Brevet FR2687590A1 — publié le 19930827

APPAREILS ET PROCEDES DE TRAITEMENT SOUS PRESSION, DE MATIERES LIQUIDES La présente invention se rapporte au traitement de matières liquides, telles que du jus de fruit, une émulsion ou un produit chimique liquide, sous pression élevée pour stérilisation ou désactivation de l'oxygène, et plus précisément à des appareils et procédés pour de tels traitements. Les figures 5 (A), 5 (B) et 5 (C) représentent des appareils de traitement sous pression connus destinés à traiter des matières liquides, telles que des aliments liquides, sous pression élevée pour stérilisation ou désactivation de l'oxygène. Un appareil de traitement sous pression directe représenté sur la figure 5 (A) applique de -la- pression sur une matière liquide 6 amenée dans un récipient sous pression 1, ayant une extrémité supérieure ouverte et une extrémité inférieure fermée par un élément de couvercle inférieur 2, au moyen d'un dispositif d'alimentation en liquide 5, par compression de la matière liquide 6 avec un piston 4 pourvu d'une garniture d'étanchéité 3 et monté de façon axialement coulissante dans l'extrémité supérieure ouverte du récipient sous pression 1 La matière liquide 6 traitée est évacuée dans une cuve de récupération 7 Un gaz stérile est amené dans le récipient sous pression 1 au moyen d'un dispositif d'alimentation en gaz stérile 8. Un appareil de traitement sous pression à piston libre représenté sur la figure 5 (B) est divulgué par le brevet japonais soumis à l'inspection publique (Kokai) numéro Hei 3-7534 L'appareil de traitement sous pression à piston libre comporte un récipient sous pression 1 ayant des extrémités supérieure et inférieure ouvertes, un couvercle supérieur 9 fermant l'extrémité supérieure ouverte du récipient sous pression 1, un couvercle inférieur 2 fermant l'extrémité inférieure du récipient sous pression 1, un piston libre il pourvu d'une garniture d'étanchéité 10, monté de façon axialement coulissante dans le récipient sous pression 1 et séparant l'intérieur du récipient sous pression 1 en une chambre de traitement et une chambre de pression, et un dispositif d'alimentation en fluide sous pression 12 destiné à amener un fluide sous pression, tel que de l'eau, dans le récipient sous pression 1 Le fluide sous pression est amené dans la chambre de pression du récipient sous pression 1 afin d'appliquer de la pression sur une matière liquide remplissant la chambre de traitement du récipient sous pression 1 Sur les figures 5 (A) et 5 (B), des parties identiques ou correspondantes sont indiquées par les mêmes références. Un appareil de traitement sous pression à tube flexible représenté sur la figure 5 (C) est divulgué par le brevet japonais soumis à l'inspection publique (Kokai) numéro Sho 62-69969 L'appareil de traitement sous pression à tube flexible comporte un récipient sous pression 1 ayant des extrémités supérieure et inférieure ouvertes, un couvercle inférieur fermant l'extrémité inférieure ouverte du récipient sous pression 1, un couvercle supérieur 9 fermant l'extrémité supérieure ouverte du récipient sous pression 1, un tube flexible pourvu d'un fond 13 ayant une extrémité supérieure ouverte fixée sur le couvercle supérieur 9 et séparant l'intérieur du récipient sous pression 1 en une chambre de pression 14 et une chambre de traitement 15, un dispositif d'alimentation en matière liquide 5 destiné à amener une matière liquide dans la chambre de traitement 15 du récipient sous pression 1, et un dispositif d'alimentation en fluide sous pression 12 destiné à amener un fluide sous pression dans la chambre de pression 14 du récipient sous pression 1 Le fluide sous pression amené dans la chambre de pression 14 applique une pression sur la matière liquide remplissant la chambre de traitement 15 pour traitement sous pression. L'appareil de traitement sous pression direct présente fondamentalement des problèmes sanitaires et de sécurité Du fait que la garniture d'étanchéité 3 placée sur l'extrémité inférieure du piston 4 coulisse le long de la surface intérieure du récipient