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PROCEDE DE TRAITEMENT DE PRODUITS DIVISES A
L'OZONE EN CONTINU ET DISPOSITIF CORRESPONDANT
La présente invention concerne un procédé de
traitement de produits divisés à l'ozone en continu. La
présente invention concerne également un dispositif de
traitement de produits divisés correspondant.
Les produits divisés sont notamment, bien que non
exclusivement, des produits alimentaires tels
qu'épices, herbes, aromates, légumes déshydratés,
produits laitiers en poudre, fruits secs ou encore les
plantes aromatiques ou médicinales ...
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
De par ses propriétés stérilisantes, l'ozone est
aujourd'hui couramment utilisé dans le domaine de la
débactérisation de produits alimentaires.
Les dispositifs actuels de débactérisation à base
d'ozone présentent usuellement une enceinte dans
laquelle on vient agencer le produit à traiter avant
d'y introduire de l'ozone. On laisse alors reposer le
produit jusqu'à plusieurs heures dans cette atmosphère
ozonisée avant de retirer le produit.
Toutefois, il s'avère que la simple immersion des
grains dans une atmosphère ozonisée ne permet pas
toujours d'obtenir une débactérisation suffisamment
importante.
Pour améliorer la débactérisation, il a ainsi été
mis au point des dispositifs dans lequel le produit est
mis en contact avec l'ozone à différentes reprises.
On connait ainsi le dispositif appelé Oxygreen
(marque déposée) décrit dans le livre Ozone in Food
Processing écrit par Colm O'Donnell, Brijesh K.
Tiwari, P. J. Cullen et Rip G. Rice et publié par John
Wiley & Sons. Le dispositif Oxygreen permet le
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traitement de grains destinés à être utilisés pour la
fabrication de farines. Les grains sont placés dans une
enceinte comportant une zone de traitement à l'ozone en
partie basse et une vis sans fin assurant une remontée
du produit à traiter de ladite partie basse à la partie
haute de l'enceinte : le produit s'écoule ainsi
naturellement de la partie haute à la partie basse pour
atteindre la zone de traitement à l'ozone avant d'être
remonté par la vis sans fin jusqu'en partie haute où il
s'écoule de nouveau en direction de la partie basse. Le
produit est ainsi soumis de façon discontinue mais
répétitive à l'action de l'ozone lors de son passage
dans la partie basse de l'enceinte.
Bien qu'un tel procédé permette d'assurer une
meilleure débactérisation du produit, il s'avère
toutefois relativement délicat à mettre en uvre avec
notamment un risque d'oxydation du produit par l'ozone.
OBJET DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet un procédé de
traitement d'un produit sous forme de solides divisés
qui obvie au moins en partie aux inconvénients
précités. La présente invention a également pour objet
un dispositif de traitement d'un produit sous forme de
solides divisés correspondant.
DEFINITION GENERALE DE L'INVENTION
Le problème précité est résolu conformément à
l'invention grâce à un procédé de traitement en continu
à l'ozone d'un produit sous forme de solides divisés,
comportant les étapes de :
introduire le produit dans une enceinte
fermée dans laquelle règne une atmosphère ozonisée sous
pression,
convoyer le produit dans l'enceinte selon un
mouvement continu entre une entrée de l'enceinte et une
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sortie de l'enceinte de sorte que le produit se trouve
continuellement dans l'atmosphère ozonisée lors de son
convoyage dans l'enceinte, le produit étant convoyé par
une vis de convoyage montée pour tourner dans
l'enceinte autour d'un axe donné,
expulser le produit hors de l'enceinte par la
sortie de l'enceinte après un unique passage du produit
à travers l'enceinte.
Ainsi, contrairement aux systèmes antérieurs
rappelés plus haut, qui fonctionnent selon un
traitement à l'ozone de façon
discontinue
éventuellement répétitive, le procédé selon l'invention
met en uvre un traitement à l'ozone de façon
continue : en même temps que le produit est déplacé
dans l'enceinte, le produit se trouve continuellement
en contact avec l'ozone. L'enceinte dans sa totalité
forme donc la zone de traitement à l'ozone.
Le produit se retrouve donc convoyé en même temps
qu'il est soumis à l'action de l'ozone de telle manière
qu'un seul passage du produit dans l'enceinte suffise
pour que le produit se retrouve correctement traité.
Ceci permet de mieux contrôler le traitement du
produit et notamment de mieux gérer l'action de l'ozone
sur le produit. On évite ainsi que l'ozone ne vienne
oxyder le produit ce qui en détériorerait les aspects
visuels, textuels, olfactifs et gustatifs.
