Brevet FR2721804A1 — publié le 19960105

Procédé et installation de traitement de matériaux pulvérulents alimentaires par radiant thermique. L'invention concerne le domaine du traitement des matériaux pulvérulents par chauffage notamment en vue de leur stérilisation. A ce titre, l'invention trouve son application dans le domaine agro-alimentaire et notamment dans le traitement de la farine. On sait que les farines doivent être stérilisées avant leur conditionnement en vue d'éliminer les germes qu'elles sont susceptibles de contenir et dont certains peuvent être pathogènes pour l'homme. Ainsi, les farines doivent subir un traitement de stérilisation permettant d'assurer l'élimination des salmonelles, bactéries pathogènes pouvant entraîner chez l'homme divers troubles fonctionnels. Ces bactéries, bien connues des microbiologistes et des industriels de l'industrie agro-alimentaires sont susceptibles de se développer dans différentes denrées alimentaires si l'on ne prend pas soin d'aseptiser celles-ci et ainsi d'entraîner des troubles, pouvant être graves, chez les consommateurs. On sait qu'un moyen efficace d'éliminer les salmonelles, ainsi que d'autres germes, d'une denrée alimentaire pulvérulente, et notamment la farine, consiste à faire subir un traitement thermique à celle-ci permettant d'assurer la totale destructions des germes par lyse cellulaire. Un tel traitement thermique consiste à porter à une température suffisamment élevée pendant un temps suffisamment long l'aliment en question. I1 existe dans l'état de la technique diverses installations de traitement des matériaux pulvérulents tels que la farine en vue de leur stérilisation. Notamment, on connaît une installation constituée essentiellement d'une enceinte munie d'une arrivée de matériau pulvérulent à traiter et d'une entrée d'air chaud faisant office de fluide stérilisateur. Le principe utilisé dans ce type d'installation consiste à achever le mélange intime du matériau pulvérulent et de l'air chaud pendant un temps suffisant pour éliminer les bactéries présentes dans ce matériau pulvérulent. Une fois le matériau pulvérulent stérilisé, celui-ci est extrait de l'enceinte par une vis d'extraction. Ce type d'installation présente de nombreux inconvénients. En premier lieu, la mise en contact directe du fluide de stérilisation avec le matériau pulvérulent à traiter accroît les risques de mottage de ce matériau pulvérulent. En effet, l'air chaud introduit peut présenter une légère humidité pouvant entraîner un tel mottage. L'enceinte en question doit donc être équipée d'un racleur interne permettant de lutter contre l'agglomération du matériau pulvérulent contre ses parois. Toutefois, il reste toujours un peu de matériau pulvérulent à l'intérieur de l'enceinte. En second lieu, il convient de noter qu'une telle installation nécessite de refroidir ensuite la farine ce qui implique l'utilisation complémentaire d'une unité de refroidissement qui accroît son coût. Enfin, on notera qu'une telle installation consomme beaucoup d'énergie et qu'elle est mal adaptée au traitement en continu du matériau pulvérulent mais plutôt adaptée à un traitement par lot. L'objet de la présente invention est de proposer une installation de traitement de matériaux pulvérulents tels que la farine ne présentant pas les inconvénients des dispositifs de l'état de la technique. En particulier, un des objectifs de l'invention est de proposer une telle installation moins consommatrice d'énergie que les dispositifs connus. Un autre objectif de l'invention est de décrire une telle installation autorisant la stérilisation du matériau pulvérulent en question sans mise en contact de ce matériau avec un fluide de stérilisation. Encore une autre objectif de l'invention est de présenter une telle installation présentant un coût moins élevé que ceux de l'état de la technique tout en permettant l'obtention d'une très bonne stérilisation dans un temps relativement court. Ces différents objectifs ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints grâce à l'invention qui concerne une installation pour le traitement d'un matériau pulvérulent tel que la farine par chauffage dudit matériau caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un module de chauffage constitué d'une vis à âme creuse reliée à des moyens de mise en rotation, ladite vis étant logée à l'intérieur d'une enveloppe formant double-paroi s'étendant coaxialement à ladite vis sur au moins l'essentiel de la longueur de celle-ci, et des moyens de circulation d'un fluide de chauffage à l'intérieur de ladite âme creuse et à l'intérieur de ladite double-paroi, ledit fluide permettant de chauffer par radiation thermique le fluide pulvérulent se déplaçant dans le module grâce à la rotation de ladite vis. Une telle installation sera principalement utilisée pour stériliser par la chaleur un matériau pulvérulent et notamment la farine. I1 n'est toutefois pas exclu qu'une telle installation puisse