Brevet FR2626143A1 — publié le 19890728

PROCEDE ET DISPOSITIF DE STERILISATION DU LAIT PAR CENTRIFUGATION L'invention a trait à un procédé de stérilisation du lait par centrifugation, dans lequel le lait est dirigé vers l'entrée d'un tambour centrifuge, dans la chambre de concen- tration duquel s'accumule le concentré contenant des germes bactériens et ayant été séparé par centrifugation, une fraction de ce concentré étant évacuée hors du tambour centrifuge par des canaux d'évacuation munis de buses, et le concentré restant étant périodiquement évacué par des orifices d'évacuation prévus dans l'enveloppe du tambour. Des procédés de ce genre scn. connus et sont utilisés de préférence pour stériliser le lait destiné aux fromageries ainsi que le lait de consommation. Une centrifugeuse conve- nant à la mise en oeuvre du procédé est connue par exemple d'après la DE-AS 29 13 406. On soutire, par les canaux d'évacuation munis de buses, environ 3 % de la quantité de lait apportée à l'en- trée du tambour centrifuge, sous la forme d'un concentré chargé en germes bactériens. Un autre 0,3 % de la quantité de lait entrante est évacué périodiquement par les orifices d'évacuation de l'enveloppe du tambour. Le concentré ainsi obtenu contient notamment des souches bactériennes ayant des effets nuisibles sur la qualité des fromages. C'est pourquoi on réunit à nouveau les deux fractions pour les soumettre à un traitement thermique dans une installation spéciale de stérilisation, o sont tuées toutes les souches bactériennes. Le concentré stérilisé peut alors être réin- corporé au lait destiné à la cuisson. Mais lorsqu'il s'agit de stériliser du lait de consommation, il n'est pas permis de réincorporer dans ce lait le concentré de germes stérilisé, de telle sorte que, lors de la production de lait de consom- mation, le concentré de germes est perdu. Il y a même actuellement des démarches tendant à interdire en principe l'addition de concentré de germes stérilisé dans les produits laitiers. Ce concentré ne peut alors être utilisé que comme aliment pour les animaux, vendu à bas prix. Le but de la présente invention est de réaliser un procédé de stérilisation du lait par centrifugation, dans lequel la quantité de concentré de germes produite pourra être considérablement diminuée. Ce but est atteint en soutirant le concentré évacué à travers les buses à partir d'une région médiane du volume o se rassemble le concentré et en le recyclant dans l'ali- mentation du tambour centrifuge. Il a été constaté, de façon surprenante, qu'il est possible, avec le procédé selon l'invention, de recycler en totalité dans l'alimentation du tambour la quantité de concentré évacuée à travers les buses, sans effet défavorable sur la qualité du lait stérilisé sortant de la centrifugeuse. Ceci tient au fait que la fraction évacuée à travers les buses a été soutirée à partir d'une région médiane du volume de concentration, o il n'y a que peu de germes pré- sents. En fait, les germes contenus dans le concentré se rassemblent de préférence à la périphérie du tambour au voisinage des orifices d'évacuation, tandis que les autres constituants du concentré, les graisses et les protéines, se dirigent à travers les canaux d'évacuation et les buses, de telle sorte qu'il n'y a pas d'augmentation significative du nombre de germes dans le lait entrant, par suite du re- cyclage. L'augmentation, à laquelle on pouvait s'attendre, du nombre de germes dans le lait stérilisé, à la suite de ce recyclage, n'a donc pas lieu. Il y a lieu de choisir la région à partir de laquelle on soutire la fraction destinée à être évacuée par les buses, de telle sorte d'une part qu'on soutire du lait écrêmé avec aussi peu de germes que possible, et d'autre part qu'il n'y 2626 1 43 ait pas de particules grasses entraînées dans ce soutirage, car autrement ces particules seraient endommagées. Dans le cas du tambour centrifuge connu, les deux fractions du concentré contenant des germes sont soutirées à la périphérie du volume o se rassemble le concentré. C'est pourquoi ces deux fractions contiennent une forte concentration en germes. Un recyclage, dans l'alimentation du tambour centrifuge, de la fraction soutirée à travers les canaux d'évacuation pourvus de buses