LU85954A1 - Systeme de magasinage aseptique de liquides fermentescibles en reservoirs souples - Google Patents

Description

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La présente invention concerne un système de magasinage tampon aseptique de produits liquides contenant ou non des particules fermentescibles et les dispositifs annexes lui permettant de fonctionner, 5 les réservoirs pouvant être fixes ou mobiles.

Les réservoirs magasins sont constitués par des enveloppes souples flexibles, de forme générale quelconque mais surtout cylindrique' et terminée par des sections hémisphériques ou autres, immergés dans 10 un liquide qui peut être de l'eau dans laquelle on a, ou non, dissout ou dispersé des sels afin d'en ajuster la densité ou de lui conférer des propriétés désirables.

L'ensemble du système est stérilisé avant la 15 mise en service et, sauf accident, ne doit plus l'être au cours de sa vie, à condition que les produits soient eux-mêmes parfaitement stérilisés par des procédés connus avant de pénétrer dans le système et que . les soutirages de produits stérilisés stockés soient 20 réalisés sans que la stérilité de l'intérieur de ces réservoirs cesse d'être totale.

L'utilisation de réservoirs magasins souples permet d'éviter tout mouvement de gaz au cours des manoeuvres de remplissage et de vidange successives.

25 Tout homme de l’art sait combien il est difficile et peu sur de stériliser des débits importants de gaz. Ce problème est éliminé.

L'immersion des réservoirs souples dans un liquide conduit aux avantages suivants : 30 - Réduction des solicitations auxquelles l'enve loppe est soumise - Protection contre les déprédations volontaires, ou accidentelles, humaines ou animales.

- Contrôle aisé de la température.

35 - Conjointement avec une forme adéquate de la surface sur laquelle le réservoir magasin est disposé, assure une pression cuasi constante, facilitant la vidange des liquides emmagasinés.

- : fient ion d'une ror.trs-r cession automatique sur ? . -a appareils st = ri-isc.'.t =t refroidissant le ·; - 2 - - Réduction ou suppression de l'oxydation des produits stockés.

A propos de cette oxydation, la membrane formant la paroi des réservoirs soupls sera choisie en fonction 5 des exigences du produit emballé, de la durée du magasinage et aussi de la durée séparant les périodes durant lesquelles le réservoir contient des quantités appréciables de liquide car, dans un réservoir souple contenant très peu de liquide, le rapport surfait) ce/volume est fort élevé, l'oxydation étant alors particulièrement à redouter.

La perméation, de l'oxygène au travers de la membrane et du matelas de liquide extérieur est la seule source d'oxydation du produit emballé.

15 Quand il importe de réduire l'oxydation, le système faisant l'objet de la présente invention réduit la teneur en oxygène du liquide d'immersion en mettant en oeuvre un ou plusieurs des procédés ci-après: 20 - Elimination totale ou partielle, par procédés physiques, chimiques ou biologiques de la \ teneur en oxygène du liquide d'immersion.

- Protection ou recouvrement de la surface du liquide supprimant ou réduisant la vitesse de 25 dissolution des gaz dans le liquide d'immer sion.

- Remplacement de l'air à la surface de ce liquide par un gaz appauvri en oxygène ou encore dépourvu d1 oxygène.

30 La description de l'invention est complétée par des exemples, Ceux-ci ne décrivent que des exemples duplication et ne constituent pas des limitations à la portée générale de l'invention.

Exemple 1.

35 Disposition^ Capacité de magasinage 3600 m3 - 12 réservoirs souples d'une capacité unitaire de 300 m3 - Diamètre 5m.- Longueur 2l m. -Hcutsur à 1'erat rempli (80%) 2,95 m. — Surface au •«y· or t Zs. yyyy Z. 2Γ w· v r. uc c- «u. » . * . ·. · - ___ · _ _ _ — Λ.

_ *3 " dans un bassin carré de 47,5 m. de côté et de 3,5 m. de haut ( 7900 m3 ).

