FR2831061A1 - DEVICE AND METHOD FOR PULSE ELECTRIC FIELD PROCESSING OF COLONIZED FLOW SUBSTANCE BY UNDESIRABLE ORGANISMS - Google Patents
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Classifications
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
- A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de traitement par champ électrique pulsé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, le dispositif comprenant au moins une zone de traitement de la substance. Selon l'invention, chaque zone de traitement est partiellement délimitée par des moyens d'isolation électrique comportant des moyens de passage de la substance, ces moyens de passage débouchant d'une part directement dans la zone de traitement, et d'autre part dans au moins une zone située à l'extérieur de la zone de traitement.L'invention concerne également un procédé de traitement mis en oeuvre par un tel dispositif.The invention relates to a device for the pulsed electric field treatment of a substance in flow colonized by at least one undesirable organism, the device comprising at least one treatment zone for the substance. According to the invention, each treatment zone is partially delimited by electrical insulation means comprising means for passing the substance, these passage means opening on the one hand directly into the treatment zone, and on the other hand into at least one zone located outside the treatment zone.The invention also relates to a treatment method implemented by such a device.
Description
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DISPOSITIF ET PROCEDE DE TRAITEMENT PAR CHAMP
ELECTRIQUE PULSE D'UNE SUBSTANCE EN ECOULEMENT
COLONISEE PAR DES ORGANISMES INDESIRABLES
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se rapporte au domaine du traitement de substances colonisées par des organismes indésirables. FIELD PROCESSING DEVICE AND METHOD
ELECTRIC PULSE OF A FLOW SUBSTANCE
COLONIZED BY UNDESIRABLE ORGANIZATIONS
DESCRIPTION TECHNICAL FIELD
The invention relates to the field of treatment of substances colonized by undesirable organisms.
Plus particulièrement, l'invention concerne le traitement de substances du type aliment semi-solide ou aliment liquide, comme le lait, le jus d'orange ou le blanc d'oeuf. Dans ce cas, les organismes à détruire lors du traitement sont les bactéries, les spores ou tout autre micro-organisme indésirable ayant colonisé l'aliment à traiter. More particularly, the invention relates to the treatment of substances of the semi-solid food type or liquid food, such as milk, orange juice or egg white. In this case, the organisms to be destroyed during the treatment are bacteria, spores or any other undesirable microorganism having colonized the food to be treated.
L'invention peut également concerner le domaine du traitement des eaux, par exemple pour les rendre potables, en détruisant les bactéries ainsi que tout autre micro-organisme ou organisme indésirable. The invention may also relate to the field of water treatment, for example to make them drinkable, by destroying bacteria and any other microorganism or unwanted organism.
Enfin, plus spécifiquement, la présente invention concerne les dispositifs et les procédés de traitement par champ électrique pulsé d'une substance en écoulement colonisée par des organismes indésirables. Finally, more specifically, the present invention relates to devices and methods for pulsed electric field treatment of a flowable substance colonized by undesirable organisms.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
En dehors des méthodes de traitement chimique éloignées du domaine spécifique de STATE OF THE PRIOR ART
Apart from chemical treatment methods far from the specific domain of
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l'invention, on dénombre trois différents types de méthode de traitement de substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable. the invention, there are three different types of flowable substance treatment method colonized by at least one undesirable organism.
Parmi ces différentes méthodes, on connaît tout d'abord les procédés se basant sur une onde de pression se propageant dans un milieu à traiter. Cette onde est engendrée par un arc électrique provoqué dans le milieu lui-même ou dans une chambre adjacente, cette chambre comprenant une membrane souple capable de transférer ces ondes jusque dans le milieu à traiter. Among these different methods, the methods based on a pressure wave propagating in a medium to be treated are first known. This wave is generated by an electric arc caused in the medium itself or in an adjacent chamber, this chamber comprising a flexible membrane capable of transferring these waves into the medium to be treated.
Le principal inconvénient de cette méthode réside dans la perte ou dans la dégradation des qualités gustatives et nutritives des aliments traités. The main disadvantage of this method lies in the loss or degradation of the taste and nutritional qualities of the processed foods.
Comme second type de méthode, on connaît les procédés se basant sur l'application d'un courant électrique continu dans le milieu à traiter. Une telle méthode entraîne des effets mortels pour les organismes indésirables, en raison d'une part de la formation de produits d'électrolyse sur les électrodes, et en raison d'autre part de l'augmentation de la température dans le milieu à traiter. As a second type of method, the methods based on the application of a continuous electric current in the medium to be treated are known. Such a method results in deadly effects for the unwanted organisms, partly because of the formation of electrolysis products on the electrodes, and partly because of the increase of the temperature in the medium to be treated.
