Brevet FR2625891A1 — publié le 19890721

PROCEDE ET INSTALLATION DE CUISSON D'ALIMENTS A LA VAPEUR L'invention se rapporte généralement à un procédé et une installation de cuisson d'aliments à la vapeur et, plus particulièrement à un procédé et une installation pour la cuisson de tels aliments, en quantité industrielle et, de préférence, à température moyenne, c'est-g-dire notamment å une température inférieure à lOOeC et, de préférence voisine de 700 C. Dans le domaine alimentaire, on constate une augmentation constante de la demande en produits cuisinés ou pré-cuits, proposés aux consommateurs sous forme congelée ou non. Les aliments ainsi préparés peuvent etre conditionnés en sachets étanches, sous vide, ou en barquettes. La cuisson peut ainsi avantageusement entre effectuée après conditionnement. Par ailleurs, des études récentes ont permis de définir, pour chaque type d'aliment, les conditions optimales de cuisson, afin de préserver leurs qualités gustatives et nutritives, tout en leur assurant une conservation prolongée, après cuisson. Ces études ont montré que la montée en température, le refroidissement après cuisson, ainsi que la stabilité de la température de cuisson proprement dite, étaient des paramètres importants, caractéristiques des produits, qui devaient être maitrisés avec précision. On a remarqué, en particulier, que la température de cuisson devait etre ajustée et stabilisée de façon très précise (de préférence au degré C près) et que cette température se situait souvent en-dessous de 100-, notamment au voisinage de 70* C. On a donc expérimenté des procédés de cuisson dans lesquels des paniers contenant des aliments étaient aspergés d'eau chaude à la température prescrite. On a aussi mis en oeuvre des systèmes de bain-marie. Ces tentatives ont révélé des difficultés pour contrôler la température de cuisson et son évolution. Par ailleurs, les avantages de la cuisson à la vapeur sont nombreux, notamment sur le plan diététique, lorsque les aliments sont cuits en vrac et non dans un conditionnement étanche. On s'est cependant heurté jusqu'a ce jour à la difficulté, voire l'impossibilité d'ajuster la température de cuisson par la vapeur, en-dessous de 100* C. L'invention permet de concilier tous les impératifs évoqués ci-dessus et d'optimiser les résultats de cuisson à la vapeur. Dans cet esprit, l'invention concerne donc un procédé de cuisson d'aliments, à la vapeur, caractérisé en ce.qu'il consiste à injecter de la vapeur dans un caisson clos renfermant lesdits aliments et à ajuster la température de cuisson en contrôlant la pression dans ledit caisson. Dans la définition qui précède, la pression est à considérer en valeur absolue, c'est-à-dire qu'elle peut être supérieure ou (de préférence) inférieure à la pression atmosphérique. Ainsi, on produit la vapeur en dehors du caisson et on injecte progressivement cette vapeur dans le caisson en fonction des besoins, ce qui permet de contrôler la température å l'intérieur du caisson en agissant sur la pression qui y règne, notamment par le contrôle de la condensation de cette vapeur.Si on ajuste la pression au-dessus de la pression atmosphérique, on obtient de façon classique une cuisson au-dessus de 100"C. En revanche, une cuisson à 70"C ne pose pas plus de problèmes, puisqu'il suffit de faire régner une certaine dépression (par rapport à la pression atmosphérique) dans le caisson et de contrôler cette dépression. Autrement dit, le procédé selon la définition qui précède est en outre avantageusement caractérisé en ce qu'il consiste à entretenir et contrôler une dépression par rapport à la pression atmosphérique dans ledit caisson, pour que ladite vapeur soit maintenue à une température choisie inférieure à 100"C. L'invention concerne également une installation de cuisson d'aliments, caractérisée en ce qu'elle comprend un générateur de vapeur d'eau, un caisson clos distinct dudit générateur, renfermant lesdits aliments, la sortie de vapeur dudit générateur étant reliée audit caisson et des moyens pour contrôler la pression qui règne dans ledit caisson. Ces moyens sont de différentes natures; ils interviennent notamment sur la température de l'eau en ébullition dans ledit générateur de vapeur, sur le débit de vapeur entre ce générateur et le caisson clos, sur la condensation de vapeur à l'intérieur du caisson et sur le soutirage du condensat, à la partie inférieure de ce caisson. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une installation conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 illustre de façon schématique une installation de cuisson d'aliments, mettant en oeuvre les principes de l'invention; et - la figure 2 est un graphe illustrant un cycle de cuisson recherché pour un type d'aliment particulier, ce cycle étant susceptible d'être exécuté automatiquement par l'installation de la figure 1. En considérant plus particulièrement la figure 1, on a représenté schématiquement une installation de cuisson d'aliments, comportant notamment une chaudière formant générateur de vapeur ll et un caisson clos 12 renfermant un panier 13 dans lequel sont disposés les aliments à cuire. Le caisson est ici globablement cylindrique, avec une porte de chargement (non représentée) définie dans une face d'extrémité axiale. L'eau contenue dans le générateur de vapeur est portée à ébullition par une résistance électrique îli. Cette dernière est alimentée par intermittence sous la commande de moyens de contrôle qui seront décrits plus loin. Ainsi, les moyens de production de vapeur sont séparés du caisson de cuisson; la sortie de vapeur 15 dudit générateur est reliée au caisson 12 par un conduit 16 dans lequel sont insérées une vanne principale 17, principalement utilisée pour le remplissage initial en vapeur dudit caisson, et une vanne secondaire 18, commandée, par exemple du type électro-vanne proportionnelle, pour contrôler l'admission de vapeur supplémentaire pendant le déroulement du cycle de cuisson.Les vannes 16 et 17 sont connectées en parallèle. Le générateur de vapeur est muni d'organes de sécurité, tels qu'une soupape de surpression 20a, réglée pour s'ouvrir en cas de pression excessive dans la chaudière et un "casse-vide" 21a sous forme d'une sorte de soupape réglée, au contraire, pour s'ouvrir en cas de dépression excessive dans cette même chaudière, afin d'éliminer tout risque d'implosion. Un purgeur d'air 22a est également connecté à la sortie 15; son rôle est de laisser échapper l'air contenu dans la chaudière à la mise en service de celle-ci, de sorte que cet air soit remplacé par de la vapeur. Le purgeur est avantageusement pourvu d'un agencement thermostatique de fermeture automatique, occasionnant sa fermeture dès que la vapeur chauffée commence à s'échapper par ledit purgeur. Le caisson 12 est muni des mêmes éléments de sécurité, agencés de la même façon, å savoir : une soupape de surpression 20b, un "casse-vide" 21k et un purgeur d'air 22b pour l'évacuation de l'air contenu dans le caisson a la mise en service de l'installation. Le volume interne du caisson 12 est en outre en communication avec un pressostat 25 qui émet un signal électrique représentatif de la pression absolue (le plus souvent une dépression par rapport å la pression atmosphérique, comme indiqué plus haut) qui règne dans le caisson. Ce signal électrique pilote les fonctions de commande et de régulation, comme on le verra plus loin. Tous ces éléments sont connectés à la partie supérieure du caisson 12.Ce dernier est équipé intérieurement d'un dispositif de condensation sous la forme d'un échangeur 28 relié, par l'intermédiaire d'une vanne proportionnelle commandée 29, å une source de fluide froid, en l'occurrence ici un réseau de distribution d'eau froide EF. L'échangeur 28 et la vanne 29 sont connectés en série entre le réseau de distribution d'eau froide EF et une canalisation de vidange V. Le caisson 12 renferme aussi un ventilateur 30 entrainé extérieurement par un moteur électrique 31. Ce ventilateur est surtout utilisé pendant une phase de refroidissement, après cuisson, en même temps qu'une batterie de refroidissement comportant au moins un échangeur 32 traversé par un fluide réfrigéré à basse température, par exemple de l"eau glycolée.Plus précisément, l'échangeur 32 est relié a une source de réfrigération 34 par l'intermédiaire d'une vanne commandée 35 et des moyens