Brevet FR2708419A1 — publié le 19950210

PROCÉDÉ DE TRAITEMENT DE-PRODUITS VÉGÉTAUX ET INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE D'UN TEL PROCÉDÉ. La présente invention concerne un procédé de traitement de végétaux, en vue de la modification des propriétés biologiques, mécaniques, texturales, notamment en vue de la préparation de produits alimentaires soufflés, de produits alimentaires déshydratés, ou en vue d'utiliser ou d'améliorer les opérations d'extraction d'essences ou d'huiles essentielles, ou encore en vue de traitements bactéricides. On connait dans l'état de la technique des procédés de traitement de produits végétaux, notamment des procédés de déshydratation, comportant: - une étape d'introduction des produits végétaux dans une enceinte hermétique; - une étape de chauffage des produits disposés dans l'enceinte, lesdits produits étant soumis à une pression supérieure à la pression atmosphérique; - une étape ultérieure de détente. Le brevet européen EP525213 décrit un tel procédé de déshydratation de morceaux de légumes, de fruits ou de grains, consistant en plusieurs étapes: - Mise sous vide de l'enceinte dans laquelle sont disposés les produits à déshydrater, et du dispositif d'adsorption jusqu'à une pression partielle d'air dans ladite enceinte, comprise entre 1 et 2 mbar, Remontée de la pression totale de l'enceinte entre 7 et 200 mbar par introduction d'un gaz caloporteur, - Maintien de la pression désirée, Arrêt du fonctionnement, - Mise a la pression atmosphérique de l'enceinte et du dispositif d'adsorption. Un autre brevet de l'art antérieur, le brevet européen EP435302 décrit un procédé de déshydratation totale ou partielle de morceaux de produits entiers de végétaux du type légumes, fruits, fleurs, dispositif de déshydratation et produits correspondants, consistant en une succession d'étapes: - Mise sous vide de l'enceinte dans laquelle sont disposés les produits parés sur des plateaux, - Chauffage de la paroi de l'enceinte, Introduction de vapeur d'eau dans l'enceinte, - Remise sous vide de celle-ci - Chauffage des plateaux - Remise à la pression atmosphérique de l'enceinte. Le brevet européen EP0 421 902 divulgue un procède de séchage de pièces de bois qui consiste a: - Introduire les pièces à sécher dans l'enceinte qui est ensuite fermée hermétiquement, - Élever la température interne de l'enceinte a une valeur comprise entre 50 et 90 OC, - Stabiliser la température interne de l'enceinte avec celle des pièces en ménageant une étape de temporisation d'une durée d'au moins une minute, - Soumettre ensuite l'intérieur de l'enceinte hermétique a un vide partiel compris entre 0,5 et 0 bar pendant une durée comprise entre 30 secondes et 3 minutes, tout en assurant, à l'intérieur de l'enceinte, une recirculation forcée de l'air sur les pièces à sécher, - Soumettre à nouveau l'intérieur de l'enceinte à la pression atmosphérique ambiante, Un autre document de l'art antérieur, le brevet français FR2618981 décrit un procédé de traitement de légumes frais. Selon ce document, on traite les légumes à la vapeur dans une enceinte étanche et après traitement on fait le vide dans l'enceinte. Ce document précise que la communication entre la source de vide et l'enceinte fait baisser lentement la pression dans l'enceinte, la phase de réduction de la pression durant environ deux minutes quarante cinq secondes, voire neuf minutes dans un autre essai mentionné dans ce document de l'art antérieur. De façon générale, la phase de détente prévue dans les documents de l'art antérieur est uniquement destinée à produire un effet thermodynamique d'évaporation sous vide. L'objet de la présente invention est de proposer un procédé de traitement qui comporte en outre une étape de détente brusque produisant un effet mécanique sur les produits contenus dans l'enceinte de traitement, après une phase de chauffage et de mise sous pression de ces produits. Cette détente brusque provoque une vaporisation brutale de l'eau contenue dans le produits végétale, qui se traduit pour certains végétaux par une expansion du produit. On obtient alors une structure légèrement spongieuse, due à la présence de microcavités, favorisant le reprise d'humidité ultérieure lorsque le procédé de traitement a pour but la production d'aliments déshydratés, ou l'extraction d'essences, d'huiles essentielles ou d'autres molécules lorsque le procédé de traitement a pour but la production de telles substances. Par ailleurs, la détente brusque provoque un refroidissement instantané du produit, ce qui permet de réduite les dégradations thermiques. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de traitement comportant une phase de détente AP brusque pendant laquelle la vitesse AT de la variation de pression à l'intérieur de l'enceinte est supérieure à 500 millibars par secondes, et de préférence supérieure à 1 bars par seconde, l'amplitude APde la variation pendant ladite phase de détente brusque étant supérieure à 1 bar. De préférence, la durée de la phase de détente brusque est inférieure à 0,5 secondes. Avantageusement, le procédé selon l'invention comporte une étape intermédiaire de détente lente préalablement à l'étape de chauffage et de mise sous pression de l'enceinte. De préférence, l'augmentation de la température pendant l'étape de chauffage s'effectue par paliers, la température étant maintenue sensiblement constante après chaque élévation de température. Dans le cas d'un chauffage par vapeur d'eau sèche, l'augmentation de pression pendant l'étape de chauffage s'effectue également par paliers, les cycles de variation de la pression étant sensiblement synchronisés avec les cycles de variation de la température. Avantageusement, la pression à l'intérieur de l'enceinte, à l'issue de la phase de détente brusque, est inférieure à 0,5 bars. L'invention concerne également un procédé comportant une étape initiale de réglage des paramètres relatifs à la pression initiale Pi régnant dans l'enceinte avant la phase de détente brusque, et la pression nominale Pr dans un réservoir de vide mis en communication avec l'enceinte pendant l'étape de détente brusque, la durée tc de la phase de chauffage sous pression, par ajustages successifs après chaque cycle de traitement, lesdits paramètres étant fixés lorsque le produit final est considérés comme satisfaisant. L'invention concerne encore une installation pour le traitement de produits végétaux du type comportant une enceinte destinée à recevoir les produits à traiter, des moyens de chauffage de ladite enceinte, et des moyens pour augmenter la pression dans ladite enceinte et des moyens de pour faire le vide dans ladite enceinte, caractérisé en ce que ladite installation comporte en outre un réservoir d'une contenance au moins fois supérieure, et de préférence au moins 20 fois supérieure à la contenance de l'enceinte de traitement, une vanne à commande rapide étant intercalée entre l'enceinte de traitement et le réservoir de vide, le réservoir de vide étant relié à une pompe à vide, le débit de la vanne à commande rapide étant déterminé de façon à permettre un équilibrage des pressions entre l'enceinte et le réservoir à vide dans un délai inférieur à la seconde. Avantageusement, l'installation selon l'invention comporte une seconde enceinte de récupération des produits traités reliés à l'enceinte de traitement par un conduit principal dans lequel débouche un conduit secondaire provenant du réservoir de vide, la vanne à commande rapide étant disposée entre l'enceinte de traitement et le raccordement du conduit secondaire sur le conduit principal. Ce mode de réalisation permet de profiter de l'effet d'aspiration produit par l'ouverture de la vanne pour expulser les produits traités hors de l'enceinte, et de réduire ainsi les manipulations, ou le maintien des parois de l'enceinte à une température élevée. L'invention concerne également des produits alimentaires instantanément réhydratables séchés, présentant un taux d'expansion compris entre 1,5 et 5. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faisant référence aux dessins annexés o: - la figure 1 représente une vue schématique d'une installation conforme à l'invention; - la figure 2 représente les courbes de variation de la pression et de la température. La figure 3 représente une vue schématique d'une installation selon une variante de l'invention. L'installation comporte une enceinte de traitement (1) en forme de cloche d'une dimension de 5 litres disposée sur un plateau (3). Un vérin (2) assure l'ouverture de l'enceinte, ou sa fermeture étanche pendant le cycle de traitement. Éventuellement, un manomètre non représenté sur la figure, et un thermocouple, permettent de vérifier la pression et la température dans l'enceinte. L'enceinte (1) est reliée à un réservoir de vide (4) d'un volume intérieur de 200 litres par un conduit (6) de forte section et d'une vanne (5) à commande rapide. Un vérin (7) assure l'ouverture et la fermeture de la vanne (5). Une pompe à vide (8) de type connu est reliée au réservoir de vide (4) pour réaliser une dépression initiale, et