Les autoclaves dans l’industrie alimentaire

Importance des autoclaves dans l’industrie alimentaire

Dans le monde complexe de l’industrie agroalimentaire, la sécurité et la qualité des produits sont primordiales. Pour atteindre ces objectifs, diverses techniques de conservation sont utilisées afin d’éliminer ou d’inactiver les micro-organismes pathogènes. Parmi elles, la stérilisation et la pasteurisation se distinguent par leur efficacité.

Le processus thermique de pasteurisation est similaire à celui de la stérilisation, à la différence qu’il est réalisé à des températures plus basses, généralement entre 80 °C et 100 °C, et souvent à pression atmosphérique. Ces caractéristiques permettent d’atteindre un taux de mortalité bactérienne inférieur à celui de la stérilisation, mais suffisant pour garantir la stabilité du produit sur le marché pendant plusieurs mois.

Dans les deux cas, l’objectif principal est de garantir la sécurité alimentaire et la qualité des produits. Ces procédés permettent de retarder l’altération, de prévenir les risques pour la santé publique, d’assurer la conformité aux réglementations en vigueur et de prolonger la durée de vie des produits (DLUO), celle-ci étant nettement plus longue après une stérilisation.

Chez Gaictech, nous fabriquons des autoclaves et des pasteurisateurs pour l’industrie alimentaire. Nous sommes pleinement conscients qu’une conception rigoureuse et le respect des normes réglementaires les plus strictes du marché sont essentiels pour ces équipements.

Examinons les points les plus importants.

Qu’est-ce que les autoclaves ?

Les autoclaves sont des équipements de stérilisation à la vapeur ou à l’eau surchauffée, utilisés dans les industries alimentaire et pharmaceutique pour garantir la sécurité sanitaire et la qualité des produits.

Son principe de fonctionnement repose sur l’application d’un traitement thermique au produit au moyen d’un fluide conducteur tel que la vapeur d’eau, ou l’eau surchauffée, à des températures supérieures à 100ºC et à sa pression correspondante, selon les lois physiques, éliminant ainsi les micro-organismes pathogènes, tels que les bactéries, les champignons et les virus, des aliments emballés. Assurer la sécurité des produits stérilisés pendant une certaine période.

Comment fonctionnent les autoclaves ?

Le fonctionnement des autoclaves repose sur l’application d’un traitement thermique par injection de vapeur saturée ou d’eau surchauffée. La chaleur ainsi transférée assure une pénétration thermique optimale au cœur du produit, éliminant les micro-organismes présents tant dans l’aliment que dans son conditionnement. La température et le temps d’exposition sont rigoureusement pilotés, garantissant une stérilisation complète tout en préservant les qualités organoleptiques du produit.

Dans le cadre d’un processus intégral, le cycle commence par le chargement des paniers avec les produits conditionnés (verre, boîtes de conserve, sachets flexibles, etc.). Ces emballages, conçus pour résister aux températures et pressions du procédé, sont introduits dans l’autoclave, dont la porte est ensuite verrouillée hermétiquement afin de créer un environnement parfaitement contrôlé.

Ensuite, le cycle thermique débute (avec des paramètres variant selon l’utilisation de vapeur saturée ou d’eau surchauffée) jusqu’à atteindre les conditions spécifiques requises pour chaque produit. Ces conditions sont maintenues durant un plateau de stérilisation défini pour garantir une sécurité sanitaire totale. Dans tous les cas, nous distinguons les phases suivantes :

• Phase de montée et de stabilisation : Il s’agit de l’élévation de la température jusqu’à la valeur de stérilisation cible (TRT – Target Retort Temperature) dans l’ensemble de l’autoclave. Cette étape est définie par le temps de montée (CUT – Come-Up Time).
• La deuxième phase correspond au moment de la stérilisation proprement dit, qui déterminera le facteur de mortalité des bactéries.

Le temps dépendra du type de produit et de la géométrie des contenants dans lesquels il est conditionné, bien que ce temps puisse être réduit en augmentant la température, si le produit le permet.

