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produit lyophilisé et proo6dê pour sa préparation
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La présente invention se rapport* à de noU"AU. produite lyoph11i.,. et â un proo6d6 et un appareil peur les prdparort et plus partloul1rent une oornpos1ticn nouvelle, t8h<t en iutrtleultfj comprenant les principes hydroso1ubl.a des train. de qatd torréfié* ta d6ahyaeatution des matières purieeablett à l'úto\ oongè- Id# ou lyophilisation; est bien connue. Jusque prisant, tout.roi.. il neextoteit pa. de prôoédd de lyophilisation rapide# La lenteur des procédas connus est due z deux facteurs en ï-eppoït mutuel.
Le pro ier facteur 1portant qui a empiohd la lyophilisa* tien rapide est celui de 1*intro(&votion de la quantité de chal4ur nécessaire pour transformer l'eau (la glace) en vapeur tant surchaut. fer aucune parti* du produit. Si le $eeh&se est 4tfootu6 très Itnte-
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ment, le problème ne ce prient* pas, uuit la quantité dé chaleur nécessaire et IP concentration de 1 énergie therMique & la surface du produit en voie de iéchfn sont d'autant Plus grandes que lé pro" oddé Ott ex<5out> plus rhp1ùuu,ent. ai l'on avait affaire à une molëou" le unique uu produit qu'on désire obtenir finalement à l'état '80, entourée ue molécmea a'etiu, ce problème ne serait pas nécessaire-
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ment sérieux.
Mais uans une particule de dimension pratique, les
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parties extdrisures de lu particule sèchent d'abord et rapprochent le front de Ooni;('.lLttion au centre. Toute la chaleur nécessaire pour sublimer lh glaco à l'Intérieur do la particule et Avenue par la suite doit passer à travers la partie arahee de plue en plus épaisse de la particule. Une CHrltct.:rist1que commune eux tentatives anté- rleure$ d#acc4lérer le : roctide en cunuffant plus rapidement est qu'elles provoquaient toutes une dégradation ou une surchîtuffe défi parties extt,ritures ue li. pt1rt.iculo. Dans 1p plupart des casp cette surchauffe provoque une C1 tÓriortion évidente de la qualltl du produite mais Même lorsque ce n'est pas le eus, on obtient une par- ticule non hoxzrrfène, dont l'extérieur a et * altéré par rapport à
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l'intérieur.
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Le etconc facteur qui a limita le vîtes? don p1'OOéd6. de lyophilisation connus est la nécessite de Manipuler des Volumes importante de vupeurt Au lieu d'un Ilcru'o1Uetuent dé velumt d'envi- ron 1700 pour 1, carL.ctÚr18tiQ.uo de lu t1"t>ntorïnftti()n de l'eau à l'état liquide en eau à 1'tat de vulevr a lu pression at!1loaphodqu., aux faibles pressions utilisées dalla la lyoVh1}1,,,Uott, le rapport volume tri que se situe g!;nfrltlf.tC,t:nt aane 1 région do aillions ou même de centaines de Niliionat Les appureils ae grande ciiinansion n8CUU'SlIi ru our traiter ce!? lN,fll18 volutes de Vapeur représentent une mise de rona 1mmen,M:t p.4r rapport a la quantité de pronuit qu'on puut traiter.
Tout 6ceroi ue:..ent. de 1<. vitesse du Ql!tE't!1ent de va peur exire des ireiobîl 1 cotions de cilpi "t,4UX fH1.C01'8 plue grbndoos
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Zn raison de.ces deux fréteurs, le séchage par ,oon.41atton ni jusqu'à présent pu être mis te pratique industfielle que,pour Il traitement lent de matières coûteuses pour lesqu'lle. les r'a1. as traitement représentent une proportion relativement tilible du prix total. '
On a découvert à présent qu'un séchage rapide et économique d'un produit contenant une forte proportion d'eau) par exemple,
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504 ou plus, peut être obtenu par la procéda de l'invention xuivant lequel le produit. a4oher:
elt dJaborQ oongsld t l'état Bolide, de préférence aussi rapidement, que possible, broyé ou déchiqueté à l'état congela (si le produit n'est pas déjà sous la tome de par- ticules distinctes) en morceaux de dimensions relativement uniforme.
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ou particules et soumis à l'état aorigel- à Inaction d'une zone de déshydratation dans l&quelle l"eau des particules connexes est eubliMue A une basse température et à une faible pression. La zone de déshydratation utilisée suivant l'invention se distingue par les caractéristiques suivantes @
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1.
Une surface de condensation (aryoplaque) à une tempéra- ture très basse est prévue au voisinage imm6dist du produit en voie de séchage,'sans sérieuse restriction intermédiaire du courant de vapeur d'eau, évitant ainsi l'accumulation de molécules de va- peut d'eau en un point quelconque de la zone.
2. L'énergie nécessaire pour la chaleur do sublimation
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est de prÓr(:reno amen6e aux particules sous la forme d'énergie rmyonnantep une proportion importante de oellfl-oi, avantageusement au moins 0 et de préférence 80$ environ, ayant une longueur d'onde supérieure à 2,5 microns environ. J31en que loà4urgt* r&yon "T nante soit prÓ!'6rée, d'autres pro*4d4o servant à amener la ahal6ur aux particules par exemple le chauffée par conduction peuvent .C.- - lement être utilisés.
3* Les particules congelées sont agité.. ou &i8<e tu V1- bration à proximîtd de la oryoplaque ou subissent une àutrt action qui a pour effet de modifier l'orientation d^ la surrgog d.." parti-
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ouïes. De cette Marbre) chf'quo particule présente une portion, de sa surfece oonst6Ltment renouvelé pour absorber l'énergie la source d'c:ner.=.er t:vitlnt ainsi l'apparition Ut régions
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locales surchauffées, tout en permettant cependant un taux
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élevé d'absorption de l'enerrle.
