Brevet FR2603777A1 — publié le 19880318

Dispositif de mesure d'Unités de Pasteurisation et installation de pasteurisation utilisant ce dispositif. La présente invention se rapporte à un dispositif, mobile et autonome, de mesure d'Unités de Pasteurisation, ainsi qu'à une installation de pasteurisation de produits alimentaires contenus dans des récipients, qui utilise ce dispositif de mesure. Afin de leur procurer une bonne stabilité, tant au plan biologique qu'au plan gustatif, il est nécessaire de faire subir aux produits alimentaires, qu'il s'agisse par exemple de produits laitiers, de jus de fruits ou de produits alcoolisés tels que des bières, une opération de pasteurisation après qu'ils aient été conditionnés dans des récipients tels que bouteilles ou boîtes. L'opération de pasteurisation est réalisée par chauffage du liquide, conditionné dans son récipient, à l'intérieur d'un tunnel le long duquel le récipient est déplacé, appelé pasteurisateur à tunnel. Dans le tunnel de pasteurisation son normalement réalisées successivement une phase de réchauffement procurant une montée régulière de température au cours de laquelle s'effectue un préchauffage, puis un chauffage accéléré dans une zone dite de prépasteurisation, puis une phase de maintien à température palier dans une zone dite de pasteurisation et enfin une phase de refroidissement dans une zone de refroidissement. Le tunnel de pasteurisation est équipé de rampes d'arrosage des récipients par un liquide d'arrosage à température déterminée pour chaque rampe ou groupe de rampes successives, la température du liquide d'arrosage définissant la phase ou zone de préchauffage, prépasteurisation, pasteurisation ou refroidissement. Une bonne pasteurisation se caractérise par - l'acquisition par le produit d'un certain nombre "d'Unités de Pasteurisation", ou UP, - le non-dépassement d'un nombre prédéterminé d'UP. Rappelons que l'on définit comme "Unité de pasteurisation", ou UP, I'effet de pasteurisation obtenu par exemple dans la bière par une minute de maintien de température à 60"C (140"F). L'effet de pasteurisation est par définition la destruction biologique provoquée par le maintien d'une température déterminée, fonction du produit, pendant un certain temps. Le nombre NUP d'Unités de Pasteurisation acquis au cours d'un intervalle de temps t est donné par la formule suivante T-x T-x NUP = t x 10 z où - x est une constante spécifique du produit, égale à 60 dans le cas de la bière par exemple, - T est la température du produit en "C, - z est un paramètre fonction des bactéries à détruire, égal à 7 dans le cas de la bière par exemple. En pratique, les récipients clos, contenant un liquide à pasteuriser, sont déplacés sur un tablier, à l'intérieur du tunnel où est réalisée la pasteurisation. Dans ce tunnel, les récipients sont arrosés par une série de rampes alimentées en eau, chaude ou froide selon le cas, avec un débit ajusté. I1 est à noter qu'il est industriellement aisé de mesurer les températures d'arrosage des récipients, mais qu'il est par contre industriellement impensable de mesurer en continu la température au coeur de chacun des récipients, tels que des bouteilles. Or, la formule ci-dessus permet de déterminer le nombre d'UP à partir de la température réelle du produit dans son conditionnement et non directement à partir des températures des eaux de traitement qui sont fondamentalement différen Les (plus chaudes en zone de chauffage et plus froides en zone de refroidissement). En outre, la température du produit à l'intérieur de la bouteille est très hétérogène et pour être sûr de pasteuriser l'ensemble du contenu, il convient de tenir compte de la température du point le plus froid qui se trouve à proximité du fond du récipient par suite de la convection vers le haut du liquide le plus chaud. Ainsi il est nécessaire de déterminer par le calcul la température au coeur dé la bouteille à partir des seules données mesurables: les températures des eaux avec lesquelles la bouteille a été arrosée, et le temps pendant lequel la bouteille a été arrosée. La température au coeur de la bouteille se déduit de la température d'arrosage par les lois issues de la thermodynamique, dont la forme réelle ainsi que les divers coefficients dépendent du produit, de la forme du conditionnement, du pasteurisateur et du cycle de pasteurisation. Une surveillance rigoureuse du fonctionnement du pasteurisateur est