Brevet FR2903862A1 — publié le 20080125

SYSTEME DE PRODUCTION DE PRODUIT ALIMENTAIRE ASEPTIQUE STERILISE PAR CHAUFFAGE OHMIQUE AVEC POST ADDITION D'EAU SALÉE La présente invention concerne le domaine de la préparation de compositions alimentaires, notamment de soupes, ainsi que des installations pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. La stérilisation de produits alimentaires hétérogènes comportant une phase liquide et des particules tels que des soupes pose le problème d'hétérogénéité du chauffage liée à la présence de deux phases, une liquide et une solide. On connaît le procédé de chauffage de produits alimentaires comportant une phase liquide et des particules, décrit dans le document EP B1 0 323 654. Ce brevet concerne un procédé pour le traitement thermique d'un flux continu d'un mélange de substances, constitué d'un liquide renfermant des particules solides, dans lequel le mélange est chauffé jusqu'à une certaine température souhaitée dans un ou plusieurs échangeurs thermiques. Le mélange de substances est maintenu pendant un certain temps à cette température dans un dispositif de maintien de chaleur, puis est refroidi jusqu'à la température finale souhaitée dans un ou plusieurs échangeurs thermiques. Ce document de l'art propose, pour le traitement thermique d'un mélange de substances renfermant des particules solides de tailles différentes pouvant être scindées en un certain nombre de fractions dimensionnelles, de réguler séparément, en fonction de la taille des particules solides dans une fraction considérée, la durée de séjour des différentes fractions dimensionnelles de particules solides dans le dispositif d'entretien de chaleur. Cette régulation est proposée indépendamment de la durée de séjour du liquide dans le dispositif de maintien de chaleur, les particules solides étant contournées en permanence par le liquide en circulation 2903862 2 Cette solution propose d'appliquer des durées de traitement thermique plus élevées pour les constituants du mélange de plus grande dimension. Pour cela, cette solution conduit à un chauffage à une température adaptée pour 5 garantir la stérilité, et ensuite le maintien de la température est ajusté en fonction de la taille des particules. L'inconvénient de cette solution est que, pour garantir la stérilisation de tous les constituants, y compris 10 de ceux de la plus grande dimension, il est nécessaire de fixer la température de chauffage initial du mélange à une valeur élevée, adaptée aux constituants de grande dimension, mais excessive pour les constituants de plus petite taille. Cela entraîne une dégradation de la qualité organoleptique du 15 produit alimentaire ainsi préparé. Pour répondre à cet inconvénient, l'invention concerne, selon son acception la plus générale, un procédé de stérilisation d'une composition alimentaire formée d'un mélange hétérogène d'au moins une phase liquide et de 20 particules solides comprenant quatre étapes : - une première étape de préparation d'une phase concentrée liquide/particules avec une quantité réduite de sel, - une seconde étape de stérilisation composée 25 d'une phase de chauffage ohmique et d'une phase de chambrage de la phase concentrée, - une troisième étape de refroidissement de la phase concentrée stérile, - une quatrième étape de conditionnement, 30 la phase concentrée étant mélangée après la phase de chauffage avec une phase aqueuse comprenant de l'eau stérile salée nécessaire à la formulation finale dudit mélange hétérogène d'au moins une phase liquide et de particules solides. 35 Le chauffage ohmique permet une montée en température rapide préservant les qualités organoleptiques 2903862 3 des aliments et est utilisé pour la stérilisation des aliments. Il permet un chauffage des aliments par le 5 passage d'un courant électrique, la résistance du produit à la circulation de l'électricité provoquant l'élévation de la température. Les dispositifs de chauffage ohmique comprennent un canal central tubulaire aux extrémités duquel sont placées des électrodes percées pour permettre 10 l'introduction d'un fluide dans le tube ainsi que sa collecte. Ces deux électrodes sont à la fois perpendiculaires au canal et à la direction générale d'écoulement du fluide. Dans la présente invention, le chauffage ohmique 15 est mis en oeuvre selon une forme particulière, adaptée au chauffage séparé de la phase concentrée. La conductivité d'un composé étant dépendant de sa salinité et de sa température, l'ajustement de la salinité de la phase concentrée a pour but d'optimiser les conditions de mise en oeuvre de son chauffage. 