selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 13, caractérisé par le fait qu'un moyen assurant le maintien à une concentration constante du concentré admis dans la pompe doseuse ( 5)est prévu. Appareillage selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 14, caractérisé par le fait que la comman- de et le réglage de ses différents éléments constitutifs sont assurés par un calculateur programmé ( 29) dont le programme est choisi en fonction *de chaque produit à reconstituer.