donc rendue difficile par le fait que la seule donnée aisément et continûment mesurable, la température d'arrosage, ne permet pas une déduction absolument rigoureuse, avec les moyens connus actuellement, du nombre d'UP. L'invention vise à résoudre cette difficulté au moyen d'un dispositif de mesure rigoureuse des UP, qui est soit utilisé seul pour effectuer un contrôle sequentiel, soit être utilisé comme étalon associé à un dispositif de contrôle et/ou de régulation fonctionnant en continu. Ce dispositif est un dispositif de mesure mobile et autonome, apte à parcourir le pasteurisateur comme les récipients, et il est caractérisé en ce qu'il comporte un récipient-test, de même forme et de même contenu que les autres récipients, dans lequel trempe une sonde de température, cette sonde étant reliée extérieurement à ce récipient-test à un boîtier accouplé à ce dernier et contenant un dispositif électronique de calcul et mémorisation des Unités de Pasteurisation acquises par le produit contenu dans le récipient-test. Avantageusement, le récipient-test et le boîtier sont accolés l'un à l'autre et le boîtier a un contour, cylindrique par exemple, de même type que celui du récipient-test. L'invention se rapporte également à une installation de pasteurisation comportant des sondes de mesure des températures d'arrosage des récipients le long du tunnel de pasteurisation, caractérisée en ce que ces sondes de mesure sont reliées à un organe électronique de calcul des Unités de Pasteurisation, auquel est également connecté au moins un dispositif de mesure à récipient-test de type précité, ce dispositif à récipient-test ayant précédemment parcouru le pasteurisateur et servant d'étalon à l'organe de calcul pour la détermination des coefficients utiles à celui-ci pour calculer les Unités de Pasteurisation acquises par les récipients lors de leur traversée du tunnel de pasteurisation. L'organe de calcul peut être simplement équipé d'un dispositif d'affichage, et il s'agit alors là d'un contrôleur de pasteurisation. II peut aussi avoir en outre ou uniquement une fonction de régulation. Il possède alors des cartes et des interfaces de sortie, qui lui font réaliser une optimisation de la marche du pasteurisateur par la commande de ses circuits de fluide. Par exemple, cette régulation est effectuée par le procédé décrit dans la demande de brevet français n" 85.16782 déposée précédemment par la Demanderesse sous le titre : "Procédé et dispositif de pasteurisation de produits alimentaires contenus dans des récipients". De toutes façons, I'invention sera bien comprise, et ses avantages et diverses caractéristiques ressortiront, au cours de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation de ce dispositif mobile de mesure, ainsi que d'une installation de pasteurisation utilisant ce dispositif pour réaliser soit un contrôleur de pasteurisation, soit un régulateur de pasteurisation, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels Figure I représente, en coupe selon I-I de la figure 2, ce dispositif mobile de mesure, Figure 2 en est une vue de dessus partielle, Figure 3 est un schéma-blocs du dispositif électronique de calcul et mémorisation placé dans ce dispositif de mesure, Figure 4 montre l'utilisation simple de ce dispositif de mesure comme contrôleur séquentiel de pasteurisation, Figure 5 est un schéma d'une installation de pasteurisation, utilisant ce dispositif de mesure comme étalon d'un dispositif de contrôle et/ou de régulation. Le dispositif 1, mobile et autonome, de mesure et mémorisation d'UP est représenté aux figures I et 2. Il comporte un boîtier cylindrique 2, à section circulaire, avec à sa base un socle 16 sur lequel vient se poser une bouteille-test 3 contenant le liquide 4 à pasteuriser. Une tubulure rigide 5, en L renversé, est fixée sur le couvercle 6 du boîtier 2, au moyen d'une plaque de liaison 7. La plaque 7, qui est horizontale, est soudée latéralement sur la branche horizontale 8 du tube 5 et elle est percée d'une lumière allongée 9 que traverse un gougeon fileté 10, lui-même fixé sur le couvercle 6. La position de l'axe vertical 11 de la tubulure 8 par rapport à l'axe 12 du boîtier est donc réglable par déplacement, limité et guidé par la lumière 9, de la pièce plate 7. Le blocage en position de la tubulure 5 est effectué par serrage d'un écrou à oreilles 13, qui se visse sur le gougeon 10 en vant presser la plaque 7. Sur la