Compte-rendu des travaux pratiques de génie industriel alimentaire

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Compte-rendu des travaux pratiques de génie industriel alimentaire

Partie 1 : Stérilisation

Raphaël CABANIS

Estelle BARET

Année 2017-2018                                                                                      Manon BROUILLON

Introduction et objectifs :

Les autoclaves sont des enceintes de taille très variable, à l’intérieur desquelles peut être créée l’ambiance désirée (au niveau de la pression et/ou de la température), afin d’apporter de la chaleur au produit pour le stériliser dans notre cas.

Ce TP a pour objectif de suivre l’évolution de la température à cœur de 3 produits de différentes compositions et textures, à savoir, de la macédoine, des épinards en branche et de la compote de pomme. Tous subissent un même traitement thermique (115°C – temps de palier 110 min). Les valeurs stérilisatrices   du traitement thermique subi par chacun des produits seront également à déterminer par la méthode de BIGELOW et de BALL. [pic 3]

Conditions expérimentales :

Chaque échantillon est transvasé dans une boite, dont le couvercle est préalablement perforé afin d’y insérer un doigt de gant. L’ensemble est ensuite serti puis placé dans l’autoclave pour stérilisation. Pour chaque boite, une sonde permettra un suivi de la température à cœur. Une autre sonde permet également de suivre l’évolution de la température de l’autoclave, une température de consigne de 115°C est à fixer.

Résultats :

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Dans la boîte de macédoine, où les transferts de chaleur sont principalement convectifs, la température à cœur de boîte a suivi de très près la température de l’autoclave tout au long de l’expérience. La boite après stérilisation a été retrouvée abîmée. L’admission d’eau à 50°C lors du refroidissement de l’autoclave a pu entrainer une condensation rapide de la vapeur et donc une chute de pression trop importante qui a causé la dégradation de la boîte. Il est supposé qu’un orifice au niveau du doigt de gant puisse aussi être la source du problème.

Pour ce qui est de la boîte de compote, où les transferts de chaleur sont principalement conductifs, les variations de  température se font plus lentement et le cœur de la boîte met beaucoup plus de temps que les deux autres boîtes à atteindre la valeur stérilisatrice.

La troisième boîte, quant à elle, est remplie de branches d’épinards et d’eau. Des transferts de chaleurs convectis et conductifs y ont lieu et le profil de température est intermédiaire entre les produits strictement convectifs et strictement conductifs.

1. Calcul des valeurs stérilisatrices à l’aide de la méthode de Bigelow

Il a été dans un premier temps calculé les facteurs de létalité, ceux-ci sont positifs pour toutes températures à cœur de produit supérieures à 100°C. Ces facteurs ont été sommés, multipliés par l’intervalle de temps d’échantillonnage (0,5 min) pour obtenir les valeurs stérilisatrices de chacun des produits. Pour tout T appartenant aux valeurs stérilisatrices, on a  =Σ(Δtx10(T-121,1)/10)[pic 5]

Sont alors obtenues les valeurs suivantes:

Quel est le temps au bout duquel la boîte de macédoine aura atteint la valeur stérilisatrice  = 3 min. C’est-à-dire combien de temps de traitement appliqué ici équivaut à 3 min de traitement à cœur à 121,1°C ?  En appliquant la formule précédente, il est obtenu  min pour un temps de traitement de 31 min et 30 s dans les conditions appliquées. Le cœur de la boîte avait alors atteint la température de 113,3°C.  [pic 7][pic 8]

1. Calcul des valeurs stérilisatrices à l’aide de la méthode de Ball-Stumbo

1. Cas de la compote

Les hypothèses sont vérifiées, la méthode de Ball-Stumbo est donc applicable :

• Pour les valeurs au-dessus de 100°C, la courbe représentative de la méthode de Ball-Stumbo montre une bonne modélisation, la compote étant homogène.
• La courbe montre un type spécifique à cette méthode. Les quatres phases sont retrouvées (Latence de chauffage, linéaire de chauffage, latence de refroidissement, linéaire de refroidissement).

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L’analyse de la courbe de   en fonction du temps (min) est la première étape de la méthode. En effet, l’intérêt est porté sur la phase linéaire de chauffage, dont l’équation permet de déterminer le taux de chauffage fh et le j : Ici, 1/fh= 0,0128 donc fh = 78,125 min et -log j = 0,189 donc j = 1,55*[pic 10][pic 11]

Les données expérimentales sont aussi utilisées pour la méthode de Ball-Stumbo.

• Température initiale à couer de boîte : T0 = 17,4
• Temps de palier de l’autoclave : B = 111 min
• Coming Up Time : CUT = 2 min 30

Le Coming Up Time est normalement utilisé pour corriger les valeurs de j et de B. Dans ce cas présent, le CUT étant faible, les valeurs corrigées j’ et B’ seront négligées et ce sont j et B qui seront utilisées pour les calculs de  .[pic 12]

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