Une galerie centrale située sous le bassin permet l'accès aux orifices de raccordement des 5 réservoirs._

Dans une variante le réservoir souple est placé dans une "alvéole" dont l'axe est parallèle à l'axe des réservoirs, la pente à l'arête longitudinale de l'alvéole dirigée vers l'orifice de 10 raccordement est légèrement supérieure à la pente d'écoulement naturel du fluide emballé ( Celui-ci n'est qu'exceptionnellement nevtonien ). Le bassin est recouvert d'une toiture tapissée d'un isolant thermique afin de réduire les pertes thermi-15 ques si le magasinage est effectué à une température différente de la température de l’air ambiant ( Maximum 25°C pour les purées et concentrés de tomates, 15°C, 10°C et même 5°C pour des jus de fruits délicats ).

20 Le bassin est équipé d'un dispositif de ni veau constant si les variations individuelles de remplissage des différents réservoirs le nécessitent. Si besoin est, le bassin est équipé d'un système de refroidissement et d'un système d'agi-25 tation qui assurent la constance de température

Exemple 2.

Conditions identiques à celles de l'exemple 1, mais le bassin est formé au moyen de digues en remblais dont l'étanchéité est assurée, si néces-30 saire, par une membrane plastique.

Exemple 3.

- Influence du liquide remplissant le bassin Réservoir de 300 m3.

- Diamètre = 5 m» - Hauteur à l'état rempli 35 (80%) :3 m.

- Densité du liquide emballé: 1,2 Kg./litre.

- Densité du fluide à l'extérieur : 0 (un gaz.

_ - r-.r iEns la membrane du réservoir? - 4 - - Si la densité du liquide à 1'extérieur est 1 Kg/litre, la tension dans la membrane est 0,2 x 3002 x 1 _ 4,5 Kg/cm2.

4 1000 - si cette densité est 1.1, latsision tombe a 5 0,1 x 3002 x 1_ _ 2,25 Kg/cm2.

4 1000 - Si la densité du liquide extérieur est proche de celle du produit stocké aseptiquement, la hauteur du réservoir augmente, aussi faut-il la limiter mécaniquement pour maintenir 1'im- 10 mersion complète.

Exemple 4.

- Perméation d'oxygène vers le produit liquide_ emballé.

- Le liquide extérieur a une influence sur la vitesse de perméation de l'oxygène. Il n'en a 15 pas sur la teneur en oxygène, à 1'équilibre,du produit emballé, à moins qu'on ne réduise artificiellement la teneur en oxygène du liquide extérieur, soit directement, soit indirectement en réduisant la teneur en oxygène de l'at- 20 mosphère au dessus du bassin, soit encore en combinant ces deux actions.

Pour le réservoir souple dont question dans 1'exemple 1, avec une membrane en polyéthylène haute densité. Perméabilité à l'oxygène:

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25 3.2 cmJ/cm/jour/atmosphère/m2.

Rappelons que la perméabilité à l'oxygène d'une couche d'eau immobile peut être estimée à 3 3 2 10 cm /cm/jour/atmosphére/m ( couche immobile,non saturée en oxygène au départ ).

30 - Perméabilité de lamembrane en polyéthylène haute densité ayant une épaisseur de 0,2 centimètre: 3 3.2 x 0,2 _ 3,2 cm /jour/m2.

0*2 - Perméabilité d'une couche d'eau de 50 ans: 3 3 10 x 0,2 _ 4 cm /jour/m2 50 35 — perméabilité de l'ensemble; t - 5 - - L'influence de la couche d'eau est théoriquement appréciable.

- Elle est pratiquement nulle si l'eau est aérée et en mouvement.

5 - Par contre on arrive à supprimer tout transfert d'oxygène vers le produit stérile si le liquide extérieur, même agité, ne contient pas d'oxygène.

’ Avec une membrane de perméabilité réduite, du type 2 mm. de polyéthylène haute densité et 0,01 mm de 10 CLARENE L. ( Solvay ) la perméabilité du produit barrière, le Clarène étant: -4 3 6 x 10 cm /cm/jour/atmosphère/m2.

Celle de la couche de Clarène est 6 x 10"^ x 103 x 0,2 = 0,12 cm3/jour/m^.

15 et la perméabilité de l'ensemble: ? ° 372 + i + 0712 8·89 ' D'où P = 0,112 cm3/jour/m2 L'influence des couches d'eau et de polyéthylène est négligeable.

