Domaine technique de l'invention

L'invention se rapporte au domaine de l'encrassement des installations utilisées pour le traitement de fluides protéiques.

Etat de la technique La formation de dépôts protéiques est la cause principale d'encrassement des installations de traitement du lait et des produits dérivés du lait. Cet encrassement protéique diminue les performances, notamment le rendement, des procédés, affecte la qualité des produits finaux et impose des opérations régulières de nettoyage des installations nécessitant l'arrêt total de la production. Par ailleurs, il peut constituer un milieu favorable à la croissance bactérienne compromettant ainsi la stérilité et la sécurité sanitaire des produits finaux.

L'encrassement protéique est généralement provoqué par la dénaturation thermique et l'agrégation des protéines contenues dans le fluide traité. Il est principalement observé au niveau des échangeurs de chaleur. En ce qui concerne le traitement du lait de vache et de ses fluides dérivés, il a été montré que l'encrassement protéique résulte des phénomènes de dénaturation thermique, d'agrégation et d'adhésion des protéines, principalement de la β-lactoglobuline. Sous l'effet d'une température élevée - généralement supérieure à 7O ⁰ C - la β-lactoglobuline subit un changement de conformation permettant l'exposition de groupements sulfhydryles (Visser and Jeurnink, 1997, Expérimental Thermal and FIuId Science, 14, 407-424). Ces groupements sulfhydryles, très réactifs, génèrent des ponts disulfures inter-protéines conduisant à la formation d'agrégats protéiques. Ces agrégats sont constitués par plusieurs types de protéines du lait, en particulier, par les protéines appartenant aux familles des lactoglobulines, les lactalbumines et des caséines. Cependant, le phénomène initiant l'encrassement n'a pas été clairement établi. Il s'agirait soit de la formation d'une couche initiale de protéines dénaturées soit de celle d'agrégats protéiques à la surface des conduites. (Viser and Jeurnink, 1997, Expérimental Thermal and Fluid Science, 14, 407-424 ; Bansal et al., 2006, Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 5, 27-33).

Il a été montré que le dépôt d'encrassement protéique formé lors du chauffage du lait à une température comprise entre 7O ⁰ C et 1 10 ⁰ C comprend de 50% à 70% en poids de protéines, de 30% à 40% en poids de minéraux et de 4% à 8% en poids de lipides, les pourcentages en poids étant exprimés par rapport au poids sec dudit dépôt (Bansal et al., 2006, Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 5, 27-33) Les facteurs permettant la formation et la stabilisation du dépôt protéique n'ont pas été clairement établis. Certains auteurs ont montré que ce dépôt est stabilisé par la présence d'ions qui renforceraient les forces d'adhésion entre les protéines des agrégats (Daufin et al. 1987, Lait, 67, 339-364). A l'opposé, d'autres auteurs ont montré qu'une concentration élevée en ions, permet de réduire l'encrassement protéique dans les échangeurs thermiques utilisés au cours des opérations de pasteurisation ou d'upérisation du lait à haute température (UHT) (Christian ét al. 2002, Trans IchemE, 80, 231 -239).

Compte tenu des incidences sanitaires et économiques de l'encrassement protéique des installations, plusieurs voies de réduction de l'encrassement protéique ont été envisagées. Yoon and Lund (1994, Journal of Food Science, 59, 964-969) ont proposé un procédé consistant à soumettre le lait à un champ magnétique de 1500 gauss avant son entrée dans un échangeur thermique Mais ils ont constaté que ce procédé est inefficace pour prévenir l'encrassement de l'échangeur thermique.

Plus généralement, les procédés de réduction d'encrassement protéique cités dans l'art antérieur sont basés sur l'utilisation de produits chimiques.

Ainsi, Hoffmann et Van Mil (1997, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 45, 2942- 2948) ont montré que l'ajout d'un agent capable de bloquer les groupements thiol tels que la N- éthylmaléimide (NEM) permet de limiter la formation d'agrégats protéiques covalents dans une solution de β-lactoglobuline amenée à une température élevée. La demande internationale WO 2006102051 décrit l'utilisation d'inhibiteurs de l'encrassement choisis parmi le groupe de l'hydroxypropylcellulose, de la méthylcellulose et de la méthylhydroxypropylcellulose.

La demande WO 2004104271 décrit un procédé pour la réduction de l'encrassement protéique consistant à former un revêtement composé de silicate sur les surfaces de l'installation qui sont au contact du fluide dérivé du lait.

Toutefois, bien que ces procédés puissent être efficaces, l'utilisation de tels agents chimiques dans ou au contact des fluides dérivés du lait pour l'industrie alimentaire est susceptible de ne pas satisfaire les réglementations en vigueur en matière de sécurité sanitaire des aliments. Actuellement, il existe donc un besoin pour des procédés pour la réduction de l'encrassement protéique dans le traitement de fluides dérivés du lait qui soient des alternatives aux procédés décrits dans l'état de la technique.

Résumé de l'invention La présente invention est relative à un procédé pour la réduction de l'encrassement protéique d'une installation de traitement d'un fluide protéique dérivé du lait.

Dans un mode de réalisation préféré, le procédé selon l'invention comprend l'étape consistant à soumettre ledit fluide protéique à un champ électromagnétique variable de basse fréquence sur au moins une section d'une conduite de circulation fluidique de ladite installation de traitement.

Dans un mode de réalisation préféré, le champ magnétique variable appliqué au fluide protéique selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il a : (i) une fréquence allant d'environ 0,5 à 100 kHz et

(ii) une composante magnétique de faible intensité

Dans un mode de réalisation particulier, ledit champ électromagnétique variable de basse fréquence est un champ électromagnétique à variations discontinues.

