Choix du fluide chauffant

 

Les fluides chauffants sont l'eau, la vapeur, le mélange air-vapeur et le mélange eau-air-vapeur.

- l'eau favorise une bonne homogénéité du chauffage et évite à la conserve des chocs thermiques importants ; par contre, la montée en température est lente et nécessite un apport énergétique élevé. C'est ce milieu qui doit être utilisé pour la stérilisation de bocaux de verre qui supportent mal le passage brusque du chaud au froid.

- la vapeur permet une montée en température rapide la consommation énergétique est plus faible que pour l'eau.

- le mélange air-vapeur assure une indépendance pression/température mais nécessite un fort brassage.

Le mélange eau-air-vapeur optimise la pénétration de chaleur et le refroidissement grâce à l'échangeur d'eau surchauffée maintenue liquide par surpression d'air ; il est conseillé pour les produits fragiles mais est assez coûteux.

 

L'agitation du produit pendant le chauffage

L'agitation augmente la vitesse de pénétration de chaleur dans le cas de produits constitués de morceaux baignant dans un liquide mais est inutile dans le cas de produits très épais ou solides.

L'efficacité dépend du type de l'agitation, de la vitesse de rotation, de l'espace libre dans la boite, du tassement du produit et de sa consistance, de la dimension des morceaux.

 

Rappel des normes d'équipement

En France, tout autoclave doit satisfaire aux normes du Bureau des Mines et avoir été approuvé par un agent agréé (décret du 2.04. 1926). Il doit être muni réglementairement :

    - d'une ou deux soupapes de sécurité selon que sa capacité n'atteint pas ou atteint 1 000 litres

 

    - un manomètre gradué en bars, celui-ci doit être raccordé à l'autoclave par un tube en cuivre qui doit être le plus court possible pour éviter des pertes de charge;

 

    - d'un robinet de purge de section approprie aux dimensions de l'autoclave. Sur les autoclaves verticaux, un robinet de ce type placé sur le couvercle suffit; sur les autoclaves horizontaux, au moins deux de ces robinets placés aux deux extrémités de la partie supérieure de l’appareil sont nécessaires. Ces robinets purgeurs doivent rester constamment ouverts pendant toute la durée de la stérilisation, de façon à permettre l'élimination continuelle des petites quantités d'air amenées par la vapeur ou se dégageant de l'eau, et à entretenir dans le cas des autoclaves à vapeur, une circulation de vapeur assurant une température homogène en tous les points de l’autoclave. Lorsque la purge est parfaite, il y a concordance entre les indications à température du thermomètre à mercure et du thermomanomètre ;

 

   - d'un thermomètre enregistreur (décision n° 16 du 12.01.1943 du Comité d'Organisation de l'Industrie de la Conserve, maintenue par arrêté interministériel du 26 octobre 1946) ajusté par référencé au thermomètre à mercure.

 

   - un dispositif de régulation de chauffage permettant de maintenir la température à ~ 0,5°C de la valeur prévue ; un dispositif de régulation de la pression dans l'autoclave un ainsi indicateur de qu'une horloge durée bien avec avertissement sonore lisible placée en vue de et lumineux l'opérateur.

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       - Stérilisateurs discontinus

 

Les produits à stériliser y sont disposés dans des paniers. Ceux-ci sont introduits dans de l’autoclave par des portes ou couvercles que l'on ouvre et que l'on ferme, d'où la notion de discontinuité. La dénomination statique implique que les récipients demeurent immobiles lors de la stérilisation.

 

Autoclave vertical classique

Dans ce type d'appareil, le vecteur chauffant peut-être la vapeur qui est produite dans une chaudière et distribuée sous une pression d'une dizaine de bars.