maintenir ainsi la dépression nominale dans le réservoir à vide (4). Un manomètre (9) permet de vérifier la dépression nominale dans le réservoir à vide (4). Une arrivée (10) d'un fluide caloriporteur, par exemple de la vapeur d'eau débouche dans l'enceinte (1). L'enceinte comporte éventuellement une source de chauffage additionnelle, par convection, par rayonnement infrarouge, ou tout autre type de chauffage connu. L'installation est pilotée par un micro-ordinateur (11) commandant les séquences de pressurisation- dépressurisation et contrôlant la température à l'intérieur de l'enceinte. Le fonctionnement de l'installation est le suivant. On procède tout d'abord à une phase de paramètrage, pendant laquelle on optimise de façon expérimentale certains paramètres réglables, notamment: * La pression Po dans l'enceinte, juste avant la phase de chauffage sous pression; La pression Pmax maximale dans l'enceinte, * La température Tempmax dans l'enceinte, avant la phase de détente brusque; * La durée Tchauff. de l'étape de chauffage sous pression; * La pression nominale Pnom. dans le réservoir de vide (4). Ces paramètres sont enregistrés dans la mémoire vive du micro- ordinateur et sont réactualisé à chaque cycle de la phase de paramètrage. Le paramètrage s'effectue en observant l'incidence d'une modification de l'un des paramètres sur les qualités du produit végétal traité. On procède pour cela à des incrémentations et décrémentations successives jusqu'à ce que chacun des paramètres soit optimisé. A la fin de cette phase de paramètrage, les données enregistrées dans la mémoire vive du micro- ordinateur sont déterminées, et on peut procéder à une mise en oeuvre opérationnelle de l'installation. La température maximale est déterminée de façon à atteindre sans trop la dépasser la phase de transition vitreuse du produits traité, se traduisant par un amollissement de sa structure. Le procédé de traitement dans l'exemple décrit comporte une phase facultative de prédétente, une phase de montée de la température et de la pression, et une phase de détente brusque. La figure 2 représente la courbe de pression et de température, pour un exemple de traitement. Les produits alimentaires sont introduits dans l'enceinte après un éventuel prétraitement. Ils sont constitués par des lamelles fines de végétaux. A titre d'exemple, l'épaisseur des lamelles est comprise entre 1 et 5 millimètres. ÉTAPE 1. La première étape consiste à effectuer un vide partiel dans l'enceinte (1), en ouvrant brièvement la vanne (5). La dépression provoque un léger refroidissement des produits du fait de la détente. La dépression est maintenue pendant une courte durée, de l'ordre d'une minute, et de préférence entre 10 secondes et 5 minutes. Toutefois, la durée de cette phase n'est pas critique. La phase de prédétente a pour but d'améliorer et d'accélérer le transfert de chaleur vers le produit au cours de l'étape de chauffage. ÉTAPE 2. L'étape suivante consiste à monter progressivement la température et la pression. La température augmente par paliers successifs depuis la température ambiante jusqu'à une température maximale Tempmax dépendant de la nature du produit à traiter. Le chauffage peut être réalisé par injection de vapeur d'eau, par convection, par infrarouge, ou par une combinaison de différents moyens de chauffage. Pendant cette étape, la pression de la vapeur d'eau à l'intérieur de l'enceinte augmente également par paliers. Cette étape dure de quelques secondes à quelques dizaines de minutes. Dans l'exemple décrit, la température varie entre la température ambiante et 175 C, et la pression varie de 1 bar à 9 bars. De préférence, la durée de la phase de chauffage n'excède pas une minute, et la température de chauffage ne dépasse que faiblement la température de ramollissement du produit à traiter. ÉTAPE 3. L'étape nouvelle de l'invention consiste à faire varier rapidement la pression à l'issue de la phase de chauffage. Cette variation de pression dépasse dans l'exemple décrit 9,5 bars en moins d'une demi- seconde. Simultanément, le chauffage est interrompu, et la détente produit un abaissement brusque de la température. Le produit est ensuite extrait de l'enceinte. EXEMPLE DE MISE EN OEUVRE DU PROCÈDE POUR LE TRAITEMENT DE POMMES DE TERRE Taux Conditions opératoire Qualité d'expansion dimensions: lOXlOX2mm3 W (Taux d'humidité initial): 13 % Très bonne qualité aux 8= 1,75 Mode de chauffage: niveaux de la couleur PO: 4,75bar (claire), la capacité de Tchauff.: 20 secondes réhydratation, et la