Le processus se poursuit par un refroidissement afin de réduire la température et la pression à l’intérieur de l’autoclave, de manière contrôlée, aboutissant à l’ouverture de l’équipement et au déchargement des produits stérilisés pour un stockage ultérieur.

Systèmes de travail dans les autoclaves

Il existe plusieurs systèmes de fonctionnement pour les autoclaves, chacun ayant ses propres avantages et des applications spécifiques. Ces systèmes varient principalement en fonction du fluide utilisé pour le traitement thermique et de la manière dont il est géré dans l’autoclave, influençant l’efficacité énergétique ainsi que la qualité du processus de stérilisation et du produit final. Les principaux systèmes de fonctionnement utilisés dans les autoclaves sont décrits ci-dessous :

1. Mélange vapeur et eau pulvérisateur – SWS (vapeur et eau pulvérisée) :

   Cette technologie combine l’injection directe de vapeur avec l’aspersion d’eau surchauffée. La vapeur est introduite par le fond de l’autoclave, tandis que l’eau surchauffée est pulvérisée par le haut et les côtés, maintenue en recirculation grâce à une pompe centrifuge. Cette méthode garantit une répartition uniforme de la chaleur dans un temps optimal.

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   Avantages	Inconvénients
   Adapté à tout type d’emballage alimentaire	Il ne récupère pas les condensats de vapeur, ce qui peut entraîner une consommation d’énergie plus élevée par rapport à d’autres systèmes qui permettent cette récupération.
   Offre une répartition uniforme de la chaleur avec un gradient de température plus régulier.	Lorsqu’on travaille avec de l’eau surchauffée et qu’il est nécessaire d’assurer une contre-pression par air comprimé pour éviter la déformation des contenants, de légères traces de rouille peuvent apparaître sur la zone de fermeture des contenants en fer-blanc, si le sertissage n’est pas correctement ajusté. Cela se résout en ajoutant des antioxydants à l’eau de recirculation.
   Il permet un refroidissement efficace grâce à l’installation d’un échangeur de chaleur à plaques eau-eau. De plus, ce système permet de réutiliser l’eau de refroidissement au moyen d’une tour de refroidissement, d’un refroidisseur sec (dry cooler) ou en la faisant recirculer depuis un réservoir tampon de grande capacité.
   Les qualités organoleptiques du produit sont peu affectées grâce à la capacité de contrôler le gradient de température de manière plus fluide lors des phases de montée et de refroidissement. Ce système est adapté aux produits les plus délicats.

2. Vapeur saturée – SST (vapeur saturée) :

   C’est la méthode traditionnelle de stérilisation en autoclave. Elle utilise de la vapeur saturée pour atteindre rapidement la température de stérilisation. Elle est particulièrement recommandée pour les charges denses composées de petits boîtiers ou lorsque la qualité des vernis extérieurs des contenants est insuffisante.

   Avantages	Inconvénients
   Efficace pour les boîtes petites et rigides. Permet un refroidissement rapide par pulvérisation ou immersion dans l’eau.	Dépense énergétique plus élevée comparée au système SWS.
   Temps de processus global légèrement inférieurs à celui de SWS.	Ce système est limité aux contenants capables de résister à la pression interne du récipient lui-même et à la déformation qui en découle lors du processus thermique (principalement des contenants en fer-blanc de forte épaisseur). Pour les contenants actuels, plus fins, ce n’est pas recommandé.
   Il permet un refroidissement efficace grâce à l’installation d’un échangeur de chaleur à plaques eau-eau. De plus, ce système peut réutiliser l’eau de refroidissement au moyen d’une tour de refroidissement, d’un refroidisseur sec ou en la faisant recirculer depuis un réservoir tampon de grande capacité.	Le gradient de température est moins régulier que dans le système SWS, ce qui peut altérer les qualités organoleptiques de certains produits.

3. Double :

   Ce système combine deux technologies : SWS et SST, offrant ainsi à l’utilisateur la possibilité de choisir entre les deux méthodes selon le type d’emballage et les besoins du produit.