donnerait lieu par conséquent à une augmentation de la teneur en germes à la sortie de la centrifugeuse, et donc à un effet défavorable sur la qualité du lait stérilisé. Il a été constaté qu'il est possible, sans inconvéni- ents pour l'effet séparateur de la centrifugeuse, de faire partir les canaux aboutissant aux buses à partir de la région médiane du volume o se rassemble le concentré, et ainsi, de soutirer du lait écrémé presque exempt de germes. En fait, le soutirage de cette fraction n'est nécessaire que pour exercer, dans le volume o se rassemble le concentré, un effet d'aspiration sur les germes, afin de les entraîner vers la périphérie de ce volume. Sans cet effet d'aspira- tion, on obtiendrait un effet de séparation beaucoup moins bon. Selon une forme avantageuse de mise en oeuvre de l'invention, on partage le concentré évacué par les buses en deux fractions dont la première est recyclée dans l'ali- mentation du tambour centrifuge, la seconde étant réunie au concentré sortant des orifices d'évacuation, le débit de cette deuxième fraction étant réglé en fonction du débit de concentré sortant des orifices d'évacuation, de manière à obtenir, après cette réunion, un débit constant de concentré. Ceci est avantageux pour un étage de stérilisation disposé en aval, étant donné que celui-ci doit être alimenté à débit constant. On peut donc se dispenser des grands réservoirs de stockage intermédiaires qui étaient jusqu'à présent nécessaires pour amortir les fluctuations de débit. Etant donné que la quantité de concentré évacuée par les orifices d'évacuation de la centrifugeuse ne représente qu'environ 10% de la quantité totale de concentré, il suffit déjà de dériver une petite fraction du débit de la conduite de recyclage pour produire un débit volumétrique constant. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté au dessin et sera expliqué ci-après en détail. Dans le dessin: La figure 1 est une vue schématique de la centrifugeuse; La figure 2 montre les détails selon "X" de la figure 1; La figure 3 est un schéma d'une installation dans laquelle une fraction du concentré est prélevée dans la conduite de recyclage et est mélangée avec le concentrat de germes évacué par les orifices d'évacuation. Dans la figure 1, on voit la centrifugeuse 1 dont la chambre d'alimentation 2 est reliée par des canaux 3 à la garniture à disques 4, laquelle délimite radialement vers l'intérieur la chambre à concentré 5. A partir de la chambre à concentré 5. A partir de la chambre à concentré 5, des canaux d'évacuation 6 pourvus de buses 7 aboutissent dans une chambre de séparation 8 dans laquelle se trouve un organe séparateur 9, cette chambre 8 présentant un conduit 10 d'évacuation du concentrée, ce conduit 10 communiquant avec le conduit d'alimentation 12 par l'inter- médiaire d'un conduit de recyclage 11, le conduit d'alimen- tation 12 débouchant dans la chambre d'alimentation 2 du tambour centrifugeur 1. A partir de la périphérie du tambour des ouvertures d'évacuation 14 dont l'ouverture est réglée par un tiroir 13 aboutissent à un collecteur 15 pour le concentré de germes. Dans le conduit de recyclage 11 est prévu un organe de réglage 16 pour régler le débit de concen- tré de germes à recycler. Les canaux d'évacuation 6 sont ménagés entre le couvercle 17 du tambour et un disque d'éva- cuation 18 prévu dans le tambour centrifuge à une distance "A" de ce couvercle, ce disque 18 étant pourvu de cannelures 19. Le lait stérilisé s'écoule par les canaux 20 dans la chambre de séparation 21 et est enúante dirigé par l'organe séparateur 22 vers le conduit d'évacuation 23. Le lait à stériliser est apporté au tambour centrifuge par le conduit d'alimentation 12 et parvient, à travers la chambre d'alimentation 2 et les canaux 3 dans la garniture à disques 4, dans laquelle les germes se séparent du lait et migrent ensuite dans la chambre à concentré 5. Par les canaux d'évacuation 6 et les buses 7, undébit partiel de concentré pauvre en germes est soutiré continuel- lement à partir de la chambre à concentré 5 du tambour centrifuge et est recyclé vers le conduit d'alimentation 12 du tambour centrifuge 1 par l'intermédiaire de l'organe séparateur 9, du conduit 10 d'évacuation du concentré, et de la