Brevet FR2680637A1 — publié le 19930305

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour pasteuriser, stériliser ou plus généralement pour réduire ou éliminer la flore microbienne présente sous forme active ou latente dans un milieu formé de particules solides dont la granulométrie est étendue (de quelques microns à quelques centimètres). I1 existe de nombreux produits alimentaires à l'état de solide divisé en vrac qui, parce qu'ils contiennent ou captent de l'humidité, sont susceptibles de développer une flore microbienne. Ce développement est d'autant plus rapide que le solide offre une plus grande surface de contact. C'est le cas notamment des épices ou aromates à l'état entier ou moulu ou des farines ou des semoules et aussi des grains et des graines, des amandes, des noisettes, et des fibres alimentaires divisées.... On connaît plusieurs techniques de stérilisation ou pasteurisation de produits alimentaires. Certains produits tels que les boissons ou aliments sont stérilisés dans leur emballage. I1 s'agit, pour ne citer que quelques exemples, de l'apertisation qui consiste à passer en autoclave le contenu et le contenant fermé, ou des procédés de pasteurisation par fours tunnels dans lesquels les produits emballés passent successivement au travers de douches d'eau de plus en plus chaude. On mentionnera également pour mémoire les techniques d'application des micro-ondes ou des infrarouges pour des applications bien précises comme la pasteurisation de viennoiserie ou d'emballages et de certains plats cuisinés mais dont l'emploi est actuellement limité par le coût encore élevé de leur mise en oeuvre. En ce qui concerne les solides divisés en vrac, les techniques de stérilisation des produits emballés sont mal adaptées du fait des mauvais coefficients de transmission de la chaleur au sein des produits. On utilise principalement une stérilisation à la vapeur qui consiste à porter le produit au contact d'un flux de vapeur dans un autoclave. Plus précisément, on place le produit en lits horizontaux sur des supports ajourés dans une enceinte et on force le passage de la vapeur de haut en bas au travers de ces lits. Ce procédé rencontre cependant plusieurs difficultés de mise en oeuvre. I1 est tout d'abord nécessaire de rechercher un compromis entre la rapidité du traitement et la quantité de chargement de l'appareil. En effet, plus l'appareil est chargé et notamment avec des produits de granulométrie fine et plus la surface externe totale des produits est importante. I1 faut donc un temps de séjour long pour que cette surface externe soit réellement au contact de la source de chaleur qu'est la vapeur. A l'inverse pour obtenir un traitement rapide, il convient de réduire la quantité de produit à traiter, d'où un débit faible et un rendement diminués au profit de la qualité du traitement. En outre, on constate une hétérogénéité de l'é- change thermique entre les couches supérieures et les couches inférieures du produit. D'autant qu'il se produit une condensation de la vapeur qui, ruisselant sur les lits inférieurs, diminue les coefficients d'échange de chaleur entre la vapeur et les produits situés sur les lits inférieurs. Enfin, le refroidissement des produits est réalisé par dépression brutale qui met en jeu la chaleur latente d'évaporation de l'eau contenue dans les produits pour obtenir un abaissement de température, mais au détriment de la structure des tissus qui éclatent. Les techniques par rayonnement infrarouge ou microondes n'ont été que peu utilisées jusqu'à présent dans ce domaine, car, outre leur coût élevé, prohibitif pour des produits à faible valeur ajoutée, elles engendrent un effet de dessication des produits à forte teneur en eau et laissent sans solution le problème du refroidissement. On indiquera enfin les procédés de pasteurisation et de stérilisation par ionisation qui consistent à exposer les produits à un rayonnement électromagnétique (rayon gamma) ou à un bombardement particulaire (électrons accélérés) en utilisant comme source d'irradiation le Cobalt 60 ou de Cesium 197. Selon la dose d'irradiation on obtient soit une radiopasteurisation (105 à 106 rad)(destruction des germes à 6 l'exception des sporulés) soit une radiostérilisation (106 a 7 10 rad) (destruction de la totalité de tous les microorga- nismes et de toutes les enzymes), soit un traitement moins intense qui réduit la charge microbienne sans altérer le produit Les installations nécessaires à la mise en oeuvre de ces techniques sont extrêmement lourdes (infrastructure de protection) de conduite délicate (protection des sources de rayonnement en cas d'arrêt de l'installation) et demandent des temps d'exposition importants (donc des capacités importantes si on souhaite des débits élevés) compte tenu du débit limité des sources d'irradiation. Les coûts sont bien entendu très