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" Procédé de traitement du lait et d'autres liquides alimen- taires, surtout globulaires, pour en perfectionner la con- servation et la digestion, appareil et produit relatif."
On sait déjà qu'en traitant le lait et la crème avec de l'oxygène sous forte pression dans des réservoirs fermés avec une température au-dessous de 8 C, on obtient une longue con- servation entre 48 et 59 et en le traitant ensuite avec de l'oxygène à pression au-dessus de 8 atmosphères et en le re- froidissant à une température pas au-dessus de 24 C, on obtien une purification des germes nuisibles supérieure à celle obte- nue avec la pasteurisation et les autres méthodes semblables largement répandues (centrales de pasteurisation du lait) et .
le lait se conserve longtemps dans les lieux ambiants habi- tuels, c'est-à-dire à une température moyenne de 18 à 28 de- grés. Le lait ainsi traité conserve les propriétés organolep- tiques et la teneur en vitamines du lait PU)', et peut être transporté économiquement à de grandes distances par terre et par mer.
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Mais jusqu'à présent le premier traitement aussi bien que le second ont pu être employés avec sûreté seulement dans de petits appareils d'acier inoxydable ou d'acier commun émaillé et on n'a pas pu réussir industrialiser ces traite- ments, c'est-à-dire, à les appliquer à des appareils de gran- des dimensions (par exemple 5000 litres) et à prix bas dans le but de rendre les traitements en question très économiques et sûrs.
Le traitement industriel du lait à pression d'oxygène au-dessus de 8 atmosphères dans le but sus-mentionné exige :
1) des réservoirs de coût normal et pas élevé, comme celui des réservoirs en acier inoxydable;
2) une pénétration parfaite des molécules de l'oxygène dans les molécules du lait, c'est-à-dire un émulsionnement parfait du lait avec l'oxygène;
3) un échauffement rapide du lait au-dessus de 48 sans jamais surpasser 60 qui sont la température critique du lait, c'est-à-dire, la température à laquelle sa structure est alté- rée;
4) la conservation pendant une certaine période de temps (d'une heure et demie à cinq heures) de la température au- dessus de 48 degrés;
5) le refroidissement rapide de la masse du lait ;
6) la facile mise en bouteilles du lait émulsionné sans faire entrer l'écume dans les bouteilles afin que la mesure du lait soit maintenue égale dans toutes les bouteilles.
Toutes ces exigences du traitement industriel ont été satisfaites après une longue étude et par des expériences nombreuses du demandeur et résolues au moyen de l'appareil et de la méthode de traitement pour la purification des germes nuisibles et pour la conservation du lait, de la crème et d'autres liquides alimentaires formant l'objet de la présente demande de brevet industriel.
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Le demandeur a ainsi créé un nouveau type d'appareils industriels, qui est le premier..ôb-jet de la présente demande de brevet.
Toujours suivant la présente invention on a trouvé que le traitement d'une partielle homogénéité commençante, qui, comme il a été déjà dit, s'effectue en faisant passer une masse de lait (ou d'un autre liquide alimentaire, surtout globulaire comme par exemple le sang) et d'oxygène gazeux (ou d'autre gaz qui se comporte analoguement) sous une pression élevée absolue à travers un diaphragme percé de trous en conservant une différence assez modérée de pression entre les deux côtés du diaphragme, donne un effet utile qui harie fortement en fonction du diamètre et de la longueur des canaux ou des trous qui traversent le diaphragme mentionné.
Naturellement il y a d'autres facteurs qui exercent leur influence sur la qualité du lait traité cornme la température la pression absolue, la pression différentielle, le nombre des trous ou canaux et le nombre de fois pendant lequel le lait passe à travers ces derniers. Pour le but de la présente invention il est toutefois essentiel de considérer seulement les premiers facteurs susindiqués, c'est-à-dire le diamètre et la longueur des canaux ou trous. Ces valeurs, suivant l'invention, doivent être déterminées en rapport avec le diamètre moyen de corpuscules de substances solides qui forment le lait, la disgrégation desquels a lieu dans une certaine proportion quand le lait traverse les canaux ou trous mentionnés.
En exécutant des expériences systématiques, le demandeur a pu découvrir qu'il y a des valeurs excellentes pour le diamètre et la longueur des canaux qui traversent le diaphragme. On ne pouvait pas prévoir ces valeurs indépendamment des expériences sur la base des notions techniques précédentes.