Dans ce procédé, l'alimentation électrique reste simple et peu coûteuse, mais doit néanmoins être couplée à un dispositif de refroidissement du milieu, ce qui entraîne une diminution considérable de la rentabilité du système. De plus, on assiste également à une perte ou à une dégradation des qualités gustatives et nutritives des aliments traités. In this method, the power supply remains simple and inexpensive, but must nevertheless be coupled to a cooling device of the medium, which results in a considerable reduction in the profitability of the system. In addition, there is also a loss or degradation of the taste and nutritional qualities of processed foods.
Le dernier type de méthode connu, celui concernant spécifiquement l'invention, consiste en une The last type of known method, that relating specifically to the invention, consists of a
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application d'un champ électrique pulsé au sein du milieu à traiter. application of a pulsed electric field within the medium to be treated.
Ce type de méthode est particulièrement intéressant en raison de l'absence d'effets secondaires sur la substance traitée, notamment en ce qui concerne ses qualités gustatives et nutritives. En effet, on procède à une application de plusieurs impulsions brèves de tension, de l'ordre d'une centaine de nanosecondes à quelques microsecondes, ce qui n'est en aucun cas suffisant pour entraîner un réchauffement significatif de la substance à traiter. Ainsi, aucun moyen supplémentaire de refroidissement n'est indispensable pour mettre en oeuvre ce type de procédé. This type of method is particularly interesting because of the absence of side effects on the substance treated, especially as regards its taste and nutritional qualities. Indeed, one proceeds to an application of several short voltage pulses, of the order of a hundred nanoseconds to a few microseconds, which is by no means sufficient to cause significant heating of the substance to be treated. Thus, no additional means of cooling is essential to implement this type of process.
Dans les dispositifs capables de traiter des substances selon un procédé appliquant un champ électrique pulsé, on note deux principales catégories. In devices capable of treating substances according to a method applying a pulsed electric field, there are two main categories.
La première catégorie comprend les dispositifs dits transversaux, c'est-à-dire des dispositifs dans lesquels le champ électrique pulsé appliqué est sensiblement perpendiculaire à une direction principale d'écoulement de la substance. The first category includes so-called transverse devices, ie devices in which the applied pulsed electric field is substantially perpendicular to a main direction of flow of the substance.
La seconde catégorie comprend les dispositifs dits longitudinaux, c'est-à-dire des dispositifs dans lesquels le champ électrique pulsé appliqué est sensiblement parallèle à une direction principale d'écoulement de la substance. The second category includes so-called longitudinal devices, that is to say devices in which the applied pulsed electric field is substantially parallel to a main direction of flow of the substance.
Selon l'art antérieur, lorsqu'ils fonctionnent à puissance égale, les dispositifs longitudinaux présentent une meilleure efficacité de traitement que les dispositifs transversaux. Néanmoins, bien qu'ils soient très efficaces dans le traitement de According to the prior art, when operating at equal power, the longitudinal devices have a better processing efficiency than the transverse devices. Nevertheless, although they are very effective in treating
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la substance, ces dispositifs comprennent des plaques ou des grilles à travers lesquelles passe la substance à traiter pour uniformiser le champ électrique pulsé, ce qui entraîne des pertes de charge considérables. Pour traiter des volumes importants de substance, il est donc impératif de mettre en oeuvre une pompe dont la puissance consommée est totalement incompatible avec une production industrielle rentable, ceci en raison notamment de la petite surface des ouvertures pratiquées dans les grilles ou dans les plaques. the substance, these devices comprise plates or grids through which the substance to be treated passes to standardize the pulsed electric field, resulting in considerable pressure losses. To treat large volumes of substance, it is therefore imperative to implement a pump whose power consumption is totally incompatible with a profitable industrial production, this mainly because of the small surface openings in the grids or in the plates.
Par ailleurs, dans certains dispositifs transversaux connus utilisant des électrodes transversales, on assiste à un phénomène de pertes joules non négligeables. Ce phénomène se caractérise par la formation de zones latérales, aux extrémités de la zone de traitement de la substance, dans lesquelles le champ électrique pulsé ne dispose pas d'une valeur suffisante pour assurer un traitement efficace de cette substance. Furthermore, in some known transverse devices using transverse electrodes, there is a phenomenon of non-negligible joules losses. This phenomenon is characterized by the formation of lateral zones at the ends of the treatment zone of the substance, in which the pulsed electric field does not have a value sufficient to ensure an effective treatment of this substance.
Pour pallier cet inconvénient, il est alors nécessaire de faire appel à des générateurs très puissants pour augmenter la valeur du champ électrique au sein de ces zones affaiblies électriquement. Ces générateurs sont généralement du type tubes à gaz. Les zones latérales consomment alors une énergie très importante et nuisent considérablement à la rentabilité de ce type de dispositif. To overcome this drawback, it is then necessary to use very powerful generators to increase the value of the electric field within these electrically weakened areas. These generators are generally of the gas tube type. The lateral zones then consume a very important energy and considerably affect the profitability of this type of device.