   Avantages	Inconvénients
   Flexibilité pour traiter une large gamme de contenants, des petites ou grandes boîtes aux contenants en aluminium, en verre ou flexibles, qui peuvent nécessiter différentes méthodes de stérilisation, économisant de l’espace et optimisant les ressources énergétiques.	Le coût de la machine est légèrement plus élevé en raison de l’intégration des deux systèmes.

4. Chauffage par pulvérisation d’eau :

   Il utilise un échangeur de chaleur externe pour chauffer indirectement l’eau pulvérisée, plutôt que d’injecter la vapeur directement dans l’autoclave.

   Avantages	Inconvénients
   L’entretien requis est minime.	CUT temps légèrement supérieurs à ceux des systèmes SWS et SST lors d’un chauffage indirect de l’eau.
   La récupération des condensats de vapeur, augmentant les économies d’énergie.
   Possibilité de pouvoir l’intégrer dans un système SWS.
   Il permet un refroidissement efficace en utilisant le même échangeur de chaleur (échangeant eau-eau à cette phase), dans les mêmes conditions que celles indiquées dans les systèmes précédents.
   En termes généraux, c’est le système qui réalise les plus grandes économies d’énergie.

5. Échauffement en cascade :

   Caractéristiques identiques au système d’aspersion d’eau, mais la recirculation de l’eau s’effectue au moyen d’une « cascade ». Particulièrement adapté aux contenants de petite surface. Bonne alternative au système SWS ou Water Spray si le produit le permet. L’investissement initial est légèrement inférieur.

Le choix du mode de fonctionnement d’un autoclave dépendra des besoins spécifiques du processus de stérilisation, du type d’emballage à traiter, ainsi que des contraintes propres à chaque client. Les systèmes mixtes combinant plusieurs technologies offrent flexibilité et efficacité, permettant aux utilisateurs d’optimiser leurs processus de stérilisation sans compromettre la qualité ni la sécurité des produits.

Le choix des modes de fonctionnement de l’autoclave dépendra, en fin de compte, d’une étude détaillée des coûts et de la productivité.

Si vous avez des doutes sur l’autoclave le mieux adapté à votre usine et à votre processus de production, Gaictech peut vous conseiller et vous proposer la solution la plus adaptée à vos besoins. Contactez-nous pour en savoir plus sur nos équipements.

Comment fonctionne le système de contrôle des autoclaves ?

Dans les autoclaves mixtes, l’API permet également de choisir le mode de fonctionnement à utiliser pour la stérilisation, qu’il s’agisse de la vapeur saturée ou de l’aspersion d’eau.

De plus, toutes les informations relatives au processus de stérilisation peuvent être enregistrées et exportées. Ces données peuvent être consignées de manière analogique, à l’aide de disques papier circulaires, ou numériquement, avec la possibilité de les exporter vers des systèmes de gestion centralisés. Cette flexibilité dans la gestion des données facilite l’audit et le suivi de la conformité.

Comment les autoclaves sont-ils intégrés à la chaîne de production ?

Lors de l’intégration de l’autoclave dans la ligne de production, il est nécessaire de prendre en compte de multiples facteurs et variables : opérationnels, économiques et environnementaux, qui offrent un large éventail d’options. Les solutions d’intégration autour de l’autoclave incluent :

• Systèmes de chargement et de déchargement du tramway : manuel, semi-automatique ou automatique
• Circuits automatiques de chargement et de déchargement, pour l’exploitation de ces tramways autour des autoclaves
• Systèmes d’ouverture de porte verticale (hydraulique) ou horizontale (pneumatique)
• Intégration complète avec les systèmes de production existants
• Études d’automatisation pour les usines nouvelles ou existantes

Ces solutions garantissent que l’autoclave s’intègre parfaitement au flux de travail du client, améliorant l’efficacité et réduisant les temps d’arrêt.

C’est précisément sur ce point que Gaictech apporte une grande valeur ajoutée, grâce à la flexibilité et à l’adaptabilité que nous offrons face aux besoins de nos clients. Nous pouvons adapter notre gamme d’autoclaves et développer des solutions sur mesure pour les intégrer dans l’environnement de production du client. De plus, notre longue expérience dans la conception de lignes de production complètes nous permet de mieux comprendre comment intégrer l’autoclave au sein du système productif, en maximisant l’utilisation de l’espace et en optimisant la circulation du produit.