En d'autres mots, le demandeur a découvert qu'il existe
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un champ de conditions, dans lequel le traitement, objet de la présente invention,, donne des résultats beaucoup supérieurs à ceux qu'on obtient avec des valeurs en dehors du champ mentionna. plus exactement, les valeurs excellentes du diamètre et de la longueur des canaux ou trous dépendent de la différence de pression appliquée aux fluides en correspondance des deux côtés du diaphragme; par exemple avec une pression différentielle de à peu près 40 om de colonne d'eau on a obtenu les meilleurs résultats en employant un diaphragme traversé par des trous du diamètre de 1 mm et de la longueur de 10 min tandis qu'avec une pression différentielle plus grande et à parité d'autres conditions on a obtenu le même effet avec des trous légèrement plus larges ou plus courts.
Le dessin ci-joint montre un exemple de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre schématiquement l'appareil suivant l'invention vu en élévation et avec des parties en section.
La fig. 2 est une vue de dessus du même appareil;
La fig. 3 montre un diaphragme fixé à l'intérieur de l'appareil;
La fig. 4 est une section en échelle agrandie d'un détail;
La fig. 5 est une vue de dessus de ce détail.
La fig. 6 est une section, aussi en échelle agrandie, du détail de fixation du diaphragme illustré dans la fig. 3.
Les figures 7-8-9 sont des reproductions graphiques de trois microphotographies illustrant les globules du lait.
La fig. 10 représente une microphotographie à 1200 agrandissements des globules de gras contenus dans un lait pur, normal et cru.
La fig. 11 représente une microphotographie à 1200 agrandissements des globules de gras contenus dans le même
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lait après une pasteurllition normale exécutée à 63 C.
La fig. 12 montre une .microphotographie semblable aux précédentes après le traitement du lait chauffé et assujet- ti à pression d'oxygène.
La fig. 13 montre une microphotographie semblable aux précédentes, du même lait traité à chaud et sous une pres- sion d'oxygène, mais dans unféservoir fermé contenant un diaphragme avec des trous de 10 mm de diamétre.
La fig. 14 est une microphotographie semblable aux précédentes montrant le même lait traité à chaud et sous pression, mais dans un réservoir fermé contenant un dia- phargme avec des trous de 2 mm. de diamètre .
La fig. 15 est une microphotographie semblable aux précédentes montrant le même lait traité à chaud et sous pression d'oxygène , mais dans un réservoir fermé contenant un diaphragme avec des trous de 1 mm. de diamètre et de la longueur de 2 mm.
La fig. 16 est une microphotographie semblable aux précédentes, montrant le même lait traité à chaud et sous pression d'oxygène , mais dans un réservoir fermé, contenant un diaphragme de 1 mm de diamètre et de 10 mm de longueur.
Les appareils suivant l'invention sont des autoclaves d'acier émaillé comportant deux demi-calottes 1 et 2 avec une partie cylindrique plus ou moins longue. Chaque calotte est munie de flanges 3 et 4 et elle est boulonnée avec l'au- tre d'une manière suffisamment résistante pour supporter la pression intérieure de 10 atmosphères de travail et de 15 atmosphères à la preuve hydraulique .
Entre les deux calottes est serré un disque 5 dans le- quel sont prévus des trous 6 avec des dispositions et mesures spéciales .
Chacune des deux calottes, formant l'autoclave, est recouverte par une chemise 7 en tôle laminée d'acier et entre la partie extérieure de la calotte et la partie inté-
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rieure de la chemise sont soudées des ailettes 8 préférablement en spirale . En haut et en bas de chaque chemise sont prévues des ouvertures munies de robinet.
Au-dessus de la chemise on applique une couche de matériel imperméable 9.
Sur la coupole de chaque calotte est prévu un petit trou d'homme 10; Sur le couvercle du trou d'homme supérieur est appliquée une petite soudupe en acier inoxydable pour l'introduction de l'oxygène, un manomètre et un tube qui entre dans l'autoclave jusqu'é être en contact avec le lait de manière qu'on peut introduire un thermomètre. ur le couvercle du trou d'homme inférieur on applique une grosse soupape de décharge de matériel inoxydable aussi.
Tout autour des flanges 3 et 4 qui permettent d'unir et de souder ensemble par des boulons les deux calottes, on dispose un cercle de fer 11 ou d'acier muni de deux pivots 12. Le cercle est fixé au moyen de boulons aux flanges . Les deux pivots 12 sont placés sur deux supports à coussinet s'appuyant sur un robuste chevalet, qui n'est pas illustré dans le dessin, mais qui peut être muni de roues.