De plus, le problème lié aux pertes joules est d'autant plus accentué que la largeur des électrodes est faible. En effet, lorsque l'on conserve un même écartement entre des électrodes et qu'on réduit In addition, the problem related to joules losses is even more accentuated that the width of the electrodes is low. Indeed, when we keep the same spacing between electrodes and reduce
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leur largeur, le volume des zones latérales affaiblies électriquement augmente fortement par rapport au volume d'une zone centrale de la zone de traitement, cette zone centrale étant la seule à conserver un traitement efficace de la substance. their width, the volume of the electrically weakened lateral zones increases strongly with respect to the volume of a central zone of the treatment zone, this central zone being the only one to maintain an effective treatment of the substance.
Or il s'avère que l'on peut être amené à réduire le volume de la zone de traitement, notamment pour pouvoir utiliser des générateurs moins puissants, et par conséquent moins coûteux. La réduction du volume de la zone de traitement, engendrée par exemple par la diminution de la largeur des électrodes formant cette zone de traitement, permet en effet d'augmenter la résistance équivalente de la substance se situant dans la zone de traitement, et de ce fait de nécessiter des courants moins forts pour assurer un traitement de bonne qualité. However, it turns out that it may be necessary to reduce the volume of the treatment area, especially to use less powerful generators, and therefore less expensive. The reduction in the volume of the treatment zone, generated for example by the reduction in the width of the electrodes forming this treatment zone, makes it possible to increase the equivalent resistance of the substance located in the treatment zone, and thereby requiring less strong currents to ensure good quality treatment.
Le document US-A-6 077 479 résout partiellement le problème des pertes joules en proposant d'intercaler un élément isolant perforé entre les électrodes cylindriques du dispositif de traitement transversal, afin que les lignes de champ du champ électrique pulsé transitent exclusivement par les perforations pratiquées. The document US-A-6 077 479 partially solves the problem of joules losses by proposing to insert a perforated insulating element between the cylindrical electrodes of the transverse processing device, so that the field lines of the pulsed electric field pass exclusively through the perforations. practiced.
Ce dispositif est cependant inadapté à la production industrielle, tant les pertes de charges au niveau de l'élément isolant perforé sont importantes. This device is however unsuitable for industrial production, as the pressure losses at the perforated insulating member are important.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a donc pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités que présentent les dispositifs de traitement de l'art antérieur. STATEMENT OF THE INVENTION
The invention therefore aims to remedy all or part of the aforementioned drawbacks presented by the prior art processing devices.
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En outre, le but de l'invention est de proposer un dispositif de traitement par champ électrique pulsé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, ce dispositif minimisant fortement les pertes joules dans les zones latérales situées aux extrémités des zones de traitement de la substance. In addition, the object of the invention is to propose a device for pulsed electric field treatment of a substance in flow colonized by at least one undesirable organism, this device greatly minimizing joules losses in the lateral zones located at the ends of the zones. treatment of the substance.
Enfin, le but de l'invention est également de présenter un procédé de traitement par champ électrique pulsé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, ce procédé étant apte à être mis en oeuvre par un dispositif de traitement tel que celui répondant au but mentionné ci-dessus. Finally, the object of the invention is also to present a pulsed electric field treatment method of a substance in flow colonized by at least one undesirable organism, this method being able to be implemented by a treatment device such as one meeting the purpose mentioned above.
Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un dispositif de traitement par champ électrique pulsé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, le dispositif comprenant au moins une zone de traitement de la substance. Selon l'invention, chaque zone de traitement est partiellement délimitée par des moyens d'isolation électrique comportant des moyens de passage de la substance, ces moyens de passage débouchant d'une part directement dans la zone de traitement, et d'autre part dans au moins une zone située à l'extérieur de la zone de traitement. To do this, the invention firstly relates to a pulsed electric field treatment device of a flowable substance colonized by at least one undesirable organism, the device comprising at least one treatment zone of the substance. According to the invention, each treatment zone is partially delimited by electrical insulation means comprising means for passing the substance, these passage means opening on the one hand directly into the treatment zone, and on the other hand into at least one zone outside the treatment zone.
Avantageusement, le dispositif selon l'invention comprend des moyens d'isolation électrique, assurant une fonction principale de limitation des pertes joules au niveau des zones latérales situées aux extrémités des zones de traitement, tout en autorisant Advantageously, the device according to the invention comprises means of electrical insulation, providing a main function of limiting joules losses at the lateral zones located at the ends of the treatment zones, while allowing
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le passage de la substance, indifféremment vers l'intérieur et/ou vers l'extérieur des zones de traitement de la substance. the passage of the substance, indifferently inwards and / or outwards from the treatment zones of the substance.