conduite de recyclage 11. Les germes qui se rassemblent à la périphérie du tambour sont périodiquement évacués hors du tambour centrifuge 1 par les ouvertures d'évacuation 14. Les canaux d'évacuation 6 munis de buses 7 partent d'une région médiane de la chambre à concentré 5, mesurée par rapport à l'étendue radiale de cette chambre. Grâce à cette disposition, le concentré soutiré de la chambre à concentré 5 est particulièrement pauvre en germes, ce qui évite le danger d'un accroissement du nombre de germes dans le conduit d'alimentation 12 du tambour centrifuge 1. La distance "A" entre le couvercle 17 du tambour et le disque évacuateur 17 est choisie de telle sorte que la vitesse d'écoulement qui en résulte pour le concentré de germes dans les canaux d'évacuation 6 donne encore lieu dans ces canaux à une séparation supplémentaire des germes. En raison des forces de Coriolis qui s'exercent dans les canaux d'évacuation 6, une distance "A" suffisante est nécessaire, indépendamment de la section des canaux d'évacuation 6. De bons résultats ont été obtenus quand la distance "A" a été choisie telle qu'il en résultait, pour chacun des canaux d'évacuation 6, un débit d'environ 15 litres/heure par ram de la distance "A". Si par exemple le tambour centrifuge est alimenté à raison de 20 000 litres/heure de lait conten- ant des germes, dont 5 % est soutiré sous la forme de concen- tré chargé en germes à travers les canaux d'évacuation 6, lesquels sont constitués par huit cannelures 19, on obtient pour chaque canal d'évacuation 6 un débit de: 000 lit/h x 0,05: 8 = 125 lit./h Si l'on divise cette valeur par le débit recherché, soit 15 lit./h par mm de la distance "A", on obtient alors, par ce calcul, une valeur de la distance "A" égale à 8,33 mm. Au moyen de l'organe de réglage 16 sur la conduite de recyclage 11, on peut régler facilement la quantité de concentré à évacuer par les canaux d'évacuation 6. Afin de maintenir petite la quantité de concentré chargé en germes, la quantité de concentré évacuée par les ouvertures d'évacuation 14 devrait atteindre au maximum 0,4 à 0,6 % du débit d'alimentation. Selon la Figure 2, on peut prévoir entre le couvercle 17 du tambour et le bol évacuateur 18 des bols supplémen- taires 24 pour opérer une post-séparation encore meilleure des germes. La Figure 3 représente un dispositif dans lequel une conduite de concentré 24 va de la conduite de recyclage 1l à un dispositif 25 pour rassembler le concentré évacué par la conduite de concentré 24 et le concentré évacué par les ouvertures d'évacuation 14. Au dispositif 25 est associé un système de régulation 26 qui est en liaison, par des connexions 27, 28 et un dispositif de commande 29, avec l'organe de réglage 16 et avec un organe de réglage 30 disposé sur la conduite de recyclage 24. Au dispositif est raccordée une pompe réglable 31 qui soutire à débit constant le concentré de germes hors du dispositif 25, et le dirige vers une installation de -térilisation, non représentée. Par la conduite de concentré 24, une fraction du concentré de germes soutiré par les buses 7 parvient au dispositif 25, dans lequel est également recueilli le concentré évacué à travers les ouvertures d'évacuation 14. En fonction du niveau liquide dans le dispositif 25, les organes de réglage 16, 30 sont réglés au moyen du système de réglage 26 et du dispositif de commande 29 de telle sorte que le niveau liquide dans le dispositif 25 ne subisse pas de modifications importantes. Au moyen des organes de réglage 32, 33 actionnés manuellement, on peut procéder àun réglage des valeurs de base des débits. Le réglage de base du débit de la conduite de concentré 24 pourra être dépassé au moyen d'une conduite de by-pass 35 munie d'un organe de réglage 34 quand le niveau liquide dans le dispositif 25 s'abaisse plus bas que le seuil autorisé, bien que l'organe de réglage 30 soit complètement ouvert. Lors de l'utilisation des organes de réglage 32, 33 et 34, les organes de réglage 16, 30 et 34 actionnés par le dispositif de commande 29 peuvent être réalisés sous la forme de simples organes d'arrêt commandés à distance, ce qui procure une possibilité de réglage particulièrement économique. 