- l'eau qui est directement chauffée au niveau d’un échangeur à chaleur par injection de vapeur l'eau ;

Suivant le type de produit à stériliser, il est préférable de faire un choix entre l'eau et la vapeur comme fluide chauffant. Chaque technique a ses avantages et ses inconvénients. La vapeur permet une mise en régime plus rapide, par contre on préfèrera l'eau pour les récipients sensibles aux chocs thermiques supérieurs à 60°C (bocaux et verrines).

 

 Stérilisateur discontinu rotatif horizontal

La rotation a pour but essentiel de créer une turbulence suffisante du produit enfermé dans l'emballage. Cette turbulence porte rapidement à cœur de la boite des calories qui, en régime statique, s'accumulent dans la partie périphérique et causent ainsi dans cette zone des surcuissons.

 

Stérilisateurs continus

 

La stérilisation en continu consiste à effectuer en régime permanent l'introduction d'objets identiques ou similaires dans une enceinte stérilisante, à les y laisser pendant un temps de palier déterminé en fonction de la valeur stérilisatrice recherchée, puis de les évacuer en les ramenant plus ou moins rapidement aux conditions normales.

Une installation de stérilisation en continu permet

- d'éviter toute attente entre la chaîne de production et la stérilisation attente favorable à une prolifération bactérienne, mais aussi attente qui conduit à une baisse de la température (Ti) initiale de stérilisation. Cette diminution de Ti conduit comme nous l'avons vu précédemment à une augmentation de la durée du barême de stérilisation.

- d'obtenir une identité de traitement pour tous les éléments à stériliser, de garantir un cycle régulier et facilement contrôlable.

 

Les stérilisateurs continus peuvent être statiques ou rotatifs. Les statiques sont verticaux et utilisent comme vecteur chauffant la vapeur ou un mélange vapeur + air; les rotatifs, horizontaux, utilisent la vapeur, un mélange vapeur + air, de l'eau ou simplement la flamme.

 

Stérilisateur continu vertical (exemple: CARVALLO)

 

Le stérilisateur de marque CARVALLO utilise comme fluide chauffant de la vapeur ou un mélange vapeur = air.

Le principe de la stérilisation sous pression hydrostatique est le suivant. L'enceinte de vapeur dans laquelle s’effectue la stérilisation est maintenue sous pression par deux colonnes d'eau en U. La température de stérilisation est alors la température de la vapeur saturée à la pression de la chambre.

Il faut donc maintenir constante la pression, c'est-à-dire la hauteur des colonnes. Le niveau haut de celles-ci est réglé par débordement et le niveau inférieur par un régulateur à flotteur qui contrôle l'admission de vapeur. Les récipients sont introduits par un convoyeur sans fin et pénètrent par la colonne de préchauffage où ils sont soumis à des pressions et températures progressivement croissantes. Les récipients parcourent la chambre de stérilisation pendant une durée réglée par la vitesse de circulation, compte-tenu du barême de stérilisation à appliquer.

Après stérilisation, les récipients sont évacués par la colonne de refroidissement où ils sont soumis à des pressions et des températures progressivement décroissantes.

 

L'avantage de ce type d'appareil est de permettre une immuabilitéde la durée du cycle, en jouant sur la vitesse de cheminement, mais aussi de la température, en changeant l'ouverture de débordement. Par ailleurs, des régulateurs thermiques classiques règlent le débit d'eau froide ou de vapeur de réchauffage des colonnes, ajustant exactement ces débits aux besoins.

Cependant, si l'encombrement au sol est faible, l'infrastructure verticale de ces appareils est importante. Ce sont des tours ou des puits qui atteignent 10 mètres pour une stérilisation à 120°C et 23 mètres pour 130°C. En puits, le chargement se trouve à la partie supérieure et en tour à la partie inférieure ou à mi-hauteur.

Ces hauteurs peuvent être réduites de moitié environ si l'on intercale entre deux colonnes d'eau une colonne contenant de l'air sous pression. Ces appareils moins imposants et encombrants sont qualifiés de stérilisateurs sous pression pneumo-hydrostatique.