Par ailleurs, le fait d'utiliser de tels moyens d'isolation électrique permet de diminuer la surface des électrodes formant les zones de traitement, et de conserver une qualité de traitement très satisfaisante à l'intérieur de l'intégralité de chacune des zones de traitement de la substance. Moreover, the fact of using such electrical insulation means makes it possible to reduce the surface area of the electrodes forming the treatment zones, and to maintain a very satisfactory quality of treatment within the entirety of each of the zones of treatment of the substance.
Cette diminution de la surface des électrodes a pour conséquence une réduction du volume de la substance se situant entre deux électrodes. Par conséquent, cet agencement particulier de moyens engendre une réduction des coûts d'investissement et de fonctionnement du dispositif. En effet, la quantité de substance à traiter étant très faible en raison des dimensions restreintes des électrodes, on peut utiliser des générateurs délivrant des courants moins importants que ceux requis dans les dispositifs de l'art antérieur. Le courant à fournir par le générateur d'impulsions électriques est donc plus faible, en raison de l'augmentation de la résistance équivalente de la substance, provoquée directement par la réduction de son volume. Les générateurs pouvant être utilisés dans le dispositif selon l'invention sont par voie de conséquence moins onéreux, et de surcroît plus fiables. This reduction in the surface area of the electrodes results in a reduction in the volume of the substance lying between two electrodes. Consequently, this particular arrangement of means generates a reduction in the investment and operating costs of the device. Indeed, since the quantity of substance to be treated is very small because of the restricted dimensions of the electrodes, it is possible to use generators delivering currents smaller than those required in the devices of the prior art. The current to be supplied by the electric pulse generator is therefore lower, because of the increase in the equivalent resistance of the substance, caused directly by the reduction of its volume. The generators that can be used in the device according to the invention are consequently less expensive, and moreover more reliable.
De préférence, les moyens d'isolation électrique délimitent chaque zone de traitement de la substance par l'intermédiaire d'un premier et d'un second blocs isolants, respectivement positionnés de Preferably, the electrical insulation means delimit each treatment zone of the substance by means of a first and a second insulating block, respectively positioned by
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part et d'autre de la zone de traitement dans une direction principale d'écoulement de la substance. both sides of the treatment zone in a main flow direction of the substance.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, au moins un des blocs isolants est en contact, en amont et en aval dans la direction principale d'écoulement de la substance, avec respectivement une première et une seconde zones de traitement de la substance. According to a preferred embodiment of the invention, at least one of the insulating blocks is in contact, upstream and downstream in the main direction of flow of the substance, with respectively a first and a second treatment zones of the substance. .
Cette disposition particulière permet de façon avantageuse d'effectuer plusieurs phases successives de traitement de la substance, améliorant ainsi la qualité finale du traitement et/ou d'augmenter le débit de substance traitée. Les zones de traitement sont séparées les unes des autres uniquement par les blocs isolants, ce qui engendre une compacité non négligeable du dispositif. This particular arrangement advantageously makes it possible to carry out several successive phases of treatment of the substance, thereby improving the final quality of the treatment and / or increasing the flow rate of substance treated. The treatment zones are separated from each other only by the insulating blocks, which generates a not insignificant compactness of the device.
Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, au moins un ensemble, formé par un premier et un second blocs isolants situés directement l'un à coté de l'autre dans la direction principale d'écoulement de la substance, définit un espace à l'intérieur duquel se situent au moins deux zones de traitement de la substance. Encore une fois, cette disposition améliore la qualité finale de traitement de la substance, en multipliant le nombre de ces zones. According to another preferred embodiment of the invention, at least one set, formed by a first and a second insulating block located directly next to each other in the main direction of flow of the substance, defines a space within which there are at least two treatment zones of the substance. Again, this provision improves the final quality of treatment of the substance, by multiplying the number of these areas.
De plus, les moyens de passage peuvent comprendre au moins un alésage débouchant, chaque alésage ayant un axe sensiblement parallèle à la direction principale d'écoulement de la substance. In addition, the passage means may comprise at least one opening bore, each bore having an axis substantially parallel to the main direction of flow of the substance.
De manière avantageuse, pour diminuer encore davantage les pertes joules dans les zones Advantageously, to further reduce joules losses in the zones
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latérales situées aux extrémités des zones de traitement, chaque alésage a une longueur supérieure ou égale à environ un dixième de la distance entre deux électrodes situées en regard l'une de l'autre formant une zone de traitement. at the ends of the treatment zones, each bore has a length greater than or equal to about one tenth of the distance between two electrodes located opposite one another forming a treatment zone.