élevés et les installations doivent être polyvalentes pour être rentables à court terme. Il existe donc un besoin non satisfait dans le domaine de la pasteurisation et/ou de la stérilisation des produits pulvérisés d'un procédé simple à mettre en oeuvre et de grande efficacité. L'invention a pour but de répondre à ce besoin grâce à un procédé et un dispositif qui permettent de porter le produit à traiter à la température souhaitée, de manière homogène malgré l'hétérogénéité intrinsèque de ce produit et pendant un temps réglable et maîtrisable de manière précise sans utiliser de fluide caloporteur en contact avec le produit pour supprimer la "pollution" du produit par ce fluide et ainsi être dispensé d'un éventuel retraitement après stérilisation A cet effet le procédé de pasteurisation ou de stérilisation conforme à l'invention pour des produits solides divisés ayant un large spectre granulométrique consiste à introduire progressivement le produit à la base d'une sole chaude allongée et montante dont la section transversale intérieure est curviligne concave et à animer cette sole d'une vibration ayant une composante horizontale et une composante verticale, la longueur de la sole, sa température, la fréquence et l'amplitude des vibrations étant déterminés par la température à laquelle le produit doit être porté et le temps souhaité du traitement. En outre, dans le dispositif de l'invention, pour mettre en oeuvre le procédé, la sole est formée par un élément tubulaire hélicoïdal solidaire d'une table vibrante, entraînée en vibration selon des mouvements de translation et de rotation orthogonaux. Cette géométrie permet la constitution d'un appareil compact qui forme en même temps transporteur - élévateur du produit traité. Dans un mode de réalisation, l'élément tubulaire est en un matériau électriquement résistant chauffé par effet joule. Dans un autre mode de réalisation, l'élément tubulaire est disposé dans une enceinte d'échange de chaleur. De manière préférée, afin de gagner en encombrement, l'hélice formée par le matériau tubulaire est à spires non jointives, l'enceinte d'échange de chaleur étant formée par l'espace hélicoïdal entre les spires fermé par deux parois latérales. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après de plusieurs exemples de réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma illustrant le procédé de l'invention. - la figure 2 est une vue d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une vue d'un second mode de réalisation du dispositif de l'invention. Le schéma de la figure 1 est destiné à illustrer le procédé de l'invention. A cet effet il représente une installation théorique dans laquelle une sole 1 est en forme de goulotte à profil intérieur curviligne et concave qui s 'étend de manière ascendante depuis son extrémité de gauche de la figure. Cette goulotte est supportée par un piètement 2 qui repose sur une table vibrante 3. Un organe moteur 4, situé sous la table vibrante, est capable de communiquer à la table 3 des vibrations dans un plan horizontal, par exemple une rotation, et des vibrations verticales. A cet effet, il peut comporter de manière connue des moteurs avec balourds ou tout autre dispositif équivalent. La goulotte I passe dans une enceinte fixe 5 qui permet d'apporter des calories et d'élever la température de la goulotte. On notera à ce propos que la goulotte peut être fermée à l'intérieur de l'enceinte 5 pour affecter la forme d'un tube. L'enceinte sera soutenue par une structure non représentée séparée de la table vibrante. Une trémie d'alimentation 6 en produits divisés (granulats, poudres, etc...) est disposée à l'aplomb de l'extrémité inférieure de la sole 1. Le produit issu de l'extrémité supérieure de la goulotte peut être également recueilli par une trémie 7 pouvant servir d'alimentation à une seconde sole 8 si besoin est. Le produit divisé 9 tombe donc à l'extrémité inférieure de la goulotte qui, vibrée, provoque d'une part un brassage du produit dans le sens transversal et d'autre part fait progresser le produit le long de la rampe montante qu'elle constitue. Ainsi le produit divisé se trouve constamment brassé de sorte que tous ses grains viennent successivement en contact direct avec la sole 1. Ce contact permet un échange de chaleur et la température du produit augmente progressivement le long de son parcours. La longueur de ce parcours ainsi que l'intensité des vibrations permettra d'ajuster le temps de séjour du produit dans la goulotte 1 en fonction du débit admis. Pour ce faire, on peut donc prévoir des ouvertures de sortie latérale pour détourner le produit selon les conditions du traitement qu'il doit subir. On a constaté que par ce dispositif, il ne se produisait aucune ségrégation entre les particules fines et les particules grosses. Quelle que soit leur taille, toutes les particules