Tout le poids de l'autoclave avec la chemise et l'isolement s'appuie sur les deux pivots et par conséquent sur les deux supports et ainsi l'autoclave entier peut osciller et rouler sur l'axe des deux pivots. vans la construction de ces autoclaves on doit avoir présentes les règles suivantes :
1. L'intérieur de l'autoclave doit être convenablement lissé de manière qu'une bonne émaillure peut être exécutée .
2. L'émaillure,doit être exécutée avec des émaux ayant une élasticité pas 'inférieure à celle de l'acier, et puisque les émaux communs sont moins élastiques que l'acier, il est clair qu'ils peuvent se fendre sous la pression de 10 atmosphères et mettre ainsi le lait en contact avec l'a-
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@ cier prouisant des oxydations rapides et par conséquent détériorant le lait. Les chaux doivent être inattaquables à l'action combinée des acides contenus', dans le lait, de la chaleur, et de l'oxygène sous pression de 10 atmosphères.
@ A ce but servent très bien les laques réduites en émail qu'on obtient des résines synthétiques. Elles sont très élastiques, facilement réparables dans le cas de rup- tures et leurs éclats éventuels ne sont pas nuisibles au corps humain comme les éclats des matières vitreuses dans le cas qu'ils sont introduits dans le lait.
3. Dans le disque 5 serré entre les flanges 3 et 4 au moyen de garnitures convenables 13 on doit prévoir- dans la position indiquée dans le dessin un certain nombre de petits trous.
' Quand l'autoclave est rempli à 9/10 de lait et 1/10 d'oxygène, s'il est en position droite, l'oxygène reste au-dessus du lait. Si on le renverse rapidement et on le tient parfaitement vertical, l'oxygène resterait au-dessous, du lait et ne pourrait théoriquement filtrer à travers le lait. Mais si le renversement a lieu lentement , alors l'ac- tion du disque percé est, telle qu'à l'intérieur de 1'-auto- clave se produisent des pressions hydrostatiques différentes @ et à travers les trous du disque filtre l'oxygène traversant toute la masse du lait.
Ainsi se produisent des filtrations énergiques et d'au- tant plus petits sont les trous 6 et d'un nombre d'autant plus grand les renversements, d'autant plus énergique et efficace est la filtration qu'on obtient et telle que les globules plus gros du gras contenus dans le lait sont rom- pus et réduits en globules plus petits qu'habituellement.
Ainsi va s'acheminer un procédé d'homogénéisation qui rend le lait meilleur et plus digérable. On sait, en effet, que 'l'homogénéisation, c'est-à-dire, la destruction des globules du gras au moyen de filtrations très fines sous de très
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hautes pressions, rend le lait très digérable et par consé- quent plus convenable pour les enfants et pour les estomacs faibles en général.
Le traitement spécifié simple et économique du lait combiné avec l'usage d'un diaphrame à petits trous avec la réduction conséquente du diamethe des globules de gras en les conservant détachés sans recourir à de puissantes presses, objet de la présente invention, représente une nouveauté absolue et un perfectionnement important du traitement,surtout par respect la pasteurisation. Ainsi on obtient, suivant la présente invention, une émulsion excellente qui facilite la conservation du lait pendant plusieurs jours.
Tout cela peut être facilement reconnu en examinant les trois microphotographies reproduites graphiquement dans le dessin ci-joint, desquelles :
La I (fig. 7) représente les globules du lait cru, c'est-à-dire connue il vient des étables;
La II (fig. 8) représente les globules de lait grossis et rapprochés entre eux par la pasteurisation.
La III (fig. 9) représente les globules du lait rendus plus petits ou d'une manière quelconque détachés l'un de l'autre par le traitement suivant la présente invention (disque avec de petits trous - renversement lent de l'autoclave et répété plusieurs fols) .
4. Le chauffage du lait jusqu'à la température plus convenable dans les limites entre 49 et 60 est obtenu ou avant l'admission dans l'autoclave, en le faisant passer soit dans des serpentins tenus dans l'eau chaude, soit à travers les plaques d'un commun appareil de pasteurisation; ou après que le lait a été admis dans le réservoir, en faisant circuler de.l'eau très chaude dans la chemise à ailettes spirales.
Les ailettes, surtout si elles sont disposées en spirale, augmentent la:surface de chauffement, tandis que quelque
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renversement de l'autoclave sert à mêler ensemble la masse fluide en portant toutes ses parties en contact avec les parois échauffées. Ce second système de chauffage est très utile dans les petites villes où il est difficile de pouvoir avoir à disposition des appareils de préchauffage.