Uns le force continue préférée du praau:, les vibrations peuvent être bgalecient utilisées pour faire avancer les particules suivant un trajet dans 1#cappitreîl de déshydratation* Les vibrations et 'dpiaaraur de la couche font choisies pour qu'en pratique, chaque rtrticult soit en co=unica- tion Libre avec Ip source de4rtertie et le conitenseure an d'autres mots, le !4t> quage d'une particule par dtautra est évité dans une ,Arg,e mesure.
4. La iej.yr;ture ues particules est maintenue outtioa=eltt basse à tout pour qu'aucune partie des particules ne puisse fondre (y compris les particules en contact avec le trçijet de et épia- cèdent des particules). La fusion des particules est vi.te en main. tenant dans cette zone une pression suffi saawnent basse pour que l'effet de tri ç--ration provoqué par la sublimation des cristaux
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de glace dans les particules serve à les maintenir congelées en masse.
L'Invention sera bien comprise par la description détaillée
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donnée ci-aprs avec rofurence aux dessina annexési ou les mblaso,
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chiffres sont utilisas pour désigner des parties correspondantes et dans lesquels
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Fin, 1 est un satr,aar de fabrication . 2 est une vue en 6.ïvtxttan de face de la chambre de d(i3hydratation, en coupe partielle pour en montrer I'lnt4rieur| et Fi&. 3 est un vue ne coté de la chambre de la tit, 2# éga- lement en coupe partielle pour on montrer l'intérieur Comme on l'a ruprt'oeantu' a la tigul# le produit, 3,, s'agit d'un liquide, tel que uu jug d'orange.
du obtêpréparde du jus de pamplemousse, du jus de tomate, etc. peut être 3,rt#o,t si la
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nature du produit l'exil dans un appareil d pt..tlUrht(1Qn 10..' où il est chAutt' A la température de p. steur11l1.t1on 'dtilSir,d8 qui
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bien entendu peut être différente salon le produit. On la fait' .
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passer ensuite dans le pr4-rerroidÎ$baur 11 Pt tl e<t.yefroi4i pt'ws- que jusqu'au point'de congélation* puis awia le congélateur 12,'où il est rapidement congelj généralement à une temp6.tur. de 1* ordre de -1000 à -2540 ou inférieure, selon le produit.
Pour être utilisé dans le proc6dée le produit doit.#*, présenter tous la t'orme de morceaux ou de paï'ti8ulea\distine't t 6i le produit ne se présente pas naturellement nous cette tor4joj il doit être broya ou réduit en tMnu<! morceaux, pat exemple, dans un appareil de broyage rêfr1g'r4 13 (qui peut comprçadre un ou plusiburs étages) dans des conditions qui n'augmentent pas aeneiblH'atnt 98 température, et qui de pr.r-4r.no! produisent des particule. de graw nulomytrie uniforme.
Dans le cas produit oh la dimension don'pur- ticules z Zdtat peoonstitue ilea pas I1linportnnoe.. peir exemple aes liquides ou des le, J,,,,soJ.1del5, /JOIt!Jn, de 'la ptt de Oa/4 ou do toüt4tee$ la matière congelée est broyée & une g1'anulo l1tr1. relativement fine afin d'augmenter Io rapport de 11,11':40. disponible pour le sublîma- tien de la glace* En même temps, il est préférable que les partioules ne soient pas extrêmement fines) paroI qu'elles auraient .101" 1;
&1\. dance à être entraînées et pérduèb dans le courait de vapeur d'eau se dirigeant vers les condenseur. à ûryôpisqueit Une 8'4nlc.tr1. satisfaisante est di environ 4 A le mailles, 0* qui est suffisaient fin pour permettre un S,401\ag. ra4" sans fntr&tnlC.let1t indésirable* Des matières solides telles que des airelles* du poulet et des cre. vettes sont congelés puis déchiquetât ou coup.'s si nécessaire aux dimensions de-sirijea pour le produit reconstitué, 6tant bien ,n1o-ndu que lu durue de séchage nécessaire est d'autant plus longue que les
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particules sont plus grosses.
Dans tous les cas, si les particules ont des dimensions très différentes on peut les tamiser et réduire encore les dimensions les plus grosses; ou bien les particules peu-
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vent passer en différents courante ci travers l'appareil} OU neor*j des purtipules de dimensions différentes peuvent être 1rirO$iuit'l en difrhl'1ts points du procéda} ou biun différents appareils peuvent Stru utilisas pour des particules de différentes dimension Ces variantes ou procdu aptnreitront clairement au* spécialistes* Les particule? froides passent alors dan* le sas à Bit 14 oh tout l'atr est olinin'. et les particules sont maintenues dans
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un ville d'environ 400 à 800 microns jusqu'à ce qu'elle puissent
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être introduites dnns le système de séchage 16.
Une pompe d'évacua- tion (non reposent e) comprenant de prùfirence un condenseur à cryoplnque oOdn1que avec le sus 14 par la conduite 15$ A des intervalles approprias, la tuatière est amenée Su sans 14 dan. lm trémie 23 de l'appareil de séchage 16p puis c.VUllC& à un débit rédé, de prtif ronce uniforme, vers les plateaux 21 placés en dessous de la trémie 23.
Se r. forant aux fibres 2 et 3, le système de 4$chage 16 oottpren-i une chambre étancê 2$ contenant une ou plusieurs pil#g de pictehux 21 !ilil! tées de chaque côté par des orloplaques ou des ' parois froides 20. Ces cryoilaques sont maintenues à une texp4ratuet suffisat-uaent basse, inférieure a. *50*F ("45'C) et de prliNrenoe la ' fdrieure à <-90*f (-67 C) environs en utilisant de 1- neige sarbûniquej une réfrigération l!1\.iclm1que ou d'autres c/ents ..tl rvtrigérat:t..on tels que les cryogènes liquiaes. Les CrYoplaqUes servent de pompes rapide et maintiennent une bhsse pression en condensant 1# vapeur d'eau et les autres gaz ooruensables et en leur permettant de se conge..