Nos techniciens spécialisés supervisent l’ensemble du processus d’installation et de configuration, garantissant ainsi que l’équipement fonctionne correctement et répond à toutes les exigences du client. Nous offrons également un accompagnement et une formation continue pour la manipulation et l’entretien des autoclaves, assurant des performances optimales et durables.

Types d’autoclaves dans l’industrie alimentaire

Dans l’industrie alimentaire, deux types d’autoclaves sont principalement utilisés pour la transformation et la stérilisation des aliments : l’autoclave statique et les autoclaves mobiles, tels que les autoclaves rotatifs ou à pendule.

D’un autre côté, il existe les pasteuriseurs, qui sont des équipements conçus pour réaliser un procédé thermique à une température plus basse, offrant une durée de vie plus courte (plusieurs mois) mais valable pour une multitude de produits. Les pasteuriseurs peuvent être discontinus (même conception que les autoclaves, fonctionnant à des températures plus basses), ou être horizontaux continus (avec un design personnalisé selon la production et le type de format à pasteuriser).

Le choix du type d’autoclave dépendra de facteurs tels que :

• Type(s) de produit(s) à transformer.
• Conteneur(s) utilisé
• Exigences de stérilisation
• Capacité de production

Autoclave statique

C’est l’autoclave le plus courant et traditionnel dans l’industrie alimentaire, capable de pasteuriser et de stériliser, offrant un excellent rapport qualité/prix. Dans cet équipement, les produits emballés placés sur les chariots restent statiques tout au long du processus, sans aucun mouvement mécanique. Il est indiqué pour les produits qui n’ont pas besoin d’être agités pendant le processus et pour lesquels la plupart des contenus sont solides ou très visqueux.

L’autoclave statique est idéal pour :

• Aliments en conserve (légumes, fruits, viandes, poissons et fruits de mer)
• Emballage flexible (rempli de légumes, de poisson et de viande et/ou de produits ou recettes prêts à consommer)
• Produits de viande en conserve
• Fruits de mer (thon, sardines, calmars, etc.)
• Nourriture pour animaux (en conserve ou emballée dans des aliments flexibles en poche pour chiens et chats)
• D’autres produits où la majorité correspond à un produit solide ou très visqueux

Chez Gaictech, nous fabriquons des autoclaves statiques de 700, 1000, 1300, 1500, 1800 et 2000 mm de diamètre, avec une capacité allant jusqu’à 12 paniers, en tôles d’acier inoxydable AISI-304L/316L de 6 et 8 mm, avec une température maximale de travail de 150 °C et une pression maximale de 5 bars ; ces paramètres peuvent être modifiés selon les exigences du procédé ou la demande du client. Nos équipements sont conformes aux normes de fabrication les plus strictes et aux réglementations CE en vigueur.

Autoclave rotatif

Les autoclaves rotatifs disposent d’un système interne de rotation lente des chariots jusqu’à 360º, pour déplacer les produits emballés pendant le processus de stérilisation. Les chariots sont immobilisés pendant ce processus, tout comme les conteneurs placés dans ces chariots, garantissant leur intégrité et leur absence de dommages. Cela permet une répartition de la chaleur plus uniforme et une accélération du processus de stérilisation, en particulier pour les produits à forte teneur en liquide ou semi-liquide.

