Définitions
Partage de connaissances

(Delta P) :

Ce calcul représente la contrainte de pression supportée mécaniquement par les parois d'un emballage lors d'un traitement thermique, suivant la formule :
Delta P = Pression dans l'emballage - Pression de l'autoclave
Delta P = Pression Interne - Pression Externe

La variation du delta P provient de plusieurs paramètres :

• la variation de la pression externe
• la variation de la température, qui induit une variation de la pression interne par dilatation, vaporisation (en phase d'échauffement) ou condensation /rétractation (en phase de refroidissement).

Remarques sur le comportement du delta P :

• Pour un emballage rigide (bocal ou boîte métallique de petit diamètre), la diminution de la quantité de gaz initialement enfermé dans l'emballage va accroître la valeur finale du delta P en cas d'échauffement.
• Pour un emballage semi-rigide ou souple (boîte métallique de grand diamètre ou emballage plastique), la diminution de la quantité de gaz initialement enfermé dans l'emballage va diminuer la valeur finale du delta P en cas d'échauffement.
• Attention : pour un emballage souple (emballage plastique), le delta P perd de sa pertinence. En effet, il faudrait une déformation très importante de l'emballage échauffé pour percevoir une variation de pression. En général, l'emballage est dénaturé avant d'afficher une variation significative du delta P. L'indicateur exploitable est alors le delta D (déformation de l'emballage).

Cartographie thermique :

Ce terme recouvre plusieurs types d'études, de niveau de complexité et de renseignements très divers. Il convient d'en préciser la nature.
La terminologie ci-dessous décrit 4 principes de cartographies thermiques. Dans chaque cas de figure, l'objectif final est d'obtenir une représentation spatiale de la dispersion des températures régnant dans l'enceinte d'un autoclave pour les comparer à une grille d'acceptation préalablement définie. La première réponse attendue d'une cartographie est donc l'accord de mise en exploitation du matériel étudié.
Cartographie de réception :
Pour valider l'installation d'un nouvel appareil ou d'une maintenance importante sur un matériel, il est possible de procéder à une cartographie rapide afin de qualifier les phases de chauffage et de refroidissement. Pour cela, on procède à la répartition de plusieurs sondes de température sur un plan horizontal dans une enceinte vide. Cette méthode fournit des informations concernant l'automatisme (réactivité, précision de la mesure, ...) et permet également de détecter des défauts importants. Attention, même si la cartographie de réception paraît satisfaisante, elle ne présage en rien de ce qui peut se produire au niveau des produits traités.
Cartographie d'ambiance :
Dans ce cas de figure, l'autoclave est chargé de produits. L'objectif est de relever les températures dans l'ambiance à différents niveaux de l'appareil. La répartition des sondes est établie de manière à étudier tout le volume de la charge traitée. Il est recommandé d'avoir un minimum de 3 sondes par panier.
Cette méthode est beaucoup plus fine que la précédente ; elle permet d'étudier complètement l'automatisme (réglage du PID) ainsi que de s'assurer de la compatibilité entre le plan de chargement des produits et la performance de l'appareil. Ici, il sera possible de définir le point froid et le point chaud.
Attention : bien que cette cartographie offre des résultats intéressants, il est recommandé de les valider sur plusieurs formats d'emballages avant de pouvoir généraliser.
Cartographie de produit ou Pénétration de Chaleur :
Ici, on pratique comme pour la cartographie d'ambiance, à laquelle on ajoute d'autres sondes de températures, disposées au coeur d'emballages remplis d'eau (à défaut, de produit). Les informations recueillies sont encore plus précises et permettent de décrire non seulement l'homogénéité de l'enceinte en température, mais également en transfert de chaleur ; c'est-à-dire la capacité du matériel à chauffer et à refroidir la charge de façon homogène.
Explication : l'air, la vapeur, l'eau ou un mélange de ces éléments porté à une température donnée ne fournira pas la même énergie au produit. Dans le cas d'un mélange (air / vapeur ou eau / air / vapeur), la variation des différentes proportions du mélange induit des fluctuations importantes sur la valeur du transfert de chaleur. Donc, si les proportions du mélange évoluent avec la position dans la charge, le transfert de chaleur évoluera de même.
Les écarts de transfert de chaleur impactent directement la dispersion de la Valeur Stérilisatrice de vos produits. Cette dispersion est inhérente à la combinaison emballage / matériel de traitement / barême.
Le niveau de précision d'une telle cartographie permet de qualifier la reproductibilité des cycles et de définir les limites d'exploitation des appareils vis à vis des produits traités.
Cartographie maîtrisée :
Notre expérience nous a montré qu'une cartographie pouvait se solder par un constat délicat : les critères d'acceptation ne sont pas atteints !
La "cartographie maîtrisée" est une exclusivité développée par AXITHERM pour éviter de rester bloqué par ce constat désolant.
Nous avons donc étudié différents phénomènes thermiques et mis au point ce service de "cartographie maîtrisée" réservé à l'usage unique des autoclaves. En partant d'une "cartographie de produit", couplée à des mesures de pression, de déformation et de débit, nous construisons un nouveau barème (c'est-à-dire un changement de programmation) qui permet de rejoindre les critères d'acceptation non atteints par le barème standard.
Cette méthode permet d'obtenir rapidement l'agrément d'exploitation de l'autoclave sans pour autant allonger le cycle, ni modifier la VS (valeur stérilisatrice) ou la VP (Valeur Pasteurisatrice) minimale, ni investir en équipement.