sous pression 1 sous une pression élevée, des particules sont inévitablement produites par l'abrasion de la garniture d'étanchéité 3 et les particules tombent inévitablement dans la matière liquide 6, telle qu'un aliment liquide. L'appareil de traitement sous pression à piston libre présente fondamentalement les mêmes problèmes Même si l'abrasion de la garniture d'étanchéité 10 est faible, comparée à l'abrasion de la garniture d'étanchéité 3 de l'appareil de traitement sous pression directe, du fait que la différence entre les pressions agissant respectivement sur les surfaces supérieure et inférieure du piston libre 11 est relativement faible, la garniture d'étanchéité 10 subit inévitablement une abrasion et des particules produites par l'abrasion de la garniture d'étanchéité 10 tombent inévitablement dans la matière liquide 6 du fait que le piston libre il coulisse le long de la surface interne du récipient sous pression 1. L'appareil de traitement sous pression à tube flexible est davantage souhaitable du point de vue sanitaire et de la sécurité, du fait que l'appareil de traitement sous pression à tube flexible utilise le tube flexible 13 et n'a pas d'élément coulissant. Toutefois, une partie de la matière liquide, telle qu'un aliment liquide, est susceptible de rester dans le fond du tube flexible pourvu d'un fond 13 une fois que la majeure partie de la matière liquide a été évacuée du tube flexible 13 et la matière liquide résiduelle est susceptible d'induire des problèmes sanitaires En outre, si la matière liquide résiduelle est mélangée à une autre matière liquide, la qualité de cette dernière est détériorée Enfin, le tube flexible pourvu d'un fond 13 est difficile à laver. C'est par conséquent un but de la présente invention que de procurer un appareil de traitement sous pression qui n'entraîne pas de problèmes sanitaires et de qualité des aliments, et utilisant un réceptacle de traitement capable d'évacuer totalement la matière liquide traitée et pouvant facilement être lavé afin d'enlever la matière liquide résiduelle, et de procurer un procédé de traitement sous pression utilisant l'appareil de traitement sous pression. Selon un aspect de la présente invention, il est prévu un appareil de traitement sous pression pour le traitement sous pression d'une matière liquide comportant: un récipient sous pression cylindrique ayant des extrémités supérieure et inférieure ouvertes; un premier orifice à travers lequel un fluide sous pression destiné à appliquer une pression sur la matière liquide est amené dans le récipient sous pression; un couvercle supérieur fixé de façon démontable sur le récipient sous pression afin de fermer l'extrémité supérieure ouverte; un couvercle inférieur fixé de façon démontable sur le récipient sous pression afin de fermer l'extrémité inférieure ouverte, et pourvu d'un deuxième orifice à travers lequel la matière liquide est amenée dans et évacuée du récipient sous pression; et un tube flexible cylindrique inséré dans le récipient sous pression et séparant une chambre de traitement sous pression définie par le récipient sous pression, le couvercle supérieur et le couvercle inférieur, en une chambre de pression destinée à recevoir le fluide sous pression, entourant le tube flexible, et une chambre de traitement destinée à contenir la matière liquide, entourée par le tube flexible. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un appareil de traitement sous pression pour le traitement sous pression d'une matière liquide comportant: un récipient sous pression cylindrique ayant des extrémités supérieure et inférieure ouvertes, et pourvu d'un premier orifice à travers lequel un fluide sous pression destiné à appliquer une pression sur la matière liquide est amené dans le récipient sous pression; un couvercle supérieur fixé de façon démontable sur le récipient sous pression afin de f ermuer l'extrémité supérieure ouverte; un couvercle inférieur fixé de façon démontable sur le récipient sous pression afin de fermer l'extrémité inférieure ouverte, et pourvu d'un deuxième orifice à travers