sont prévus pour faire circuIer le fluide réfrigéré entre l'échangeur 32 et la source 34. Le réseau de distribution d'eau froide EF est aussi relié à la chaudière via une vanne commandée 36, pour réintroduire progressivement de l'eau au fur et à mesure de la production de vapeur. Une pompe 38 est connectée à une sortie inférieure du caisson 12 pour le soutirage du condensat. La sortie de refoulement de cette pompe est connectée soit au générateur de vapeur 11 via une vanne 40, soit å la canalisation de vidange V, via une vanne 41. Dans la pratique, la vanne 40 est ouverte et la vanne 41 fermée lorsque les produits à cuire sont en sachets.On peut alors récupérer le condensat et le réintroduire dans la chaudière, ce qui augmente le rendement thermique de l'installation. Au contraire, si les produits à cuire sont en vrac, le condensat est plus ou moins souillé et il ne peut donc être renvoyé vers la chaudière; il est alors rejeté vers la canalisation de vidange V, la vanne 41 étant ouverte et la vanne 40 étant fermée. Un dispositif de dégazage est également agencé à la partie supérieure du caisson 12. Un tel dispositif doit en effet être mis en oeuvre périodiquement pendant la cuisson lorsque les aliments sont cuits en vrac. Dans l'exemple décrit, ce dispositif comprend un conduit 45 s'étendant sur sensiblement toute la longueur du caisson 12 et une pluralité d'éléments d'aspiration 46, fonctionnant suivant le principe du Venturi, régulièrement espacés et raccordés au conduit 45. Lorsqu'on désire évacuer les gaz s'accumulant à la partie supérieure du caisson, on fait circuler de l'air comprimé (6 bars) dans le conduit 26, par l'actionnement d'électrovannes d'entrée et de sortie, non représentées, et le phénomène de Venturi engendré au niveau de chaque élément d'aspiration 46 permet l'évacuation des gaz, même si une dépression règne dans le caisson 12. L'installation est complétée par une unité de commande électronique 50 à microprocesseur. Cette unité comprend une entrée E recevant le signal électrique du pressostat 25, des sorties de commande S1 pilotant les moyens de chauffage et de contrôle de température et des sorties de commande S2 pilotant les moyens de refroidissement. Plus précisément, les sorties S1 pilotent principalement - l'alimentation électrique par intermittence de la résistance de chauffage 11v, - la vanne 18 pilotant l'admission de vapeur supplémentaire pendant la cuisson; - la vanne 29 permettant d'agir sur la condensation de cette vapeur,et - la pompe 38 pour le soutirage du condensat. Les sorties S2 pilotent principalement - le ventilateur 30, et - la vanne 35 contrôlant la circulation du fluide réfrigéré dans l'échangeur 32. La conception et la mise au point de l'unité de commande 50 sont de la compétence de l'homme du métier. Le fonctionnement de l'installation est le suivant A la mise en service, la résistance lla est alimentée de façon à produire de la vapeur à 100'C, le générateur de pression 11 et le caisson 12 sont donc laissés à la pression atmosphérique et la vanne 17 est ouverte. Lorsque la vapeur a complètement remplacé l'air dans le générateur de vapeur 11, le purgeur 22a se ferme puis, lorsque la vapeur a complètement remplacé l'air dans le caisson 12 le purgeur 22b se ferme à son tour. Ensuite, la vanne 17 est fermée, de sorte que le débit de vapeur du générateur 11 vers le caisson 12 est contrôlé par la vanne commandée 18.La résistance lla n'est plus alimentée que par intermittence, sous le contrôle de l'unité de commande 50. la vapeur, en se condensant dans le caisson 12, principalement, au début, au contact des aliments froids, communique sa chaleur latente å ceux-ci, ce qui provoque l'augmentation de température de la masse d'aliments 9 cuire. Ceci s'effectue sous dépression à une température croissante déterminée par le signal fourni par le pressostat 25. Puis, après la phase de montée en température, la dépression est stabilisée à une valeur donnée et, par conséquent, la température également, pendant une phase de cuisson de durée prédéterminée. Ainsi, à titre d'exemple, la figure 2 illustre une courbe de montée en température-cuisson-refroidissement > optimale pour la viande