texture. Pnom.: 0,lbar Durée de la détente brusque: 0,5 secondes =- 1,75 dimension: lOX19X2mm3 W: 23 % Couleur: foncée Mode de chauffage: Capacité de ré hydratation: vapeur d'eau saturante à moyenne Po: 6bar Tchauff.: 40 secondes Texture: bonne Pnom.: 0,lbar croustillance. Durée de la détente brusque: 0,5 secondes ú= 1,9 dimension: lOX19X2mm3 Couleur: claire naturelle W: 23% Capacité de réhydratation: Mode de chauffage: rapide vapeur d'eau saturante à P0: montée par Texture: bonne paliers: croustillance. Tchauff. l: 45 s à 3,5 bar puis Tchauff 2: 20 s à 5 bar. Pnom.: 0,lbar Durée de la détente brusque: 0,5 secondes e= 1,9 dimension: lOXlOX2mm3 Couleur: Très foncée W: 23% Capacité de réhydratation: Mode de chauffage: médiocre vapeur d'eau saturante à PO: 6bar Texture: croustillante tTchauff.: 70 secondes Pnom.: 0,lbar Durée de la détente brusque: 0,5 secondes là = 2,2 dimension: lOXlOX2mm3 couleur très variable W: 23% Capacité de réhydratation: Mode de chauffage: bonne à moyenne infra rouge PO: 6bar Texture: croustillante Tchauff.: 40 secondes Pnom.: 2 bar d'air comprimé Durée de la détente brusque: 0,5 secondes EXEMPLE DE MISE EN OEUVRE DU PROCÈDE POUR LE TRAITEMENT DE CAROTTES e= 2,2 dimension: 16x16X2mm3 Très bonne qualité aux W: 22% niveaux de la couleur (naturelle), la capacité de Mode de chauffage: réhydratation (réhydratation vapeur d'eau saturante à très rapide) et la texture Po: montée par paliers: Tchauff. 1: 25 s à 3 bar puis Tchauff.2: 20 s à 5 bar. Pnom.: 0,lbar Durée de la détente brusque: 0,5 secondes e=- 2,2 dimension: 16x16X2mm3 Couleur: foncée W: 23% Capacité de réhydratation: Mode de chauffage: moyenne vapeur d'eau saturante à Po: 5 bar Texture: bonne Tchauff.: 45 s croustillance. Pnom.: 0,l bar Durée de la détente brusque: 0,5 secondes E=- 1,9 dimension: 16xl6X2mm3 Couleur: naturelle W: 23% Capacité de réhydratation: Mode de chauffage: rapide vapeur d'eau saturante à PO: 3bar Texture: bonne croustillante Tchauff.: 45 secondes Pnom.: 0,lbar Durée de la détente brusque: 0,5 secondes a; 2,2 dimension: 10xlOX2mm3 couleur très variable W: 150% Capacité de réhydratation: Mode de chauffage: bonne à moyenne infra rouge P0: 6bar Texture: croustillante Tchauff. : 3 minutes Pnom.: 0,1 bar Durée de la détente brusque: 0,5 secondes Par "Durée de la détente brusque", on entend la durée nécessaire à l'équilibrage de la pression entre le réservoir de vide et l'enceinte de traitement, après l'ouverture de la vanne à commande rapide, à 10 % près. La figure 3 représente une variante de réalisation de l'installation. L'enceinte (1) communique avec le réservoir de vide (4) par un premier conduit (24) muni d'une vanne de commande (23). L'installation comporte par ailleurs un conduit tubulaire (22) reliant l'enceinte de traitement (1) avec une enceinte de récupération (21), de forme cylindrique ou conique. Ce conduit (22) est relié au réservoir de vide (4) par l'intermédiaire d'un conduit (26). Le conduit (22) débouche dans l'enceinte de récupération (21) tangentiellement, de façon à provoquer un effet de cyclone. Ce conduit (26) débouche dans le conduit tubulaire (22) dans la partie supérieure. Une vanne à commande rapide (5) est disposée entre l'enceinte de traitement (1) et le raccordement entre le conduit tubulaire (22) et le conduit (26). Au repos, les deux vannes (5) et (23) sont fermées. De ce fait, le conduit tubulaire (22) et l'enceinte de récupération (21) sont à une dépression correspondant à la pression régnant dans le réservoir de vide (4). Au démarrage d'un cycle de traitement, on ouvre la vanne (23), ce qui provoque une détente lente dans l'enceinte de traitement (1). La vanne (23) est ensuite de nouveau fermée. A l'issue de la phase de chauffage et de mise sous pression, la vanne à commande rapide (5) est basculée en position d'ouverture, ce qui provoque la détente brusque à l'intérieur de l'enceinte de traitement (1). Cette détente brusque provoque une aspiration des produits contenus dans l'enceinte de traitement (1), qui sont expulsés dans l'enceinte de récupération (21). La forme cylindrique de l'enceinte de récupération (21) et le raccordement tangentiel du conduit tubulaire (22) provoque un mouvement cyclonique des produits, qui empêche l'agglomération desdits produits traités. Ceux-ci sont récupérés dans le fond de l'enceinte (21). L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif. Il est bien entendu que l'Homme de Métier sera à même de réaliser diverses variantes sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé de traitement de produits