Dans un mode préféré de réalisation, ledit champ électromagnétique variable est généré par un appareil électrique comprenant (i) un dispositif générateur de tension variable et (ii) au moins une bobine électrique enroulée autour d'une section de conduite de circulation fluidique de l'installation de traitement.

Un autre objet de la présente invention est l'utilisation d'un dispositif électrique générant un champ électromagnétique variable de faible fréquence pour réduire l'encrassement protéique d'une installation de traitement d'un fluide protéique dérivé du lait.

Un objet supplémentaire de l'invention est une installation de traitement d'un fluide dérivé du lait à encrassement protéique réduit.

Figures La Figure 1 présente un exemple d'installation de traitement d'un fluide protéique dérivé du lait selon l'invention. Cette installation comprend, de l'amont à l'aval, une cuve (1 ), un premier échangeur thermique chauffant (pré-chauffeur) (2), un échangeur de chaleur à plaques (chauffeur V7) (3) et un échangeur tubulaire refroidissant (refroidisseur) (4). Les différentes unités de l'installation sont connectées par des conduites de circulation fluidique. L'appareil électrique générateur du champ électromagnétique variable (dispositif) (5) est positionné sur la section de conduite qui relie la cuve au premier échangeur thermique. Il comprend 4 bobines d'induction capacitives reliées chacune par une de leurs extrémités au générateur de tension.

La Figure 2a est un histogramme présentant la masse de dépôt d'encrassement mesurée pour chaque plaque de l'échangeur thermique (chauffeur V7) de l'installation de la figure 1 lors du traitement d'une solution WPC lorsque le procédé selon l'invention est appliqué (avec appareil électrique, barres claires) et lorsqu'il n'est pas appliqué (sans appareil électrique, barres sombres). Abscisses : numéro de plaque de l'échangeur thermique V7. Ordonnées : Masse de dépôt d'encrassement en grammes.

La Figure 2b est un histogramme présentant la masse de dépôt d'encrassement mesuré pour chaque plaque de l'échangeur thermique (chauffeur V7) de l'installation de la figure 1 lors du traitement d'un lait crû lorsque le procédé selon l'invention est appliqué (avec appareil électrique, barres claires) et lorsqu'il n'est pas appliqué (sans appareil électrique, barres sombres). Abscisses : numéro de plaque de l'échangeur thermique V7. Ordonnées : Masse de dépôt d'encrassement en grammes.

La Figure 3 représente les courbes de résistances à l'encrassement de l'installation 1 en fonction du temps lors du traitement d'un lait cru (carrés) et d'une solution WPC (ronds) lorsque le procédé selon l'invention est appliqué (avec appareil électrique, ronds et carrés sombres) et lorsqu'il n'est pas appliqué (sans appareil électrique, ronds et carrés clairs).

Abscisses : Temps en minutes, Ordonnées : résistance à l'encrassement en m ² .K/W.

La Figure 4a est une photographie obtenue par microscopie électronique à balayage (MEB) (grossissement x 400) d'un fragment de dépôt d'encrassement protéique prélevé au niveau de l'échangeur thermique V7 résultant du traitement d'une solution WPC dans l'installation de la figure 1 lorsque le procédé selon l'invention n'est pas appliqué.

La Figure 4b est une photographie obtenue par microscopie électronique à balayage (MEB) (grossissement x 400) d'un fragment de dépôt d'encrassement protéique prélevé au niveau de l'échangeur thermique V7 résultant du traitement d'une solution WPC dans l'installation de la figure 1 lorsque le procédé selon l'invention est appliqué.

La Figure 5a est un histogramme présentant la masse de dépôt d'encrassement résiduel pour chaque plaque de l'échangeur (3) après nettoyage à la soude (2% - 80 ⁰ C - 40 min) et à l'acide nitrique (1 ,5%.- 80 ⁰ C - 30 min) dans le cas où la solution WPC a été traitée en présence du procédé selon l'invention (avec appareil électrique, barres claires) ou en absence du procédé selon l'invention (sans appareil électrique, barres sombres). Abscisses : numéro de plaque de l'échangeur thermique V7. Ordonnées : Masse de dépôt d'encrassement en grammes.

La Figure 5b est un histogramme présentant la masse de dépôt d'encrassement résiduel pour chaque plaque de l'échangeur V7 après nettoyage à la soude (2% - 80 ⁰ C - 40 min) et à l'acide nitrique (1 ,5%.- 8O ⁰ C - 30 min) dans le cas où le lait cru a été traité en présence du procédé selon l'invention (avec appareil électrique, barres claires) ou en absence du procédé selon l'invention (sans appareil électrique générateur, barres sombres). Abscisses : numéro de plaque de l'échangeur thermique V7. Ordonnées : Masse de dépôt d'encrassement mesurée après nettoyage en grammes.

Description détaillée de l'invention

La présente invention est relative à un procédé pour la réduction de l'encrassement protéique d'une installation de traitement d'un fluide protéique dérivé du lait.

Le procédé selon l'invention est de mise en œuvre simple et applicable à n'importe quelle installation de traitement. Il ne nécessite pas une adaptation spécifique de ladite installation. Il présente l'avantage de ne pas requérir l'ajout, dans le fluide, d'un produit chimique susceptible de ne pas satisfaire les réglementations en vigueur en matière de sécurité sanitaire des aliments. Le procédé selon l'invention est basé sur l'application d'un champ électromagnétique variable de faible fréquence au fluide protéique dérivé du lait sur au moins une section de conduite de circulation fluidique de l'installation de traitement.

