Brevet FR2735039A1 — publié le 19961213

L'invention se rapporte à un procédé de traitement par haute pression et détente d'un produit pompable. Elle vise notamment les procédés de destruction microbienne. Elle vise également les autres transformations induites telles que modification de la texture, préservation, induction ou inhibition enzymatique. Elle se rapporte également aux moyens pour la mise en oeuvre du procédé. Pour la destruction microbienne, sont connus les procédés de destruction thermique, cités pour mémoire, et les procédés dits haute pression, auxquels se rapporte directement l'invention. L'influence des hautes pression en biotechnologie est connue depuis 1878 (BERT P.) mais la technologie disponible n'a permis que très récemment d'appliquer cette méthode à la destruction microbienne. A cet effet, on connaît un procédé de traitement par haute pression (EP-A-O.429.966) selon lequel le produit est placé dans une poche placée elle-même dans une enceinte remplie de liquide, puis soumise à une pression comprise entre 5000 et 10.000 Kg/cm2 pendant un temps prédéterminé compris entre 1 et 1800 minutes, il est ensuite ramené plus ou moins rapidement à l'atmosphère mais sans brutalité, c'est à dire dans un délai relativement long. Du fait de la pression uniforme qui s'exerce sur le produit, ce type de procédé est qualifié d'isostatique. Un des inconvénients de ce procédé résulte de son fonctionnement discontinu et cyclique et de la durée excessive du maintien en pression qui pénalise le rendement. Egalement, pour résister à des pressions importantes, les cuves dans lesquelles sont placés les aliments sont coûteuses à fabriquer et ne peuvent être de grand volume, ce qui pénalise aussi le rendement. Par ailleurs, même sous de fortes pression de l'ordre de 6.000 bars, les formes sporulées des micro-organismes ne sont atteintes et donc pas détruites. Au lieu de ces traitements isostatiques, lorsque les produits à traiter présentent une certaine fluidité, on connaît des procédés de destruction des microbes dits dynamiques (POPPER and KNORR de 1990 Application of hight pressure homogenization for food préservation FOOD TECHNOLOGY, 44 (7) 84-89) qui consistent à refouler un liquide sous pression au travers d'un orifice restreint et d'une géométrie particulière pour provoquer une détente brusque s'accompagnant d'un effet de cisaillement. Selon les lois de la thermodynamique, cette variation de pression s'accompagne d'une variation de température. Des travaux ont montré que, pour de l'eau, la variation de température est de 0,24"C par MPa. Ainsi, pour un liquide introduit à 200C et subissant une variation de pression de 400 MPa, le liquide aura en sortie une température de 1160C. Cette élévation de température contribue à diminuer le nombre d'éléments microbiens car elle produit un traitement thermique accompagnant l'effet de cisaillement ou de chocs mais, au delà de 400C, cette élévation de température, malheureusement, détruit qualitativement le produit et notamment certains composés chimiques. Parmi ces procédés connus, l'un d'eux (EP-A-0.582.887) trouve application au traitement de jus de fruits ; il met en oeuvre une pompe élevant la pression du jus de fruit à environ 1050 bars et un moyen de détente communément dénommé clapet d'homogénéisation. Dans ce procédé, le jus de fruit est introduit dans la pompe à une température basse d'environ 20C. En sortie du clapet précité, la température est de l'ordre de 25"C. La température du produit est ensuite ramenée progressivement à environ 30C pour être conservé. Dans cet exemple, la température critique de 400C n'est pas atteinte car - d'une part, la chute de pression reste réduite et, - d'autre part, la température du jus de fruit avant mise sous pression est abaissée. Les résultats dépendent de l'amplitude de la variation de pression et des chocs subis par les éléments à détruire et, de ce fait, si l'amplitude de la chute de pression est réduite les résultats sont moins bons. Un des résultats que l'invention vise à obtenir est un procédé du type cité plus haut qui remédie aux inconvénients cités plus haut. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé dynamique haute pression de destruction microbienne selon lequel - on introduit, sous une pression relativement réduite, le produit dans la chambre d'une pompe, - on amène le produit contenu dans la chambre à une pression prédéterminée relativement haute, - on détend le produit au travers d'un moyen de détente, - en aval de ce moyen de détente, on récupère le produit dans une enceinte dite de récupération, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on abaisse la pression de l'enceinte de récupération en dessous de la pression atmosphérique jusqu'à une valeur prédéterminée. L'invention se rapporte également aux moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement - figure 1 : installation de destruction microbienne, - figure 2 : vue d'un détail de l'installation. En se reportant au dessin, on voit que, pour diminuer l'activité microbienne d'un produit 1 suffisamment fluide pour être pompable, on met en oeuvre un procédé de destruction microbienne dynamique par haute pression. Classiquement, pour la mise en oeuvre de ce procédé, on fait appel à - une pompe 2 comprenant une chambre 3 dans laquelle le produit 20 à traiter est soumis à une pression prédéterminée, - en aval de la pompe 2, un moyen de détente 4 au travers duquel le produit est détendu et, - en aval du moyen de détente, une enceinte 5 dite de récupération dans laquelle le produit est recueilli. La pompe 2 est une pompe à piston et, de préférence, elle comprend deux corps 2A, 2B de pompe et deux pistons montés inversement fonctionnant alternativement de sorte que, lorsque l'un des corps de pompe se remplit, l'autre se vide et vice versa, permettant à la pompe de fournir un débit continu. Bien entendu, sont prévus des moyens 6 de contrôle de l'écoulement du produit depuis un réservoir 7 jusqu'à l'un ou l'autre des corps de pompe et des moyens 8 de contrôle de l'écoulement du fluide depuis les corps de pompe jusqu'au moyen 4 de détente. Pour, à l'aide de ces moyens, traiter le produit - c'est sous une pression relativement réduite qu'on introduit le produit dans la chambre de la pompe 2 et, après l'avoir introduit et amené à la pression prédéterminée, on le refoule au travers d'une conduite haute pression jusqu'à un moyen de détente, et - c'est dans une enceinte 5 qu'en aval du moyen 4 de détente, on récupère le produit. Au lieu que le fluide provenant du moyen de détente soit récupéré dans une enceinte 5 à la pression atmosphérique, selon une caractéristique essentielle du procédé, selon l'invention, on abaisse la pression de l'enceinte 5 en dessous de la pression atmosphérique jusqu'à une valeur prédéterminée. On choisit la valeur de la pression régnant dans l'enceinte en fonction de la température maximale souhaitée en sortie du moyen de détente. En plaçant en dépression l'enceinte de récupération, on peut limiter la température du produit à la température de vapeur saturante dans l'enceinte de récupération. Par exemple, la pression dans l'enceinte sera de 57 hPa pour une température maximale de 350C. Pour une température de 500C, la pression sera de 123 hPa. On réalise la détente du produit soit au travers d'une ou plusieurs buses disposées en série et/ou en parallèle, soit au travers d'un organe de cisaillement. Avantageusement, on réalise la détente du produit en plusieurs paliers de durée contrôlée. A la sortie d'un moyen 4 de détente, le liquide forme un jet ayant une vitesse élevée. L'énergie accumulée dans le fluide sous forme de pression se transforme ainsi en énergie cinétique. Avantageusement, on place sur la trajectoire du jet obtenue en aval du moyen de détente et donc dans la chambre de récupération un moyen 10 interrompant sa trajectoire, tel une cible 10. La cible dont est équipée l'enceinte de détente peut avoir une surface lisse plane, concave, convexe ou être placée au fond d'un trou borgne au fond duquel est projeté le jet. On peut aussi faire converger plusieurs jets vers un même point constituant eux-même en ce point la cible. A la faveur du choc qui en résulte, une partie du produit passe de l'état liquide à l'état de vapeur dans l'enceinte. Pour, néanmoins, récupérer