20 L'hétérogénéité de chauffage est en effet due en partie à la différence de conductivité électrique des ingrédients dans les produits alimentaires complexes. En règle générale, les potages et les plats 25 cuisinés ont des taux de sel allant de 0,7 à 1,2%. Ce sel, lors de la préparation des produits, est ajouté dans la phase liquide et se dissout. Cependant la diffusion ionique depuis le liquide jusqu'au coeur des produits solides est relativement lente et difficile à maîtriser industriellement. 30 Il en résulte une grande hétérogénéité de la conductivité électrique des particules. Cette contrainte explique en partie que la plupart des applications de chauffage ohmique ne concernent que des produits homogènes. 35 Selon un premier mode de réalisation, le mélange de ladite phase concentrée stérile avec ladite phase aqueuse 2903862 4 comprenant de l'eau stérile salée, s'effectue entre l'étape de stérilisation et l'étape de refroidissement de sorte à optimiser le refroidissement de ladite phase concentrée stérile. Avantageusement, ladite phase aqueuse comprenant de l'eau stérile salée est refroidie à une température inférieure à 10 C, avant le mélange avec la phase concentrée stérile. 10 Selon un second mode de réalisation, le mélange de ladite phase concentrée stérile avec ladite phase aqueuse comprenant de l'eau stérile salée s'effectue au cours du conditionnement dans le contenant final du produit par double 15 dosage aseptique de sorte à améliorer la précision du dosage de chaque phase. Selon un troisième mode de réalisation, le mélange de ladite phase concentrée chauffée à la température 20 de stérilisation avec ladite phase aqueuse comprenant de l'eau stérile salée chauffée à la température de stérilisation s'effectue avant le chambrage de sorte à limiter les risques de perte de stérilité dus à la mise en oeuvre du mélange. 25 Selon une variante, la concentration en sel de la partie liquide de la ladite phase concentrée est inférieure à 0,5%. 30 Selon un mode de réalisation avantageux, la conductivité des composants de ladite phase concentrée est homogène et l'écart de la conductivité des composants ne dépasse pas 1 à 3. 5 2903862 5 Selon une autre variante, la conductivité de ladite phase concentrée est inférieure à 10milliSiemens par centimètre à 25 C. Avantageusement,la concentration en sel de ladite phase aqueuse dépend de la concentration en sel de la phase concentrée de sorte que la solution issue du mélange des deux phases soit à 0,7% de sel en moyenne. De préférence, la ladite phase concentrée comprend un épaississant. Selon un mode de réalisation préféré, la température de chauffage ohmique de la phase concentrée est comprise entre 130 C et 140 C. 15 Selon un mode de mise en oeuvre particulier, la stérilisation de la phase concentrée est réalisée par passage dans un premier tube de chauffage ohmique assurant une montée en température, puis par passage dans un chambreur 20 intermédiaire assurant l'homogénéisation de la température, puis dans un deuxième tube de chauffage ohmique assurant une deuxième augmentation de température. L'invention concerne également une installation 25 de stérilisation d'une composition alimentaire formée d'un mélange hétérogène d'au moins une phase liquide et de particules solides, pour la mise en oeuvre du procédé comprenant un mélangeur alimenté d'une part par une phase aqueuse stérile salée, et d'autre part par une phase 30 concentrée liquide/particules avec une quantité réduite de sel. L'installation comporte en outre, un équipement de stérilisation de ladite phase concentrée comprenant au moins un tube de chauffage ohmique et au moins un chambreur ainsi qu'un système de refroidissement. 5 10 35 2903862 6 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés concernant des exemples non limitatifs de réalisation où : - la figure 1 représente une vue schématique 5 de l'installation permettant la stérilisation et le conditionnement de produits alimentaires comprenant une section de chauffage ohmique. - La figure 2 représente une vue schématique de l'installation permettant la stérilisation et le 10 conditionnement de produits alimentaires comprenant deux sections de chauffage ohmique en séries. La figure 1 représente une vue schématique d'un premier exemple d'installation pour la mise en oeuvre de 15 l'invention. Elle comporte deux lignes de production parallèles, la première ligne (100) étant destinée à la préparation et à la stérilisation de la phase concentrée, et la deuxième ligne (200) étant destinée à la préparation et la 20 stérilisation de la phase aqueuse. Un dernier poste (300) réalise le mélange de ces deux phases ainsi stérilisées et préparées ainsi que leur conditionnement. La première ligne de stérilisation (100) comporte une trémie d'alimentation (3) formée