De manière surprenante, les demandeurs ont montré que soumettre un fluide dérivé du lait à un champ électromagnétique variable de basse fréquence sur au moins une section de conduite de circulation fluidique de l'installation de traitement permet de réduire significativement la masse du dépôt d'encrassement en aval de la section où est générée le champ électromagnétique. De plus, les demandeurs ont également montré que le dépôt d'encrassement résiduel présente une structure très caractéristique. Lorsque le fluide est soumis à un champ électromagnétique variable, le dépôt d'encrassement a une structure plus poreuse avec une taille de pore importante. En conséquence, il est plus facile à éliminer lors des opérations de nettoyage que le dépôt d'encrassement formé en l'absence du champ électromagnétique variable, quel que soit le procédé de nettoyage employé.

On entend par « plus facile à éliminer » le fait que l'étape de nettoyage de l'installation est plus rapide et/ou nécessite un volume de solution de nettoyage moins important.

Sans être liés par une quelconque théorie, les demandeurs pensent que l'application d'un champ électromagnétique variable de faible fréquence perturbe les interactions intermoléculaires impliquées dans la formation et l'adhésion des agrégats protéiques. Le champ électromagnétique variable aurait donc pour incidence de perturber la formation et la croissance du dépôt d'encrassement en diminuant les forces de liaison intermoléculaires.

Dans un mode de réalisation préféré, le procédé pour la réduction de l'encrassement protéique d'une installation de traitement d'un fluide protéique dérivé du lait, comprend une étape consistant à soumettre ledit fluide protéique à un champ électromagnétique variable de basse fréquence sur au moins une section d'une conduite de circulation fluidique de ladite installation de traitement.

Au sens de l'invention, on entend par « procédé pour la réduction de l'encrassement protéique » un procédé permettant de réduire la masse totale du dépôt d'encrassement et/ou de modifier la structure du dépôt d'encrassement sur au moins une partie de l'installation située en aval de la section où est appliqué le champ électromagnétique variable. La réduction de l'encrassement obtenue par le procédé selon l'invention est illustrée dans les exemples de la présente demande par la comparaison (i) des propriétés du dépôt d'encrassement obtenu lors du traitement d'un fluide protéique lorsque le procédé selon l'invention est appliqué avec (ii) les propriétés du dépôt d'encrassement obtenu lors du même traitement d'un fluide protéique mais sans application du procédé selon l'invention. Pour déterminer s'il y a réduction de l'encrassement protéique, on peut par exemple comparer la masse totale des dépôts d'encrassement protéique (i) et (ii) sur une zone caractéristique de l'installation. Si la masse du dépôt d'encrassement protéique (i) est inférieure à 95% de la masse du dépôt d'encrassement (ii) alors on considère qu'il y a réduction de l'encrassement. Les masses de dépôts d'encrassement peuvent être mesurées par exemple pour un échangeur thermique à plaques situés en aval de la section où doit être généré le champ électromagnétique variable par pesée de ses plaques avant et après encrassement. Cette méthode est illustrée dans l'exemple 1 de la présente demande. II est aussi possible de comparer les structures des dépôts d'encrassement (i) et (ii), par exemple, par microscopie électronique à balayage telle qu'illustrée dans l'exemple 3. On considère qu'il y a réduction de l'encrassement si le dépôt d'encrassement (i) présente une structure moins compacte ou plus poreuse que celle observée pour le dépôt d'encrassement (ii). On entend par « installation de traitement » toute installation permettant de traiter un fluide protéique dérivé du lait. Cette installation peut être une installation utilisée à des fins expérimentales en laboratoire, une installation pilote ou une installation industrielle. L'installation de traitement au sens de l'invention comprend au moins une conduite de circulation fluidique et, de préférence, au moins un échangeur thermique. On entend par « échangeur thermique » un domaine d'écoulement délimité par des parois d'équipement où le fluide subit un échange thermique.

On entend par « traitement » toute opération physico-chimique conduisant à une modification de l'état initial du fluide dérivé du lait. Le terme traitement est donc à prendre dans son sens le plus large. A titre illustratif et non limitatif une opération physico-chimique peut être une opération de chauffage, de stérilisation, de pasteurisation, de filtration, d'écrémage, de séchage, de cuisson, de texturation ou d'ajout d'un ou de plusieurs composés chimiques.

On entend par « fluide protéique dérivé du lait » tout fluide comprenant une ou plusieurs protéines dérivées d'un lait. A titre illustratif et non limitatif, il peut être cité comme protéines du lait les protéines sériques telles que les caséines, les lactoglobulines et les lactalbumines. Ces protéines peuvent être recombinantes ou non-recombinantes. Ainsi les fluides protéiques dérivés du lait englobent les laits entiers, les laits partiellement ou entièrement dégraissés, les lactosérums, les solutions concentrées en protéines du lait telles que les solutions WPC, les préparations alimentaires lactées, la liste n'étant pas limitative.

On entend par « champ électromagnétique » un champ résultant de la combinaison d'un champ électrique et d'un champ magnétique. Le champ électromagnétique inclut également au sens de l'invention les champs électriques et les champs magnétiques.