3 20 - Rappelons qu'un cm d'oxygène pèse I§4ÔÔ = 7*14 10"Vanmes - Le rapport surface/volume du réservoir considéré est d'environ 1.1 lorsque celui-ci est rempli.

Lorsque le réservoir est vide la couche d'eau à une 25 épaisseur d'au moins 3 m. soit au moins six fois t . plus importante.

Avec une membrane en polyéthylène pur on a: - + — = 1.81 d'où une perméabilité totale P 4 3 P = 0,552 cm /jour/m.-.

30 - Avec une membrane polyéthylène et clarène on a: F =3^2 * ! + tïî = d'°ü 3 v ,2 P = 0,0986 cm d’oxygéné/jour/m .

- Le rapport surface/volume augmentant beaucoup plus que l'amélioration résultant de l'accroisse- 35 ment d'épaisseur de la couche d'eau, le contenu du réservoir s'oxydera plus rapidement.

- En pratiqua; il vaut généralement mieux négliger l'effet l:rr;.sft l'eau et utiliser un réservoir

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- 6 - seule une imperméabilité suffisante à l'oxygène et aux arômes alors qu'il convient, dans des cas particuliers, de multiplier les précautions en réduisant la teneur en oxygène du liquide d'immersion.

5 Exemple 5.

Les réservoirs souples sont principalement «· destinés au stockage intermédiaire de dérivés de fruits coûteux, fort sensiblæ à l’oxygène et à la chaleur, justifiant un investissement plus élevé 10 que les dérivés de la tomate.

On construit plusieurs bassins indépendants, les isole entièrement, réfrigère les produits stérilisés avant stockage et place une barrière contre l'oxygène flottant au dessus de l'eau, réfrigérée, des bassins.

15 Bien que cette eau soit dégazée on remplace l'air, au dessus des bassins, par un gaz très pauvre en oxygène, l'espace concerné étant étanche aux gaz. Ainsi la quantité d'oxygène pénétrant par jour dans les réservoirs souples est-elle voisine de zéro.

20 La stabilité des produits stockés est parfaite, même dans les réservoirs ne contenant plus qu'une quantité négligeable de produit stérile et ayant parfois à attendre plus d'une année avant d'être chargés à nouveau.

25 En effet, les conditions nécessaires et suffisantes assurant une stabilité industriellement parfaite sont réunies: la stérilité, la basse température et 1’absence d'oxygène.

Claims (23)

1. Dans son exécution la plus simple il met en oeu-10 vre un ou plusieurs réservoirs rigides ou du moins de formes et dimensions relativement stables, contenant chacun un ou plusieurs réservoirs souples, stérilisés avant leur mise en place ou encore stérilisés après cette mise en place, équipés chacun de façon à pou-15 voir être rempli ou vidé indéfiniment de façon aseptique, sans apport de gaz stérile, grâce au moins à une tuyauterie et vanne aseptique, stériles ou sté-rilisées, alors que le réservoir souple de capacités et formes quelconques, généralement comprises entre 20 50 et 1000 m et cylindriques, est immergé dans un liquide servant à réduire les sollicitations mécaniques des parois souples, à réduire ou à supprimer l'oxydation du liquide stérile, à refroidir ce dernier ou a en maintenir constante la température, à 25 exercer une pression statique sur ce liquide stérile et enfin à protéger le réservoir souple contre les déprédations volontaires ou accidentelles, humaines ou animales ainsi que contre d'autres actions exté-rieures telle celle des rayons solaires. 30

2) Les réservoirs extérieurs contenant le liquide d’immersion et les réservoirs souples sont en béton, maçonnerie, métal, plastique ou en terre et digues éventuellement rendues étanches à l'eau grâce à un ! film plastique. 35

3} Les réservoirs souples sont réalisés en films plastiques ou d*élastomères, étanches aux microorga-nismes, dont la perméabilité à l'eau, aux arcmes et à l'cxvcène est soit faible, soit pratiquement nulle, » - δ -

4. Les réservoirs souples et les tuyauteries et vannes aseptiques qui y sont directement raccor- “ dées sont stérilisables, par rayons g*, par la cha leur, par des antiseptiques ou en combinant ces 5 moyens, la chaleur étant amenée de l'extérieur ou de 1'intérieur et, dans ce dernier cas, par un liquide, une vapeur ou un mélange constitué par un gaz incondensable, un brouillard chaud d'eau ou de tout autre liquide et par un produit chimique dé-10 truisant rapidement les microorganismes.

