FR2735039A1 - High pressure treatment of fluid to destroy bacteria or alter properties - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention se rapporte à un procédé de traitement par haute pression et détente d'un produit pompable. The invention relates to a method of treatment by high pressure and expansion of a pumpable product.
Elle vise notamment les procédés de destruction microbienne. It targets in particular microbial destruction processes.
Elle vise également les autres transformations induites telles que modification de la texture, préservation, induction ou inhibition enzymatique. It also targets the other induced transformations such as modification of the texture, preservation, induction or enzymatic inhibition.
Elle se rapporte également aux moyens pour la mise en oeuvre du procédé. It also relates to the means for implementing the method.
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. For the microbial destruction, are known the thermal destruction processes, cited for the record, and the so-called high pressure processes, to which the invention directly relates.
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. The influence of high pressure in biotechnology has been known since 1878 (BERT P.) but the technology available has only very recently made it possible to apply this method to microbial destruction.
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. To this end, a high pressure treatment process is known (EP-AO.429.966) according to which the product is placed in a bag placed itself in an enclosure filled with liquid, then subjected to a pressure of between 5000 and 10,000 Kg / cm2 for a predetermined time between 1 and 1800 minutes, it is then brought back more or less quickly to the atmosphere but without brutality, that is to say within a relatively long period.
Du fait de la pression uniforme qui s'exerce sur le produit, ce type de procédé est qualifié d'isostatique. Due to the uniform pressure exerted on the product, this type of process is called isostatic.
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. One of the drawbacks of this process results from its discontinuous and cyclical operation and from the excessive duration of the pressure maintenance which penalizes the yield.
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. Also, to withstand significant pressures, the tanks in which the food is placed are expensive to manufacture and cannot be of large volume, which also penalizes the yield.
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. Furthermore, even under high pressure of the order of 6,000 bars, the sporulated forms of the microorganisms are not affected and therefore not destroyed.
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. Instead of these isostatic treatments, when the products to be treated have a certain fluidity, there are known processes for destroying so-called dynamic microbes (POPPER and KNORR of 1990 Application of hight pressure homogenization for food preservation FOOD TECHNOLOGY, 44 (7) 84- 89) which consist in discharging a liquid under pressure through a restricted orifice and of a particular geometry to cause a sudden expansion accompanied by a shearing effect.
Selon les lois de la thermodynamique, cette variation de pression s'accompagne d'une variation de température. According to the laws of thermodynamics, this variation in pressure is accompanied by a variation in temperature.
Des travaux ont montré que, pour de l'eau, la variation de température est de 0,24"C par MPa. Studies have shown that, for water, the temperature variation is 0.24 "C per 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. Thus, for a liquid introduced at 200C and undergoing a pressure variation of 400 MPa, the liquid will have a temperature of 1160C at the outlet.
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. This rise in temperature contributes to reducing the number of microbial elements because it produces a heat treatment accompanying the effect of shearing or shocks but, beyond 400C, this rise in temperature, unfortunately, qualitatively destroys the product and in particular certain compounds chemicals.
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. Among these known methods, one of them (EP-A-0.582.887) finds application in the treatment of fruit juices; it uses a pump raising the pressure of the fruit juice to around 1050 bars and a means of expansion commonly known as a homogenization valve.
Dans ce procédé, le jus de fruit est introduit dans la pompe à une température basse d'environ 20C. In this process, the fruit juice is introduced into the pump at a low temperature of around 20C.
En sortie du clapet précité, la température est de l'ordre de 25"C. At the outlet of the aforementioned valve, the temperature is around 25 "C.
La température du produit est ensuite ramenée progressivement à environ 30C pour être conservé. The temperature of the product is then gradually reduced to around 30C to be stored.
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. In this example, the critical temperature of 400C is not reached because
on the one hand, the pressure drop remains reduced and,
- on the other hand, the temperature of the fruit juice before pressurization is lowered.
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. The results depend on the amplitude of the pressure variation and the shocks undergone by the elements to be destroyed and, therefore, if the amplitude of the pressure drop is reduced the results are less good.
Un des résultats que l'invention vise à obtenir est un procédé du type cité plus haut qui remédie aux inconvénients cités plus haut. One of the results which the invention aims to obtain is a method of the type mentioned above which overcomes the drawbacks mentioned above.
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.To this end, the invention relates to a dynamic high pressure microbial destruction process according to which
the product is introduced under a relatively reduced pressure into the chamber of a pump,
the product contained in the chamber is brought to a relatively high predetermined pressure,
- the product is relaxed through an expansion means,
- downstream of this expansion means, the product is recovered in a so-called recovery enclosure,
this process being characterized in that the pressure of the recovery enclosure is lowered below atmospheric pressure to a predetermined value.
L'invention se rapporte également aux moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé. The invention also relates to the means for implementing the method.
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.The invention will be better understood with the aid of the description below given by way of nonlimiting example with regard to the attached drawing which schematically represents
- Figure 1: microbial destruction installation,
- Figure 2: view of a detail of the 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. Referring to the drawing, it can be seen that, in order to reduce the microbial activity of a product 1 which is sufficiently fluid to be pumpable, a dynamic microbial destruction process by high pressure is implemented.