5. La conservation pendant une certaine période de temps, de la température plus convenable entre 48 et 60 est obtenue en vidant la chemise de l'eau qui a circulée, et an fermant les robinets. Sur la chemise est appliquée une grosse couche de matière imperméable. Ainsi la chemise agira comme une caisse d'air isolante et la matière imperméable garantit avec une telle caisse d'air une conservation par- faite de la chaleur de la masse du lait contenue dans l'au- toclave qui se refroidit seulement très lentement.
6. Le rapide refroidissement de la nasse de lait est obtenu en faisant circuler de l'eau potable froide, par exemple à 15 , dans la chemise à ailettes spirales. La sur- face de dispersion étant remarquable et la masse du lait étant agitée par le renversement de l'autoclave, la subtrac- tion de la chaleur est immédiate et sûre.
7. Le remplissage facile en bouteilles avec élimina- tion de l'écume est obtenu en plaçant l'autoclave ou les autoclaves en un plan supérieur (par exemple de trois ou quatre mètres) au plan dans lequel sont montés les appareils de remplissement. La soupape de décharge de l'autoclave sera unie au moyen de tubes aux appareils de remplissage.
Quand on ouvre la soupape de décharge en maintenant vertical l'autoclave, l'écume restera en haut. La pression (qui à dû être réduite) pousse le liquide sans écume en bas, qui des- cend plusieurs mètres en tenant compte de la pression res- tante, et ainsi le lait parvient au;: appareils de remplissa- ge sans écume, laquelle pendant le remplissage diminue tou- jours plus de volume qui se dissolve dans le lait liquide.
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Avec les autoclaves sus-mentionnés on procède comme suit:
Le lait, après la filtration, est introduit dans l'autoclave, en bas, à travers la grosse soupape 10', si le même lait est préchauffé à travers des serpentins ou des plaques.
Au contraire il sera introduit en haut, s'il devra être chauffédans le réservoir même avec de l'eau chaude circu- lant dans la chemise 7.
Quand l'autoclave sera rempli à 9/10 de lait, on applique le couvercle sur le trou d'homme 10 supérieur et à travers la petite soupape èn acier 14 inoxydable on introduira l'oxygène d'une bouteille commune et on contrôlera avec e manomètre 15 le progrès de la pression jusqu'à ce qu'elle atteint les 10 atmosphères à peu près . Puis on fermera de nouveau la petite soupape 14 d'admission de l'oxygène.
On renversera 1'autoclave lentement avec la main ou au moyen d'un mécanisme quelconque jusqu'à ce que l'autoclave ait exécuté plusieurs tours en tournant sur l'axe des deux pivots 12 et faisant passer tout le lait à travers les petits trous du diaphragme . Le nombre des trous sera en fonction de l'homogénéisation qu'on voudra obtenir, mais ne devra pas être tel qu'il peut produire des formations de beurr e.
On placera et on fixera l'autoclave en position verticale. On ouvrira la petite soupape 14 et on fera échapper l'oxygène . De cette manière on éliminera l'air et tous les gaz nuisibles de l'étable, que toute espèce de lait peut contenir plus ou moins.
Puis on remplira nouvellement l'autoclave d'oxygène jusqu'à obtenir encore une fois la pression de 10 atmosphères à peu près, en tout cas, une pression supérieure à 8 atmosphères. Un fera encora rouler l'autoclave et on attendra que l'oxygène aocomplit entièrement sa fonction de
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destruction des germes nuisibles au lait, tandis qu'il con- serve des germes acidifiants.
Comme déjà mentionné, il suffit.'.une heure et demie pour détruire les pathogènes et trois heures sont suffi- santes pour conserver le lait pendant une semaine. Avec cinq heures on a le meilleur traitement parce qu'alors le lait se conserve pendant plusieurs semaines.
Enfin on refroidira le lait soit en le faisant par- venir aux appareils de remplissage à travers un appareil de réfrigération à serpentins ou à plaques, soit en faisant circuler l'eau froide dans la chemise à ailettes spirales.
Il est convenable de maintenir le lait en état d'émul- sion en tournant le réservoir une ou plusieurs fois toutes les vingt-quatre heures.
Dans les autoclaves sus-mentionnés le lait pourra être transporté à de grandes distances par terre et par eau et s'ils seront faits comme des caisses mobiles de chemin de fer on pourra jouir pour les transports d'avantages remar- quables.
Une fois remplies les bouteilles, le lait durera 72 heures à peu près dans les ambiants de 20/22 degrés centi- grades est jusqu'à 10 jours dans les cellules qui maintien- nent la température à +10 ou à des limites peu inf érieures.