lequel la matière liquide est amenée dans et évacuée du récipient sous pression; un tube flexible cylindrique inséré dans le récipient sous pression et séparant, d'une manière étanche au liquide, une chambre de traitement sous pression définie par le récipient sous pression, le couvercle supérieur et le couvercle inférieur, en une chambre de pression, entourant le tube flexible et destinée à recevoir le fluide sous pression afin d'appliquer une pression isostatique sur la matière liquide par l'intermédiaire du tube flexible, et une chambre de traitement destinée à contenir la matière liquide et entourée par le tube flexible; et des bagues d'étanchéité prévues de manière respective au niveau des extrémités supérieure et inférieure du tube flexible afin d'assurer l'étanchéité de la chambre de pression. L'invention se rapporte également à un procédé de traitement sous pression d'une matière liquide remplissant une chambre de traitement étanche au fluide, formée par séparation d'une chambre de traitement sous pression par un tube cylindrique flexible, en appliquant la pression d'un fluide sous pression amené dans une chambre de pression entourant le tube flexible par l'intermédiaire du tube flexible, et comportant les étapes consistant à: amener la matière liquide dans la chambre de traitement; amener le fluide sous pression dans la chambre de pression afin maintenir une pression dans la chambre de pression; évacuer le fluide sous pression de la chambre de pression; et évacuer la matière liquide de la chambre. Du fait que l'appareil de traitement sous pression n'est pourvu d'aucun élément coulissant, tel qu'un piston, des matières étrangères telles que des particules d'une garniture d'étanchéité érodée placée sur le piston ne sont pas mélangées à la matière liquide et aucun problème sanitaire et de qualité n'apparaît Du fait que la matière liquide traitée est évacuée par le deuxième orifice formé dans le couvercle inférieur, la matière liquide traitée ne reste pas dans le récipient sous pression L'appareil de traitement sous pression est ainsi capable de traiter une matière liquide sans entraîner de problème sanitaire et de qualité des aliments. Du fait que les couvercles supérieur et inférieur sont démontables, l'intérieur du tube flexible peut facilement être lavé afin de garantir des conditions sanitaires satisfaisantes. Les buts, caractéristiques et avantages ci- dessus, ainsi que d'autres, de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de traitement sous pression dans une première forme de réalisation selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de traitement sous pression dans une deuxième forme de réalisation selon la présente invention; La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de traitement sous pression dans une troisième forme de réalisation selon la présente invention; La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil de traitement sous pression dans une quatrième forme de réalisation selon la présente invention; Les figures 5 (A), 5 (B) et 5 (C) sont des vues en coupe longitudinale respectives de trois appareils de traitement sous pression de l'état de la technique. Un appareil de traitement sous pression d'une première forme de réalisation selon la présente invention va être décrit en se référant à la figure 1. Si l'on se réfère à la figure 1, un récipient sous pression cylindrique 20 ayant des extrémités supérieure et inférieure ouvertes présente une section circulaire, un couvercle supérieur 21 est fixé de façon démontable au récipient sous pression 20 afin de fermer l'extrémité supérieure ouverte du récipient sous pression 20, et un couvercle inférieur 22 est fixé de façon démontable au récipient sous pression 20 afin de fermer l'extrémité inférieure ouverte du récipient sous pression 20 Le récipient sous pression 20, le couvercle supérieur 21 et le couvercle inférieur 22 définissent une chambre de traitement sous pression 23. Le couvercle supérieur 21 et le couvercle inférieur 22 possèdent respectivement une partie réduite inférieure 24 et une partie réduite