L’autoclave rotatif est un excellent choix pour la transformation alimentaire, tels que :

• Jus et boissons (à partir de fruits, nectars, boissons à base de fruits et autres liquides emballés)
• Sauces et condiments (sauces tomate pour pâtes, vinaigrettes et autres produits liquides ou semi-liquides emballés)
• Confitures et marmelades (gelées et compotes conditionnées dans des bocaux ou des contenants similaires)
• Produits laitiers (yaourts, desserts laitiers, etc.)
• Purées, crèmes et divers bouillons
• Aliments préparés (plats précuits, plats prêts à consommer, soupes emballées en boîtes et/ou dans des emballages flexibles, entre autres)
• Aliments pour animaux de compagnie

Les autoclaves rotatifs Gaictech sont conçus pour traiter des produits emballés en boîtes, en verre ou en emballages flexibles, avec la capacité de faire tourner les chariots de 0 à 360°, ce qui en fait des équipements polyvalents adaptés à la stérilisation de produits nécessitant un mouvement rotatif total ou partiel. De plus, ils peuvent être équipés des différents systèmes de stérilisation mentionnés précédemment (du Système 1 au Système 4) et garantissent une utilisation efficace de l’énergie, ce qui se traduit par un excellent rapport qualité/prix.

Chez Gaictech, nous fabriquons des autoclaves rotatifs de 1500 et 1700 mm de diamètre, avec une capacité allant jusqu’à 6 paniers, en tôles d’acier inoxydable AISI-304L/316L de 6 et 8 mm, avec une température de travail maximale de 160 °C et une pression de travail maximale de 5 bars ; ces paramètres peuvent être modifiés selon les exigences du procédé ou la demande du client. Nos équipements sont conformes aux normes de fabrication les plus strictes et aux réglementations CE en vigueur.

Cet autoclave propose une option différenciatrice : la possibilité d’inclure une seconde porte. Grâce à notre système innovant de rotation des paniers (qui n’est pas installé à l’arrière), cet emplacement devient disponible pour l’ajout d’une porte traversante, assurant ainsi une meilleure continuité du flux de production. Pour plus d’informations, veuillez consulter la fiche technique Autoclave Rotatif.

Autoclave à pendule

L’autoclave à balancier présente des caractéristiques similaires à celles de l’autoclave rotatif, mais les chariots n’y sont soumis qu’à un mouvement de balancier avec des degrés de rotation limités. Il est utilisé pour le traitement d’une grande variété de produits alimentaires emballés (notamment d’origine végétale, ou composés de plusieurs ingrédients dont une part importante est liquide ou de faible viscosité), où ce mouvement modéré accélère la distribution de la chaleur et réduit la durée totale du cycle.

Parmi les principaux produits traités dans ce type d’autoclave figurent : les plats cuisinés (plats précuits, plats prêts à consommer et divers), les soupes emballées (en sachets ou autres emballages flexibles), les produits en sauce (ragoûts, mijotés et autres) et les produits à teneur liquide et solide (plats préparés avec des morceaux de viande ou de légumes, entre autres).

Pasteuriseur

Le pasteuriseur est un équipement utilisé dans l’industrie alimentaire pour le traitement thermique d’une large gamme de produits, dans le but d’éliminer les micro-organismes pathogènes (tels qu’Escherichia coli, salmonella, listeria, entre autres), de réduire l’activité enzymatique des aliments et de prolonger la durée de conservation du produit. Le processus de pasteurisation consiste à soumettre la nourriture à une température spécifique, entre 80ºC et 100ºC, à pression atmosphérique, pendant un certain temps, puis à la refroidir rapidement pour empêcher la prolifération des bactéries.

La durée de conservation offerte par la pasteurisation est de plusieurs mois, inférieure à celle de la stérilisation, mais, en tout cas, valable pour une multitude de produits.

Parmi les principaux produits alimentaires transformés dans les pasteurisants , on trouve :

• Produits laitiers (lait, crème, fromage, yaourt, entre autres)
• Boissons (jus de fruits, sodas et bière)
• Œufs liquides
• Viandes transformées (saucisses et jambon)
• Mollusques emballés dans des sacs flexibles
• Nourriture pour bébé

Les pasteuriseurs Gaictech basés sur des systèmes de chauffage par pulvérisation d’eau, jusqu’à 98ºC, sont conçus sous forme de tunnels continus divisés en deux zones (pasteurisation et refroidissement) et, au sein de celles-ci, il est possible de les séparer avec des zones supplémentaires de préchauffage et de pré-refroidissement. Ils disposent d’alarmes acoustiques et visuelles, pour garantir la sécurité et la continuité de la production, ainsi que la qualité des aliments.