circulent sur la sole 1 à la même vitesse. Cette disposition est tout-à-fait intéressante pour le traitement de stérilisation de produits moulus tels que des épices ou de la farine où la granulométrie des particules s'étend sur un large spectre. Il est ainsi aisé de maîtriser les paramètres de fonctionnement de l'installation pour obtenir le traitement désiré. La figure 2 est un mode particulier d'un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de stérilisation de l'inven- tion. On remarque que la sole est ici en forme de tube hélicoïdal 9 supporté par une table vibrante 3 au moyen de montants intérieurs 10, la table vibrante étant elle-même attelée au groupe vibrateur 4. La trémie d'alimentation 6 fournit le produit pulvérulent ou divisé à la base de l'hélice 9 tandis que celui-ci est recueilli au sommet par un tube 11 d'évacuation. Dans ce mode particulier de réalisation, l'apport de chaleur et l'élévation de température du tube 9 sont assurés par effet joule au moyen d'une source d'électricité 12 connectée en deux points du tube qui est lui-même en matière résistante électriquement. Il est tout-à-fait possible d'agir sur l'apport d'énergie en faisant varier la longueur qui sépare les bagues de connexion 13 et 14 du tube 9 à la source d'énergie 12. On se sert du tube comme d'un réhostat. On peut bien entendu prévoir des sorties intermédiaires de produit qui dériveraient ce dernier si le temps de séjour nécessaire est à faire varier. Bien entendu dans ce mode de réalisation les montants 10 ainsi que la table 3 seront en matériau isolant. Enfin on aura prévu de raccorder la trémie 6 qui est fixe et le tube 11 qui également est fixe au tube 9 vibrant, au moyen d'éléments souples amortisseurs de vibrations. A la réalisation de la figure 3, on retrouve certains des éléments déjà décrits avec les mêmes références. Le tube en spires hélicoïdales, est ici enfermé dans une enceinte 15 dans laquelle, au moyen des embouts 16, 17 de raccordement, on peut faire circuler un médium caloporteur. Si les deux parois 18 et 19 concentriques de l'enceinte sont espacées du tube 9, la circulation du fluide caloporteur s'effectuera de manière anarchique dans cette enceinte chicanée par le tube 9. Si en revanche ces deux parois 18 et 19 sont tangentes intérieurement et extérieurement à chaque spire, et si le long des lignes de tangence ces parois sont solidaires des parois du tube, le circuit du fluide caloporteur sera le long d'un trajet hélicoïdal entre les spires du tube 9. Cette circulation pourra être à co ou à contrecourant de la circulation du produit 7. L'enceinte peut comporter un calorifugage extérieur 20. On notera que l'intérêt d'utiliser une sole en forme de tube plutôt qu'en forme d'auge ouverte réside dans le fait que l'on évite ainsi toute recontamination par le milieu ambiant du produit traité, ce qui permet en plus d'incorporer cette technique à un procédé complètement aseptique (pasteurisation ou stérilisation précédant une opération de conditionnement ou l'envoi à une unité de mélange avec au moins un autre produit. D'autre part, on pourra noter la possibilité qu'offre un tube d'injecter un médium gazeux, bien entendu stérile, dans le tube de circulation du produit pulvérulent ou granulaire pour adjoindre à la stérilisation un traitement concomitant par exemple une coloration ou un agent de saveur. REVENDICATIONS 1. Procédé de pasteurisation ou stérilisation d'un produit (7) agroalimentaire à l'état de solide divisé en particules à large spectre granulométrique, caractérisé en ce qu il consiste à introduire progressivement le produit à la base d'une sole (1) chaude allongée et montante dont la section transversale intérieure est curviligne concave et à animer cette sole d'une vibration ayant une composante horizontale et une composante verticale, la longueur de la sole, sa température, la fréquence et l'amplitude des vibrations étant déterminés par la température à laquelle le produit doit être porté et le temps souhaité du traitement. 2. Dispositif de pasteurisation ou stérilisation pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sole (1) est formée par un élément tubulaire (9) hélicoïdal solidaire d'une table vibrante (3), entraînée en vibrations selon des mouvements de translation et de rotation orthogonaux. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'élément tubulaire (9) est en un matériau électriquement résistant chauffé par effet joule (12, 13,14). 4. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'élément tubulaire (9) est disposé dans une enceinte (15) d'échange de chaleur. 5. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'hélice formée par l'élément tubulaire (9) est à spires non jointives, l'enceinte (15) d'échange de chaleur étant formée par l'espace hélicoïdal entre les spires formées par deux parois latérales (18,19).