supérieure Un tube flexible 26 possède une bague d'étanchéité supérieure 27 et une bague d'étanchéité inférieure 28. La bague d'étanchéité supérieure 27 du tube flexible 26 est montée sur la partie réduite inférieure du couvercle supérieur 21, et la bague d'étanchéité inférieure 28 du tube flexible 26 est montée sur la partie réduite supérieure du couvercle inférieur 22, séparant ainsi la chambre de traitement sous pression 23 en une chambre de pression 29 entourant le tube flexible 26 et une chambre de traitement 30 entourée par le tube flexible 26. Un premier orifice 31 est formé dans le récipient sous pression 20 Un fluide sous pression, tel que de l'eau sous pression, est amené dans la chambre de pression 29 en passant par le premier orifice Un deuxième orifice 33 est formé dans le couvercle inférieur 22 Une matière liquide 32, telle qu'un aliment liquide, par exemple du jus de fruit ou une émulsion, est amenée dans et évacuée de la chambre de traitement 30 par l'intermédiaire du deuxième orifice 33 Un tuyau d'alimentation 35 pourvu d'une vanne d'arrêt 34, et un tuyau d'évacuation 37 pourvu d'une vanne d'arrêt 36 sont reliés au deuxième orifice 33 La matière liquide 32 est amenée du processus précédent ou d'un réservoir de stockage dans l'appareil de traitement sous pression au moyen du tuyau d'alimentation 35, et la matière liquide traitée 32 évacuée de l'appareil de traitement sous pression est amenée vers le processus suivant ou dans un autre réservoir de stockage par l'intermédiaire du tuyau d'évacuation 37 Un troisième orifice 38 est formé dans le couvercle supérieur 21 L'orifice 38 est relié par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt 39 à un réservoir de gaz stérile 40. Des bagues de support circulaires peuvent être placées sur le tube flexible 26 afin de conserver la forme du tube flexible 26, la vanne d'arrêt 39, et les vannes d'arrêt 34 et 36 peuvent être incorporées dans le couvercle supérieur 21 et le couvercle inférieur 22 respectivement, et le réservoir de gaz stérile 40 peut être omis et la vanne d'arrêt 39 peut être ouverte sur l'atmosphère C'est un moyen efficace pour empêcher la matière liquide 32 de rester dans le récipient sous pression 20 lors de l'évacuation de celle-ci du récipient sous pression 20 que de former dans la surface interne du couvercle inférieur 22 un renfoncement en forme d'entonnoir 22 a se rétrécissant en direction du deuxième orifice 33. En fonctionnement, après fermeture des vannes d'arrêt 36 et 39, la vanne d'arrêt 34 est ouverte afin de remplir la chambre de traitement 30 avec la matière liquide 32 Le couvercle supérieur 21 est pourvu d'un orifice de mise à l'air libre afin de faciliter le remplissage efficace de la chambre de traitement 30 avec la matière liquide 32 Une fois que la chambre de traitement 30 a été remplie avec la matière liquide 32, la vanne d'arrêt 34 est fermée, et une pompe haute pression, non représentée, est alors actionnée afin d'amener un fluide sous pression dans la chambre de pression 29 et par l'intermédiaire du premier orifice 31 de façon à comprimer le tube flexible 26 par pression isostatique, et le tube flexible 26 est par conséquent déformé élastiquement afin d'appliquer une pression isostatique sur la matière liquide 32 remplissant la chambre de traitement 30 Pendant l'opération de traitement sous pression, le couvercle supérieur 21 et le couvercle inférieur 22 sont maintenus en place à l'encontre d'une pression axiale par un cadre de compression ou équivalent Du point de vue sanitaire, il est souhaitable que le fluide sous pression soit de l'eau potable. Les conditions de traitement dépendent des propriétés de la matière liquide 32 D'une manière générale, la -pression de traitement pour la stérilisation et la désactivation de l'oxygène est dans la fourchette de 1962 105 à 3924 105 Pa. Après maintien de la pression pendant une durée prédéterminée, la pression régnant dans la chambre de pression 29 est relâchée par l'intermédiaire du premier orifice 31 de sorte que le tube flexible 26 reprend sa forme naturelle Une fois que la