figure 2, la tubulure 5 est représentée en sa position d'écartement maximal. La bouteille-test 3 est une bouteille identique aux autres bouteilles contenant le liquide à pasteuriser. Elle est toutefois équipée d'un bouchon 14 qui est percé d'un orifice axial 15 destiné à livrer passage à la partie verticale du tube 5. L'orifice 15 est de diamètre très légèrement inférieur à celui de la tubulure 5, de façon à assurer I'étanchéité, le bouchon 14 étant en matière élastique, par exemple en élastomère. En fonctionnement, on enfile le tube 5 dans la bouteille 3, remplie du liquide à pasteuriser 4. Le tube 5 descend jusqu'à une hauteur h, de l'ordre du centimètre, au-dessus du fond du récipient. La pièce 7 étant en sa position extrême de la figure 2, on enfile aisément le tube dans la bouteille jusqu'à ce que le fond de celle-ci arrive au niveau horizontal de la surface supérieure du socle 16. On déplace ensuite le tube 5 et la bouteille 3 pour que cette dernière vienne s'accoler contre le boîtier 2, tout en reposant sur le socle 16. On bloque alors l'ensemble dans cette position en serrant l'écrou 13. Le tube 5 est ouvert à ses deux extrémités. Il contient une sonde de température 17 située à proximité de son extrémité ouverte inférieure. La sonde 17 est donc à coeur de la bouteille et en bas de celle-ci : pour le calcul des UP, elle relève donc la température à coeur, au point de relevé optimal. Les fils conducteurs 18 de sortie de la sonde 17 courent dans le tube 5 le long de son axe et en sortent par son extrémité ouverte supérieure pour pénétrer de manière étanche dans un canal latéral et vertical 19 de la paroi du boîtier 2. Ils en sortent vers le bas et sont reliés, dans l'espace interne creux 20 du boîtier aux cartes électroniques 21, alimentées en énergie électrique par une pile non représentée et située dans l'espace 20. L'espace intérieur 20 est calorifugé par un revêtement 22 en matériau isotherme. Le socle 16 sert de plaque de base pour le boîtier 2, et est vissé sur celui-ci par des vis 23. Il maintient en place un autre socle 24 qui forme le plancher plat de l'espace 20 et qui supporte les cartes 21. La partie 25 du socle 24 opposée à l'espace 20 est creuse et elle reçoit une prise multibroches 26 constituant la sortie de données du dispositif électronique 21. Un trou axial taraudé- 27 permet le vissage manuel d'un bouchon 29 qui vient fermer la base du boîtier 2, I'étanchéité étant assurée par un joint 30. L'ensemble constitué par le récipient-test 3 et le boîtier 2 forme un "baladeur" que l'on introduit avec le flot des autres bouteilles en amont du pasteurisateur pour le recueillir ensuite en sortie de celui-ci. Pendant toute sa traversée du tunnel de pasteurisation, le dispositif électronique 21 enregistre et mémorise les températures à coeur de la bouteille-test 3, mesurées par la sonde 17, et il calcule et mémorise simultanément les UP acquis par le liquide 4 se trouvant dans cette bouteille. On a représenté sur la figure 3 un schéma-bloc du dispositif électronique contenu dans les cartes 21. Le capteur 17 fournit son information à un amplificateur-adaptateur 31, dont la tension électrique de sortie est appliquée à un convertisseur analogique-numérique 32, dont les informations numérisées sont appliquées, par un bus 33, au microprocesseur 34. Ce microprocesseur est en liaison permanente, par un bus 35, avec une mémoire de programme et de données 36. Les informations en sortie du microprocesseur 34 sont recueillies sur la broche 26 par l'intermédiaire d'une interface 37. Le baladeur 1 peut être utilisé, pour le contrôle de la qualité de la pasteurisation, et même pour la régulation du pasteurisateur, de diverses manières, dépendant essentiellement des moyens dont on dispose. On remarquera par ailleurs avec intérêt que sa forme extérieure, revenant à une bouteille accolée à un récipient cylindrique, I'intègre parfaitement bien au flot de bouteilles du point de vue fonctionnel. Il n'existe ainsi pas de risque de chevauchement du boîtier par les bouteilles avoisinantes, pas de risque de chute de celles-ci sur le boîtier, et la mesure n'est pas faussée en raison d'un espace anormal entre les bouteilles, comme ce serait le cas avec un boîtier parallélépipèdique par exemple : tout se passe ici, pour la bouteille-test, comme si elle se trouvait au milieu des autres, à l'instar de ces dernières. La figure 4 schématise l'utilisation du baladeur