On entend par « champ électromagnétique variable » un champ qui n'est pas constant au cours du temps c'est-à-dire dont l'intensité et/ou l'orientation varie au cours du temps. On entend par « basse fréquence » une fréquence inférieure à 5.10 ² kHz. Le champ électromagnétique variable peut être généré par tout dispositif adapté connu de l'homme du métier. Selon l'invention, ledit dispositif doit être capable de générer un champ électromagnétique variable au sein du fluide protéique dérivé du lait à travers la paroi de la conduite de circulation sans nuire au fonctionnement et à l'environnement de l'installation En général, un champ électromagnétique de faible intensité c'est-à-dire dont la composante magnétique est de l'ordre de 10 ^~4 à 10 ^~1 tesla est suffisant pour réduire l'encrassement protéique. La valeur maximale pour l'intensité du champ électromagnétique moyen à générer selon l'invention n'a pas été déterminée mais il va de soi qu'il est préférable de générer un champ électromagnétique d'intensité moyenne suffisamment faible pour ne pas perturber l'environnement et être neutre vis-à-vis des opérateurs.

En revanche, il est nécessaire que la fréquence de variation du champ électromagnétique soit suffisamment élevée pour perturber les interactions intermoléculaires et donc réduire l'encrassement protéique. Néanmoins, une fréquence de l'ordre de 10 ² kHz est généralement suffisante.

Dans certains modes de réalisation, le procédé selon l'invention, la fréquence du champ électromagnétique est d'au moins environ 0,5 kHz et au plus d'environ 100 kHz. On entend une fréquence d'au moins environ 0,5 kHz au moins environ : 0,5 kHz, 10 kHz, 15 kHz, 20 kHz, 25 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz, 45 kHz. On entend par une fréquence d'au plus environ 100 kHz, une fréquence d'au plus environ : 50 KHz, 55 KHz, 60 kHz, 65 KHz, 70 KHz, 75 KHz, 80 kHz, 90 KHz, 10O kHz.

Au sens de l'invention, le terme « environ » défini un intervalle de ± 10% autour d'une valeur donnée. Ainsi lorsque l'on mentionne une fréquence d'environ 40 kHz cela signifie que la fréquence est appartient à la gamme allant de 36 kHz à 44 kHz. Ainsi, dans un mode de réalisation préféré, le champ électromagnétique variable appliqué au fluide protéique selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il a :

(i) une fréquence allant d'environ 0,5 à environ 100 kHz et

(ii) une composante magnétique de faible intensité

Sans être liés par une quelconque théorie, les demandeurs pensent que les champs électromagnétiques à variations discontinues perturbent plus fortement les interactions intermoléculaires que ne le font des champs électromagnétiques dont l'intensité et/ou l'orientation varient de manière continue au cours du temps.

Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, ledit champ électromagnétique variable de basse fréquence est un champ électromagnétique à variations discontinues. On entend par « champ électromagnétique à variations discontinues » un champ électromagnétique variable dont l'intensité et/ou l'orientation varie très brusquement (autrement dit quasi-instantanément) au cours du temps. A titre d'exemple, les champs électromagnétiques puisés (ou à impulsions) sont des champs à variations discontinues puisque leurs intensités varient quasi-instantanément d'une valeur nulle à une valeur maximale. L'occurrence des impulsions est fixée par la fréquence du champ électromagnétique.

Le champ électromagnétique variable peut être généré par un appareil électrique. De manière préférée, cet appareil électrique génère un champ électromagnétique variable selon un des principes d'induction électromagnétique bien connus de l'homme du métier. (G. BRUHAT Chapitre XXXII cours de physique générale Electricité 8éme édition Masson et Cie Editeurs). Cet appareil peut comprendre (i) un dispositif générateur de tension variable et (ii) un ou plusieurs inducteurs. Les inducteurs peuvent être constitués de fils, de tiges ou de plaques conducteurs que l'on dispose autour, ou de part et d'autre, d'une section de conduite de circulation fluidique de l'installation de traitement. Les inducteurs sont électriquement isolés de la conduite sur laquelle ils sont disposés et sont raccordés chacun par au moins une extrémité au générateur de tension variable.

Les inducteurs sont isolés, et sont appliqués à l'extérieur de la conduite. Les inducteurs ne se comportent pas comme des électrodes. Le dispositif générateur de tension variable est au sens de l'invention un circuit électrique ou électronique délivrant une tension variable. Il peut comporter plusieurs sorties en fonction du nombre d'inducteurs qui lui sont connectés. Le dispositif électrique peut consister en un générateur de tension variable ou comprendre plusieurs générateurs de tension, l'essentiel étant que le dispositif générateur de tension variable alimente le ou les plusieurs inducteurs avec une tension capable de générer le champ électromagnétique souhaité. En effet, la nature de la tension variable alimentant les inducteurs conditionnent la nature du champ électromagnétique variable généré.

La tension variable peut correspondre à un courant alternatif ou un courant continu variable. On entend par courant continu variable un courant variable de signe constant.

Le signal de tension du courant délivré peut être de toute forme par exemple carré, à impulsions, triangulaire ou sinusoïdal. L'homme du métier, de par ses connaissances générales, saura déterminer les caractéristiques du dispositif générateur de tension variable capable d'induire le champ électromagnétique souhaité.

A titre illustratif et non limitatif, un champ électromagnétique puisé d'une fréquence de 20 kHz peut être généré grâce à un générateur à impulsions délivrant une tension puisée de 20 kHz

Tel que précisé précédemment, il peut être avantageux que le champ électromagnétique soit à variations discontinues pour perturber fortement les interactions intermoléculaires. Un tel champ électromagnétique au sens de l'invention peut être généré, entre autres, si les inducteurs de l'appareil électrique sont alimentés par une tension à variations discontinues telles que les tensions à paliers ou les tensions à impulsion.