En raison de la possibilité de traiter la substance avec des courants faibles, le dispositif peut comprendre un générateur d'impulsions comportant des interrupteurs électroniques à base de semi-conducteurs ou à base de matrices de semi-conducteurs. Due to the possibility of treating the substance with low currents, the device may comprise a pulse generator having semiconductor-based or semiconductor die-based electronic switches.
Ce type de générateur est très fiable et tout à fait adapté pour fonctionner à des fréquences élevées, pouvant atteindre 1 MHz. Cette caractéristique permet de traiter des débits de substance importants, la qualité du traitement n'étant pas dépendante de la durée des impulsions, mais uniquement de l'amplitude de ces dernières. En augmentant la fréquence de ces impulsions électriques, il est alors possible de traiter des débits de substance supérieurs à ceux traités par les dispositifs de l'art antérieur, tout en conservant ou augmentant la qualité du traitement. This type of generator is very reliable and quite suitable for operating at high frequencies, up to 1 MHz. This characteristic makes it possible to treat significant substance flow rates, the quality of the treatment being not dependent on the duration of the pulses, but only on the amplitude of these pulses. By increasing the frequency of these electrical pulses, it is then possible to treat substance flows higher than those treated by the devices of the prior art, while maintaining or increasing the quality of the treatment.
De plus, ces générateurs particuliers ont des coûts très faibles, notamment en comparaison avec le coût des générateurs du type tubes à gaz. In addition, these particular generators have very low costs, especially in comparison with the cost of gas tube type generators.
De manière avantageuse, le générateur d'impulsions peut être couplé à des moyens de compression magnétique. Par un système d'inductances saturables, ces moyens de compression engendrent une diminution de la durée des impulsions, sans pour autant modifier la qualité du traitement. L'énergie consommée est alors plus faible et l'augmentation de température Advantageously, the pulse generator can be coupled to magnetic compression means. By a system of saturable inductances, these compression means generate a decrease in the duration of the pulses, without changing the quality of the treatment. The energy consumed is then lower and the increase in temperature
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au sein de la substance est moins importante. Les aliments traités conservent ainsi leur qualités nutritives et gustatives sans que l'on ait à utiliser des moyens additionnels de refroidissement de la substance. within the substance is less important. The treated foods thus retain their nutritional and taste qualities without the need for additional cooling means for the substance.
L'invention a également pour objet un procédé de traitement par champ électrique pulsé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, ce procédé étant mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif de traitement tel que celui objet de la présente invention. The subject of the invention is also a process for the pulsed electric field treatment of a substance in flow colonized by at least one undesirable organism, this process being carried out using a treatment device such as that the present invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description non limitative ci-dessous. Other features and advantages of the invention will appear in the non-limiting description below.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif de traitement selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif de traitement selon un second mode de réalisation préféré de l'invention, - la figure 3 représente une vue schématique d'un dispositif de traitement selon un troisième mode de réalisation préféré de l'invention. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
This description will be made with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 represents a schematic view of a processing device according to a first preferred embodiment of the invention, FIG. 2 represents a schematic view of a device. in a second preferred embodiment of the invention; FIG. 3 is a schematic view of a processing device according to a third preferred embodiment of the invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
En référence à la figures 1, on voit un dispositif 1 de traitement par champ électrique pulsé DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
With reference to FIG. 1, a pulsed electric field treatment device 1 can be seen
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selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention. according to a first preferred embodiment of the invention.
Une substance à traiter circule dans une zone d'écoulement 2 du dispositif 1, dans une direction principale d'écoulement de la substance représentée par la flèche A. L'écoulement de la substance est assuré par des moyens (non représentés) du type pompe couplés au dispositif 1. A substance to be treated circulates in a flow zone 2 of the device 1, in a main direction of flow of the substance represented by the arrow A. The flow of the substance is provided by means (not shown) of the pump type coupled to the device 1.
La substance à traiter peut être de tout type. A titre d'exemple, on peut citer les aliments liquides comme le lait, le jus d'orange ou le blanc d'oeuf, les aliments semi-solides ou encore les eaux destinées à être rendues potables. Dans certains cas, il sera également possible de traiter un mélange d'au moins deux des éléments cités ci-dessus. The substance to be treated can be of any type. By way of example, mention may be made of liquid foods such as milk, orange juice or egg white, semi-solid foods or water intended to be made drinkable. In some cases, it will also be possible to treat a mixture of at least two of the elements mentioned above.
Le traitement par champ électrique pulsé a pour but de supprimer l'ensemble des organismes indésirables ayant colonisé la substance. Parmi eux, on note les bactéries, les spores ou tout autre microorganisme microscopique indésirable susceptible de coloniser la substance. The purpose of pulsed electric field treatment is to remove all undesirable organisms that have colonized the substance. Among them are bacteria, spores or any other undesirable microscopic microorganism that can colonize the substance.