être utilisée dans d'autres buts que la stérilisation réquérant le chauffage de ce matériau. Préférentiellement, ladite installation comprend plusieurs desdits modules de chauffage montés en série essentiellement horizontalement et un circuit de distribution du fluide de chauffage dans lesdits modules de chauffage. Egalement préférentiellement, l'installation comprend au moins un module de refroidissement monté à la suite dudit module de chauffage constitué d'une vis à âme creuse reliée à des moyens de mise en rotation, ladite vis étant logée à l'intérieur d'une enveloppe formant double-paroi s'étendant coaxialement à ladite vis sur au moins l'essentiel de la longueur de celle-ci, et des moyens de circulation d'un fluide de refroidissement à l'intérieur de ladite âme creuse et à l'intérieur de ladite paroi, ledit fluide permettant de refroidir le matériau pulvérulent stérilisé après sont passage dans ledit module de chauffage. Avantageusement, l'installation comprend plusieurs desdits modules de refroidissement montés en série essentiellement horizontalement à la sortie dudit ou desdits modules de chauffage et un circuit de distribution du fluide de refroidissement dans lesdits modules de refroidissement. Selon une variante préférentielle de l'invention, l'installation inclut des moyens de production de vapeur et des moyens de détente de cette vapeur pour la réalisation dudit fluide de chauffage. Préférentiellement, lesdits moyens de mise en rotation inculquent une rotation inverse aux vis de deux modules de chauffage et/ou de refroidissement adjacents. Egalement préférentiellement, l'installation inclut au moins une sonde de mesure de l'humidité du matériau pulvérulent transitant dans l'installation. Avantageusement, l'installation inclut également des moyens d'ajustement de la teneur en eau dudit matériau pulvérulent au cours de son transit dans l'installation, lesdits moyens comprenant un circuit de distribution d'eau permettant l'addition d'eau directement dans ledit matériau pulvérulent. Egalement avantageusement, l'installation comprend au moins une sonde de mesure de la température du matériau pulvérulent transitant dans ladite installation. Préférentiellement, l'installation inclut des moyens de recyclage dudit fluide de chauffage. Avantageusement, ces moyens de recyclage incluent un échangeur de chaleur. Selon une variante de réalisation, l'installation inclut aussi des moyens de dosages des vitamines et/ou des phytases dudit matériau pulvérulent. L'invention concerne aussi tout module de chauffage ou de refroidissement pour la réalisation d'une installation selon l'invention caractérisé en ce qu'il est constitué d'une vis à âme creuse logée à l'intérieur d'une enveloppe formant double-paroi s'étendant coaxialement à ladite vis sur au moins l'essentiel de la longueur de celleì. L'invention sera plus facilement comprise grâce à la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de réalisation de celle-ci en référence au dessins dans lesquels: - la figure 1 représente un schéma fonctionnel d'une installation de traitement conforme à la présente invention, - la figure 2 représente une vue schématique en coupe de l'installation représentée à la figure 1, - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale d'une des vis d'un des modules de l'installation représentée à la figure 1, - la figure 4 représente une vue en coupe transversale d'une des modulesde l'installation représentée à la figure 1. En référence à la figure 1, une installation pour le traitement par chauffage de la farine en vue de sa stérilisation est décrite. Une telle installation permet l'élimination des salmonelles de la farine et comprend quatre modules de chauffage 1 montés horizontalement en série et deux modules de refroidissement 10 également montés en série à la sortie du dernier module de chauffage et permettant de refroidir la farine stérilisée. Les deux premiers modules de chauffage permettent la montée en température de la farine tandis que les deux modules suivants permettent le maintien en température à une température donnée de cette farine. Les deux premiers modules sont reliés ensemble sur une jauge de contrainte permettant de contrôler en permanence le poids de la farine. Les modules de chauffage 1 et de refroidissement 10s présentent une structure sensiblement identique incluant une vis centrale 2 à âme creuse logée dans une enveloppe 5 présentant une double-paroi. Les vis de ces six modules sont actionnées en rotation sous l'impact de six moteurs 4 (un par vis) raccordés au même variateur. Pour les besoins de clarté, un seul moteur est représenté sur la figure. Ces moteurs qui inculquent par le biais de moyens appropriés une rotation inverse aux vis de deux modules adjacents, comme l'indiquent symboliquement les flèches de la figure. Lors de son passage dans l'installation, la farine pénètre dans l'installation par une entrée 8 située dans la partie supérieure de celle-ci puis