Brevet FR2871383A1 — publié le 20051216

La présente invention concerne un procédé et son dispositif de mise en oeuvre pour la pasteurisation ou la stérilisation de produits, en particulier sous emballage clos souple ou rigide. La stérilisation et la pasteurisation ont pour but d'augmenter la durée de conservation des aliments. Ces opérations nécessitent une élévation de température qui est généralement suivie d'une phase de refroidissement du produit. Au cours de ces opérations, l'élévation de température crée une augmentation de la pression à l'intérieur de l'emballage. Il est alors nécessaire de compenser cette pression interne par une pression appliquée sur l'extérieur de l'emballage. Les procédés et dispositifs existants requièrent donc une enceinte maintenue sous pression lors des opérations de stérilisation, pasteurisation et refroidissement sont effectuées. Un dispositif existant est une enceinte dans laquelle les produits sont placés au travers de moyens d'entrée et/ou de sortie. Ladite enceinte est ensuite mise sous pression, l'augmentation de pression s'effectuant au fur et à mesure de l'élévation de température à l'intérieur de l'enceinte close. La température et la pression sont ensuite diminuées et les produits sortis de l'enceinte par les moyens d'entrée et/ou sortie. De tels dispositifs sont connus de l'état de la technique, comme les autoclaves. L'inconvénient de ces dispositifs est l'aspect discontinu du procédé. Pour pallier cette discontinuité, une installation hydrostatique a été conçue pour offrir la possibilité de stériliser ou pasteuriser les produits en continu. Le principe hydrostatique consiste à faire traverser les produits à stériliser ou à pasteuriser depuis le haut vers le bas d'une colonne de fluide hydrostatique de chauffage, la surface de la colonne de fluide étant ouverte à l'air libre, et par conséquent soumise à la pression atmosphérique. Au fur et à mesure de la descente du produit dans la colonne, ce dernier subit une pression croissante appliquée par le fluide, compensant l'augmentation interne de pression due à l'élévation de température. Une pression maximale peut être appliquée en partie basse de la colonne et peut varier proportionnellement à la hauteur de liquide dans la colonne. Le produit doit ensuite être remonté sous pression décroissante tout en étant refroidit. Une solution pour la mise en oeuvre de ce principe, consiste à placer une paroi médiane pour séparer en deux la colonne de fluide de chauffage, à la manière d'un siphon, formant ainsi un circuit au sein de la colonne. Les produits sont alors acheminés depuis une entrée située en haut de la colonne d'un côté de la paroi vers le bas, subissant une pression croissante, puis du bas vers une sortie située en haut de la colonne de l'autre côté de la paroi, subissant une pression décroissante. Pour obtenir une pression suffisante par rapport à la température de stérilisation ou de pasteurisation, la hauteur des installations serait de l'ordre de la dizaine de mètres et donc difficile à mettre en place. De plus, la température du liquide d'une colonne de chauffage peut difficilement varier depuis le haut vers le bas de la colonne et les produits nécessitent une phase de refroidissement sous pression. Pour pallier ces inconvénients, il a été imaginé une installation sous la forme d'une enceinte comprenant un compartiment de chauffage hydrostatique séparé d'un compartiment de refroidissement hydrostatique par un compartiment intermédiaire de mise sous pression, cette séparation étant nécessaire pour éviter les échanges et les dissipations thermiques entre les compartiments de chauffage et de refroidissement. Les compartiments de chauffage et de refroidissement sont chacun constitués d'au moins une colonne de fluide hydrostatique comme précédemment décrite. Dans le cas d'un compartiment comportant plusieurs colonnes consécutives, la pression, correspondant à la hauteur de liquide d'une première colonne, se répercute sur la colonne suivante et ainsi de suite depuis l'extérieur de l'enceinte, à la pression atmosphérique, vers le compartiment intermédiaire. Le compartiment intermédiaire de mise sous pression sert d'isolant thermique entre les deux autres compartiments hydrostatiques et comporte des moyens de mise sous pression du compartiment intermédiaire. Sans application de pression, les niveaux sont équilibrés de part et d'autre de la paroi médiane de chaque colonne. L'augmentation de pression à l'intérieur