Brevet FR2616627A1 — publié le 19881223

PROCEDE POUR DETRUIRE LES BACTERIES SPORULEES ET VEGETATIVES DANS LES PRODUITS LIQUIDES A BASE DE LAIT, ET INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE. L'invention concerne un procédé pour détruire les bactéries sporulées et végétatives dans les produits liquides à base de lait, notamment pour la fabrication des fromages et particulièrement celle des fromages à pâte cuite ; elle concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Comme on le sait, le lait contient de nombreuses bactéries. Certaines de ces bactéries sont sous forme de spores qui, lorsque les conditions deviennent favorables, notamment sous l'effet de l'élévation du pH et de la température du fromage, germent pour donner naissance à de nouvelles bactéries qui alors se multiplient. Certaines bactéries sont nécessaires. En revanche, d'autres sont indésirables. Parmi les bactéries nuisibles, on connait celles dénommées sporulées" ou "végétatives", telles que par exemple les spores butyriques, dont la présence, lors de l'affinage du fromage, est susceptible de provoquer des accidents techniques, tels que notamment des mauvais goûts et des gonflements tardifs pouvant provoquer l'éclatement des fromages. Ces bactéries sporulées ou végétatives, sont malheureusement thermorésistantes à la température de pasteurisation, que cette opération soit effectuée à basse ou à haute température, c'est-à-dire à des températures en tout cas inférieures. à 1000C. Pour éliminer ces bactéries nuisibles, on a proposé de faire essentiellement appel à deux techniques, à savoir la technique chimique ou la technique physique. La technique chimique, plus récente, fait appel par exemple au lysozyme. Elle ne permet pas toujours de bien maîtriser les résultats. La technique physique très largement répandue fait essentiellement appel à la centrifugation, dénommée également "bactofugation" ou "dégermination" ou à la décantation dénommée alors "crèmage". Dans la centrifugation, on recueille un concentrat bactérien et des boues de débourbage riches en protéines nobles, que l'on rejette alors à l'égout. Cela provoque des nuisances (pollution) et entraîne une perte de matières d'autant plus regrettable qu'on aurait besoin de celles-ci pour la suite de la fabrication des fromages. Pour détruire ces bactéries nuisibles thermorésistantes, on a alors proposé de chauffer le lait à température élevée (100"C et plus). L'effet dépend comme on le sait du couple : température/temps. Dans une première technique connue sous le nom "UHT", on chauffe le lait à température très élevée (1400C) pendant un temps très bref : de l'ordre de une à deux secondes, notamment au moyen d'injection de vapeur. Cette technique est particulièrement adaptée pour des grandes quantités de lait, comme par exemple pour la préparation du lait de consommation, et non pour la fabrication de fromages. La seconde technique consiste à traiter à des températures plus basses mais pendant un temps plus long, par exemple en chauffant par conduction les parois d'un tube dans lequel s'écoule le lait à traiter.Cette technique de chauffage direct des parois par conduction, notamment au moyen d'un émetteur à infra-rouge, entraîne malheureusement la formation d'une croûte sur les parois internes du tube qui nécessitent alors des lavages fréquents, à défaut de quoi on affecte de manière notable le rendement énergétique, on provoque le grattinage des parois, on dénature les protéines et parfois on provoque l'apparition de goût désagréable dans le fromage. Dans le document FR-A-2 539 997, on a proposé de pasteuriser le lait en le faisant avancer dans un tube qui contient une ampoule électrique génératrice de rayons infra-rouge. Cette technique convient parfaitement pour la pasteurisation du lait, mais elle ne permet pas de détruire les bactéries nuisibles sporulées ou végétatives qui, comme déjà dit, sont thermorésistantes aux conditions de pasteurisation, qu'il s'agisse d'une basse ou d'une haute pasteurisation. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé pour détruire les bactéries sporulées et végétatives dans les produits liquides à base de lait par centrifugation puis traitement thermique, qui soit facile à mettre en oeuvre, efficace et ne présente pas les inconvénients rappelés ci-dessus. Selon l'invention, ce traitement thermique est effectué en utilisant comme source d'énergie un émetteur à infra-rouge placé dans une enceinte fermée dans laquelle défile sous pression un mélange de concentrats bactériens et de boues de centrifugation maintenus en permanence dans un mouvement turbulént rotatif. En d'autres termes, l'invention consiste - d'une part, à utiliser comme source d'énergie un émetteur infra-rouge,dont on avait déjà proposé l'emploi dans la pasteurisation - et d'autre part et surtout, à faire circuler le mélange traiter autour de cet émetteur infra-rouge en prenant bien soin de le maintenir en permanence sous pression et dans un mouvement rotatif turbulent. Cette combinaison nouvelle de moyens permet de manière surprenante d'opérer dans des conditions de température et de temps inférieures aux conditions de destruc tion de bactéries nuisibles, tout en détruisant parfaitement ces bactéries,ce qui est donc totalement inattendu, et montre bien qu'il y a interréaction des moyens entre eux, d'autant que en outre cette combinaison dénature moins les protéines du lait et supprime le phénomène rédhibitoire de gratinage des parois provoqué par tout traitement à des températures supérieures à 100"C. Ainsi le traitement selon l'invention ne s'effectue plus comme le traitement de pasteurisation sur le lait lui-même, mais sur un mélange de concentrats bactériens, c'est-à-dire issus de la phase de centrifugation et de boues de centrifugation, c'est-à-dire de boues recueillies lors de la dégermination, lors de l'écrèmage ou lors de la bactofugation et dont la viscosité et la quantité d'extraits secs sont nettement plus élevées que celle du lait. Il est indispensable que pendant tout le traitement le mélange du liquide à traiter soit maintenu en permanence dans un mouvement rotatif turbulent,afin d'obliger le mélange à bien passer devant l'émetteur infra-rouge et à ne pas stationner devant celui-ci. Avantageusement, en pratique, le mélange liquide à traiter est introduit à une pression comprise entre 2,5 et 3 bars et est chauffé à une température comprise entre 120 et 1250C pendant un temps compris entre 30 et 60 secondes. En effet, on a observé qu'il était indispensable que le mélange soit introduit sous une pression positive constante, sinon la circulation s'effectuerait mal et, d'une part on risquerait de provoquer le phénomène de gratinage et d'autre part, d'atteindre la pression de vapeur. De même si la pression n'est pas constante, on diminue l'effet stérilisant. On a constaté que l'on obtient les meilleurs résultats à une pression comprise entre 2,5 et 3 bars car, au-delà de trois bars, l'amélioration obtenue est négligeable compte-tenu du surcoût nécessaire. De même, on a constaté qu'il était indispensable que la température soit comprise entre 120 et 125"C pendant notamment 45 secondes. Comme déjà dit, il est surprenant qu'en opérant dans ces conditions qui sont inférieures à celles du couple : température/temps nécessaire pour la destruction des bactéries nuisibles, qu'on obtienne néanmoins cette destruction. Si on chauffe à une température inférieure à 1200C, le procédé est peu efficace. En revanche, si on dépasse la température de 135"C, on augmente rapidement le risque d'apparition du phénomène rédhibitoire de gratinage, c'est-à-dire d'encrassement des parois internes. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, notamment dans une chaîne continue de fabrication de fromages. Cette installation du type comprenant - un moyen d'amenée du mélange à traiter, - un tube isolé à l'intérieur duquel est disposé au centre un émetteur infra-rouge axial au tube, - un organe de sortie du mélange traité, se caractérise en ce qu'elle comporte également - des moyens d'amenée du mélange au tube sous pres sion positive constante, - des moyens pour faire avancer le mélange dans le tube sous un régime turbulent rotatif. Avantageusement, en pratique - l'installation comporte également un échangeur récupérateur connecté à l'entrée et à la sortie du tube de traitement - le tube de traitement est constitué par un tube isolé dans lequel s'écoule le mélange à traiter en régime turbulent rotatif, et la source d'énergie est constituée par un émetteur infra-rouge entouré d'un tube en quartz transparent, disposé coaxialement au centre du tube isolé - le tube isolé comporte une tubulure d'amenée du mélange à traiter, et une tubulure de sortie du mélange traité, disposées toutes deux tangentiellement au tube, de manière à entretenir le mélange en permanence sous pression positive constante dans un mouvement rotatif turbulent - l'émetteur infra-rouge coaxial au tube, comprend deux lampes infra-rouges parallèles coaxiales, la première fixe émettant en permanence, la seconde émettant de façon modulée. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique sommaire d'une installation conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 représentent une vue sommaire en coupe respectivement selon les coupes II-II' et III-III' du tube de traitement caractéristique de l'invention. Le lait à bactcfuger est introduit par un conduit (1) à une température comprise entre 55 et 650C, par exemple 63"C, dans une centrifugeuse (2), d'où l'on extrait en (3) le concentrat et les boues de débourbage. Ce mélange liquide riche en protéines, mais également en bactéries sporulées et végétatives est tout d'abord envoyé dans un bac de décantation des mousses (4), puis transporté par une pompe centrifuge (5) jusqu'à un bac d'alimentation (6).Pour éviter la fermentation continue, mais pour permettre une alimentation correcte de la pompe (7), ce bac (6) doit être le plus petit possible. Le mélange est alors pompé par une pompe positive (7) qui débite un volume et une pression constante. Le mélange pénètre alors en (8) dans un système (9) échangeur-récupérateur notamment du type à plaque, tel que par exemple celui qui est décrit dans le brevet français 2 539 997 visé dans le préambule. Comme on le sait, la fonction de ce système échangeur-récupérateur (9) est d'augmenter la température du mélange à traiter qui sort en (10) et de refroidir en revanche la température du mélange traité en (15).Dans la conduite (10), la température du lait est ainsi de l'ordre de 80 à 100"C.Selon une caractéristique fondamentale de l'invention, le mélange à traiter pénètre par le conduit (10) dans un tube cylidnrique isolé (11) en acier inoxydable, par exemple de 100 cm de longueur pour 4 cm de diamètre interne. Selon une caractéristique fondamentale de l'invention (figure 2), le conduit d'amenée est tangentiel au tube de traitement (11) pour ainsi, sous l'effet de la pression posivite constante assurée par la pompe (7), entrainer le mélange dans le tube (11) dans un mouvement rotatif turbulent permanent, et ce pcur éviter toute stagnation du mélange soit le long des parois soit sur la source d'énergie interne (12).Pour cette même raison, la sortie (13) disposée à l'autre extrémité du tube (11) est également tangentielle pour que les extrémités se comportent bien comme une volute de pompe. A défaut, la chaleur provoquée par la source d'énergie (12) provoquerait au point de stagnation un brulage du produit sur le tube de quartz (22) entourant l'émetteur infra-rouge (20,21). Selon une caractéristique originale de l'invention, la source émettrice (12) est comme déjà dit constituée par un émetteur à infra-rouge disposé à l'intérieur du tube (11) et coaxial à celui-ci. Dans une forme de réalisation avantageuse, cet émetteur (12) est constitué par deux lampes respectivement (20) et (21), parallèles, disposees dans l'axe longitudinal du tube (11), entourées d'un tube (22) de quartz transparent. La première lampe (20) est fixe et émet en permanence. En revanche, la seconde lampe (21) est régulée par un régulateur électronique Far balayage, c'est-à-dire par un système de régulation tout ou rien qui permet ainsi de bien stabiliser la température du mélange lors du mouvement turbulent rotatif dans le tube (11). Dans une forme de réalisation, ces tubes émetteurs coaxiaux à infra-rouge (20-22) ont une puissance de 6000 Watts et émettent dans l'infra-rouge sur une longueur d'onde voisine de 26 microns. Le mélange traité (voir figure 3) est extrait par un conduit (13) également tangentiel à (11) pour être amené à une enceinte thermique isolée (14) destinée à maintenir le mélange traité à température voulue ccmprise entre 120 et 1250C pendant le temps nécessaire pour détruire les bactéries nuisibles1 par exemple de l'ordre de 45 secondes. Le mélange traité est alors introduit en (15) dans le système échangeur (9). Le mélange refroidi, par exemple à température de 83"C est repris par un conduit (16) pour être amené à une vanne (17) à pression constante pour bien maintenir la tension de vapeur du mélangera traiter en amont de l'installation jusqu'à la pompe (7). Un conduit (18) renvoie le mélange traité au conduit (19) connecté à la centrifugeuse (2) pour réincorporer le mélange traité dans le lait dégerminé du conduit (19) qui est ainsi débarrassé des spores butyriques,mais non des protéines recherchées. De là, le lait est ensuite envoyé en continu sur la chaîne de fabrication. Dans une autre forme de réalisation, le concentrat et les boues récupérées en (3) peuvent être directement envoyées dans le bac (6) (trajet indiqué en pointillé sur la figure 1). Le procédé et l'installation selon l'invention présentent de nombreux avantages par rapport aux systèmes connus et exploités jusqu'à ce jour. On peut citer - la possibilité de détruire totalement les bacté- ries nuisibles, notamment les bactéries sporulées et végétatives ; - la possibilité de réincorporer le mélange traité au lait, donc de réincorporer dans celui-ci les protéines recherchées qui jusqu'alors étaient éliminées .; - la possibilité d'intégrer l'installation dans une ligne de fabrication continue de fromages - l'amélioration du rendement énergétique - l'abaissement du taux de dénaturation des protéines recherchées - l'augmentation du rendement fromager et de la qualité gustative des fromages. De la sorte, ce procécé et cette installation peuvent être utilisés avec succès pour tout type de traitemer.t du lait destiné à le débarrasser des bactéries nuisibles, notamment pour la fabrication de fromages et plus particulièrement de fromages à pâte cuite. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour détruire des bactéries sporulées et végétatives dans des produits liquides à base de lait, par centrifugation (2) puis traitement thermique (11,12) caractérisé en ce que ledit traitement thermique est effectué en utilisant comme source d'énergie un émetteur infra-rouge (12) placé dans une enceinte fermée (11) dans laquelle défile sous pression (7) un mélange de concentrat bactérien et de boues de centrifugation, maintenu en permanence dans un mouvement turbulent rotatif. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant le traitement, le mélange à traiter est maintenu en permanence sous une pression positive constante voisine de 2,5 bars. 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement thermique par l'émetteur infra-rouge est effectué à une température comprise entre 120 et 1250C pendant un temps compris entre 32 et 60 secondes. 4/ Installation pour détruire des bactéries sporulées et végétatives dans des produits liquides à base de lait comprenant - un moyen de centrifugation (2) d'où l'on récupère en (3) un mélange de concentrat bactérien et de boues de centifugation - un moyen (10) d'amenée de ce mélange à traiter, - un tube isolé*(ll) à l'intérieur duquel est disposé au centre un émetteur infra-rouge (12) coaxial au tube (11), - un organe de sortie (13) du mélange traité, caractérisé en ce que cette installation comporte également - des moyens d'amenée (7) du mélange au tube (11) sous pression positive constante, - des moyens (10,13) pour faire avancer ce mélange dans le tube (11) sous un régime turbulent rotatif. 5/ Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend également un système échangeur-récupérateur (9) disposé entre la pompe positive (7) et lé tube (11) de traitement thermique. 6/ Installation selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que l'émetteur infra-rouge (12) disposé coaxialement au centre du tube (11) est constitué par une lampe infra-rouge (20) entourée d'un tube transparent en quartz (22). 7/ Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'émetteur infra-rouge (12) coaxial au tube ce traitement (11) comprend deux lampes infra-rouge (20,21) parallèles, coaxiales au tube (11), entourées d'un tube transparent en quartz (22), la première lampe (20) étant fixe et émettant en permanence, alors que la seccnde (21) est modulée. 8/ Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le tube isolé (11) de traitement comporte une tubulure d'amenée (10) du mélange à traiter et une tubulure de sortie (13) du mélange à traiter disposées tangentiellement par rapport au tube (11), de manière à entretenir le mélange sous pression positive constante dans un mouvement rotatif turbulent.