transite, grâce à la rotation des vis 2 dans l'espace prévu entre ces vis 2 et les enveloppes 5 pour y être stérilisée par la chaleur puis refroidie, avant d'être évacuée pour conditionnement par une sortie 9 prévue dans la partie inférieure du dispositif. Un circuit de distribution 7 d'eau chaude est prévue afin de faire circuler ce fluide de chauffage dans les modules de chauffage 1 et plus précisément à l'intérieur des âmes creuses des vis 2 de ces modules et à l'intérieur des doubles parois 6 formant les enveloppes de ceux-ci. Ce circuit de distribution est couplé à un circuit de production de vapeur 20 incluant un ballon de détente 21. A sa sortie des modules de chauffage 1, le fluide de chauffage est récupéré dans un circuit de recyclage 60 incluant un échangeur de chaleur 61 couplé à une source de vapeur 62 et pourvu d'un vase d'expansion 63. L'échangeur de chaleur est équipé d'un circuit d'évacuation des condensats 70. Ce circuit de recyclage 60 inclut des canalisations 64 prévues à la sortie de chaque module de chauffage 1 et communiquant avec une canalisation principale 65 permettant d'acheminer l'eau vers l'échangeur de chaleur 61 afin de la réchauffer. Une fois réchauffée, cette eau est renvoyée via une canalisation 66 dans les modules de chauffage 1 grâce à des canalisations 69.Une sonde 67 est prévue au début de cette canalisation 66. Cette sonde est couplée à des moyens 68 permettant de doser l'apport en vapeur dans l'échangeur de chaleur et ainsi de contrôler la température du fluide en sortant. Les deux modules de refroidissement 10 sont quant à eux couplés à un circuit de distribution 11 d'un fluide de refroidissement. Ce circuit inclut un groupe de refroidissement 12. Le fluide de refroidissement est distribué via une canalisation 13 dans les modules de refroidissement et plus précisément dans les double-parois et les âmes des vis de ceux-ci. I1 est ensuite récupéré à la sortie de ces modules par des canalisations 14 qui le dirigent vers le groupe de refroidissement 12. Ce fluide fonctionne ainsi en circuit fermé. Enfin, l'installation comprend également un système permettant de contrôler l'humidité présent dans la farine à l'entrée et à la sortie de l'installation. En effet, les farines ne doivent pas contenir une teneur en eau excédent un certain seuil. L'installation comprend donc deux sondes 30, 30a, l'une prévue au niveau de l'entrée 8, l'autre entre le premier module de refroidissement et le deuxième module de refroidissement et reliée à un dispositif automatique (non représenté) permettant d'agir sur un système de distribution d'eau 40. Ce système de distribution d'eau 40 comprend une amenée d'eau 41 reliée à une canalisation principale 42, se divisant en trois canalisations secondaires 43 permettant d'amener de l'eau au sein de la farine transitant dans l'installation en trois points différents en fonction des résultats des mesures effectuées par les sondes 30 et 31 et ainsi d'ajuster éventuellement la teneur en eau de la farine. L'installation comprend également cinq sondes 31,31a, 33, 33a, 34 permettant de contrôler la température de la farine au cours du traitement, et permettant d'agir grâce audit dispositif automatique sur la température du fluide de chauffage circulant dans les modules de chauffage. En référence à la figure 2, une partie de l'installation représentée à la figure 1 est représentée en coupe transversale. Cette figure montre le positionnement des modules de chauffage 1 par rapport au module de refroidissement 10 et met également en évidence les moyens de production de vapeur 20 ainsi que le circuit de distribution 7 du fluide de chauffage dans les modules de chauffage. En référence à la figure 3 et à la figure 4, chaque module de chauffage et de refroidissement comprend une vis 2, présentant des spires 15 montées sur un tube porteur 17 et une âme centrale 3 creuse. Ces vis sont pourvues à leur extrémités de moyens d'amenée 16 du fluide de chauffage ou de refroidissement en leur intérieur. Chaque module présente par ailleurs une enveloppe 5 entourant la vis sur l'essentiel de sa longueur. Cette enveloppe 5 se présente sous la forme d'une double paroi 6 à l'intérieur de laquelle peut circuler le fluide de chauffage ou le fluide de refroidissement. Dans le cadre du présent mode de réalisation, tous les modules de chauffage et de refroidissement ont une longueur unitaire de 3,50m. Les deux premiers modules de chauffage permettant la mise en température de la farine ont une longueur utile de 3 m et 3,10 m. Les spires des vis présentent un diamètre de 450 mm et un pas de 180 mm et le tube porteur un diamètre de 273 mm. En ce qui concerne les troisième et quatrième modules de chauffage permettant le maintien en température de la farine, ceux-ci ont une longueur utile unitaire de 3,10 m. Les spires des vis présentent un diamètre de 450 mm et un pas de 200 mm et le tube porteur un diamètre de 168 mm. La vitesse de rotation de ces vis est