2'626143 REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de stérilisation du lait par centrifugation, dans lequel le lait est amené au conduit d'alimentationd'un tambour de centrifugation, dans la chambre à concentré du- quel se rassemble le concentré riche en germes séparé par centrifugation, une fraction du concentré étant évacuée par des canaux d'évacuation pourvus de buses, le restant du concentré étant évacué périodiquement par des ouvertures d'évacuation prévues dans l'enveloppe du tambour, c a r a c t é r i s é en ce que le concentré évacué à travers les buses est soutiré à partir d'une région médiane de la chambre à concentré et est recyclé dans le conduit d'alimentation du tambour centrifuge. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le concentré évacué à travers les buses est divisé en deux fractions, une première fraction étant recyclée dans le conduit d'alimentation du tambour centrifuge et une deuxi- ème fraction étant réunie au concentré sortant des ouvertures d'évacuation, le débit de la deuxième fraction étant réglé en fonction de la quantité de concentré sortant des ouver- tures d'évacuation de telle manière qu'après la réunion de ladite deuxième fraction avec ledit concentré sortant des ouvertures d'évacuation on obtienne un courant de concentré sous un débit constant. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le débit de concentré évacué par les buses représente au maximum 1 à 10 %, de préférence 4 à 6 %, du débit de lait amené au conduit d'alimentation du tambour centrifuge. 4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que la quantité de concentré évacuée à travers les ouvertures d'évacuation du tambour centrifuge représente 0,1 à 1,0 %,de préférence 0, 4 à 0,6 %, du la quantité de lait apportée au conduit d'alimentation du tambour centrifuge. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 avec un tambour centrifuge (1) pourvu d'un conduit d'alimentation (12) et d'une pile de bols (4), la- quelle délimite radialement vers l'intérieur une chambre à concentré (5) à partir de laquelle partent des canaux d'éva- cuation (6) pourvus de buses (7), ainsi que des ouvertures d'évacuation (14) pour l'évacuation périodique de concentré, les buses (7) débouchant dans une chambre d'écumage (8) dans laquelle est prévu un organe d'écumage (9) pour diriger le concentré à faible teneur en germes soutiré à travers les buses vers un conduit d'évacuation du concentré (10), c a r a c t é r i s é en ce que les canaux d'évacuation (6) partent de la région médiane de la chambre à concentré (5) par rapport à l'étendue radiale de ntte chambre, et en ce que le conduit d'évacuation du concentré (10) est relié par une conduite de recyclage (11) avec le conduit d'alimentation (12) du tambour centrifuge (1). 6. Dispositif selon la revendication 5, c a r a c t é - r i s é en ce qu'à partir de la conduite de recyclage (11) se détache une conduite de concentré (24) pourvue d'unorgane de réglage (30) et en ce qu'il est prévu un dispositif (25) pour recueillir ensemble le concentré évacué par la conduite de concentré (24) et le concentré évacué par les ouvertures d'évacuation (14), un système de réglage (26) étant associé au dispositif (25) pour le réglage d'un débit volumétrique constant des flux de concentré réunis, ce système deréglage (26) étant en liaison par l'intermédiaire des connexions (27, 28) et d'un dispositif de commande (29) avec l'organe de réglage (30) sur la conduite de concentré (24) et avec un organe de réglage (16) sur la conduite de recyclage (11). 7. Dispositif selon une des revendications 5 ou 6, c a r a c t é r i s é en ce que les canaux d'évacuation (6) sont constitués par des cannelures (19) disposées entre le couvercle (17) du tambour et un bol évacuateur (18) prévu dans le tambour centrifuge à une distance "A" de cecouvercle. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance "A" est choisie de telle sorte qu'il en résulte, pour chacun des canaux d'évacuation (6) constitués par les cannelures (19), un débit de 5 à 25 litres/heure, de préférence de 12 à 18 litres/heurepar millimètre de la distance "A". 9. Dispositif selon une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que sont prévus entre le couvercle (17) du tambour et le bol évacuateur (18) des bols (24) supplémentaires.