Au moyen des autoclaves décrits ci-dessus on pourra renouveler radicalement le système moderne de la récolte du lait.
Maintenant dans les pays mieux organisés pour la pro- duction et la récolte du lait d'un petit arrondissement envoient le lait, aussitôt qu'il a été extrait, à un centre voisin de récolte, où le lait est vidé des bidons dans un ample réservoird'aluminium, filtré et refroidi (à +4 ) au moyen de machines frigorifères coûteuses aussi bien -pour l'établissement que pour l'exercice . Puis remis dans les bidons, le lait est envoyé au moyen de autovéhicules à la
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station centrale de pasteurisation.
Supposant que le lait parvient la station de récolte à 30 , il faudra avoir à disposiion 1;5 unités de froid par litre pour le refroidissement , lesquelles auront besoin de 25 à 75 unités de chaleur ou calories pour la production.
Grâce aux nouveaux aupareils inventés par le demandeur, la station centrale de récolte épargnera le grand réservoir d'aluminium et ne devra que remplir un autoclave après avoir filtré le lait. Dans le même autoclave ou avant le remplissage la température du lait sera élevée de 30 à 35 par un emploi de 25 calories qui coûteront toujours beaucoup moins des 25 unités de froid susmentionnées. Le lait réchauffé à 55 sera traité avec la double injection d'oxygène et émulsionné comme décrit ci-dessus.
L'autoclave (monté sur des roues) sera traîné jusqu'à la station centrale et pendant le parcours et les arrêts éventuels sera parfaitement conditionné puisque les heures nécessaires pour la destruction totale des germes nuisibles s'écouleront. Lorsque l'autoclave parvient à la station centrale, on procèdera tout de suite au refroidissement et au remplissage dans les bouteilles.
Il est évident que cette nouvelle méthode est beaucoup plus économique et hygiéniquement beaucoup plus sure de la méthode présente. Le lait sera moins tourmenté et conservera mieux toutes les qualités qu'il a à sa sortie des mamelles de la vache. On sait déjà que tout refroidissement, même enpetite mesure, est nuisible aces bonnes qualités.
Les preuves illustrées dans les microphotographies des figures 12-13-14-15-16 ont été exécutées avec des réservoirs de dimensions Identiques.
La différence- est évidente entre les globules de gras visibles dans la microphotographie de la fig. 11 (lait simplement pasteurisé) et les globules de gras montrés dans la fig. 16 (lait traité avec un diaphragme ayant des trous de
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1 mm de diamtère 'et d'une longueur de 10 mm), le lait pas- teurisé (fig. 11) montrant une, remarquable condensation de globules de grand diamètre, tandis que le lait traité suivant la présente invention montre de rares globules de grandeur normale et une très grande quantité de globules de diamètre bien réduit de manière que le lait illustré dans la fig. 16 se rapproche beaucoup plus au lait homogé- néisé proprement dit qu'au lait cru de la fig. 15.
Quant à la charge des germes nuisibles, on a pu cer- tifier qu'elle est, suivant la présente invention, inférieu- re à celle du lait habituel pasteurisé, surtout et même après 24,48 et 72'heures dans des réservoirs ouverts placés dans des ambiants à la température moyenne de 24 à peu près .
Quant à la conservation, on a pu constater qu'avec la présente invention elle est supérieure soit dans des am- biances à température normale, soit dans des ambiances froides , Le lait traité avec le système inventé par le demandeur et porté à l'Optimum " attein jusqu'à présent, c'est-à-dire dans les conditions semblables à celles de la microphotographie de la fig. 16, s'est conservé en conditions parfaites pendant 70 jours dans le réservoir et puis il a été mis en bouteilles et maintenu dans une cave à +7 C et s'est conservé encore pendant trois semaines.
Ainsi il a été prouvé que d'après la présente inven- tion le lait peut être conservé en bouteilles et réservoirs communs pendant un temps beaucoup plus long qu'il n'a été possible jusqu'à présent avec d'autres methodes.
En général on peut dire que la caractéristique meilleu- re pour l'exécution du procédé suivant la présente invention, est celle qui comporte des canaux d'un diamètre inférieur à 3 mm et d'une longueur pas inférieure à 2 mm quoique on ne peut pas exclure que des résultats assez bons peuvent être obtenus même avec des diamètres supérieurs et des longueurs inférieures.
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La présente invention a été exposée avec une référence particulière au lait, mais on comprend qu'elle peut être appliquée analoguement à d'autres liquides alimentaires surtout globulaires et coagulables comme par exemple le sang.