Le dispositif 1 comprend au moins une zone de traitement 4 de la substance, et de préférence une seule. C'est à l'intérieur de cette zone de traitement 4 qu'un champ électrique pulsé est appliqué, ce dernier étant apte à détruire les organismes indésirables ayant colonisé la substance à traiter. Représentées sur la figure 1, les flèches E symbolisent les lignes de champ du champ électrique pulsé à l'intérieur de la zone de traitement 4. The device 1 comprises at least one treatment zone 4 of the substance, and preferably only one. It is within this treatment zone 4 that a pulsed electric field is applied, the latter being able to destroy the unwanted organisms having colonized the substance to be treated. Represented in FIG. 1, the arrows E symbolize the field lines of the pulsed electric field inside the treatment zone 4.
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Selon l'invention, la zone de traitement 4 est partiellement délimitée par des moyens d'isolation électrique 6. Les moyens d'isolation électrique 6 comportent des moyens de passage 8 débouchant d'une part directement dans la zone de traitement 4, et d'autre part dans au moins une zone située à l'extérieur de la zone de traitement 4. According to the invention, the treatment zone 4 is partially delimited by means of electrical insulation 6. The electrical insulation means 6 comprise passage means 8 opening on the one hand directly into the treatment zone 4, and elsewhere in at least one zone outside the treatment zone 4.
Selon le premier mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur la figure 1, les moyens d'isolation électrique 6 délimitent la zone de traitement 4 par l'intermédiaire d'un premier 6a et d'un second blocs isolants 6b, ces blocs isolants 6a, 6b étant respectivement positionnés de part et d'autre de la zone de traitement 4, dans la direction principale d'écoulement de la substance. According to the first preferred embodiment of the invention shown in FIG. 1, the electrical insulation means 6 delimit the treatment zone 4 via a first 6a and a second insulating block 6b, these blocks insulators 6a, 6b being respectively positioned on either side of the treatment zone 4, in the main flow direction of the substance.
Les blocs isolants 6a, 6b forment une barrière aux lignes de champ E du champ électrique pulsé, de sorte que ces lignes de champ ne s'étendent pas vers l'extérieur de la zone de traitement 4. The insulating blocks 6a, 6b form a barrier to the field lines E of the pulsed electric field, so that these field lines do not extend outwardly of the treatment zone 4.
Ainsi, on peut obtenir une zone de traitement 4 à l'intérieur de laquelle les pertes joules sont fortement amoindries, et dans laquelle la qualité du traitement de la substance est très satisfaisante. Thus, it is possible to obtain a treatment zone 4 within which the joules losses are greatly reduced, and in which the quality of the treatment of the substance is very satisfactory.
La zone de traitement 4 est également délimitée par deux électrodes 14, de préférence situées en regard l'une de l'autre. A titre d'exemple, les électrodes 14 peuvent chacune se situer sur une plaque 7, ces plaques 7 délimitant également la zone d'écoulement 2. The treatment zone 4 is also delimited by two electrodes 14, preferably located facing one another. By way of example, the electrodes 14 may each be located on a plate 7, these plates 7 also delimiting the flow zone 2.
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En fonctionnement, la substance à traiter est en écoulement dans la zone d'écoulement 2 de la substance, dans la direction principale d'écoulement de cette substance représentée par la flèche A. In operation, the substance to be treated is flowing in the flow zone 2 of the substance, in the main direction of flow of this substance represented by the arrow A.
La substance en écoulement arrive tout d'abord en contact avec le premier bloc isolant 6a, puis emprunte les moyens de passage 8 afin de pénétrer à l'intérieur de la zone de traitement 4 et d'y subir un traitement par champ électrique pulsé. La substance ressort de la zone de traitement 4 par l'intermédiaire des moyens de passage 8 du second bloc isolant 6b, et poursuit son écoulement dans la zone d'écoulement 2. The flowing substance first comes into contact with the first insulating block 6a, then borrows the passage means 8 to penetrate inside the treatment zone 4 and undergo a pulsed electric field treatment. The substance leaves the treatment zone 4 via the passage means 8 of the second insulating block 6b, and continues its flow in the flow zone 2.
Selon un second mode de réalisation préféré de l'invention et en référence à la figure 2, le dispositif 1 de traitement est réalisé de telle sorte que les moyens d'isolation électrique 6 comprennent des blocs isolants 106 dont au moins l'un d'entre eux est en contact, de part et d'autre dans la direction principale d'écoulement de la substance, avec respectivement une première 104a et une seconde zone de traitement 104b. According to a second preferred embodiment of the invention and with reference to FIG. 2, the processing device 1 is made in such a way that the electrical insulation means 6 comprise insulating blocks 106, at least one of which between them is in contact, on both sides in the main direction of flow of the substance, with respectively a first 104a and a second treatment zone 104b.