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1er sur la surface froide.
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Une ou plusieurs conduites Ah sont prôV1Je., lits sont reliées à un système à vide (non représenté) cepbl t.bà1ft6er la pression à l'intérieur de la chambre 2;, de façon rbpîde au &htm% de l'opération de séchage. Lorsque le dispositif a été mis en II1ftrCb'l le système d'évacuation qui déboucho en 26 n'est guère utilisé, Sauf pour évacuer les g&z éventuellement non condansableb'quî Auraient
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pu s'introduire dans l'appareil
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Dans lu forme représentée, chacun des plateaux 21 oomprofid un ou plusieurs vibreurs 30.
Les vibreurs 0 ainsi que les plateaux 21 constituent le transporteur vivant d'un type connu en soit,,, Un transporteur de ce type imprime aux particules ne déplaçant le
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long du trans orteur un mouvement qui les fait tourner et sauter,
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au telle aorte qu'elle* n*ont qu'un contact w1n1mu l'un avec l'au- tre, La'! vibreur sont de prtÍr,rvl1lJt choisi* OU Il porigottre une large gii-uiie ne 1'glAto de la fréquence et/ou de l'amplitude, 'afin d'obtenir lil hl0UVt,hIltmt désiré des particules* Dans certains ou , 10ru'10., 'on , trtlttl1 des produits roll.it1vw:nent inlHnib1.. fi lu oha.l8l,rl', il est possible d'arrêter entiërestattt les vibrations pendant une courte période Normixlement, cet Arrêt des vibrations nu aoit pas se pro-
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longer plus de 30 a 60 secondes.
Le trajet suivi par les particules n'est pas essentiel
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dans le procède! de l'invention. Les plateaux zl peuvent être hors- zontaux comme on l'a représenté ou ino11nûs vers le haut ou vers le bas, comme nécessaire ou désirable pour utiliser le plus tfficet" cotrient la zone sous vide.
Des aispositito sont prévus pour éliminer la glace qui se dépose sur les oryoplaques 20. Ils ne sont pas reprs8ntJa, purce que connus en soit Avantageusement, le glace peut ttre enlilV(J8 en faisant passer une matière chaude z travers la cryoplaque) en chaut, tant ou en pliant la surface ds la cryoplaque .11e..ma...1 ou paX' rae ola> q mécanique! Des dèrltoteure 27 sont' prévus pour diriger la glace délogée des otyoplitqués 20 vers un dispositif approprié
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non représenté, pour la faire sortir de 1' appareil
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Chaque cryoplaque 20 est# bien entendu, rOdor4" . une source d'agent de réfrigération.
Seuls le$ raccords 28 sont .pf4.
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centre*
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Le procédé de l'invention 4)opbte de pr4f(.'retiee do
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façon continue en utilisant un certain noiabra do cryoplaques in* dividuellesp chacune :'quipe de son propre dispositif pour détache? la eouche de 9lbOo qui Oey accumule.
Ces cryopiaques août électif- ' ment ddglvrées uns troubler l'équilibre du procédé, la glace tombant au fona de la chambre oh elle est briade (par exemple par les concasseurs 27a) et Ybcu6e hors de la zone de 'bOhag& par un dispositif úP1Jropr1 non ressente, par exemple un transporteur piiommrit phr lom iuti -s7Ij Le chktloue, r4illuise pouf sublimer la Il] loe inné le produite est <.<9 pr6rvrnce introuuite loua forint de chaleur rayonnante* Des pbquf1r1 (:
ht4utt,el k4 utU1.IHeu m cette fin sont rqpréâenteito aux figures 2 et 3, et rayonnent 1a chaleur vers le bas aux parti ou les congelées se trouvant sur lut' plateau 2lê
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On a trouve que 1& longueur d'onde de l'énergie rayonnante
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est un facteur important si l'on désir* que toute l'énergie Boit et. ficacei,ient utilisée pour provoquer une sublimation utile de la glace, plutôt qu'un chauffée iiiefficient de 18ppüre1l. On peut arriver à ce résultat si une portion importante, aVlintac'E=U96ment 50$ et de pr0!',rence au moins 80,u de l'énergie rayonnante a une longueur d'onde supérieure à 2,5 uiorona.
Let-a4-rkîe rayonnante de cette nature
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sublime efficacement la glace* et, par suite ae sa teneur limitée
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en narrie visible et ultraviolette 6vite la décoloration du pro-
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duit, un défaut sérieux dans la plupart des produits alimentaires
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aeohes, par 8Xe,1p.Le, le jus de tomate dÚlhydrHd.
L'énergie rayonn...l1h convenant pour invention est fournie . en théorie par un corps noir, chauffé a une tampti raturé ne dépassant pas 9OQ*F (482*C)ê 1'intnsité relativement faible de .'&11.e1'&i, four ni* por cette aunrca exise que on surface Boit ra:1.ative...ent importante@ pour royonner une quantité luff1fUH1.t... dOénergî 4 En pratique, des sources 11' éner,1e nÏii1ropr1.to$ peuvent Comprendre des plaques de métal chauffu 24, disposées au-aoubug des plateaux 21 sur lesquels
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se déplacent les particules.. les plaques 24 étant chauffées électrique-
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mmt ou pir lrfyt l'aida de Itapto 4 11ltt.unu obaudt (;Or, exemple un tungstène) entoura de 'qu--tt., ou de tlut autr4l f#qon appropria* 4 la température de travail adirée.