de du compartiment intermédiaire impose une pression sur les surfaces de liquide des colonnes adjacentes audit compartiment. Lorsque la pression appliquée est suffisante, le niveau de la colonne baisse du côté de la cloison où la pression est appliquée et monte de l'autre côté. La montée du niveau de liquide dans les colonnes crée une pression sur une colonne d'air séparant deux colonnes d'eau consécutives. Cette pression, une fois suffisamment élevée, fait baisser le niveau de liquide de la colonne suivante et monter le niveau situé de l'autre côté de la paroi médiane de cette colonne. Et ainsi de suite pour toute colonne adjacente. La pression appliquée dans le compartiment intermédiaire se répercute donc sur chaque colonne suivante. La pression dans chaque colonne est fonction de la hauteur de liquide à déplacer dans ladite colonne. La pression appliquée à chaque colonne de liquide diminue d'une colonne à une autre dans le sens du centre vers les extrémités d'entrée et de sortie de l'enceinte, cette diminution provenant du volume total de liquide à déplacer toujours moindre au fur et à mesure que le nombre de colonnes diminue depuis le compartiment intermédiaire vers l'entrée ou la sortie de l'enceinte, à la pression atmosphérique. La pression fournie par le compartiment intermédiaire peut être augmentée ou diminuée suivant les besoins, en fonction du type des produits et de leur température de stérilisation ou de pasteurisation. Toutefois, si cette pression dépasse une valeur maximale, le niveau de liquide des colonnes vient à déborder. La pression maximale applicable au sein du dispositif est donc majorée par la hauteur et le nombre de colonnes lors de la fabrication. Les dispositifs connus de stérilisation ou pasteurisation en continu présentent donc l'inconvénient d'avoir une pression maximale fixée lors de la fabrication et par conséquent une température maximale de pasteurisation ou de stérilisation. Dans ces conditions, il se peut que pour la stérilisation ou la pasteurisation d'une gamme de produits, une grande majorité d'ente eux nécessite une installation dont le compartiment de chauffage comporterait un nombre de colonnes hydrostatiques limité, tandis que pour couvrir une minorité de produits, la contre-pression à appliquer serait telle qu'il faudrait augmenter sensiblement le nombre de ces colonnes, ayant pour conséquence une augmentation substantielle du coût de l'installation. De plus, une fois le procédé lancé peu de possibilités de modification des paramètres sont possibles. L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique, notamment, en offrant un dispositif capable de faire varier la pression, et donc la température, à l'intérieur de l'enceinte sans interrompre le cours du procédé de stérilisation ou de pasteurisation. De plus, l'invention permet de faire varier le temps de passage des produits à l'intérieur de l'enceinte, et donc la durée pendant laquelle ils subissent la pression et la température. Pour ce faire l'invention concerne un procédé de pasteurisation ou de stérilisation de produit, consistant à : - transférer ledit produit depuis l'extérieur, à la pression atmosphérique, dans un compartiment d'entrée sous pression d'une enceinte au travers d'au moins un sas de mise sous pression; - charger ledit produit sur des moyens d'acheminement assurant leur transfert au travers de ladite enceinte depuis le compartiment d'entrée vers un compartiment de sortie; - chauffer le produit en le plongeant dans des colonnes hydrostatiques; - faire traverser audit produit un compartiment intermédiaire de mise sous pression; - refroidir le produit en le plongeant dans des colonnes hydrostatiques; - décharger ledit produit des moyens d'acheminement au niveau d'un compartiment de sortie sous pression; - transférer vers l'extérieur ledit produit depuis le compartiment de sortie au travers d'au moins un sas de mise à la pression atmosphérique. Selon une autre caractéristique, le procédé consiste à faire varier le temps de passage du produit à l'intérieur de ladite enceinte en faisant varier la longueur de la trajectoire suivie de ces produits dans cette enceinte. L'invention concerne aussi le dispositif de mise en oeuvre du procédé précédent, constitué d'une enceinte pourvue, d'une part, sous forme de colonnes hydrostatiques, d'un compartiment de chauffage et d'un compartiment de refroidissement reliés par un compartiment intermédiaire de mise sous pression, ledit dispositif comportant encore des moyens d'acheminement des produits depuis une extrémité d'entrée vers une extrémité de sortie de l'enceinte, caractérisé par le fait que ladite enceinte comporte un compartiment d'entrée et un compartiment de sortie munis de moyens de mise sous pression et équipés respectivement, d'au moins un sas de mise sous pression des produits et d'au moins un sas de mise à la pression atmosphérique des produits. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, plusieurs sas sont raccordés en parallèle et/ou en série aux compartiments d'entrée et/ou de sortie. En particulier, le ou les sas constituent, substantiellement, des moyens de chargement et de déchargement en produit des moyens d'acheminement à hauteur des compartiments d'entrée et de sortie. Avantageusement, le dispositif comporte des moyens de 35 variation du temps de circulation d'un produit au travers de l'un quelconque des compartiments de l'enceinte. En particulier, ces moyens de variation du temps de circulation consistent en des moyens de variation de la trajectoire parcourue par lesdits moyens d'acheminement entre les sas de chargement et de déchargement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 représente un mode de réalisation du 10 dispositif selon l'invention; - la figure 2 représente une enceinte comportant des sas de mise sous pression raccordés en parallèle au compartiment d'entrée de l'enceinte; - la figure 3 représente une enceinte comportant des sas 15 de mise sous pression raccordés en série au compartiment d'entrée de l'enceinte; - la figure 4 représente une configuration en étoile d'un sas de mise sous pression; et - la figure 5 représente un schéma d'un mode particulier 20 de réalisation de l'invention. Un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, visible sur la figure 1, comprend une enceinte 1 pourvue, sous forme d'au moins une colonne hydrostatique 9, d'un compartiment de chauffage 5 et d'un compartiment de refroidissement 6. Ceux- ci sont reliés par un compartiment intermédiaire 4, raccordé à des moyens de mise sous pression, non représentés. Les colonnes hydrostatiques 9, constituant lesdits compartiments de chauffage 5 et de refroidissement 6, renferment respectivement un liquide de chauffage et un liquide de refroidissement. Le dispositif comporte encore un moyen d'acheminement 10 des produits au travers des différents compartiments 4,5,6, depuis une extrémité d'entrée 2 vers une extrémité de sortie 3 de l'enceinte 1. De tels moyens 10 peuvent se présenter sous la forme d'une chaîne de transport 11 sans fin, comportant des moyens de transports des produits, non représentés, sous la forme de nacelles, plateaux ou tout autre moyen approprié pour transporter les produits. Cette chaîne 11 est entraînée continuellement par des moyens d'entraînement, non représentés. Ainsi, cette chaîne 11 traverse chacune des colonnes hydrostatiques 9 du compartiment de chauffage 5 et du compartiment de refroidissement 6, mais aussi le compartiment intermédiaire 4 en passant au-dessus de rouleaux de renvoi 12 adaptés. Par ailleurs, elle décrit un circuit de retour depuis l'extrémité de sortie 3 vers l'extrémité d'entrée 2. De manière particulière à l'invention, l'enceinte 1 comporte, à son extrémité d'entrée 2 et à son extrémité de sortie 3, respectivement, un compartiment d'entrée 7 et un compartiment de sortie 8 raccordés chacun à des moyens de mise sous pression 13. Les produits pénètrent dans le compartiment d'entrée 7 et son extraits du compartiment de sortie 8 au travers, respectivement, d'au moins un sas de mise sous pression 14 et d'un sas de mise à la pression atmosphérique 15. Comme il est visible sur les figures 2 et 3, ces sas 14,15 peuvent être placés en parallèle ou en série réciproquement à l'entrée 2 et/ou à la sortie 3 de l'enceinte 1. Leur disposition en parallèle permet d'augmenter la capacité et la vitesse de chargement de la chaîne 11 de transport des produits. Le placement de sas 14,15 en série permet d'augmenter graduellement la pression appliquée sur les produits lors de leur engagement dans le compartiment d'entrée 7, en faisant circuler ces produits de sas en sas qui ont alors une pression croissante l'un par rapport à l'autre, ou de diminuer graduellement la pression lors de leur extraction du compartiment de sortie 8. Ces sas 13,14 constituent donc, substantiellement, des moyens de chargement et de déchargement en produit des moyens d'acheminement 10 à hauteur des compartiments d'entrée 