Ainsi dans certains modes de réalisation du procédé, l'appareil électrique selon l'invention comprend un générateur de tension variable alimentant les inducteurs avec une tension choisie parmi les tensions à paliers et les tensions à impulsion

Au sens de l'invention, une tension à paliers est une tension dont la valeur varie quasi- instantanément entre différents paliers. Les paliers peuvent être de même signe ou de signes opposés. A titre d'exemple de tension à paliers, on peut citer les tensions de forme carrée qui valent une valeur constante (i) pendant une première partie de la période et une valeur (ii) différente de la valeur constante (i) pendant la seconde partie de la période. Une modulation de la fréquence du signal délivrée peut augmenter l'effet de perturbation des interactions intermoléculaires.

Ainsi dans certains modes de réalisation du procédé, la tension variable alimentant les inducteurs est modulée en fréquence. Selon les inducteurs utilisés, une tension à impulsions ou carrée présentant une valeur crête-à-crête allant d'environ 1 V à environ 60 V et une fréquence comprise entre 0,5 kHz et 100 kHz est susceptible de générer un champ électromagnétique variable capable de réduire efficacement l'encrassement protéique.

Dans un mode de réalisation préféré, un inducteur est un fil électrique que l'on peut enrouler sans chevauchement autour de la conduite de manière à former une bobine électrique.

Ainsi, dans un mode préféré de réalisation du procédé, ledit champ électromagnétique variable est généré par un appareil électrique comprenant (i) un dispositif générateur de tension variable et (ii) au moins une bobine électrique enroulée autour d'une section de conduite de circulation fluidique de l'installation de traitement. Lorsque l'appareil comprend plusieurs bobines électriques, il est préférable que les bobines ne se touchent pas. Il convient donc de laisser un espace d'au moins un centimètre entre lesdites bobines lorsqu'elles sont disposées sur la conduite de circulation fluidique.

Dans certains modes de réalisation du procédé, l'appareil électrique comprend une ou plusieurs bobines reliées chacune par leurs deux extrémités au dispositif générateur de tension variable.

Ces bobines correspondent à des bobines d'induction (ou d'induction magnétique). Le dispositif électrique peut comprendre de 1 à 10 bobines, de préférence de 1 à 4 bobines. Les bobines d'induction peuvent être alimentées par le même signal de tension ou par des signaux de tension différente. Elles peuvent fonctionner en phase ou en déphasage. L'homme du métier pourra utiliser, par exemple, un des appareils commerciaux de la gamme ScaleBlaster® commercialisée par Clearwater Enviro Technologies. Selon les dimensions de l'installation de traitement, l'homme du métier saura déterminer le dispositif approprié parmi les dispositifs disponibles. A titre d'exemple, il peut être également cité la demande EP0357102 qui décrit un dispositif adaptable pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.

Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif électrique comprend au moins deux bobines électriques qui sont reliées au dispositif générateur de tension variable chacune par une seule de leurs deux extrémités. Lesdites bobines correspondent alors à des bobines d'induction capacitive. Le dispositif électrique peut comprendre de 2 à 10 bobines, de préférence de 2 ou 4 bobines.

L'espacement entre deux bobines d'induction capacitive peut varier de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres. Un espacement plus important peut nuire à la génération du champ électromagnétique variable. A titre illustratif et non limitatif, les brevets FR 2643651 et FR 2607574 décrivent un appareil électrique approprié au procédé selon l'invention et comportant des bobines dites d'induction capacitive. Par ailleurs, l'homme du métier pourra utiliser un appareil commercialisé tel que le dispositif KaIk Max® IT2 de la société MAXX Tech ou les dispositifs D-CALC® de la société Gottschalk Industries SA. Selon les dimensions de l'installation de traitement, l'homme du métier saura déterminer l'appareil approprié parmi les dispositifs disponibles. Il est à noter que les inducteurs du dispositif KaIk Max® IT2 sont alimentés par une tension carrée.

Dans certains modes de réalisation, l'appareil électrique comprend à la fois au moins une bobine d'induction et au moins deux bobines d'induction capacitive. Même si dans certains cas il est possible de disposer les bobines sur une conduite métallique telle qu'une section de conduite zinguée, galvanisée, en cuivre, en acier inoxydable, il est préférable de disposer les bobines sur une conduite en matière isolante telle que le PVC.

Tel qu'illustré ci-dessus, l'homme du métier pourra soit (i) utiliser un appareil électrique adapté disponible dans le commerce soit (ii) mettre au point un appareil électrique approprié au procédé selon l'invention en s'inspirant par exemple de l'enseignement des documents de brevets ci-dessus cités et en utilisant les connaissances générales en électromagnétisme.

Dans un mode de réalisation préféré du procédé, l'appareil électrique selon l'invention comprend :

(i) un générateur de tension variable délivrant une tension à variations discontinues, éventuellement modulées en fréquence, et

(ii) au moins deux bobines électriques reliées chacune par une seule de leurs extrémités au générateur de tension variable.

L'encrassement protéique intervient principalement dans les zones de l'installation où le fluide protéique dérivé du lait est porté ou circule à une température élevée. Au sens de l'invention, une température élevée est une température susceptible d'induire la dénaturation des protéines d'un fluide protéique. En ce qui concerne les protéines du lait, une température élevée est une température supérieure à environ 7O ⁰ C.

En conséquence, le procédé selon l'invention est principalement adapté pour réduire l'encrassement protéique d'une installation de traitement d'un fluide dérivé du lait comprenant au moins un échangeur thermique chauffant.

Ainsi dans un mode de réalisation préféré, ladite installation comprend au moins un échangeur thermique chauffant.