-:* On profère d&ns le proche de l'invention que Ifipport de chaleur soit. calcula de 1490n à Porter au maximum la HU sn tata le d'411m1nation de l'eau du produit dans Affecter 4ÓraV'+' Mertt la qualité de o81u1..01.
On à trouva que pour âv1 t.r wno détt;r1oJ'IU,Qn de la quelten t4 du rro\1lJf LI ltt t"!I'Pl'tdUNf titi produit trt4tt ne peut tI.:P,.....,. una (uu'hi nll tOIflp't1 Nd,rt if\UJI,IIIII/fI1 qui l ttir "''II vivant leµ "JlO'1uUI Dftru le ou de cei'4 prjp&r4 d6'hy<1rBt(. par 9kemylv, la hl1p,Srature des ptarUau1..a ne peut d\ipauer environ 900? (32 0) . aucuil Moment
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du traitement.
Lorsque la teneur en *au ou (glace) du produit est
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relativement 1.v6e, ost-àdipe & un des premier* ItfiQ4U' uu pro- c4aê le taux d'apport de chaleur peut être ii!ftlement' ,l..tiv'l4.nt élevé sans clépnaser la ttflp6r&tur. maximum fttl.l'U1bl.'.,our le produit peroe que isénermie introduite ne provoque que la lubJ.1Nt1on rbp14 : de la lace a la surface du produite sons lvation de tempJraturl qui pourrait provoquer cette dégradation A mesura que le .Johar.. progresse, toutefois, et que le front de elace se rapproche du cone tre de la particule, la surface n'est plus prottritée Contre une 4lé- vatton indésirable de la température par IA subl:tmatic11 de la j-Me.
Le taux d'apport de chaleur ne peut donc être aussi grand
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dans les derniers stades du procédé qu'au début, Afin d'obtenir
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un taux de dfJshy<.irc.tat1Qn d'ensemble maxitaum, on profère donc rédui- rie la quantité d'énergie introduite & mesure que le séchage progresse On peut y arriver avantageusement en divisant les plaques métalìques 24 oi plusieurs sections individuelles 240) 24bp 240) tt0 (Hgt3)| chaque section aybnt son rtlglae ther.wostatique indépendant.
Dans une pplictl.tol1 typique du procE&c1.; avec de telles sectionse la première section, (par exemple 24a) peut être réeht wffé 1 la tem- pérature la plus ulevôe, chacune des sections luivAntil 4tant 4e
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motnl en ma1n. ohflurtt pour obtenir a1nl1 "l'nI' chaque station le taux MAXIMUM d'a1'I'Qrt. det ohnlour dhna In$ limites imposée par le iouol
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de ne pas dégrader le produit.
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Dea ni. !!posi t1 t's de refroliisseraent 29, avantageusement sous la forme d,. conduites ou de serpentins noy'.a dans la face intérieure des plnttI"', 21 ou attacha à ces 3 Intesux sont de préf rance prévus pour ret'rolair les plateaux en cas de nécessité de façon que les particules congelées ne fondent pli$ et no puissent irrlrdesi OU taI/il ,11"11 bus Illutl'liliA <h l,E 1.ur11t1tùitJtJllierlt de phbnult de olh.. tu 1I11Jt\1,ttt. fil rjpi tr 1r! r dt4mitj#à ou quM {)&,<- fpilvi lion dO lu tottout, en onu du produit ut t Ù1..; li.'dnuo car 4 ce moment bzz surface des particules do produit est suffisanuoent seche pour qu'il ne puisse se produire d'nr.don.;rtlt10n.
Au delà de ce point., le refroidisse* ment des plateaux n'est .'\nl{r81ement pas nhce<aaiy9t Un agent de rdfriMl ration peut circuler dans ohaCUn (les conduits de refroidi esse .nent 29 reprsent n la fin. 2b #a1a les raccords ne sont pas re-
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présenta sur les dessinât
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Les dimensions spécifiques et l'empll1oeldont exact des con- denseurs à oryoplaques deno un cas dtftr.,;1n6 quelconque dépendent du Modèle d'appareil env1sfiPé.
Une condition nca61re est toute- fois que le couauctsnae du système soit plus grande que lu vitesse de dégagement de la vapeur d'eau dans toutes les parties de lap" pareil où le produit se déshydrate La onnctucthnoe utilisée
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ici est une notion familière au spécialiste du vide poussé* La
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conuuctf'nce d'un appareil nous vidt4 est une nesure de ..la facilité avec laquelle du gaz a la pression existante se déplace dans 1'ap..
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pareil et est en rapport, inverse avec la résistance ou l'impédance
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que le système offre au passée au gaz.
Pour un gaz c1'terint\.. 1- uno tompzrature et ci une pression constantes, la conctuotiinct de l'appareil dépens principe.lecnt des dimensions physiques et de la for.ie des passages du gaz, en prenant en considération 1. nature et le nombre ae counes, {.larg18ient8, restrictions,'
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etc* présents sur ce trajet.
En assurant une conduotonce éle..'41 la zone de déshydratation de l'invention, on assure une lim1nat1on rapide de la vapeur d'eau qui se dégage deaparticules congelées par rapport à la vitesse à laquelle cette vapeur d'eau sa dégage Cette élimination rapide évite des accroissements localisés de
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pression qui permettraient également de accroissement! 4e températu- re (en Abaissant le taux de sublimation de la glace)
et provoqueraient le dégel ou la détérioration du produit-
La pression absolue qui doit être maintenue dans la sons de séchage dépend principalement du point de congélation au produit* Les produits ayant des teneurs relativement élevées en sucre ( par exemple des jus de fruits) et par conséquente des points de congéla- tion bas, exigent des pressions plus basses que d'autre. produits présentant des points de congélation plus élevés* En général, toute.
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fois* un vide d'environ 150 microns est nJOelU11'8 et un vide d'environ 7 à 10 microns convient pour la plupart dao produits.