Notion de point froid :

L'emplacement de la sonde de température est primordial pour la qualité du calcul de VS ou de VP. Elle doit être implantée au point froid, c'est-à-dire le point qui présentera la plus grande inertie à atteindre la température de palier ou qui, en fin de palier, montre la température la plus basse.
Selon les propriétés thermiques du produit, le point froid se recherchera de deux façons différentes :

• pour les produits convectifs : la mesure d'ambiance d'une cartographie permettra de définir l'emplacement du point froid dans l'autoclave (le point froid du produit se considère alors au centre géométrique de l'emballage),
• pour les produits conductifs : la seule cartographie d'ambiance ne permet pas de visualiser les écarts significatifs de température. Il faut procéder à une mesure de température à coeur de produit (cartographie de produit), car celui-ci présente une inertie importante.
  

Valeur stérilisatrice :

La valeur stérilisatrice, couramment appelée VS, décrit le niveau de destruction microbien obtenu par un traitement thermique. Le résultat s'exprime en minutes ou, plus exactement, en équivalent-minutes d'exposition à 121,1°C.
En pratique, la VS est le résultat d'un calcul issu de la mesure de la température à coeur d'un produit. Le terme "mesure de VS" utilisé dans la profession est donc un abus de langage.






Les valeurs Tref et Z sont imposées pour le calcul de VS ; elles correspondent à un germe de référence : le Clostridium Botulinum.
Par extension, on peut dire que :
1 minute passée à 121,1°C donne 1 point de VS.
Chaque produit à traiter posséde une charge microbienne spécifique, variée en genre et en nombre. Il convient donc d'appliquer une VS minimum adaptée afin de garantir une réduction suffisante de la flore microbienne (la VS de 3 est utilisée comme valeur minimale).
A contrario, les qualités organoleptiques d'un produit sont souvent détériorées par un excès de chaleur et donc de VS. La maîtrise de la qualité des matières premières est donc primordiale pour garantir la stabilité de produits sensibles aux phénomènes de cuisson.
La précision du calcul de VS est directement liée à celle de la mesure de température, dont elle découle. Les erreurs de mesures de température ont principalement 3 origines :

• positionnement de la sonde (erreur en dizaines de °C)
• géométrie/dimension de la sonde (erreur en °C)
• précision de la sonde (erreur en dixièmes de °C)

On remarque que l'impact de la qualité métrologique de la sonde est pratiquement négligeable devant l'impact de ses dimensions et de son positionnement. Toutefois, la profession recommande d'utiliser des sondes étalonnées (au moins une fois par an), avec une dispersion maximale de ±0,25°C.

Notion de VS minimale :

La VS minimale décrit la valeur du calcul de VS obtenue en cumulant les différents facteurs défavorables au procédé de stérilisation, à savoir :

• conditions de remplissage du produit dans l'emballage : température, poids, pression, volume gazeux
• conditions d'encageage : point froid du panier et de l'autoclave
• conditions d'autoclavage : charge critique, entretien critique de chaque autoclave et fonctionnement critique de la batteries d'autoclaves

La VS minimale ainsi calculée doit satisfaire le niveau de destruction requis. Ainsi, la stabilité du produit est garantie et répond au terme de "conserve alimentaire".
Si la VS minimale est inférieure au minimum requis, on a généralement recours à une augmentation de la durée ou de la température de traitement. Toutefois, il est souvent possible d'obtenir le même résultat en réduisant les dispersions de VS (et donc augmenter la valeur de la VS minimale) par une adaptation du barème de stérilisation. Cette méthode permet d'éviter l'allongement des temps de cycle et l'accroissement des dégradations par sur-cuisson.

Valeur pasteurisatrice :

La valeur pasteurisatrice (notation VP) tout comme la Valeur Stérilisatrice (VS), décrit un niveau de destruction bactérien. La formule de calcul est la même, à savoir :







Ici, les valeurs de Tref et de Z sont adaptées au micro-organisme que l'on souhaite particulièrement étudier. Il existe ainsi un grand nombre de calculs possibles de la VP en fonction des valeurs de Tref et Z utilisées. Le couple Tref =70 et Z=10°C est très fréquent ; la VP visée est généralement de 1000 points ou minutes pour une DLC de 42 jours. Il est important de préciser les valeurs de Tref et Z dès que l'on sort de ce standard, sous peine de faire de grossières erreurs.