par une cuve intégrant 25 un mélangeur. Cette trémie (3) est alimentée avec des morceaux de légume, des morceaux de viande, de l'eau, un ou plusieurs épaississants, arômes et aromates. La salinité de ce mélange est vérifiée et ajustée comme il sera décrit. ultérieurement. En particulier, la 30 teneur en sel est inférieure à la teneur finale visée, et adaptée principalement en fonction des conditions de chauffage ohmique recherchées. :De même, la teneur en eau est ajustée pour permettre de garantir une bonne homogénéité, et de ce fait on cherche à concentrer le mélange afin que les 35 morceaux solides (viandes, légumes) soient véhiculés par une phase porteuse visqueuse assurant une bonne conduction 2903862 7 thermique et une bonne portance dans la colonne de chauffage ohmique. Une pompe positive de transfert (2) à piston ou à lobe assure l'alimentation d'un bac tampon (4a). La 5 caractéristique première de la pompe positive de transfert (2) est de permettre le transfert de produits à gros morceaux tout en préservant l'intégrité des morceaux. Le contenu du bac tampon (4a) sert à l'alimentation en flux continu d'une deuxième pompe (5) qui alimente la colonne de chauffage 10 ohmique (6). L'ensemble de cette chaîne d'alimentation amont est configuré pour préserver les morceaux solides contenus dans le mélange. La colonne de chauffage ohmique (6) est composée 15 d'un tube en matériaux isolants et comprend des électrodes (7) alimentées par une source de tension (1). La tension et la durée de passage de la phase concentrée sont ajustées pour garantir une stérilisation de tous les constituants de la phase concentrée, sans excès de chauffage. Les paramètres de 20 chauffage sont fixés par une méthode expérimentale consistant à augmenter de manière incrémentale la durée et/ou la tension appliquée aux électrodes jusqu'à ce que la qualité bactériologique à la sortie de l'installation atteigne un niveau satisfaisant. Le maintien de ces paramètres peut être 25 piloté par un dispositif régulateur relié à une sonde de température mesurant la température à la sortie de la colonne (6). Le tube de chauffage ohmique (6) peut présenter une configuration particulière afin de permettre un chauffage 30 d'un flux de produit continu et d'uniformiser le temps de séjour des composés du produit alimentaire. Il comprend alors une conduite chauffante de section tubulaire en matériau électriquement isolant présentant à ses deux extrémités une électrode annulaire. Les deux électrodes sont reliées à une 35 source d'alimentation en courant électrique. L'installation de chauffage est alimentée par une pompe d'alimentation 2903862 8 entraînée par un premier moteur. Le tube comprend une vis sans fin constituée d'un matériau non conducteur, entraînée par un second moteur commandé pour assurer un débit dans la chambre de chauffe synchrone avec le débit d'alimentation. La 5 vis sans fin délimite des espaces cloisonnés par deux segments consécutifs, assurant un entraînement régulier des produits introduits dans la colonne de chauffage, nonobstant leur hétérogénéité. La phase concentrée à la sortie du colonne de 10 chauffage ohmique (6) alimente un chambreur (8) formé de tubes assurant le maintien en température pour homogénéiser la température de la phase concentrée, et finaliser le traitement de stérilisation. A la sortie du chambreur (8), la phase concentrée ainsi stérilisée est refroidie dans un 15 échangeur de chaleur tubulaire (9). Les parois de l'échangeur de chaleur tubulaire (9) sont refroidies par une circulation d'eau froide. Puis, la phase concentrée stérile est stockée dans un bac tampon (4b). La deuxième ligne de stérilisation (200) comporte 20 une alimentation en eau salée dont la salinité est ajustée afin que le produit final, après mélange des deux phases, présente une teneur en sel satisfaisante. La teneur de cette phase liquide est déterminée pour compenser le déficit de sel de la phase concentrée, après mélange final. 25 Cette ligne (200) comporte un moyen de stérilisation par chauffage dans des échangeurs à plaque (11). Une vanne de régulation ajuste le débit de la phase liquide stérilisée en fonction des teneurs en sel et eau finales recherchées. L'excès de la phase aqueuse est 30 réintroduite dans la deuxième ligne de stérilisation par un circuit de retour. Les deux phases stérilisées sont ensuite mélangées dans un poste de conditionnement (10). Cette installation constitue un simple exemple 35 non limitatif de mise en oeuvre de l'invention, et la 2903862 9 description qui suit concerne plus spécifiquement les étapes du procédé mises en oeuvre par cette installation. Dans la phase concentrée, on distingue deux 5 phases, une phase dite