Le fonctionnement d'un tel dispositif 1 est relativement similaire à celui du premier mode de réalisation préféré de l'invention, à la différence que la substance subit non plus un seul, mais une pluralité de traitement successifs. En d'autres termes, lorsque la substance sort des moyens de passage 8 d'un bloc isolant 106, elle rentre une nouvelle fois dans une autre zone de traitement 104b pour y subir un traitement, et ceci autant de fois que voulu, avant de se déverser à nouveau dans la zone d'écoulement 2. The operation of such a device 1 is relatively similar to that of the first preferred embodiment of the invention, with the difference that the substance undergoes not only one, but a plurality of successive treatments. In other words, when the substance leaves the passage means 8 of an insulating block 106, it returns once again to another treatment zone 104b to undergo a treatment, and this as many times as desired, before pour back into flow zone 2.
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Cette disposition en série des zones de traitement 104a, 104b permet de conserver une bonne qualité de traitement tout en augmentant le débit de la substance, ou encore de conserver un débit important de la substance tout en augmentant la qualité du traitement. This serial arrangement of the treatment zones 104a, 104b makes it possible to maintain a good quality of treatment while increasing the flow rate of the substance, or to maintain a high flow rate of the substance while increasing the quality of the treatment.
En référence à la figure 3, on voit un dispositif 1 selon un troisième mode de réalisation préféré de l'invention. Referring to Figure 3, there is shown a device 1 according to a third preferred embodiment of the invention.
Les moyens d'isolation électrique 6 comprennent au moins un ensemble formé par un premier et un second blocs isolants 206a, 206b, ces blocs isolants 206a, 206b étant situés directement l'un à côté de l'autre dans la direction principale d'écoulement de la substance. The electrical insulation means 6 comprise at least one assembly formed by a first and a second insulating block 206a, 206b, these insulating blocks 206a, 206b being situated directly adjacent to one another in the main direction of flow. of the substance.
Entre les deux blocs isolants 206a, 206b, un espace comprend au moins deux zones de traitement 204. Between the two insulating blocks 206a, 206b, a space comprises at least two treatment zones 204.
Chaque zone de traitement 204 de la substance est formée par deux électrodes 14 transversales situées en regard l'une de l'autre. Les électrodes 14 sont indifféremment connectées en parallèle à un générateur d'impulsions commun (non représenté), ou connectées par couple à des générateurs d'impulsions distincts (non représentés). Each treatment zone 204 of the substance is formed by two transverse electrodes 14 facing each other. The electrodes 14 are indifferently connected in parallel to a common pulse generator (not shown), or connected in pairs to separate pulse generators (not shown).
En fonctionnement, la substance entrant en contact avec le premier bloc isolant 206a, traverse les moyens de passage 8 pour rentrer dans l'une quelconque des zones de traitement 204 situées entre le premier 206a et le second blocs isolants 206b. In operation, the substance coming into contact with the first insulating block 206a, passes through the passage means 8 to enter any of the treatment zones 204 located between the first 206a and the second insulating blocks 206b.
Ensuite, la substance traitée ressort des zones de traitement 204 par l'intermédiaire des moyens Thereafter, the treated substance comes out of the treatment zones 204 via the means
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de passage 8 du second bloc isolant 206b. Notons que les moyens de passage 8 sont agencés pour déboucher dans chacune des zones de traitement 204. 8 of the second insulating block 206b. Note that the passage means 8 are arranged to open into each of the treatment zones 204.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, il est également possible de présenter un dispositif 1 cumulant simultanément les caractéristiques du premier et du second modes de réalisation préférés de l'invention. Dans ce cas, le dispositif 1 de traitement comporte des zones de traitement 204 situées en parallèle entre deux blocs isolants 206a, 206b directement consécutifs, et des zones de traitement 104a, 104b situées en série de part et d'autre des blocs isolants 106. According to another embodiment not shown, it is also possible to present a device 1 simultaneously accumulating the characteristics of the first and second preferred embodiments of the invention. In this case, the processing device 1 comprises processing zones 204 situated in parallel between two directly consecutive insulating blocks 206a, 206b, and processing zones 104a, 104b located in series on either side of the insulating blocks 106.
En référence à la figure 1, les moyens de passage 8 comprennent de préférence des alésages ayant un axe sensiblement parallèle à la direction principale d'écoulement de la substance. De plus, chacun de ces alésages a une longueur supérieure ou égale à environ un dixième de la distance entre les deux électrodes 14. With reference to FIG. 1, the passage means 8 preferably comprise bores having an axis substantially parallel to the main direction of flow of the substance. In addition, each of these bores has a length greater than or equal to approximately one tenth of the distance between the two electrodes 14.