A mesura que le produit en voie de séchage avance sur les pleteaux 21, il progresse suivant le trajet indiqué par les flèches
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à la Fig. e avec un mouvement de "danie1* imprimé par les v1br"url 30j de sorte que tous les Qat$1 dq chaque particule ont wxpot dé façon uniforme A logent de chauffage. La vitesse df passage dans la zone de séchage est choisit en rapport avec les dispositif* de chauffage et de refroidi 8 sèment pour qu'au moment ou le produit at-
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teint l'extrémité de 1& %ont de séchage il solt parfaitement ,Óoh4.
Le produit est recueilli dans la treuil e 31 d)04 il passe par un 64 oond sas 32J qui peut être réfrigère ou non, vers le rt',oept.\# 35 (fig. 1). Un raccord d'évacuation 33 est prévu pour faire le vide dans le sas 32.
Pour illustrer l'invention, on a déshydraté un certain
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nombre de produits alimentaires dans un appareil pilot.. L'1n.t11a tion d'essai comprend un récipient 4 vide d'environ 6 pieds (1,80 m)
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de longueur, 2 pieds (0,60 Il) de largeur$ et 3 pieds (0,90 m) de hauteur, équipé d'une pompe à vide mécanique capable de faire le vide dans la chambre jusqu'à une pression totale de 7 lieront enyi
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ron en 10 minutes.
i a chambre est équipée de cryoplaquet sur ses longs côtés opposas, les cryoplaques ayant une surface de condan-
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sation effective totale d'environ 24 pieu$ oars'él (2,2 m2)# Ces cryoplayues sont refroidies à des températures d'environ -100 F (-73 C), par un système de circulation de saumure froide* La trajet au produit est constitua par 20 pieds (6 m) environ de pla-
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teaux d'environ 6 pouces (200 nur) de Idr.'e,
--'>quip4 de serpentins de refroidissement et monté sur des vibreurs transporteurs classi- ques qui permettent un mouvement uniforme vers Pavant et l'agita* tion du produit sur le trajet ae 20 pieds (6 m). Des appareils de chauffage à infrarouge gainas de quart,:
enferma dans des gaines en acier inoxydable planes J'environ 6 pouces (150 mm) de large sont montas parallèlement aux plateaux sur la longueur du trajet avec un écartèrent suffisant, environ 6 pouces (150 mm) au-dessus des plateaux pour assurer la conductance nécessaire de la vapeur d'eau
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dégagée vers les cryop1a.ques.1e,.appurI11. de chauffage lent groupés en 12 zones de chauffage 3,nuâ.vi.duel.er de imOn8iQn. approximatif'. ment égales, dont chacune peut être réglée indépendamment. lies appareils de chauffage n.
infrarouge sont utiliser pou? chauffer les gaines d'acier Inoxydable à la température désirée, tandis 1ut les gaines, chauffées fi leur tour, rayonnent à nouveau 1 1énerve de la longueur d'onde voulue vers le produit à sécher
Les résultats sont résumés dans le tableau suivant, qui indique le traitement des différents produits alimentaires.
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plupart des produits sont des liquider ou des oem!*.o11d,. z ,sxap, tion du poulet (essai 8) qui a été déchiqueté en arceaux 4'environ 1/2 pouce (13 mm) de longueur, 1/4 pouce (6 mm) d'épaisseur et 3/8
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pouce (9 mdi) de largeur plutôt qu'en particules d'environ 8 a 16 ou 20 mailles comme les autres produits* Dans chaque cas, le programme
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de chauffage pou? chacun$ des 12 zones do ChaUttage fit tAotllÍ' .1nd que la dur6. nécessaire pour faire bêcher ls produit jusqu'à un* teneur en eau d'environ 1,* ou moins# Lell. ttlÎlpratur..
dorai4et pour 16 ton* de chautttge sont celles de# gain*$ 4460tor utt11Iú.' pour rayonner la chaleurwes le produit,
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TABLEAU
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Essai de # Chrm- Tempe- 1em$±- Grenu- Charge Durée ëe ::# matières bre à rature rature icraé- du pie- or;ae e chauffera- seiise solides vide de le des trie tepu ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯.¯¯¯¯######## 'tlT3i2.
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<tb> gentil-
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' , - 25 - -9S -30 8-16 3,7 550 475 350 310 310 310 300 250 390 300 300 300 65 Pculf.'<t' '. ,",' 5 1 C":: e) 8, 30 13-93 0 M3 ' 6 550 475 475 300 300 310 On-75 275 275 3Q3 300 300 150 ..'..-/- 0.-' i , - - -...
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Un notera dans le tableau oi -dessus qu'en général! 'les , programmes de chauffe comprennent une température maximum dans la première zone de chauffage et une réduction graduelle de la tempera-* turc jusqu'à un minimum dans la dernière zone. uans la plupart des
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cas, (par exemple'la zona 4 des essais 1 et 2) le programme ooaprend une zone qui fonctionne à une température plus basse que les sones amont et avait Ce n#oot pas une caractéristique nèoeooaîrâdu proeede irais plutôt une technique de travail pratique avec l'appareil parti.
nulier utilisé* Ces zones isolées a temp6rAturs relativ ment'T3t8<et sont utilisées pour donner aux produits qui avait été esses fortement chauffe immédiatement avant* l'occasion de refroidir légèrement avant d'être soumis, à un nouveau chauffage* que ce procédé soit utile ou non dans d'autres installations .il dépend du modèle et de la construction de ces installations.