I en contrôleur séquentiel de la qualité de la pasteurisation, cette utilisation étant la plus dépouillée, et donc la moins onéreuse. Dans cette forme d'utilisation, on fait passer de temps en temps, par exemple toutes les quatre heures, le baladeur I dans le pasteurisateur puis, dès qu'il sort du tunnel, on récupère celui-ci et l'on branche sur sa sortie de données 26 (figure 1) le câble d'entrée 38 d'une imprimante 39, qui fournit sur sa bande 40, entre autres renseignements, la liste des UP acquis progressivement par la bouteille-test au cours de sa traversée du tunnel, tout le long de celui-ci. La figure 5 schématise un contrôleur en continu de la qualité de la pasteurisation, utilisant le baladeur 1 comme étalon. Il comporte un calculateur 41, avec imprimante 42, dans lequel on entre d'une part, par des connexions 43, les données de mesure des températures d'arrosage relevées dans le pasteurisateur 44, et d'autre part, par une connexion 45, les données emmagasinées dans le baladeur I lors d'un dernier passage, effectué par exemple en début de journée, de ce baladeur dans le pasteurisateur 44. Les données introduites en 45 dans le calculateur 41 servent à celui-ci d'étalon, en lui fournissant à tout moment les coefficients qui lui permettent de calculer, à partir des mesures de températures d'arrosage transmises sur 43, les UP acquis à tout moment par une bouteille traversant effectivement le pasteurisateur. Le résultat de ce calcul effectif d'UP est visualisé sur l'écran 46 du calculateur 41, et/ou reproduit sur la bande 47 de l'imprimante 42. Le contrôleur de la figure 5 permet de surveiller continûment le bon déroulement de la pasteurisation, et donc d'intervenir immédiatement lorsque l'on constate une anomalie. Enfin, en ajoutant au calculateur 41 des cartes et interfaces de sortie vers le pasteurisateur 44, comme schématisé par la connexion en pointillés 48 sur la figure 5, le contrôleur de la figure 5 se transforme, et c'est le haut de gamme pour ce genre de matériel, en un régulateur d'UP qui pilote des accessoires sur la machine de façon à assurer une bonne pasteurisation. Un procédé et un dispositif de régulation utilisables sont par exemple décrits dans la demande de brevet français n"85.16782 précitée. Le baladeur de l'invention est donc un élément modulaire, utilisable dans des équipements de complexité pour la surveillance et la conduite de la marche d'un pasteurisateur. Les exemples de réalisation qui viennent d'être décrits n'ont bien entendu aucun caractère limitatif et en particulier d'autres variantes d'utilisation du baladeur pourraient être mises en oeuvre sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICAnONS 1. Dispositif de mesure, mobile et autonome, apte à parcourir un pasteurisateur avec les autres récipients, caractérise en ce qu'il comporte un récipient-test (3), de même forme et de même contenu (4) que les autres récipients, dans lequel trempe une sonde de température (17), cette sonde étant reliee extérieurement à ce récipient-test (3) à un boîtier (2) accouplé à ce dernier et contenant un dispositif électronique (21) de calcul et mémorisation des Unités de Pasteurisation acquises par le produit (4) contenu dans le récipient-test (3). 2. Installation de contrôle continu de pasteurisation utilisant au moins un dispositif de mesure (1) selon la revendication 1, le pasteurisateur (44) étant muni de dispositifs de mesure des températures d'arrosage des récipients le long du tunnel de pasteurisation, caractérisée en ce que ces dispositifs de mesure de températures d'arrosage sont reliées (connexion 43) à un organe électronique (41) de calcul des Unités de Pasteurisation, auquel est également connecté (connexion 45) au moins un tel dispositif de mesure (I) à récipient-test (3), ce dispositif (1) ayant précédemment parcouru le pasteurisateur (44) et servant à l'organe de calcul (41) d'étalon pour la détermination des coefficients nécessaires à celui-ci pour calculer les Unités de Pasteurisation acquises par les récipients lors de leur traversée du tunnel de pasteurisation. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'organe de calcul (41) est couplé à un dispositif d'affichage (46,42) réalisant un contrôle de la qualité de la pasteurisation. 4. Installation selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que l'organe de calcul (41) est associé à des sorties (48) de régulation du pasteurisateur (44).