Sa polyvalence lui permet de traiter les aliments dans différents types de contenants (boîtes, verre, plastique, sachets flexibles et barquettes), et de s’adapter aux besoins et spécifications du client, du processus de production et du type de produit, toujours avec le soutien de notre équipe de conseil technique spécialisée.

Si vous souhaitez en savoir plus, contactez notre équipe commerciale, qui vous fournira des solutions adaptées aux besoins de votre processus de production, partout dans le monde, avec la garantie d’une homogénéité dans la répartition des températures, l’efficacité énergétique, le respect des réglementations et le service client que nous seuls pouvons offrir.

Pièces d’autoclave horizontales

Un autoclave horizontal est principalement composé des parties suivantes :

• Zone de chargement: C’est la section où se trouvent les chariots ou paniers contenant les produits à stériliser. Cela peut se faire manuellement ou automatiquement selon les besoins du client.
• Panneau de contrôle (API) : Ce système automatisé contrôle et surveille tous les paramètres de l’autoclave liés au cycle de stérilisation (pression, température, temps, F0, ainsi que les sécurité). Certains autoclaves sont conçus pour s’intégrer à des systèmes centralisés de gestion des données, permettant un contrôle et une surveillance plus efficaces depuis une salle de contrôle.

• La porte de l’autoclave : Les portes peuvent être à ouverture verticale (hydraulique) ou horizontale (pneumatique). Le choix dépend des besoins spécifiques du système de manutention des chariots. Les portes sont conçues pour se fermer et se verrouiller automatiquement avant le processus de stérilisation et pour s’ouvrir en toute sécurité à la fin du cycle.
• Le corps de l’autoclave : C’est la chambre hermétique où se déroule le cycle de stérilisation. Ce corps doit être robuste, capable de supporter des températures et des pressions élevées, y compris dans d’éventuelles conditions de mise sous vide.
• L’échangeur de chaleur: Relié au circuit primaire (eau de recirculation pour la stérilisation ou le refroidissement des récipients), ce composant permet d’effectuer indirectement le chauffage et le refroidissement de l’eau du procédé (selon le système de travail choisi) L’eau de recirculation, chaude ou froide, passe à travers lui pour alimenter le système de douches ou de cascades qui répartit la chaleur uniformément sur les produits. Dans le cas des systèmes SWS ou SST, l’échangeur est uniquement utilisé pour la phase de refroidissement.

  De la vapeur et/ou de l’eau froide sont introduites par le circuit secondaire de l’échangeur pour chauffer et/ou refroidir l’eau de recirculation du circuit primaire (selon le système de travail).

• La pompe de recirculation : Cette pompe recircule l’eau du circuit primaire à l’intérieur de l’autoclave, établissant un circuit fermé, l’envoyant du bas de l’autoclave à l’échangeur de chaleur et la ramenant à l’intérieur de l’autoclave via le système Sprays ou Cascade, selon le système de fonctionnement utilisé.
• Dispositifs de mesure de température, de pression et de temps : Ces dispositifs surveillent en permanence les conditions internes de l’autoclave afin de s’assurer que chaque cycle de stérilisation respecte les paramètres établis. Ils sont accompagnés des certificats d’étalonnage correspondants, délivrés par un organisme officiel.
• Vannes nécessaires pour le procédé : On y trouve des vannes d’entrée de vapeur, des sorties de condensat, des vannes d’admission et de sortie d’eau, des vannes d’admission d’air, des vannes de décharge de pression et diverses vannes pour vider les liquides. Ces vannes sont essentielles pour réguler l’environnement interne de l’autoclave pendant le cycle de stérilisation et s’adapter à la courbe de travail programmée. Selon leur fonction, ils peuvent être en isopourcentage ou avec tout/rien qui s’ouvre.
• Systèmes de sécurité. Divers systèmes de sécurité mécaniques, pneumatiques et électroniques sont installés, certains inutiles, afin de garantir que le processus soit réalisé sous une sécurité et un contrôle total. Y compris des alarmes acoustiques et visuelles.