Avec le procédé de 1* invention* il est possible de produire
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des matières séchées à fond, c'eist-à-dire suffisamment de8hyd?ttee< pour se conserver sans réfrigération et contenant en général de
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1 z zig d'eau ou Moins en l'espace d'une heure environ, et dans cor* tains cas, en 20 à 30 minutes ou moins Urèce à ce séchage rapide, ainsi qu'à l'uniformité du séchage obtenu tout en évitant la sur. chauffe, les produits obtenus,
se reconstituent très rapidement par addition d'eau et ont un goût et une qualité générale entièrement différents et supérieure à celle des produits lyophilises de type
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comparable* Le produit n'est pas stratifié ooitune danw le cas ou le séchage ne s'effectue qu'à partir d'une ou de deux surfaces, c'est- à-dire lorsqu'il est séché en feuilles comme dans le brevet américain
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n" 2.853.796. Ces produits subissent un retrait dans un plan et un allongement dans les deux autres plans. Le retrait se produit de l'avant à l'arrière et le produit est maintenu transversalement et longitudinalement et tombe en miettes en détruisant la feuille ou est déformé.
Il s'est avéré que le procède de l'invention produit un ,
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café instantané sec en grains possédant une combinaison de propriétés qu'on n'a pu obtenir jusqu'à présent dans un produit ci* ce type* Le fé sec ainsi obtenu est sous une tome qui ressembla au café moulu, c'est-à-dire des particules relativement grosses ayant une nature poreuse et friable. Chose plus significative le produit, reconstitué de la façon habituelle a un goût et un arôme qui repro- duisent plus fidèlement qu'on n'avait pU le faire jusque présent les caractéristiques de l'extrait de café ayant servi à préparer le produit sec.
Le produit de café déshydraté de l'invention est daracté- rifle* par une teneur en eau généralement inférieure à 3% et un rapport de surface d'au moins 7 m2/g. On a trouvé que le rapport de surface du café de l'invention est une caractéristique importante qui distin- gue ce produit d'autres cafés instantanés déjà préparés, Bian que les raisons spécifiques de la supériorité des produits de l'invention ne soient pas exactement connues, le produit à rapport de surface élevée possède un arôme supérieur.
Dans n'importe quel procédé où l'on réduit à l'état sec un extrait de caféliquide contenant une proportion élevée, par exem- ple 50 à 80% d'eau ou davantage, l'élimination de l'eau est provoquée par application de chaleur pour vaporiser l'eau.
On sait que les ingrédients constituant 1' arôme du café contiennent de nombreux composés organiques tels que desesters, aldéhydes et cétones dont certains ont des points d'ébullition infé- rieurs à celui de l'eau, un peut donc s'attendre à ce que n'importe quel traitement du café aboutissant à l'élimination de l'eau,
élimine nécessairement une grande partie ou la plupart de ces ingrédients constituant l'arôme. Ce fait semblait vrai puisque la plupart des produits secs de café qu'on pouvait obtenir jusqu'à présenta ne repro- duisaient pas exactement les caractéristiques de l'arôme des extraits de café ayant servi à leur préparation Le rapport de surface plus important du produit de l'invention fournit beaucoup plus d'occasion
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d'adsorption dé cet ingrédients de l'ar@me à la surface de particu- les* Les ingrédients de l'arôme sont sélectivement adsorbés sur les surfaces,
de préférence à l'eau contenue dans le produit, par conséquent, le produit contient encore la plupart des ingrédient! de l'arôme qu'il renfermait initialement même si la plus grande partie de l'eau a été éliminée,
Afin de montrer le rapport de surface relativement grand que possède le café déshydraté de l'invention, on a effectué des mesures de rapport de surface sur un certain nombre de produits connus, à titre de comparaison à celles au produit de l'invention* vans ces essais,
les mesures ont été exécutées sur des compositions de café sèches préparées de la fayon suivante
A. Un extrait de café contenant 205 de matières solides est congelé pour obtenir une feuille solide qui est en- suite séchée sous une cloche à vide à une pression d'environ 20 microns pendant environ 12 à 13 heures*
La feuille ainsi séchée est divisée en particules pour l'essai.
. Le même extrait utilisé pour le produit A ci-dessus est congelé et broyé à l'état congelé, à une granulométrie d'emviron 8 à 20 mailles puis séché sous une cloche à vide sous une pression d'environ 20 microns pendant 12 à 13 heures.
C. Ce produit est un café instantané séché par pulvérisa- tion, existant dans le commerce et typique des produits de ce genre vendus au public, d. Echantillon du produit de l'invention, un extrait de café contenant environ 20% de matièressolides et séché de façon continue suivant le procédé de l'invention*
Les conditions utilisées dans le procédé sont approxi. mativement celles de l'essai 1 du tableau ci-dessus.
Le rapport de surface de chacun des produits Ci-dessus
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est meaur<5 en utilisant le procédé ËT* (voir "oientit10 lounda- tions of vaouuut Teuluiiqueu par ëaul Duslunan, John wiley ik sono, Inoês lYb2j page 395-4U0) avec les résultats lu1vant..
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<tb> Produit <SEP> apport <SEP> de <SEP> surface
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<tb>
<tb> B <SEP> 3,15
<tb>
<tb> C <SEP> 2,55
<tb>
<tb> D <SEP> 7,5
<tb>
Il ressort des chiffres ci-dessus que le produit de l'invention a un rapport de surface spécifique qui est plus du double de celui des autres produits.
En outre, reconstitué à l'aide d'eau chaude de la façon habituelle, le produit de l'invention possède à un degré
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notablement plus élevé le goût typique de café fraîoheatent préparé sans le moindre goût de brûlé et sans goûts étrangers. L'arôme de la boisson est également nettement plus proche de celui de café fraîche- ment préparé que les arômes des autres produits.
L'aspect du produit de l'invention constitue également une caractéristique nouvelle. Le produit comprend des particules ayant, en général, les dimensions et approximativement la couleur de gains
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de café tottéfi él3, moulus pour percolateur. Dans une forme préférée, au moins 50% en poids du produit sont constitués de particules ayant une granulométrie de 4 à 16 mailles environ.