De façon avantageuse, le procédé selon l'invention
permet de limiter le nombre de paramètres devant être
réglés pour à la fois assurer le traitement du produit
et éviter son oxydation par l'ozone ce qui rend ledit
procédé plus simple à mettre en uvre.
Par ailleurs, le procédé selon l'invention permet
de réduire les temps de séjour du produit dans
l'enceinte. Les inventeurs ont ainsi pu constater que
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le procédé selon l'invention permettait d'avoir un
temps de séjour du produit dans l'enceinte compris
entre une dizaine de minutes et une heure avec en
moyenne un temps de séjour du produit dans l'enceinte
d'environ vingt minutes.
De façon particulière, on équipe la vis de
convoyage d'un revêtement protecteur agencé sur le
pourtour externe de ses spires pour limiter les
frottements entre la vis et des parois internes de
l'enceinte.
De façon particulière, le revêtement protecteur
est une couche de matériau protecteur.
De façon particulière, le revêtement protecteur
est une brosse.
De façon particulière, on conforme la vis de
convoyage pour qu'elle comporte des palettes agencées
sur ses spires.
De façon particulière, on injecte de l'ozone dans
l'enceinte en partie basse de l'enceinte.
De façon particulière, on injecte de l'ozone sur
une portion seulement de la longueur de l'enceinte.
De façon particulière, on injecte de l'ozone dans
l'enceinte légèrement en aval de l'entrée de
l'enceinte.
De façon particulière, on extrait l'ozone résiduel
en excès présent dans l'enceinte par une canalisation
de sortie agencée en partie haute de l'enceinte.
De façon particulière, on extrait l'ozone résiduel
en excès présent dans l'enceinte par une canalisation
de sortie agencée légèrement en amont de la sortie de
l'enceinte.
De façon particulière, on injecte de l'eau dans
l'enceinte sensiblement au niveau de l'entrée de
l'enceinte.
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L'invention concerne également un dispositif de
traitement en continu d'un produit sous forme de
solides divisés comportant :
une enceinte fermée,
5 des
moyens d'injection d'ozone dans l'enceinte
et un circuit de purge de l'ozone en excès dans
l'enceinte, les moyens d'injection et le circuit de
purge étant conformés pour générer une atmosphère
ozonisée sous pression,
une vis de convoyage du produit selon un
mouvement continu entre une entrée de l'enceinte et une
sortie de l'enceinte de sorte que le produit se trouve
continuellement dans l'atmosphère ozonisée lors de son
convoyage dans l'enceinte et se trouve expulsé hors de
l'enceinte par la sortie de l'enceinte après un unique
passage du produit à travers l'enceinte, la vis de
convoyage étant montée pour tourner dans l'enceinte
autour d'un axe donné.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière
de la description qui va suivre et des dessins annexés,
concernant un mode de réalisation particulier de
l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux figures des dessins
annexés, où :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un
dispositif de traitement selon un mode de réalisation
particulier de l'invention,
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale
schématique du dispositif illustré à la figure 1.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE MISE EN UVRE PARTICULIERE
DE L'INVENTION
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En référence aux figures 1 et 2, le dispositif de
traitement selon un mode de réalisation particulier de
l'invention, comporte une enceinte 1 délimitant un
espace intérieur formant une zone de traitement 2 d'un
produit sous forme de solides divisés. Le dispositif de
traitement permet ici d'assurer une débactérisation du
produit. Cette application n'est bien =entendu pas
limitative et le dispositif de traitement pourra être
mis en uvre pour assurer une décontamination du
produit notamment l'élimination =des résidus de
pesticides et des mycotoxines.
L'enceinte 1 s'étend longitudinalement selon un
axe X. L'enceinte 1 comporte à une première extrémité
longitudinale 3 une entrée 4 raccordée à une trémie
d'alimentation 5 du dispositif. L'enceinte 1 comporte
de plus à une deuxième extrémité longitudinale 6 une
sortie 7 raccordée à une trémie d'expulsion 8 du
dispositif. L'enceinte 1 est par exemple en acier
inoxydable. L'enceinte 1 comporte ici une auge 9 à fond
demi-cylindrique prolongée par des cloisons terminales
et est fermée supérieurement par =un capotage 10.
Le dispositif comporte en outre une vis de
convoyage 11 agencée dans l'enceinte 1 de sorte à
s'étendre selon l'axe X dans l'enceinte 1. La vis de
convoyage 11 est montée dans l'enceinte 1 pour tourner
autour dudit axe X. La vis de convoyage 11 est par
exemple en acier inoxydable.