On entend par échangeur thermique chauffant un échangeur thermique capable d'augmenter la température du fluide dérivé du lait sous certaines conditions d'utilisation. A titre illustratif et non limitatif, d'échangeurs thermiques chauffant, on peut citer les échangeurs thermiques tubulaires et les échangeurs thermiques à plaques. Dans certains modes de réalisation, ladite installation comprend au moins un échangeur thermique à plaques. II faut noter que l'effet de réduction de l'encrassement protéique généré par le procédé selon l'invention est détectable en aval de la section de conduite sur laquelle est disposé l'appareil électrique générateur du champ électromagnétique variable, au niveau des zones de l'installation où le fluide est chauffé ou circule à une température élevée. A titre illustratif et non limitatif, lesdites zones comprennent les conduites de circulation fluidique, les échangeurs thermiques chauffants, les réacteurs de chambrage, les réacteurs de cuisson, les évaporateurs chauffants, les sécheurs atomiseurs. Une installation de traitement selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs zones précédemment citées.

Les demandeurs ont montré que l'application du champ électromagnétique variable permet de réduire l'encrassement protéique dans le volume d'écoulement mais aussi dans les zones de l'installation situées en aval de la section où est appliqué le champ électromagnétique variable, par exemple de plusieurs mètres voire de plusieurs dizaines de mètres de conduites.

En effet, le temps de recouvrance des propriétés initiales du fluide (c'est-à-dire ses propriétés avant traitement par le champ électromagnétique variable) est en général largement supérieur à son temps de séjour dans l'installation.

Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, le dispositif électrique générateur du champ électromagnétique variable se doit d'être situé près de l'entrée de l'installation c'est-à- dire juste en aval de la zone d'alimentation ou d'injection en fluide de l'installation de traitement.

Dans une telle configuration, le champ électromagnétique est généré en amont de toutes les zones de l'installation de traitement où le fluide est chauffé ou circule à une température élevée. Ceci peut permettre de réduire l'encrassement protéique de l'ensemble desdites zones.

Il est aussi possible de disposer le dispositif électrique générateur de courant sur une section de conduite quelconque de l'installation située en amont de la ou des zones où l'on veut réduire l'encrassement protéique à la condition que la température de la paroi extérieure de ladite section ne soit pas supérieure à la température limite de fonctionnement dudit dispositif. En cas d'utilisation d'un appareil commercial l'homme du métier pourra se référer à la note technique pour prendre connaissance de la température limite de fonctionnement.

Pour des installations de traitement comprenant une pluralité de zones où le fluide est porté ou circule à une température élevée et/ou pour les installations dans lesquelles le temps de séjour du fluide est élevé, il est possible d'installer au moins deux appareils électriques générateurs de champ électromagnétique variable dans le but d'obtenir un effet global de réduction de l'encrassement plus élevé. Les champs électromagnétiques peuvent être identiques ou différents, l'important étant qu'ils vérifient les caractéristiques précédemment citées.

Ainsi, dans certains modes de réalisation, le procédé selon l'invention comprend l'étape consistant à soumettre ledit fluide protéique à un champ électromagnétique variable de basse fréquence généré sur au moins deux sections distinctes de conduite de circulation fluidique de ladite installation de traitement.

Préférentiellement, lesdites sections sont positionnées en amont d'un échangeur thermique chauffant. Même si l'application d'un champ électromagnétique variable permet de réduire l'encrassement protéique de l'installation de traitement du fluide dérivé du lait, il peut rester nécessaire d'effectuer régulièrement des nettoyages de l'installation afin d'éliminer le dépôt d'encrassement résiduel formé.

Ainsi, dans certains modes de réalisation, le procédé selon l'invention comprend l'étape supplémentaire d'élimination le dépôt d'encrassement protéique formé dans l'installation de traitement.

Pour éliminer le dépôt protéique d'encrassement, l'homme du métier pourra utiliser une procédure standard de l'état de la technique. Par exemple, après avoir arrêter le fonctionnement de l'installation de traitement et éliminer le fluide protéique résiduel, l'homme du métier pourra faire circuler dans l'installation deux solutions de lavage, une solution caustique telle qu'une solution de soude et une solution d'acide telle qu'une solide d'acide nitrique suivi d'une étape de rinçage à l'eau. Il va de soi que l'homme du métier choisira les solutions de nettoyage et de rinçage en fonction des caractéristiques de l'installation en particulier de la nature des matériaux la constituant. Tel que précisé ci-dessus, le fluide protéique dérivé du lait est un fluide comprenant au moins une protéine sérique du lait. Dans certain mode de réalisation, le fluide protéique dérivé du lait est choisi parmi le groupe constitué par les solutions reconstituées de protéines du lait, les solutions de lactosérum, le lait et les préparations alimentaires lactées.

Au sens de l'invention, le terme lait se réfère à tout lait issu d'un mammifère. De manière préférée, il s'agit d'un lait utilisable pour la fabrication de produits alimentaires destinés à l'homme et aux animaux. A titre illustratif et non limitatif de laits utilisables dans l'industrie alimentaire, on peut citer le lait de vache, le lait de bufflonne, le lait de yak, le lait de chamelle, le lait de brebis, le lait de chèvre, le lait d'ânesse, et le lait de jument.

On entend par préparation alimentaire lactée ou dérivée du lait, tout produit liquide ou semi-liquide comprenant un dérivé du lait qui est utilisable pour la préparation d'aliments destinés à l'homme ou aux animaux.

A titre illustratif et non limitatif, de tels aliments englobent les laits concentrés et les poudres laitières ainsi que les boissons lactées, les yaourts, les fromages, les crèmes desserts, les crèmes glacées dans lesquels la matière première laitière est combinée à divers agents appropriés comprenant, entre autres, les arômes, les colorants et les agents texturants.