Les particules du produit sont poreuses et cellulaires à l'intérieur ce qui les rend très légères et facilement solubles dans l'eau chaude. Bien que friables, ces particules sont relativement solides comparées à celles des produits A et B ci-dessus et ne se réduisent pas aussi facilement en poudre sous la pression. Par consé- quent, le produit de l'invention peut être manipulé et expédié pour la vente sans que les particules ne le divisent.
Pour cette raison, il est plus facile de Mesurer des quantités uniforme du produit, par
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exemple à l'aide d'une cuillère à café que dans le cas d'un produit qui se présente sous la forme d'un mélange de particules relativement grossières et d'une poudre fine produite par usure des particules au coursdes Manipulations et du transport*
La description détaillée donnée 01.dessus . été donné* uniquement pour expliquer l'invention et celle-ci n'est pas limitée aux détails particuliers fournis* REVENDICATIONS.
1. Procédé de séchage d'une matière chargée d'eau, sensible à la chaleur, caractérisa en ce qu'on congèle rapidement la matière humide à une température inférieure à celle à laquelle peut fondre une partie quelconque de ce produite on maintient la matière congelée dans un appareil exempt d'air où l'on a fait la vide, à profité d'un condenseur à cryoplaques et dans un rapport libre avec ce condenseur tout en fournissant de l'énergie à la matière pour provoquer la sublimation à l'état de vapeur des cristaux de glace qu'il contient,
on condense cette vapeur d'eau sur le condenseur à cryoplaques, la conductance de l'appareil étant supérieure à la vitesse de formation de la vapeur d'eau par sublimation des cristaux de glace et la prêt lion maintenue étant suffisamment basse pour éviter de fondre aucune partie de la matière congela cette mutière étant agitée de façon à présenter des surfaces renouvelées pour absorber l'énergie*
2.
Procédé de séchage d'une matière en particules chargée d'eau, sensible à la chaleur, caractérisé on ce qu'on congelé rapide- ment la matière humide à une température inférieure à celle qui pour- rait faire fondre une partie quelconque de la matière, on agite les particules congelées dans un appareil exempt d'air où l'on a fuit le vide, à proximité d'un condenseur à cryoplaques et dans un rapport libre avec ce condenseur tout en fournissant de l'énergie aux parti.
cules pour provoquer la sublimation à l'état de vapeur d'eau des
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cristaux de glace qu'elles contiennent, on condense la vapeur d'eau aux le condenseur à oryoplaques, la conductance ae l'appareil étant supérieure A la vitesse de formation de la vapeur d'eau par sublima- tion des cristaux de glace, la pression étant maintenue suffisamment basse pour éviter de fondre aucune partie des particules et les par- ticules étant agitées de façon qu'elles présentent des surfaces re- nouvelées pour absoroer l'énergie*
3.
Procédé de séchage d'une Matière chargée d'eau sensible à la chaleur, caractérisa en ce qu'on congèle rapidement la matière humide & une température inférieure à celle qui pourrait faire fondre une partie quelconque de cette matière, on divise finement la matière congelée froide., on agite les particules congelées dans un appareil exempt d'air où l'on a fait le vide à proximité d'un condenseur à cryoplaques et dans un rapport libre avec ce condenseur tout en four* nissant de l'énergie aux particules pour provoquer la sublimation à l'état de vapeur d'eau des cristaux ae glace qu'elle.
contiennent et on condense cette vapeur d'eau sur le condenseur à cryoplaques, la conductance de l'appareil étant plus grande que la vitesse à la- quelle se forme la vapeur d'eau par sublimation des cristaux de glace; la pression étant maintenue suffisamment basse pour éviter de fondre aucune partie des particules, les particules étant agitées de façon qu'elles présentent des surfaces renouvelles pour absorber l'énergie.
4. Procédé de séchage d'une matière en particules chargées d'eau sensible à la chaleur, caractérisé en ce qu'on congèle rapide- ment la matière humide à une température intérieure à celle à laquelle peut fondre une partie quelconque de la matière, on fait avancer progressivement les particules congelées suivant un trajet dans un appareil exempt d'air où l'on a fait la vide, à proximité d'un condenseur à cruyoplaques et en rapport libre avec celui-ci tout en fournissant de l'énergie de rayonnement aux particules pour subli- mer en vapeur d'eau les cristaux de glace qu'elles contiennent, au moins 50% de cette énergie ayant une longueur d'onde supérieure à
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2,5tarons environ,
et on condense la vapeut d'eau sur le condenseur à cryoplaques, la oonduotance du trajet étant supérieur* een tous points à la vitesse de formation de la vapeur d'eau par sublimation des cristaux de glace, la pression sur le trajet étant maintenu* suffisamment basse pour éviter de tondre aucune partît des particules, les particules avançant sur ce trajet de facon à présenter des surfa- ces renouveliez pour absorber l'énergie rayonnante.
5. Procédé de séchage d'une matière chargée d'eau sensible à la chaleur, caractérisé en ce qu'un congèle rapidement la matière humide à une température inférieure à celle à laquelle peut fondre une quelconque de ses parties, on divise finement la matière congelée froide, on fait avancer progressivement les particules congelées finement divisées suivant un trajet dans un appareil exempt d'air ou l'on a fait le vide, à proximité d'un condenseur à cryoplaques et en rapport libre avec celui-ci tout en fournissant de l'énergie rayon* nante aux particules pour provoquer la sublimation à l'état de vapeur d'eau des cristaux de glace qu'elles contiennent,
au moins 505 environ de l'énergie ayant une longueur d'onde supérieure à 2,5 microns, et on condense la vapeur (t'eau sur le condenseur à cryoplaques, la oon- duotanoe du trajet étant supérieure en tous points à la vitesse de formation de la vapeur d'eau par sublimation des cristaux de glace, la pression sur ce trajet étant maintenue suffisamment basse pour éviter de fondre aucune partie des particules, les particules avançant le long au trajet de façon à présenter des surfaces renouvelées pour absorber l'énergie rayonnante.