La vis de convoyage 11 comporte ici un arbre
central 12 et une bande hélicoïdale plate 13
s'enroulant autour de l'arbre central 12 en étant fixée
sur ledit arbre 12. La vis de convoyage 11 est agencée
pour que la bande hélicoïdale plate 13 arrive
inférieurement au niveau du fond demi-cylindrique de
l'auge 9 faisant partie de l'enceinte 1.
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De la sorte, la vis de convoyage 11 permet
d'assurer un bon convoyage du produit introduit dans
l'enceinte 1 en générant notamment un effet piston
sur le produit 1. On évite ainsi =qu'une couche de
produit stationnaire ne se forme sur le fond de l'auge
9 sans être convoyé vers la sortie 7 ce qui empêcherait
le traitement de cette couche et nuirait au bon
traitement du reste du produit.
Toutefois, pour éviter que l'auge 9 ne se retrouve
rayée lors de la rotation de la vis de convoyage 11 du
fait du contact entre la vis de convoyage 11 et l'auge
9, la bande hélicoïdale plate 13 est ici recouverte
d'une couche de matériau protecteur 14 (symbolisée ici
en pointillés) permettant de limiter les frottements
entre la vis de convoyage 11 et l'auge 9. La couche de
matériau protecteur 14 est par exemple une bande en
polyétherethercétone, encore appelé PEEK, rapportée sur
les pourtours des spires de la bande hélicoïdale plate
13.
De préférence, la vis de convoyage 11 comporte une
pluralité de palettes 15 (dont une seule est référencée
ici) agencées sur les spires de la bande hélicoïdale
plate 13 et sur toute la longueur de ladite bande
hélicoïdale plate 13 en vue d'améliorer le brassage des
produits convoyés dans l'enceinte 1.
Le dispositif comporte de plus des moyens
d'entraînement en rotation de la vis de convoyage 11
ainsi que des moyens d'accouplement de ladite vis 11
aux moyens d'entrainement en rotation. Selon une mise
en uvre particulière, les moyens d'entraînement en
rotation comportent un moteur électrique 16, l'arbre 12
étant solidarisé à un arbre de sortie dudit moteur
électrique 16 par les moyens d'accouplement.
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De préférence, les moyens d'entraînement en
rotation ainsi que les moyens d'accouplement sont
agencés dans un caisson d'extrémité 17 du dispositif
qui est juxtaposé à l'enceinte 1. Ceci permet
d'améliorer la sécurité du dispositif dans la mesure où
le caisson d'extrémité 17 est isolé physiquement de la
zone de traitement.
Les moyens d'entraînement en rotation sont par
exemple agencés de sorte que le produit demeure dans
l'enceinte 1 entre cinq minutes et une heure et de
préférence entre cinq minutes et quarante minutes.
Alternativement les moyens d'entraînement en rotation
sont par exemple agencés de sorte que le produit
demeure dans l'enceinte 1 entre une dizaine de minutes
et une heure ou de préférence entre une dizaine de
minutes et quarante minutes.
Le dispositif comporte des moyens d'injection
d'ozone dans l'enceinte 1 qui sont ici raccordés à une
source d'alimentation 18 en ozone sous pression. Par
ozone on entend ici tout aussi bien de l'ozone
généré à partir d'oxygène pur que de l'ozone généré à
partir d'air atmosphérique séché. Les moyens
d'injection d'ozone sont par exemple agencés de sorte à
injecter de l'ozone dans l'enceinte 1 à une
concentration comprise entre 30 et 90 grammes par mètre
cube et de préférence à 60 grammes par mètre cube.
Du fait que le traitement dans l'enceinte 1
s'effectue sous pression et non à la pression
atmosphérique, le dispositif et en particulier
l'enceinte 1 sont bien entendu conformés pour supporter
la pression régnant à l'intérieur de l'enceinte 1. En
particulier, le dispositif comporte un sas hermétique
de compression 19 agencé entre la trémie d'alimentation
5 et l'entrée 4 de l'enceinte 1 et commandé par des
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vannes. De même, le dispositif comporte un sas
hermétique de décompression 20 agencé en aval de la
trémie d'expulsion =8 =et commandé par des vannes.
Les moyens d'injection comportent en l'espèce des
buses 21 (dont une partie seulement est référencée ici)
à qui sont agencées en série. Les buses 21 sont ici
agencées en partie basse de l'enceinte 1 au niveau de
l'auge 9. Plus précisément ici, les buses 21 sont
agencées de sorte que chacune s'étende radialement à
l'auge 9. Les buses 21 sont ainsi réparties à
intervalles réguliers sur une portion de la longueur de
l'auge 9 avec des orientations radiales différentes
entre deux buses 21 successives. De la sorte, l'ozone
pénètre efficacement et de manière relativement
uniforme dans l'enceinte 1.