5. Les tuyauteries et/ou vannes aseptiques des réservoirs souples sont reliées à ceux-ci en un endroit quelconque, en bas, sur le côté ou en haut, les tuyauteries éventuelles étant rigides ou défor- 15 mables.

6. Il y a, par réservoir souple, une ou plusieurs tuyauteries et/ou vannes aseptiques de raccordement avec l'extérieur en vue de pouvoir stériliser, rincer, remplir et vider le réservoir, les opéra- , 20 tions normales se limitant à une succession de rem plissages et vidanges aseptiques séparés par des durées pendant lesquelles le réservoir souple sert au stockage aseptique des produits liquides stériles, la température de ceux-ci ainsi que les quan-25 tités d'oxygène qu'ils absorbent étant ajustés en vue d'en maintenir les qualités au niveau désiré pendant le temps voulu.

7. Les liaisons entre les réservoirs souples et le réseau de tuyauteries de raccordement amont et 30 aval sont réalisées de façon à ce que les températures exigées pour la stérilisation thermique de ces réseaux ne détériorent pas les réservoirs souples, ceci grâce au choix de matériaux transmettant mal la chaleur, ou grâce à un dispositif de refroi-35 dissement local de la tuyauterie raccordée au ré- v servoir souple.

8. Le liquide d'immersion est refroidi ou chauffé en vue de refroidir le contenu du réservoir souple ou d'empêcher qu'il gèle. 40

9} Le liquide d'irirersicn est isolé ds l'air e::té- ♦ - 9 - nue entre cette surface et le réservoir souple.

10. La surface du bassin est protégée par une enceinte dont les parois sont, ou non, isolées et étanches aux gaz et dont l’accès peut etre 5 rendu impossible, dans les conditions normales de travail.

11. L'air de l'enceinte située au dessus du bassin est remplacé par un gaz appauvri en oxygène ou dépourvu d'oxygène. 10

12) La paroi des réservoirs souples faisant face à leurs orifices de vidange est renforcée et équipée de tendeurs ou cables extérieurs limitant son déplacement, empêchant qu'elle vienne obturer l'orifice, arrêtant au besoin le soutirage et 15 agissant sur un indicateur de degré de remplissage.

13. La paroi des réservoirs souples agit sur un indicateur de degré de remplissage et sur un dispositif de sécurité arrêtant le remplissage avant que celui ci provoque une tension excessive dans 20 la membrane.

14. Le liquide d'immersion est l'eau ou un mélange d'eau et de sels dissous ou en suspension augmentant la densité et/ou absorbant l'oxygène et/ou augmentant la viscosité. 25

15) La teneur en oxygène du liquide d'immersion est abaissée par un moyen physique tel le dégazage sous vide ou le refroidissement par le vide.

16. La teneur en oxygène du liquide d'immersion est abaissée par un moyen physique tel le contact 30 intime avec un gaz neutre.

17. La teneur en oxygène du liquide d'immersion est abaissée par un moyen chimique.

18. La teneur en oxygène du liquide d'immersion est abaissée par un moyen biologique mettant en “ 35 oeuvre des microorganismes ou des enzymes et un récepteur d'oxygène.

19. Le liquide d'immersion dont la teneur en oxygène est réduite ou nulle circule te bas en haut dans les bassins équipés i’un crcp plarr.. empêchant * — GG —

20. Le réservoir souple est libre dans le liquide d’immersion.

! 21) Le réservoir souple est maintenu latéralement j * dans le liquide d'immersion. ! 5 5

22) Si la densité du liquide d'immersion est supé- i rieure à celle du liquide stérile contenu dans le i | réservoir souple ce dernier est maintenu immerge j ' ^ grâce à un filet.

23. Les parois du réservoir rigide où il y a j .10 contact avec celle du réservoir souple sont gar- î nies d’un dispositif de conditionnement de la tem pérature approprié par circulation du liquide i d'immersion ou directement par conduction. I \· j i