7 et de sortie 8. Si ces sas 14,15 peuvent être à double porte, on peut 35 encore imaginer la conception d'un sas en étoile, comme visible sur la figure 4. Les compartiments d'extrémités 7,8 de l'enceinte 1 ne sont donc plus soumis à la pression atmosphérique fixe mais à une pression variable. La pression du compartiment intermédiaire 4 peut donc être égale à la somme de cette contre-pression et des pressions résultant de chaque colonne hydrostatique 9 d'un compartiment 5,6, et peut, par conséquent, être modulée à tout moment. Cette variation permet la variation de la température dans l'enceinte 1, plus particulièrement dans les compartiments de chauffage 5 et de refroidissement 6. Avantageusement, le dispositif comprend des moyens de variation du temps de circulation 16 d'un produit au travers d'un compartiment de l'enceinte 1. Ces moyens de variations du temps de circulation peuvent être constitués de moyens de ralentissement ou d'accélération de la vitesse de déplacement des moyens d'acheminement 10. Dans un autre mode de réalisation particulier visible sur la figure 5, ces moyens de variation du temps de circulation 16 consistent en des moyens de variation 17 de la trajectoire parcourue par lesdits moyens d'acheminement 10, plus particulièrement entre les sas de chargement 13 et de déchargement 14. Dans une configuration particulière, ces moyens de variation de la trajectoire 17 sont constitués par au moins un rouleau de renvoi mobile 18 possédant un degré de liberté pour rallonger ou, selon le cas, raccourcir la longueur de chaîne 11 dans l'un et/ou l'autre compartiment 4,5,6,7,8. De manière avantageuse, lesdits moyens de variation de la trajectoire 17 constituent en outre des moyens de commande d'arrêt et/ou de ralentissement de ladite chaîne 11 au devant desdits sas de chargement 14 ou de déchargement 15 sans modifier l'entraînement de ladite chaîne 11. Sur la figure 5 où un exemple de réalisation est illustré, ce ou ces rouleau de renvoi mobiles 18 sont conçus à même de se déplacer verticalement au niveau du compartiment intermédiaire 4. Le déplacement d'un rouleau mobile 18 vers le haut diminue la longueur de chaîne 11, alors que son déplacement vers le bas l'augmente. A ce propos, lesdits moyens de variation de la trajectoire 17 sont définis, plus particulièrement, par au moins deux rouleaux de renvois mobiles 18, dont l'un est situé sur le tracé 19 de la chaîne 11 entre l'extrémité d'entrée 2 et l'extrémité de sortie 3 de l'enceinte 1, l'autre étant situé sur le tracé de retour 20 de la chaîne 11 entre le compartiment de sortie 8 et le compartiment d'entrée 7. Ainsi, en rallongeant, par exemple, le tracé 19 parcouru par la chaîne 11 dans l'enceinte 1, tout en raccourcissant sa trajectoire sur le tracé retour 20, entre le compartiment de sortie 7 et le compartiment d'entrée 8, il en résulte nécessairement un ralentissement de cette chaîne 11, voire l'arrêt, notamment au devant du ou des sas de déchargement 15, favorisant celui-ci. En procédant de manière inverse, on peut obtenir le ralentissement, voire l'arrêt de la chaîne 11, au devant du ou des sas de chargement 14, facilitant le transfert des produits de l'un vers l'autre. De la même manière, en agissant sur deux rouleaux de renvoi 18 mobiles, disposés à bon escient dans l'enceinte 1, il est possible de déterminer avec précision le temps de transit des produits dans le compartiment de chauffage 5 et/ou le compartiment de refroidissement 6. Comme il ressort de la description qui précède, cette solution permet d'entraîner la chaîne de transport 11 à vitesse constante par des moyens moteurs appropriés qui ne subissent pas les contraintes dues au ralentissement, à l'arrêt ou à l'accélération de ladite chaîne 11. De manière tout particulièrement avantageuse, une colonne hydrostatique 9 des compartiments de chauffage 5 et de refroidissement 6 constitue un module 21, de sorte qu'il est aisé d'adapter très facilement le nombre de ces modules qui viennent composer chacun de ces compartiments. On rappellera, cependant, qu'en raison des particularité de la présente invention, à savoir la présence des compartiments d'entrée 7 et de sortie sous pression 8, et des moyens de variation du temps de circulation 16 d'un produit au travers de l'un quelconque des compartiments 4,5,6,7,8 de l'enceinte 1, et ceci grâce à une gestion de la trajectoire parcourue par ces produits dans ces compartiments, le dispositif de pasteurisation ou stérilisation selon l'invention est en mesure de convenir à une très large gamme de produits moyennant un nombre de modules 21 limité. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés et décrits précédemment qui peuvent présenter des variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 11 REVENDICATIONS 1. Procédé de pasteurisation ou de stérilisation de produit, consistant à : - transférer ledit produit depuis l'extérieur, à la pression atmosphérique, dans un compartiment d'entrée (7) sous pression d'une enceinte (1) au travers d'au moins un sas de mise sous pression (14); charger ledit produit sur des moyens d'acheminement (10) assurant leur transfert au travers de ladite enceinte (1) depuis le compartiment d'entrée (7) vers un compartiment de 10 sortie (8) ; - chauffer le produit en le plongeant dans des colonnes hydrostatiques (9) ; - faire traverser audit produit un compartiment intermédiaire (4) de mise sous pression; refroidir le produit en le plongeant dans des colonnes hydrostatiques (9) ; - décharger ledit produit des moyens d'acheminement (10) au niveau d'un compartiment de sortie (8) sous pression; - transférer vers l'extérieur ledit produit depuis le compartiment de sortie (8) au travers d'au moins un sas (15) de mise à la pression atmosphérique. 2. Procédé de pasteurisation ou de stérilisation de produit selon la revendication 1, consistant à faire varier le temps de passage du produit à l'intérieur de ladite enceinte (1) en faisant varier la longueur de la trajectoire suivie de ces produits dans cette enceinte (1). 3. Dispositif de mise en oeuvre du procédé précédent, constitué d'une enceinte (1) pourvue, d'une part, sous forme de colonnes hydrostatiques (9), d'un compartiment de chauffage (5) et d'un compartiment de refroidissement (6) reliés par un compartiment intermédiaire (4) de mise sous pression, ledit dispositif comportant encore des moyens d'acheminement (10) des produits depuis une extrémité d'entrée (2) vers une extrémité de sortie (3) de l'enceinte (1), caractérisé par le fait que ladite enceinte (1) comporte un compartiment d'entrée (7) et un compartiment de sortie (8) munis de moyens de mise sous pression (13) et équipés respectivement, d'au moins un sas (14) de mise sous pression des produits et d'au moins un sas (15) de mise à la pression atmosphérique des produits. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en qu'il comporte plusieurs sas (14,15) raccordés en parallèle et/ou en série aux compartiments d'entrée (7) et/ou de sortie (8) 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits sas (14,15) sont du type à deux portes ou en étoile. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le ou les sas (14,15) constituent, substantiellement, des moyens de chargement et de déchargement en produit des moyens d'acheminement (10) à hauteur des compartiments d'entrée (7) et de sortie (8). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de variation du temps de circulation (16) d'un produit au travers de l'un quelconque des compartiments (4,5,6,7,8) de l'enceinte (1). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de variation du temps de circulation (16) consistent en des moyens de variation (17) de la trajectoire parcourue par lesdits moyens d'acheminement (10) entre les sas de chargement (14) et de déchargement (15). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de variation de la trajectoire (17) constituent des moyens de commande d'arrêt et/ou de ralentissement de ladite chaîne (11) au devant desdits sas de chargement (14) ou de déchargement (15). 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens de variation de la trajectoire (17) sont constitués par au moins un rouleau de renvoi mobile (18) possédant un degré de liberté pour rallonger ou raccourcir la longueur de chaîne (11) dans l'un et/ou l'autre compartiment (4,5,6,7,8). 11. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de variation de la trajectoire (17) sont définis par au moins deux rouleaux de renvois mobiles (18), dont l'un est situé sur le tracé (19) de la chaîne (11) entre l'extrémité d'entrée (2) et l'extrémité de sortie (3) de l'enceinte (1), l'autre étant situé sur le tracé de retour (20) de la chaîne (11) entre le compartiment de sortie (8) et le compartiment d'entrée (7). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que les compartiments d'entrée (7) et de sortie (8) sont constitués de modules (21), lesdits modules étant constitués d'au moins un colonne hydrostatique (9).