A titre illustratif et non limitatif, il peut être cité comme boissons lactées les yogourts à boire, les laits écrémés, demi-écrémés ou entier, UHT ou pasteurisés éventuellement aromatisés. Dans un mode de réalisation préféré, l'installation de traitement du fluide protéique dérivé du lait est une installation de traitement utilisable pour la fabrication d'un aliment dérivé du lait.

A titre illustratif et non limitatif, il peut être cité les installations permettant l'écrémage, la pasteurisation ou l'upérisation à haute température du lait.

Parmi les nombreux avantages du procédé selon l'invention, il peut être mentionné qu'il peut permettre, entre autres :

(i) de faire fonctionner les échangeurs de chaleur à leur capacité maximale sur un laps de temps plus important ce qui permet d'augmenter la productivité; (ii) de réduire les coûts énergétiques liés au dépôt d'encrassement (iii) de réduire la fréquence de nettoyage ce qui permet à la fois d'assurer la sécurité sanitaire des installations et de réduire l'impact environnemental. Ce point permet d'augmenter la durée de vie de l'installation ainsi que de réduire les coûts de maintenance.

Un autre objet de la présente invention est l'utilisation d'un dispositif électrique générant un champ électromagnétique variable de faible fréquence pour réduire l'encrassement protéique d'une installation de traitement d'un fluide protéique dérivé du lait.

Un objet supplémentaire de l'invention est une installation de traitement ou de transformation d'un fluide dérivé du lait à encrassement protéique réduite. Dans un mode préféré de réalisation, ladite installation de traitement comprend

(i) un moyen d'alimentation ou d'injection du fluide protéique (ii) un échangeur thermique chauffant

(iii) un moyen de sortie du fluide protéique traité ou transformé

(iv) une pluralité de conduites de circulation fluidiques permettant de relier les différentes parties de l'installation de traitement et,

(v) un dispositif électrique générant un champ électromagnétique variable de faible fréquence, ledit dispositif étant placé au moins une section d'une conduite de circulation fluidique de l'installation

L'installation selon l'invention est destinée à l'industrie alimentaire. Ces conduites de circulation fluidique sont en acier inoxydable, en matières plastiques ou possèdent un revêtement interne adapté aux procédés de l'industrie agroalimentaire. Par ailleurs, ladite installation peut également comprendre un ou plusieurs dispositifs permettant d'effectuer une opération de traitement telle qu'une opération de chauffage, de stérilisation, de pasteurisation, de filtration, d'écrémage, de séchage, d'atomisation, de cuisson, de texturation ou d'ajout d'un ou de plusieurs composés chimiques.

L'installation selon l'invention est également caractérisée en ce qu'un fluide protéique dérivé du lait à usage alimentaire est en circulation dans ses conduites de circulation fluidique. La présente invention est également illustrée par les exemples présentés ci-après, sans y être limitée.

EXEMPLES

1. MATERIEL ET METHODES a. Description de l'installation

L'installation de traitement comprend de l'amont à l'aval, une cuve (1 ), un premier échangeur thermique chauffant (pré-chauffeur) (2), un échangeur thermique chauffant à plaques (chauffeur V7) (3) et un échangeur thermique refroidissant (refroidisseur) (4). Les différentes unités de l'installation sont connectées par des conduites de circulation fluidique L'appareil électrique générateur du champ électromagnétique variable (dispositif) (5) est positionné sur la section de conduite qui relie la cuve au premier échangeur thermique. Il comprend 4 bobines d'induction capacitive reliées chacune par une de leurs extrémités au générateur de courant à impulsions (Fig 1 .). La section de conduite équipée des bobines est revêtue d'une gaine qui isole électriquement la paroi de la conduite et les bobines.

b. Solutions utilisées

Les expériences d'encrassement ont été réalisées pour deux fluides protéiques dérivés du lait : un lait cru de vache et une solution WPC

La solution WPC a été préparée par resuspension dans l'eau d'un concentrât de protéines du Lactosérum (PROTARMOR 750, ARMOR PROTEINES). Ce concentrât comprend au minimum 75% en poids de protéines, 5% de matière grasse, 13% de lactose et 6% d'humidité. La β- lactoglobuline et l'α-lactalbumine représentent respectivement environ 63% et 1 1% en poids de la fraction protéique totale. La solution WPC finale comprend 1% (P/P) de concentrât c. Mise en œuyre du procédé de réduction de l'encrassement

Le dispositif électrique utilisé est le dispositif KaIk Max® IT2 commercialisé par la société MAXX Tech. Il comprend (i) un générateur de tension variable et (ii) quatre bobines d'induction capacitive. Les 4 bobines sont enroulées par paires dans le même sens mais dans une direction opposée sur une conduite non métallique de diamètre 8 mm dans la zone froide de l'installation (entrée du préchauffeur 4 ^< € - Fig. 1 ). Chaque bobine est reliée par une seule extrémité au générateur de tension variable. La longueur de l'enroulement est de 23 cm pour chacune des bobines. La tension appliquée crête à crête (tension maximale) est de 28V à une fréquence de 13,7, 20 ou 28kHz. La tension alimentant les inducteurs est une tension carrée de paliers -14 V et + 14V et de fréquence fixée à 13,7 kHz, 20 kHz ou 28 kHz. La tension appliquée crête à crête (tension maximale) est donc de 28V. 2. EXEMPLE 1 : Mesure de la masse du dépôt d'encrassement de l'échanqeur thermique V7

a. Protocole Avant la mise en œuvre du traitement du fluide (lait cru ou solution WPC) selon les conditions expérimentales « avec » et « sans » le dispositif électrique, les plaques de l'échangeur thermiques à plaques V7 (3) sont pesées ce qui permet déterminer leur masse (i) avant encrassement (plaques propres). Après la mise en œuvre du traitement du fluide, les plaques ont de nouveau pesées ce qui permet déterminer leur masse après encrassement Nous pouvons donc en déduire la masse (ii) de dépôt sur De la différence des masses (i) et (ii), on déduit pour chaque plaque de l'échangeur la masse de dépôt d'encrassement. Il est alors possible de tracer un histogramme de répartition du dépôt au sein de cet échangeur.