Valeur cuisatrice :

La valeur cuisatrice (notée VC) se calcule avec la même formule que la VS ou la VP. Les valeurs de Tref et de Z décrivent alors la loi comportementale d'un aspect particulier du produit, comme la couleur, la texture, la vitesse de destruction d'une vitamine, etc...
Il existe donc plusieurs VC possibles pour un produit homogène et plusieurs dizaines de VC possibles pour un plat cuisiné. Cette diversité rend son exploitation délicate d'autant que les paramètres Tref et Z ne sont pas toujours connus pour quantifier l'aspect souhaité.
Contrairement à la VP ou à la VS, le point d'observation ne sera pas forcément le "point froid" mais pourra être le "point chaud" pour rendre compte des dégradations maximales. Ce point chaud est en périphérie de l'emballage et, le plus souvent, sur la couche supérieure de la charge traitée.

Micro-ondes

Les matériels à chauffage micro-ondes sont de plus en plus présents dans l'industrie agroalimentaire. Ils peuvent être exploités en combinaison avec de la vapeur ou des infra-rouges pour réduire la durée de montée en température au coeur des produits.
D'autres appareils à chauffage purement micro-ondes, en batch ou en continu, existent également pour les opérations de tempérage des surgelés et de pasteurisation de barquettes ou de poches plastiques.
Comme pour les fours micro-ondes domestiques, la présence de métal peut générer des arcs électriques destructeurs, notamment pour les équipements électroniques.
Introduire un capteur embarqué, contenant des composants métalliques, afin de réaliser une mesure de température ressemble donc à une gageure. Jusqu'à peu, le seul moyen de réaliser une mesure de température consistait à utiliser des sondes à fibre optique. Cet appareillage offre des mesures précises mais s'accomode difficilement des équipements continus et reste toujours d'une mise en oeuvre délicate. Son usage est généralement cantonné aux services de développement, d'autant que son coût demeure élevé.
Après un développement conséquent sur l'extrême miniaturisation des électroniques embarquées et la géométrie des boîtiers de protection, AXITHERM est fière de vous proposer aujourd'hui des enregistreurs compatibles avec tous les procédés micro-ondes. La gamme des capteurs AXImini (type L, M et H), d'un coût réduit, permet de couvrir l'ensemble des besoins de contrôle et de mise au point pour les produits traités par un procédé micro-ondes ou un système combiné.

La Radio - wireless

La radio connaît un essor important dans diverses industries. Dans notre domaine, la transmission des données d'un capteur à son système d'acquisition est classiquement assuré par une liaison filaire. Il tend désormais à évoluer vers une liaison radio.
Simple d'installation, cette nouvelle technologie dans l'agro-alimentaire connaît tout de même deux restrictions :
- la portée du signal (de moins en moins problématique),
- la capacité de franchissement, par exemple : les ondes radio ne traversent pas le métal.
Pour exploiter la transmission de données par radio dans un autoclave, une cellule de cuisson, ou tout autre équipement métallique et clos, 2 méthodes sont alors possibles :
1- Transmission radio à l'intérieur de l'enceinte, puis reprise en filaire via l'antenne de réception dont le câble passera au-travers de la cloison métallique. L'ordinateur qui affiche les données en temps réel est alors relié en filaire ou par un nouveau relais radio.
2- Transmission de données filaire de l'intérieur et jusqu'à l'extérieur de l'enceinte, puis un relais radio jusqu'à l'ordinateur d'affichage.

La première méthode est séduisante car elle permet d'instrumenter des autoclaves à chargement entièrement automatisé, mais présente également de gros inconvénients :
- surcoût très élevé par rapport aux instruments purement filaires ;
- limitation importante du nombre de capteurs utilisés simultanément dans l'enceinte instrumentée ;
- risques de ruptures de communication avec les autoclaves rotatifs comprenant beaucoup d'intercalaires métalliques.

La deuxième méthode nécessite une intervention humaine pour connecter les capteurs après le chargement mais offre également de précieux avantages :
- pas de surcoût par rapport aux instruments entièrement filaires ;
- pas de limitation du nombre de capteurs utilisés simultanément dans l'enceinte instrumentée ;
- possiblité de travailler en supervision sur plusieurs enceintes ;
- aucun risque de rupture de communication.
Pour ces différentes raisons, AXITHERM a choisi cette deuxième méthode, économique, sûre et polyvalente.
Par ailleurs, nous avons fait évoluer notre gamme de capteurs AXIfil pour qu'elle soit entièrement compatible avec notre centrale d'acquisition filaire et nos relais radio. Cet aménagmenet vous permet d'évoluer du filaire à la radio en toute simplicité et à moindre coût.
Le système radio développé par AXITHERM présente un intérêt supplémentaire pour les autoclaves rotatifs en offrant une meilleure précision de mesure par rapport au traditionnel système filaire. En effet, la suppression du commutateur rotatif, indispensable aux sondes entièrement filaires, élimine les imprécisions parfois importantes qu'il induit, notamment vis-à-vis de la mesure de température.