de boeuf. Les durées et paramètres caractéristiques de cette courbe sont programmés et adressés à l'unité de commande 50 au début du cycle. On voit que la montée en température s'effectue de +3'C à 70C en 1 h.30, avec une progression sensiblement linéaire, que la cuisson à 70 dure 1 h. et que le refroidissement s'effectue en 1 h. de 70"C å 3C. Pendant toute la montée en température et le palier de cuisson, la température est tenue en contrôlant la pression (ici plus particulièrement la dépression) qui règne dans le caisson 12. Le contrôle de pression est principalement obtenu par la régulation de la température de l'eau liquide en cours de vaporisation dans le générateur.ll (par l'alimentation intermittente de la résistance lîa sous le contrôle d'une sonde de température non représentée), par l'admission de vapeur supplémentaire dans le caisson 12 (vanne 18) et parla vitesse de condensation de la vapeur dans le caisson 12 (vanne 29). Lorsque de forts réajustements ou variations de dépression sont mis en jeu, c'est principalement par ces trois paramètres (et surtout le chauffage de liteau et la condensation de la vapeur) que l'on agit.Le réglage du niveau de condensait, par la mise en oeuvre intermittente de la pompe 38 a une action plus fine sur la pression de vapeur (en soutirant du condensait, on augmente en effet très légèrement le volume occupé par la vapeur dans le caisson, ce qui augmente donc la dépression). On agit donc sur ce paramètre surtout pendant le palier de cuisson, pour contrôler la température de cuisson au degré C près. I1 est à noter que la cuisson à moyenne température (au voisinage de 70il) est non seulement avantageuse du point de vue dietetique, mais aussi au point de vue énergétique, car la "puissance" de, cuisson à la vapeur est optimale en-dessous de 100 et généralement'au voisinage de 70t. Au moment d'aborder la phase de refroidissement, le chauffage du générateur de vapeur 11 est arrêté et le caisson 12 est mis à l'atmosphère. La température est alors contrôlée par la mise en oeuvre conjointe du ventilateur 30 et de l'échangeur 32. REVENDICATIONS 1. Procédé de cuisson d'aliments à la vapeur, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter de la vapeur dans un caisson clos (12) renfermant lesdits aliments et à ajuster la température de cuisson en contrôlant la pression (25) dans ledit caisson. 2. Procédé selon la revendication 1, pour la cuisson à température moyenne, caractérisé en ce qu'il consiste à entretenir et controler une dépression (25) par rapport à la pression atmosphérique, dans ledit caisson (12), pour que ladite vapeur soit maintenue à une température choisie, inférieure à 1000 C. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on injecte (18) de la vapeur dans ledit caisson (12) et qu'on contrôle la dépression (25) au moins en partie en agissant sur la condensation de ladite vapeur. 4. Installation de cuisson d'aliments, caractérisée en ce qu'elle comprend un générateur de vapeur d'eau (ll),un caisson clos (12) distinct dudit générateur, renfermant lesdits alimentes, la sortie de vapeur (15) dudit générateur étant reliée audit caisson, et des moyens (25, 50, lla, 18, 29, 38) pour contrôler la pression qui règne dans ledit caisson (12). 5. Installation selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens pour contrôleur la pression comprennent un dispositif de condensation (28), par exemple sous forme d'un échangeur situé dans ledit caisson (12), relié à une source de fluide froid (EF). 6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdits moyens pour contrôler la pression comprennent des moyens de contrôle de la température de l'eau dudit générateur de vapeur d'eau (11). 7. Installation selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens pour contrôler la pression comprennent une vanne commandée (18) insérée dans la liaison entre ledit générateur de vapeur (11) et ledit caisson (12), pour contrôler le débit de vapeur entrant dans ledit caisson. 8. Installation selon l'une des revendications 4 a 7, caractérisé en ce que lesdits moyens pour contrôleur la pression comprennent des moyens de soutirage (38) du condensat contenu dans ledit caisson.