b. Résultats L'utilisation du procédé selon l'invention permet de réduire significativement la masse du dépôt d'encrassement protéique présent sur les surfaces chaudes d'environ 35% après 5h30 d'essai et de 15% après 4h15, respectivement pour la solution de WPC (Fig. 2. a) et le lait cru

(Fig. 2.b) (voir tableau 1 ).

Il est à noter une différence dans la réduction des masses encrassantes sur les surfaces chaudes dans le cas du traitement de la solution de protéines sériques (35%) et du lait cru

(15%). Cette différence s'explique par un temps de traitement réduit pour le lait cru à savoir

4h15 au lieu de 5h30 pour la solution de WPC.

Une extrapolation de la cinétique de dépôt du lait cru à 5h30, obtenue avec et sans dispositif, conduirait à une différence de masse du dépôt d'encrassement voisine de 30%. Cette valeur est en adéquation parfaite avec celle obtenue lors du traitement thermique de la solution de protéines sériques.

3. EXEMPLE 2 : Résistance à l'encrassement

a. Méthode de mesure la résistance à l'encrassement

Lorsqu'il y a encrassement, on constate qu'il faut augmenter la puissance thermique fournie pour maintenir le programme thermique souhaité. Il est donc possible de suivre l'encrassement de l'échangeur en reportant dans le temps l'évolution du coefficient de transfert de chaleur global ou de sa valeur normée par le coefficient de transfert de chaleur global de l'échangeur propre. Il est également d'usage de représenter la dégradation des performances thermiques d'un échangeur par l'évolution de la résistance d'encrassement dans le temps. Cette grandeur correspond à l'inverse du coefficient de transfert de chaleur. b. Résultats

La résistance d'encrassement est réduite de 25% et de 16%, respectivement pour la solution de WPC et le lait cru. Cet écart conduit à une économie de l'énergie variant de 4,5 à 6 % (Fig. 3). Après 4M 5 de traitement, les écarts des résistances d'encrassement obtenues avec et sans dispositif sont de 19% et 16%, respectivement pour le lait cru et la solution de protéines sériques.

4. EXEMPLE 3 : Structure du dépôt d'encrassement protéique

a. Protocole

Des échantillons de dépôts d'encrassement ont été prélevés sur les plaques de l'achangeur V7 et observés par microscopie électronique à balayage (grossissement x 400).

b. Résultats

La structure des dépôts obtenus dans les deux cas diffère de façon très importante.

En absence de dispositif électrique, le dépôt obtenu après encrassement avec une solution de WPC a une structure compacte, lisse, très peu aérée avec des pores de faible diamètre (Fig. 4a). Le dépôt obtenu avec l'utilisation du dispositif présente une structure plus aérée avec des pores de diamètre plus important (Fig. 4b). Ainsi, le dépôt plus aéré et plus lâche serait plus facilement enlevé des surfaces d'échange par les solutions de nettoyage

5. EXEMPLE 4 : Masse de dépôt d'encrassement protéique résiduel après nettoyage de l'installation

a. Protocole

Après rinçage à l'eau en fin d'essai, les plaques de l'échangeur (3) sont séchées et pesées comme décrit précédemment, elles sont ensuite remontées pour subir un nettoyage. A la fin de ce nettoyage, les plaques sont de nouveau démontées et pesées pour déterminer la masse de dépôt résiduelle. Dans notre cas, s'agissant d'un dépôt essentiellement protéique, l'installation est nettoyée premièrement avec une solution de soude à 2% à une température de 8O ⁰ C, et deuxièmement après un rinçage à l'eau, avec une solution d'acide nitrique à 1 ,5% à 8O ⁰ C ; Cette solution acide permet d'éliminer les minéraux présents dans le dépôt. Le nettoyage se termine par un rinçage à l'eau à température ambiante. b. Résultats

La structure du dépôt d'encrassement a un impact non négligeable sur le nettoyage de l'installation. En effet, la masse de dépôt résiduel après le cycle de nettoyage est fortement réduite passant de 13,3 g à 1 ,9 g (-86%) et de 25,6 g à 2,4 g (-91%), respectivement pour la solution de WPC et pour le lait cru (Fig. 5). La masse résiduelle obtenue avec dispositif (1 ,9 ou 2,4 g) correspond à du dépôt localisé aux points de contact des plaques, problème fréquemment rencontré et connu. La masse résiduelle obtenue sans dispositif (13,3 ou 25,6 g) correspond à un dépôt uniformément réparti sur les plaques, et non uniquement localisée aux points de contact (voir tableau 1 ).

La modification de la structure du dépôt résultant du procédé selon l'invention facilite le nettoyage en favorisant a priori la diffusion des ions hydroxyles grâce à l'augmentation de la porosité.

6. Tableau de synthèse Le tableau ci-dessous récapitule les résultats des expériences d'encrassement. Tableau 1 : Récapitulatif des résultats des expériences d'encrassement