6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la pression est maintenue en dessous de 150 microns environ*
7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'au Moins environ 80% de l'énergie rayonnante a une longueur d'onde supérieure à 2,5 microns environ*
8. Procédé suivant la revendication 5, caractérisa en ce que les particules avancent en "dansant".
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9* Procédé suivant la revendication S, caraeterise en o que le taux auquel l'énergie rayonnante est fourni aux particules varie progressivement le long du trajet, ce taux étant le plus grand au début du tra3et où la teneur en eau des particules est la plut élevée et se réduisant à mesure que diminue la teneur en *au des particules,,
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10.
Procède continu de séchage d'un produit OhAr4 d$ëaup sensible à la chaleur, caractérit à en ce qu'on congèle rapidement le produit humide à une température inférieure à celle à laquelle peut fondre une partie quelconque du produit, on divise finement la matiè- re congelée froide, on fait avancer continuellement les particules congelées finement divisées suivant un trajet dans un appareil exempt d'air ou l'on a fait le vide, à proximité d'un condenseur à oryopla- ques et en rapport libre avec celui-ci tout en fournissant de l'éner-
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gie rayonnante aux particules pour provoquer la sublimation à l'état de vapeur d'eau des cristaux de glace qu'elles contiennent, au moins 50% environ de l'énergie ayant une longueur d'onde supérieure à 2,5 microns environ,
on condense la vapeur d'eau pour former de la glace sur le condenseur à cryoplaques, on détache périodiquement la glace accumulée sur le condenseur à cryoplaques et on fait sortir
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cette glace de l'espace sous vide, la conductance du trajet étant supérieure en tous points à la vitesse de formation de vapeur par
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luWlnation des cristaux de glace, lu pression du trajet étant main- tenue en dessous de 150 microns, suffisamment bible pour éviter de fondre aucune partie dos particules fine.nent divisées, les particules avançant sur le trajet de façon qu'elles présentent continuellement des surfaces renouvelles pour absor&er la chaleur 'rayonnante
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lit Procédé de sec)iige d'un produit charge d'eau,
sensible à la chaleur, caractérise en ce u'on congèle rapidement le produit z une température 1nf{.r1 t>UNI é laquelle peut fondre une partie quel- conque du proauit, on broie 1 mll t1 1" congelée froide une dimen- sion de particules d'environ 4-16 mmtlleup on agite les particules pour maintenir un Mouvement dense dans un appareil exempt d'air où
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l'on a fait le vide sous une pression inférieure à 150 microns, à proximité d'un condenseur à oryoplaques et dans un rapport libre - avec ce condenseur qui est maintenu à une température inférieure à -50 F (-45 C) environ, tout en fournissant de l'énergie rayonnante aux particules pour provoquer la sublimation à l'état de vapeur d'eau des cristaux de glace qu'elles renferment,
et on condense la vapeur d'eau sur le condenseur à oyoplaques, la conductance de l'ap- pareil étant sensiblement plus élevée que la vitesse de formation dovapeur d'eau par sublimation des cristaux de glaee, le taux auquel l'énergie de rayonnement est fourni restant inférieur à celui auquel pourrait se produire une dégradation du produit et où de fines parti- cules pourraient être entraînées dans la vapeur d'eau qui se dégage*
12.
Appareil pour sécher des produits chargés d'eau, con- gelés rapidement, comprenant une enceinte, un dispositif pou élimi- ner les gaz non condensables de cette enceinte, un trajet pour les particules à l'intérieur de l'enceinte un dispositif pour déplacer des particules suivant un trajet, une cryoplaque voisine d'un bord du trajet, un dispositif pour faire circuler un agent derefroidisse- ment dans la cryoplaque, un dispositif pour refroidir le trajet et un dispositif pour fournir de l'énergie rayonnante aux particules sur le trajets 13. Appareil pour sécher des produits charges d'eau et *on. gelés rapidement, comprenant une enceinte,
un dispositif pour élimi- ner les gaz non condensables de l'enceinte, un trajet pour les parti- cules à l'intérieur de l'enceinte, un dispositif pour déplacer les particules suivant un trajet, une cryoplaque voisine d'un bord du tra jet, un dispositif pour faire passer un agent de réfrigération dans la ayoplaque, un dispositif pour refroidir le trajet, un dispositif pour fournir de l'énergie rayonnante aux particules sur le trajet et un dispositif pour régler les apports relatifs d'énergie aux dit- férents points du trajet.
14. Appareil suivant la revendication 12, caractériel en
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ce que le dispositif fournissant l'énergie rayonnant@ comprend un radiateur émettant de l'énergie rayonnante dont au moins 50% a une longueur d'onde supérieure a 2,5 microns environ.
15. Appareil suivant la revendication 12, caractérise en ce que le trajet comprend plusieurs sections superposées pour former une pile, chaque section alimentant la section en dessous d'elle.
16. Appareil suivent la revendication 12, caractérisé en ce que le trajet est muni de dispositifs vibrante provoquant l'avan- cernent des particules qu'ils supportent.
17. Produit en particules comprenant des particules légères sèches, poreuses, friables, ces particules ayant une teneur en eau de 3% en poids environ et étant constituées par les ingrédients solides d'un extrait aqueux de café, le produit ayant un rapport de surface d'au moins 7 m2/g environ, et étant facilement reconstituait par l'addition d'eau pour obtenir une solution reproduisant exact.. ment les caractéristiques de goût et d'arôme de l'extrait de café dont elle provient.
18. Produit suivant la revendication 17, caractérisa en ce qu'au moins 50% en poids du produit ont une granulométrie de 4 à 16 mailles environ.
19. La présente invention avec toutes ses caractéristiques nouvelles et utiles.