pression a été complètement relâchée, les vannes d'arrêt 36 et 39 sont ouvertes afin d'amener un gaz stérile, tel que de l'air stérile, du réservoir de gaz stérile 40 dans la chambre de traitement 30 afin d'évacuer par le deuxième orifice 33 la matière liquide traitée sous l'effet de la pression du gaz stérile Du fait que le deuxième orifice 33 est relié au fond de la chambre de traitement 30, la matière liquide traitée 32 ne reste absolument pas dans la chambre de traitement 30 La chambre de traitement 30 est lavée en pulvérisant un liquide de lavage sur la partie supérieure de la circonférence interne du tube flexible 26 de sorte que le liquide -de lavage s'écoule le long de la circonférence interne du tube flexible 26, ou bien le couvercle supérieur 21 et le couvercle inférieur 22 sont enlevés et la chambre de traitement 30 est lavée. ll Des appareils de traitement sous pression des deuxième à quatrième formes de réalisation selon la présente invention vont être décrits ciaprès en se référant aux figures 2 à 4, dans lesquels des parties identiques ou correspondantes à celles représentées sur la figure 1 sont indiquées par les mêmes références, et la description de celles-ci est omise afin d'éviter une répétition. Fondamentalement, les appareils de traitement sous pression des deuxième à quatrième formes de réalisation sont de construction similaire à l'appareil de traitement sous pression de la première forme de réalisation Par conséquent, seules les différences particulières par rapport à l'appareil de traitement sous pression de la première forme de réalisation vont être décrites. Si l'on se réfère à la figure 2, l'appareil de traitement sous pression de la deuxième forme de réalisation utilise un couvercle supérieur 21 et un couvercle inférieur 22 ayant des parties réduites à deux étages 24 et 25 respectivement Un deuxième tube flexible 26 A ayant une épaisseur de paroi relativement forte est logé dans le tube flexible 26 et fixé au niveau de ses extrémités supérieure et inférieure aux parties réduites à deux étages 24 et 25 Des bagues d'étanchéité 27 A et 28 B sont placées entre l'extrémité supérieure du deuxième tube flexible 26 A et la partie réduite à deux étages 24 du couvercle supérieur 21 et entre l'extrémité inférieure du deuxième tube flexible 26 A et la partie réduite à deux étages 25 du couvercle inférieur 22. Même si le tube flexible 26 est déchiré, la matière liquide 32 remplissant la chambre de traitement est séparée du fluide sous pression par le deuxième tube flexible 26 A Le deuxième tube flexible 26 A améliore ainsi la sécurité sur le plan sanitaire de l'appareil de traitement sous pression. Si l'on se réfère aux figures 3 et 4, les appareils de traitement sous pression des troisième et quatrième formes de réalisation utilisent un couvercle inférieur 22 constitué par un élément de couvercle extérieur 22 A fixé à l'extrémité inférieure du récipient sous pression 20 et par un élément de couvercle intérieur 22 B fixé de façon démontable dans l'élément de couvercle extérieur 22 A L'élément de couvercle intérieur 22 B peut facilement être enlevé de l'élément de couvercle extérieur 22 A afin de faciliter le lavage de la chambre de traitement 30. REVENDICATIONS 1 Appareil de traitement sous pression pour le traitement sous pression d'une matière liquide, caractérisé en ce qu'il comporte: un récipient sous pression cylindrique ( 20) ayant des extrémités supérieure et inférieure ouvertes; un premier orifice ( 31) à travers lequel un fluide sous pression destiné à appliquer une pression sur la matière liquide ( 32) est amené dans le récipient sous pression ( 20); un couvercle supérieur ( 21) fixé de façon démontable sur le récipient sous pression ( 20) afin de fermer l'extrémité supérieure ouverte; un couvercle inférieur ( 22) fixé de façon démontable sur le récipient sous pression ( 20) afin de fermer l'extrémité inférieure ouverte, et pourvu d'un deuxième orifice ( 33) à travers lequel la matière liquide ( 32) est amenée dans et évacuée du récipient sous pression ( 20); et un tube flexible cylindrique ( 26) inséré dans le récipient sous pression ( 20) et séparant une chambre de traitement sous pression ( 23) définie par le récipient sous pression ( 20), le couvercle supérieur ( 21) et le couvercle inférieur ( 22), en une chambre de pression ( 29)destinée à recevoir le fluide sous pression, entourant le tube flexible ( 26), et une chambre de traitement ( 30) destinée à contenir la matière liquide ( 32), entourée par le tube flexible ( 26). 