la totalité du produit, en sortie de l'enceinte de détente, on condense le dit produit. Par exemple, sous une pression amont de 300 MPa et pour une pression dans l'enceinte de détente d'environ 70hPa, la température du produit en sortie de l'enceinte sera au plus de 400C. Outre la pompe et le moyen de détente précité, les moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprennent - une enceinte 5 étanche, - des moyens 9 de mise en dépression de cette enceinte et, - des moyens 11 de contrôle de cette dépression. Avantageusement, pour réaliser par palier la détente, le moyen 4 de détente est constitué d'une succession d'organes 4A, 4B, 4C de détente, présentant chacun un orifice de passage de section prédéterminée, tels des buses ou des clapets de cisaillement. La durée et le niveau d'échauffement du liquide dépendent du débit du liquide, des différents diamètres des organes de détente 4A, 4B, 4C ... et du volume de chambrage entre ceux-ci. Il est donc complètement maîtrisable. La durée peut varier de l'ordre du millième de seconde à plusieurs minutes alors que la température dépend de l'amplitude de baisse de pression. En sortie de l'enceinte, on prévoit également un condenseur et un moyen de contrôle de ce condenseur et, à travers lui, de la température du produit. Un tel processus combine plusieurs types de traitement à savoir - un traitement isostatique qui correspond au moins à la durée de vidange de chaque corps de pompe, - un traitement par la variation brusque de pression lors de la détente, - un traitement de chocs ou de cisaillement, - une récupération du liquide dans une enceinte sous pression régulée permettant le contrôle de la température finale du produit et, - une condensation éventuelle des vapeurs issues du fluide. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement par haute pression et détente d'un produit pompable faisant appel à - une pompe (2) comprenant une chambre (3) dans laquelle le produit (20) à traiter est soumis à une pression prédéterminée, - en aval de la pompe (2), un moyen de détente (4) au travers duquel le produit est détendu et, - en aval du moyen de détente, une enceinte (5) dite de récupération dans laquelle le produit est recueilli, ce procédé étant CARACTERISE en ce qu'on abaisse la pression de l'enceinte (5) en dessous de la pression atmosphérique jusqu'à une valeur prédéterminée. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on choisit la valeur de la pression régnant dans l'enceinte en fonction de la température maximale souhaitée en sortie du moyen de détente. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'on réalise la détente du produit en plusieurs paliers de durée contrôlée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'on place sur la trajectoire du jet obtenue en aval du moyen de détente et donc dans la chambre de récupération un moyen (10) interrompant sa trajectoire. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'en sortie de l'enceinte de détente, on condense le dit produit. 6. Moyens pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 comprenant - une pompe (2) comprenant une chambre (3) dans laquelle le produit (20) à traiter est soumis à une pression prédéterminée, - en aval de la pompe (2), un moyen de détente (4) au travers duquel le produit est détendu et, - en aval du moyen de détente, une enceinte (5) dite de récupération dans laquelle le produit est recueilli, ces moyens étant caractérisés en ce qu'ils comprennent - une enceinte (5) étanche, - des moyens (9) de mise en dépression de cette enceinte et, - des moyens (11) de contrôle de cette dépression. 7. Moyens selon la revendication 6 caractérisés en ce que le ' moyen (4) de détente est constitué d'une succession d'organes (4A, 4B, 4C) de détente, présentant chacun un orifice de passage de section prédéterminée. 8. Moyens selon la revendication 7 caractérisés en ce que l'enceinte comprend une cible (10) placée sur la trajectoire du jet provenant du moyen de détente. 9. Moyens selon la revendication 8 caractérisés en ce que la cible (10) est plane. 10. Moyens selon la revendication 8 caractérisés en ce que la cible (10) est creusée.