végétaux comportant: - une étape d'introduction des produits végétaux dans une enceinte (1) hermétique; une étape de chauffage des produits disposés dans l'enceinte (1), lesdits produits étant soumis à une pression supérieure à la pression atmosphérique; - - une étape ultérieure de détente; caractérisé en ce que l'étape de détente comporte une phase de AP détente brusque pendant laquelle la vitesse A de la variation de pression à l'intérieur de l'enceinte (1) est supérieure à 500 millibars par seconde, l'amplitude APde la variation pendant ladite phase de détente brusque étant supérieure à 1 bar. 2 - Procédé de traitement de produits AP végétaux la revendication 1 caractérisé la vitesse A de la variation de pression à l'intérieur de l'enceinte (1) pendant la phase de détente brusque est supérieure à 500 millibars par seconde, la pression s'équilibrant entre le réservoir de vide et l'enceinte de traitement (1) à 10 % près en moins d'une seconde. 3 - Procédé de traitement de produits végétaux l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une étape intermédiaire de détente lente préalablement à l'étape de chauffage et de mise sous pression de l'enceinte (1). 4 - Procédé de traitement de produits végétaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'augmentation de la température pendant l'étape de chauffage s'effectue par paliers, la température étant maintenue sensiblement constante après chaque élévation de température. 5 - Procédé de traitement de produits végétaux selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la température du produit à l'instant précédant la phase de détente brusque étant légèrement supérieure à la température de rigidification du produit. 6 - Procédé de traitement de produits végétaux selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'augmentation de pression pendant l'étape de chauffage par vapeur d'eau s'effectue par paliers, les cycles de variation de la pression de la vapeur d'eau étant sensiblement synchronisés avec les cycles de variation de la température. 7 - Procédé de traitement de produits végétaux selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la pression à l'intérieur de l'enceinte (1), à l'issue de la phase de détente brusque, est inférieure à 0,5 bars. 8 - Procédé de traitement de produits végétaux selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on procède à une étape initiale de réglage des paramètres relatifs à la pression initiale Pi régnant dans l'enceinte (1) avant la phase de détente brusque, et la pression nominale Pr dans un réservoir de vide (4) mis en communication avec l'enceinte (1) pendant l'étape de détente brusque, la durée tc de la phase de chauffage sous pression, par ajustages successifs après chaque cycle de traitement, lesdits paramètres étant fixés lorsque le produit final est considérés comme satisfaisant. 9 - Installation pour le traitement de produits végétaux du type comportant une enceinte (1) destinée à recevoir les produits à traiter, des moyens de chauffage de ladite enceinte (1), et des moyens pour augmenter la pression dans ladite enceinte (1) et des moyens pour faire le vide dans ladite enceinte (1), caractérisé en ce que ladite installation comporte en outre un réservoir d'une contenance au moins 5 fois supérieure, et de préférence 20 fois supérieure à la contenance de l'enceinte (1) de traitement, une vanne à commande rapide étant intercalée entre l'enceinte (1) de traitement et le réservoir de vide (4), le réservoir de vide (4) étant relié à une pompe à vide, le débit de la vanne à commande rapide étant déterminé de façon à permettre un équilibrage des pressions entre l'enceinte (1) et le réservoir à vide (4) dans un délai inférieur à la seconde. - Installation pour le traitement de produits végétaux selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'elle comporte une seconde enceinte (21) de récupération des produits traités reliés à l'enceinte (1) de traitement par un conduit principal (22) dans lequel débouche un conduit secondaire (26) provenant du réservoir de vide (4), la vanne à commande rapide étant disposée entre l'enceinte (1) de traitement et le raccordement du conduit secondaire sur le conduit principal. 11 Installation pour le traitement de produits végétaux selon la revendication 10 caractérisé en ce que la conduit principal (22) débouche tangentiellement dans une enceinte de récupération (21) de forme circulaire. 12 - Produits alimentaires instantanément réhydratables séchés, présentant un taux d'expansion compris entre 1,5 et 5.