2 Appareil de traitement sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un renfoncement en forme d'entonnoir ( 22 A) se rétrécissant en direction du deuxième orifice ( 33) est formé dans la surface interne du couvercle inférieur ( 22). 3 Appareil de traitement sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière liquide ( 32) est un aliment liquide, tel que du jus de fruit ou une émulsion, et cette matière liquide ( 32) est stérilisée par pression dans la chambre de traitement ( 30). 4 Appareil de traitement sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un deuxième tube flexible ( 26 A) ayant une épaisseur de paroi relativement importante et inséré dans ledit tube flexible ( 26). 5 Appareil de traitement sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un réservoir de gaz inerte ( 40) relié à un troisième orifice ( 38) formé dans ledit couvercle supérieur ( 21). 6 Appareil de traitement sous pression pour le traitement sous pression d'une matière liquide, caractérisé en ce qu'il comporte: un récipient sous pression cylindrique ( 20) ayant des extrémités supérieure et inférieure ouvertes, et pourvu d'un premier orifice ( 31) à travers lequel un fluide sous pression destiné à appliquer une pression sur la matière liquide ( 32) est amené dans le récipient sous pression ( 20); un couvercle supérieur ( 21) fixé de façon démontable sur le récipient sous pression ( 20) afin de fermer l'extrémité supérieure ouverte; un couvercle inférieur ( 22) fixé de façon démontable sur le récipient sous pression ( 20) afin de fermer l'extrémité inférieure ouverte, et pourvu d'un deuxième orifice ( 33) à travers lequel la matière liquide ( 32) est amenée dans et évacuée du récipient sous pression ( 20); un tube flexible cylindrique inséré dans le récipient sous pression ( 20) et séparant, d'une manière étanche au liquide, une chambre de traitement sous pression ( 23) définie par le récipient sous pression ( 20), le couvercle supérieur ( 21) et le couvercle inférieur ( 22), en une chambre de pression ( 29), entourant le tube flexible ( 26) et destinée à recevoir le fluide sous pression afin d'appliquer une pression isostatique sur la matière liquide ( 32) par l'intermédiaire du tube flexible ( 26), et une chambre de traitement ( 30) destinée à contenir la matière liquide ( 32) et entourée par le tube flexible ( 26); et des bagues d'étanchéité ( 27, 28) prévues de manière respective au niveau des extrémités supérieure et inférieure du tube flexible ( 26) afin d'assurer l'étanchéité de la chambre de pression. 7 Procédé de traitement sous pression d'une matière liquide ( 32) remplissant une chambre de traitement ( 30) étanche au fluide, formée par séparation d'une chambre de traitement sous pression ( 23) par un tube cylindrique flexible ( 26), en appliquant la pression d'un fluide sous pression amené dans une chambre de pression ( 29) entourant le tube flexible ( 26) par l'intermédiaire du tube flexible ( 26), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: amener la matière liquide ( 32) dans la chambre de traitement ( 30); amener le fluide sous pression dans la chambre de pression ( 29) afin maintenir une pression dans la chambre de pression ( 29); évacuer le fluide sous pression de la chambre de pression ( 29); et évacuer la matière liquide ( 32) de la chambre. 8 Procédé de traitement sous pression d'une matière liquide ( 32) selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un gaz stérile est amené d'un réservoir de gaz stérile ( 40)dans la chambre de traitement ( 30) au cours de l'étape d'évacuation de la matière liquide ( 32) de la chambre de traitement ( 30).