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. Conventionally, for the implementation of this process, use is made of
a pump 2 comprising a chamber 3 in which the product 20 to be treated is subjected to a predetermined pressure,
- downstream of the pump 2, an expansion means 4 through which the product is expanded and,
- Downstream of the expansion means, a so-called recovery enclosure 5 in which the product is collected.
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. The pump 2 is a piston pump and, preferably, it comprises two pump bodies 2A, 2B and two pistons mounted inversely operating alternately so that, when one of the pump bodies is filled, the other is emptied and vice versa, allowing the pump to provide continuous flow.
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. Of course, means 6 are provided for controlling the flow of the product from a reservoir 7 to one or the other of the pump bodies and means 8 for controlling the flow of the fluid from the body pump up to expansion means 4.
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.To, using these means, process the product
- It is under a relatively reduced pressure that the product is introduced into the chamber of the pump 2 and, after having introduced it and brought to the predetermined pressure, it is discharged through a high pressure line until a means of relaxation, and
- It is in an enclosure 5 that downstream of the expansion means 4, the product is recovered.
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. Instead of the fluid coming from the expansion means being recovered in an enclosure 5 at atmospheric pressure, according to an essential characteristic of the process, according to the invention, the pressure of enclosure 5 is lowered below atmospheric pressure up to to a predetermined value.
On choisit la valeur de la pression régnant dans l'enceinte en fonction de la température maximale souhaitée en sortie du moyen de détente. The value of the pressure prevailing in the enclosure is chosen as a function of the maximum temperature desired at the outlet of the expansion means.
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. By placing the recovery enclosure under vacuum, the temperature of the product can be limited to the saturated vapor temperature in the recovery enclosure.
Par exemple, la pression dans l'enceinte sera de 57 hPa pour une température maximale de 350C. For example, the pressure in the enclosure will be 57 hPa for a maximum temperature of 350C.
Pour une température de 500C, la pression sera de 123 hPa. For a temperature of 500C, the pressure will be 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. The expansion of the product is carried out either through one or more nozzles arranged in series and / or in parallel, or through a shearing member.
Avantageusement, on réalise la détente du produit en plusieurs paliers de durée contrôlée. Advantageously, the expansion of the product is carried out in several stages of controlled duration.
A la sortie d'un moyen 4 de détente, le liquide forme un jet ayant une vitesse élevée. On leaving an expansion means 4, the liquid forms a jet having a high speed.
L'énergie accumulée dans le fluide sous forme de pression se transforme ainsi en énergie cinétique. The energy accumulated in the fluid in the form of pressure is thus transformed into kinetic energy.
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. Advantageously, a means 10 interrupting its trajectory, such as a target 10, is placed on the trajectory of the jet obtained downstream of the expansion means and therefore in the recovery chamber.
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. The target with which the trigger enclosure is fitted may have a smooth flat, concave, convex surface or be placed at the bottom of a blind hole at the bottom of which the jet is projected.
On peut aussi faire converger plusieurs jets vers un même point constituant eux-même en ce point la cible. One can also make several jets converge towards the same point constituting themselves at this point the target.
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. Thanks to the resulting shock, part of the product goes from the liquid state to the vapor state in the enclosure.
Pour, néanmoins, récupérer la totalité du produit, en sortie de l'enceinte de détente, on condense le dit produit. To, nevertheless, recover all of the product, at the outlet of the expansion chamber, the said product is condensed.
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. For example, under an upstream pressure of 300 MPa and for a pressure in the expansion enclosure of approximately 70hPa, the temperature of the product leaving the enclosure will be at most 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.In addition to the aforementioned pump and expansion means, the means for implementing the method according to the invention include
a sealed enclosure 5,
means 9 for depressurizing this enclosure and,
- Means 11 for controlling this depression.
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. Advantageously, in order to achieve expansion by stages, the expansion means 4 consists of a succession of expansion members 4A, 4B, 4C, each having a passage orifice of predetermined section, such as nozzles or shear valves.
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. The duration and the level of heating of the liquid depend on the flow rate of the liquid, on the different diameters of the expansion members 4A, 4B, 4C ... and on the holding volume between them.
Il est donc complètement maîtrisable. It is therefore completely controllable.
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. The duration can vary from about a thousandth of a second to several minutes while the temperature depends on the amplitude of the pressure drop.
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. At the outlet of the enclosure, there is also a condenser and a means of controlling this condenser and, through it, the temperature of the product.
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. Such a process combines several types of treatment, namely
- an isostatic treatment which corresponds at least to the duration of emptying of each pump body,
- treatment by the sudden variation in pressure during expansion,
- shock or shear treatment,
- recovery of the liquid in a regulated pressure enclosure allowing the control of the final temperature of the product and,
- possible condensation of vapors from the fluid.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse | ||
| RN | Application for restoration | ||
| D5 | Renunciation due to an appeal on restauration |