porteuse qui est liquide et une phase solide. La phase concentrée comprend tous les ingrédients nécessaires à l'élaboration du produit final. Elle est cependant pourvue d'une quantité d'eau et de sel réduite de sorte à obtenir une phase concentrée ayant une relative 10 homogénéité de conductivité des composants assurant un chauffage homogène entre les particules et la phase porteuse. L'écart de conductivité entre les différents composants ne dépasse pas les facteurs 1 à 3. Les ingrédients solides présentent une 15 conductivité électrique pouvant être assez faible de l'ordre de 2 à 6 mS/cm à 25 C. La conductivité moyenne de cette phase porteuse ne peut excéder 10 mS/cm à 25 C. Il en résulte un taux de sel de la phase concentrée qui doit être inférieur à 0,5%. 20 La phase aqueuse destinée à être mélangée à la phase concentrée après son chauffage, est une solution saline. Par sel, on entend :Le sel alimentaire qui est principalement constitué de chlorure de sodium bien que des 25 contaminants naturels peuvent également être présents en quantités variables, selon l'origine et la méthode de production du sel. La concentration en sel de cette phase, dépend du ratio de la phase concentrée et du taux de sel présent dans la phase concentrée. Par exemple, pour une phase 30 concentrée à 60 % et salée à 0,5%, la quantité d'eau salée sera de 40% avec un taux de sel de 1,3% pour atteindre une salinité moyenne du produit reconstitué de 0,7%. La stérilisation de la phase aqueuse dépend de sa concentration en sel. En effet, si la concentration en sel 35 est supérieure à 1,5 %, la stérilisation s'effectue par filtration sur un double filtre comportant des pores de 2903862 10 0,2 gm de diamètre. Par contre, pour des concentrations inférieures à 1,5 % de sel, le produit peut subir une stérilisation thermique classique à 140 C, en échangeur tubulaire ou en échangeur à plaques tel que schématisé à la 5 figure 1. Selon l'invention, la phase concentrée est après chauffage ou après stérilisation, complétée par une phase aqueuse stérile afin d'obtenir la composition définitive du 10 produit alimentaire. En effet, une fois que la phase concentrée est chauffée par la colonne de chauffage ohmique 6, son mélange avec la phase aqueuse peut avoir lieu indifféremment à toutes les étapes suivantes. 15 Selon une première variante, le mélange a lieu tel que schématisé en figure 1, lors du conditionnement, par double dosage aseptique, dans le contenant final du produit. Cette technique permet un dosage précis de la phase concentrée puis de la phase aqueuse dans le contenant préstérilisé. La stérilisation préalable du contenant peut être effectuée par l'utilisation de peroxyde ou tout autre méthode de stérilisation. Le mélange se fait dans une ambiance stérile c'est-à-dire sous un flux laminaire par exemple ou dans une chambre avec surpression d'air stérile. Le 25 contenant, une fois hermétiquement fermé, peut faire l'objet d'une agitation afin de mélanger les deux phases. Dans une seconde variante, le mélange se fait plus en amont et notamment à la sortie du chambreur 8. Dans ce cas, la solution saline est refroidie à une température 30 inférieure à 10 C avant son incorporation dans la phase concentrée. Cette technique permet d'optimiser le refroidissement de la phase concentrée car le produit final mélangé doit avoir une température inférieure à 40 C. Dans une troisième variante, le mélange est 35 réalisé directement après le chauffage ohmique, par mélange des deux solutions chauffées à la température de 2903862 11 stérilisation avant le chambreur 8. Cette dernière possibilité permet de faire un mélange en dehors de la zone aseptique et par conséquent de limiter les risques de perte de stérilité dus à la mise en oeuvre du mélange. Une 5 combinaison des possibilités de mélange précédentes peut être envisagée. Le chauffage ohmique de la phase concentrée peut être amélioré par l'utilisation de deux sections de chauffage ohmique 6a et 6b (figure 2) en série. Selon ce mode de 10 réalisation, les deux sections 6a et 6b sont séparées par un chambreur intermédiaire 8b. Le chambreur intermédiaire 8b permet d'assurer une température homogène entre les particules et le liquide de la phase concentrée avant une nouvelle montée en température dans la seconde section de 15 chauffage ohmique 6b. La conductivité étant fonction de la température du composé, cette homogénéisation des températures permet d'optimiser le second cycle de chauffage ohmique. Ce chambrage supplémentaire à lieu à des 20 températures encore relativement faibles et n'a donc pas de répercussion importante sur la dégradation organoleptique du produit. Après la seconde section de chauffage ohmique 6b, le traitement subit par la phase concentrée est le même que 25 précédemment. À savoir, le transit de la phase concentrée par le chambreur final 8 permettant la dégradation des germes ; le refroidissement par l'échangeur de chaleur tubulaire 9 et le conditionnement de la phase concentrée et de la phase aqueuse par le système de conditionnement 10. 