De préférence, les premières buses 21 sont
agencées au niveau de la première extrémité
longitudinale 3 de l'enceinte 1 légèrement en aval de
l'entrée 4 et les dernières buses 21 sont agencées
sensiblement au niveau du tiers de la longueur de
l'enceinte 1. De la sorte, il s'avère plus aisé de
contrôler l'action de l'ozone sur le produit.
Selon une mise en uvre particulière de
l'invention, le dispositif comporte des moyens de
pilotage (non représentés ici) des buses 21 qui sont
agencés de sorte que chaque buse 21 soit pilotable de
manière individuelle. Ceci permettra encore davantage
de mieux contrôler l'action de l'ozone sur le produit.
Le dispositif comporte par ailleurs un circuit de
purge pour l'extraction de l'ozone en excès dans
l'enceinte 1. Le circuit de purge comporte ici une
canalisation de sortie 22 agencée en partie haute de
l'enceinte 1, au niveau de la deuxième extrémité 6 de
l'enceinte 1 et légèrement en amont de la sortie 7 de
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l'enceinte 1. Le circuit de purge comporte en outre un
destructeur d'ozone résiduel 23 (tel qu'un brûleur ou
un destructeur catalytique) raccordé à la canalisation
de sortie 22 pour détruire l'ozone résiduel en excès
5 extrait de l'enceinte 1.
Ainsi décrit, l'agencement des buses 21 et de la
canalisation de sortie 22 permet une circulation de
l'ozone dans l'enceinte 1 de même sens que la
circulation du produit dans l'enceinte 1. De la sorte,
10 il
s'avère plus aisé de contrôler l'action de l'ozone
sur le produit.
Les moyens d'injection et le circuit de purge sont
ici agencés pour générer une atmosphère ozonisée dans
l'enceinte 1 telle que la masse en ozone présente dans
l'enceinte 1 soit comprise entre 2 et 18 grammes par
kilogramme de produit présent dans l'enceinte 1. De
préférence, les moyens d'injection et le circuit de
purge sont agencés pour générer une atmosphère ozonisée
dans l'enceinte 1 telle que la masse en ozone présente
dans l'enceinte 1 soit comprise entre 2 et 10 grammes
par kilogramme de produit présent dans l'enceinte 1 et
plus préférentiellement entre 3 et 5 grammes par
kilogramme de produit présent dans l'enceinte 1.
Alternativement, les moyens d'injection et le circuit
de purge sont agencés pour générer une atmosphère
ozonisée dans l'enceinte 1 telle que la masse en ozone
présente dans l'enceinte 1 soit sensiblement de 10
grammes par kilogramme de produit présent dans
l'enceinte 1.
En outre, les moyens d'injection et le circuit de
purge sont ici conformés pour générer une atmosphère
ozonisée dans l'enceinte 1 présentant une pression
comprise entre 0.1 et 1 bar. De préférence, les moyens
d'injection et le circuit de purge sont agencés pour
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générer une atmosphère ozonisée dans l'enceinte 1 de
0.6 bar.
Par ailleurs, le dispositif comporte des moyens
d'humidification de l'atmosphère ozonisée et par là du
produit. Lesdits moyens comportent ici un injecteur
d'eau 24 qui est agencé en partie haute de l'enceinte
1, au niveau de la première extrémité 3 de l'enceinte 1
légèrement en aval de l'entrée 4 de l'enceinte 1.
L'injecteur d'eau 24 est ici agencé pour se trouver à
l'aplomb de certaines des buses 21 d'injection d'ozone.
Ceci permet de relativement bien humidifier le produit
au moment de son entrée dans l'atmosphère ozonisée.
En complément ou en remplacement, selon le
caractère hygroscopique du produit, le dispositif peut
comprendre des moyens de pré-humidification de manière
homogène du produit qui sont agencés en amont de
l'entrée 4 du dispositif.
De la sorte, pour traiter le produit, on introduit
le produit à traiter dans l'enceinte 1 par l'entrée 4.
Le produit se trouve alors humidifié par l'injecteur
d'eau 24 et en contact avec l'ozone présent à
l'intérieur de l'enceinte 1. Le produit est ainsi
convoyé dans l'enceinte 1 par la vis de convoyage 11
avant d'être expulsé par la sortie 7.