de 30 tours par minutes. Pour un débit de farine de 16 tonnes par heures, le temps de passage dans les deux premiers modules de chauffage est de 93 secondes et dans les deux autres modules de chauffage de 68 secondes soit au total, 2 minutes et 40 secondes. La température au sein du des modules de chauffage est d'environ 160"C. Compte-tenu du temps de passage de la farine dans ces modules, la destruction totale des microorganismes et notamment des salmonelles est assurée. En ce qui concerne les modules de refroidissement, la température du fluide de refroidissement est de 00C ce qui permet de refroidir rapidement la farine stérilisée. Le mode de réalisation de l'invention ici décrit n'a pas pour objet de réduire la portée de celle-ci. En particulier, il pourra être envisagé d'utiliser un nombre de modules de chauffage et/ou de refroidissement différent de celui proposé. n pourra également être envisagé d'utiliser d'autres températures de chauffage et de refroidissement ainsi que d'autres dimensions que celles indiquées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation pour le traitement d'un matériau pulvérulent tel que la farine par chauffage dudit matériau caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un module de chauffage (1) constitué d'une vis (2) à âme creuse (3) reliée à des moyens de mise en rotation (4), ladite vis (2) étant logée à l'intérieur d'une enveloppe (5) formant doubleparoi (6) s'étendant coaxialement à ladite vis (2) sur au moins l'essentiel de la longueur de celle-ci, et des moyens de circulation d'un fluide de chauffage à l'intérieur de ladite âme creuse (3) et à l'intérieur de ladite double-paroi (6), ledit fluide permettant de chauffer par radiation thermique le fluide pulvérulent se déplaçant dans le module (1) grâce à la rotation de ladite vis (2). 2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs desdits modules (1) de chauffage montés en série essentiellement horizontalement et un circuit de distribution (7) du fluide de chauffage dans lesdits modules de chauffage. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un module de refroidissement (10) monté à la suite dudit module de chauffage (1) constitué d'une vis (2) à âme creuse (3) reliée à des moyens de mise en rotation (4), ladite vis (2) étant logée à l'intérieur d'une enveloppe (5) formant double-paroi (6) s'étendant coaxialement à ladite vis (2) sur au moins l'essentiel de la longueur de celle-ci, et des moyens de circulation d'un fluide de refroidissement à l'intérieur de ladite âme creuse (3) et à l'intérieur de ladite double-paroi (6), ledit fluide de refroidissement permettant de refroidir le matériau pulvérulent stérilisé après sont passage dans ledit module de chauffage (1). 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs desdits modules de refroidissement (10) montés en série essentiellement horizontalement à la sortie dudit ou desdits modules de chauffage (1) et un circuit de distribution (11) du fluide de refroidissement dans lesdits modules de refroidissement (10). 5. Installation selon l'une des revendication 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle inclut des moyens de production de vapeur (20) et des moyens de détente (21) pour la réalisation dudit fluide de chauffage. 6. Installation selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisée en ce que lesdits moyens de mise en rotation (4) inculquent une rotation inverse aux vis de deux modules de chauffage et/ou de refroidissement adjacents. 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'elle inclut au moins une sonde de mesure (30,30a) de l'humidité du matériau pulvérulent transitant dans l'installation. 8. Installation selon la revendication 7 caractérisée en ce qu'elle inclut des moyens d'ajustement de la teneur en eau dudit matériau pulvérulent au cours de son transit dans l'installation, lesdits moyens comprenant un circuit de distribution d'eau (40) permettant l'addition d'eau directement dans ledit matériau pulvérulent. 9. Installation selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une sonde de mesure de la température (31,31a,33,33a,34) du matériau pulvérulent transitant dans ladite installation. 10. Installation selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce qu'elle inclut des moyens de recyclage (60) dudit fluide de chauffage. 11. Installation selon la revendication 10 caractérisée en ce que lesdits moyens de recyclage inclut un échangeur de chaleur (61). 12. Installation selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisée en ce qu'elle inclut des moyens de dosages des vitamines et/ou des phytases dudit matériau pulvérulent. 13. Module pour la réalisation d'une installation selon l'une des revendication 1 à 12 caractérisé en ce qu'il est constitué d'une vis (2) à âme creuse (3) logée à l'intérieur d'une enveloppe (5) formant double-paroi (6) s'étendant coaxialement à ladite vis (2) sur au moins l'essentiel de la longueur de celle-ci.