30 L'utilisation d'un chambreur intermédiaire 8b permet une réduction du rapport volume/temps de chambrage final et donc une meilleure préservation des qualités organoleptiques des produits. 35 REVENDICATIONS 1. Procédé de stérilisation d'une composition alimentaire formée d'un mélange hétérogène d'au moins une 5 phase liquide et de particules solides comprenant quatre étapes : - une première étape de préparation d'une phase concentrée liquide/particules avec une quantité réduite de sel, 10 - une seconde étape de stérilisation composée d'une phase de chauffage ohmique et d'une phase de chambrage de la phase concentrée, - une troisième étape de refroidissement de la phase concentrée stérile, 15 - une quatrième étape de conditionnement la phase concentrée étant mélangée après la phase de chauffage avec une phase aqueuse comprenant de l'eau stérile salée nécessaire à la formulation finale dudit mélange hétérogène d'au moins une phase liquide et de 20 particules solides. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mélange de ladite phase concentrée stérile avec ladite phase aqueuse comprenant de l'eau stérile salée 25 s'effectue entre l'étape de stérilisation et l'étape de refroidissement de sorte à optimiser le refroidissement de ladite phase concentrée stérile. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé 30 en ce que ladite phase aqueuse comprenant de l'eau stérile salée est refroidie à une température inférieure à 10 C, avant le mélange avec la phase concentrée stérile. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé 35 en ce que le mélange de ladite phase concentrée stérile avec ladite phase aqueuse comprenant de l'eau stérile salée 2903862 13 s'effectue au cours du conditionnement dans le contenant final du produit par double dosage aseptique de sorte à améliorer la précision du dosage de chaque phase. 5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mélange de ladite phase concentrée chauffée à la température de stérilisation avec ladite phase aqueuse comprenant de l'eau stérile salée chauffée à la température de stérilisation s'effectue avant le chambrage de sorte à limiter les risques de perte de stérilité dus à la mise en oeuvre du mélange. 6 ù Procédé de stérilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la concentration en sel de la partie liquide de la ladite phase concentrée est inférieure à 0,5%. 7. Procédé de stérilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la conductivité des composants de ladite phase concentrée est homogène et l'écart de la conductivité des composants ne dépasse pas 1 à 2. 8. Procédé de stérilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la conductivité de ladite phase concentrée est inférieure à 10milliSiemens par centimètre à 25 C. 9. Procédé de stérilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la concentration en sel de ladite phase aqueuse dépend de la concentration en sel de la phase concentrée de sorte que la solution issue du mélange des deux phases soit à 0,7% de sel en moyenne. 2903862 14 10. Procédé de stérilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la ladite phase concentrée comprend un épaississant. 5 11. Procédé de stérilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la température de chauffage ohmique de la phase concentrée est comprise entre 130 C et 140 C. 10 12. Procédé de stérilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la stérilisation de la phase concentrée est réalisé par passage dans un premier tube de chauffage ohmique assurant une montée en température, puis par passage dans un chambreur 15 intermédiaire assurant l'homogénéisation de la température, puis dans un deuxième tube de chauffage ohmique assurant une deuxième augmentation de température. 13. Installation de stérilisation d'une 20 composition alimentaire formée d'un mélange hétérogène d'au moins une phase liquide et de particules solides, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comprend un mélangeur alimentée d'une part par une phase 25 aqueuse stérile salée, et d'autre part par une phase concentrée liquide/particules avec une quantité réduite de sel, l'installation comportant en outre un équipement de stérilisation de ladite phase concentrée comprenant au moins un tube de chauffage ohmique et au moins un chambreur ainsi 30 qu'un système de refroidissement.