On constate que tout au long de son unique passage
dans l'enceinte 1, le produit convoyé est
continuellement en mouvement et soumis à l'atmosphère
ozonisée ce qui en favorise le traitement. En outre, du
fait de l'effet piston de la vis de convoyage 11 et
de la présence des palettes 15, le produit est bien
convoyé et brassé dans l'enceinte 1 tout au long de son
passage dans l'enceinte 1 ce qui améliore encore
davantage son traitement.
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On est ainsi parvenu à réaliser un procédé de
débactérisation d'un produit par ozone.
L'invention permet par ailleurs avantageusement de
restreindre le nombre de paramètres permettant de gérer
le traitement du produit. Les paramètres sur lesquels
il est possible de jouer pour optimiser le traitement
sont ainsi :
le temps de séjour du produit dans l'enceinte
1 (en agissant sur la vitesse de rotation de la vis de
convoyage 11 via le moteur électrique 16),
- le taux d'humidité (en agissant sur les
moyens d'humidification), et
- le pourcentage en masse d'ozone par masse de
produit (en agissant sur les moyens d'injection de
l'ozone et le circuit de purge).
L'association pour la première fois du principe de
convoyage continu du produit à une exposition
simultanée continue à l'ozone procure de multiples
avantages et notamment un meilleur contrôle du
traitement du produit ainsi qu'une plus grande rapidité
de traitement.
L'invention ouvre donc la voie au traitement de
produits particulièrement délicats, tels que les épices
(poivre, curry, curcuma, etc_), herbes, aromates, les
légumes déshydratés, les plantes aromatiques ou
médicinales, les fruits secs, les produits laitiers en
poudre_
L'invention n'est pas limitée à la mise en uvre
décrite mais englobe au contraire toute variante
entrant dans le cadre de l'invention.
En particulier, bien qu'ici la vis de convoyage
comporte un arbre central entouré d'une bande spiralée,
on pourra utiliser un autre type de vis de convoyage
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comme par exemple une vis de convoyage comportant un
plat spiralé sans axe central.
Bien qu'ici, la vis de convoyage comporte une
couche de matériau protecteur en PEEK venant recouvrir
la courbure externe des spires de la vis de convoyage,
la couche de matériau protecteur pourra être dans un
tout autre matériau permettant de limiter les
frottements entre les parois internes de l'enceinte et
la vis de convoyage afin d'éviter d'abîmer lesdites
parois et/ou la vis de convoyage comme être en
polytétrafluoroéthylène c'est-à-dire du téflon (marque
déposée). En variante, la vis pourra comporter une
brosse venant recouvrir la courbure externe des spires
de la vis de convoyage de manière similaire =à la couche
de matériau protecteur. Selon une autre variante, ce
pourra être l'enceinte, en place ou en remplacement de
la vis de convoyage, qui comportera une protection
contre les frottements entre la vis et l'enceinte. Au
moins une partie des parois internes de l'enceinte
pourra ainsi être recouverte d'une couche de matériau
protecteur par exemple en PEEK, en téflon ...
Les buses pourront être agencées différemment de
ce qui a été décrit. Par exemple, les buses pourront
être agencées de sorte à être présentes sur toute la
longueur de l'enceinte. Les buses pourront également
être présentes uniquement au niveau de la sortie de
l'enceinte et le circuit de purge agencé au niveau de
l'entrée de l'enceinte de sorte que l'ozone circulera à
contre-courant du produit dans l'enceinte.
De même, les moyens d'humidification du produit
pourront être différents de ce qui a été décrit. Par
exemple, lesdits moyens pourront être agencés en amont
de l'entrée de l'enceinte par exemple au niveau de la
trémie d'alimentation du dispositif. En complément ou
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en remplacement, les moyens d'humidification pourront
comporter un circuit de brumisation agencé sur toute ou
partie de la longueur de l'enceinte pour mieux
contrôler le taux d'humidité de l'atmosphère ozonisée
régnant dans l'enceinte et donc le taux d'humidité du
produit.
Les moyens d'humidification du produit pourront
projeter de l'eau ozonisée en place de l'eau décrite
pour participer, en coopération avec les moyens
d'injection d'ozone, à la création d'une atmosphère
ozonisée dans l'enceinte. En outre, bien qu'ici les
moyens d'humidification du produit soient distincts des
moyens d'injection de l'ozone, ils pourront être
confondus, les moyens d'injection projetant alors
directement de l'eau ozonisée dans l'enceinte pour y
créer une atmosphère ozonisée.
Le dispositif pourra également comprendre des
moyens de séchage agencés par exemple au niveau de la
sortie de l'enceinte pour mieux contrôler le taux
d'humidité de l'atmosphère ozonisée régnant dans
l'enceinte et donc le taux d'humidité du produit.