Cette caractéristique est également valable pour l'ensemble des autres modes de réalisations préférés de l'invention. This characteristic is also valid for all of the other preferred embodiments of the invention.
La valeur minimale pour la longueur des alésages a été retenue en raison des résultats obtenus, démontrant que les pertes joules étaient fortement diminuées lors de l'utilisation des moyens d'isolation électrique 6 comportant de telles caractéristiques. The minimum value for the length of the bores was chosen because of the results obtained, demonstrating that the joules losses were greatly reduced when using the electrical insulation means 6 having such characteristics.
Il est cependant à noter que les alésages ne doivent pas s'étendre sur une longueur trop importante, pour éviter que les pertes de charge à It should be noted, however, that the bores must not extend for too long a length, in order to avoid that the pressure drops at
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l'intérieur des moyens d'isolation électrique 6 ne soient trop contraignantes. inside the electrical insulation means 6 are too restrictive.
Les moyens d'isolation électriques 6 munis des moyens de passage 8 sont également susceptibles de comprendre des moyens de filtration de la substance à traiter, ces moyens de filtration pouvant par exemple être constitués par les alésages des moyens de passage 8. The electrical insulating means 6 provided with passage means 8 are also capable of including means for filtering the substance to be treated, these filtering means being able for example to be constituted by the bores of the passage means 8.
De façon préférentielle, les électrodes 14 ont une surface restreinte et le volume de chaque zone de traitement 4 est dans ce cas inférieur à quelques centimètres cube. L'impédance de ce volume de substance est donc forte, ce qui permet d'utiliser des courants faibles pour réaliser le traitement. Il est alors possible de mettre en oeuvre des générateurs dont les courants délivrés et les coûts sont réduits par rapport à ceux de l'art antérieur. Preferably, the electrodes 14 have a restricted surface and the volume of each treatment zone 4 is in this case less than a few cubic centimeters. The impedance of this volume of substance is therefore strong, which makes it possible to use weak currents to carry out the treatment. It is then possible to implement generators whose currents delivered and costs are reduced compared with those of the prior art.
L'utilisation de générateurs d'impulsions 10 du type comportant des interrupteurs électroniques à base de semi-conducteurs ou de matrices de semiconducteurs est alors particulièrement adaptée au dispositif 1. Ces générateurs sont en effet conçus pour apporter une réponse industrielle à des coûts d'investissement et de fonctionnement faibles. De plus, la fréquence de récurrence des impulsions avec de tels générateurs peut atteindre 1 MHz, pour une durée d'impulsion allant d'environ 50 nanosecondes à environ 10 microsecondes. Toujours à l'aide de ces générateurs, le champ électrique pulsé à l'intérieur de chaque zone de traitement 4 a une valeur comprise de préférence entre environ 1 kV/cm et environ 100 kV/cm, ce qui The use of pulse generators 10 of the type comprising electronic switches based on semiconductors or semiconductor matrices is then particularly suitable for the device 1. These generators are indeed designed to provide an industrial response to costs of investment and low operating. In addition, the frequency of recurrence of the pulses with such generators can reach 1 MHz, for a pulse duration ranging from about 50 nanoseconds to about 10 microseconds. Still using these generators, the pulsed electric field inside each treatment zone 4 has a value of preferably between about 1 kV / cm and about 100 kV / cm, which
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assure la destruction de tout organisme indésirable ayant colonisé la substance à traiter. ensures the destruction of any unwanted organism that has colonized the substance to be treated.
Afin de réduire encore davantage la durée des impulsions pour traiter un volume de substance encore plus important, il est avantageux de coupler le générateur d'impulsions 10 à des moyens 12 de compression magnétique. En effet, seule l'amplitude de l'impulsion électrique ayant une influence sur la qualité du traitement, il est souhaitable de rendre ces impulsions les plus brèves possibles afin de limiter l'énergie consommée, et de n'engendrer qu'un faible réchauffement de la substance. Dans un cas comme celuici où le réchauffement de la substance est peu significatif, des moyens de refroidissement de la substance ne sont pas nécessaires. In order to further reduce the duration of the pulses to treat an even larger volume of substance, it is advantageous to couple the pulse generator 10 to means 12 of magnetic compression. Indeed, only the amplitude of the electric pulse having an influence on the quality of the treatment, it is desirable to make these impulses as short as possible in order to limit the energy consumed, and to generate only a slight warming of the substance. In a case such as where the heating of the substance is insignificant, cooling means of the substance are not necessary.
Enfin, pour un traitement plus efficace de la substance, le dispositif 1 est réalisé de sorte que l'écoulement de cette substance soit continue dans la zone d'écoulement 2, et que le champ électrique pulsé soit uniforme dans chacune des zones de traitement 4. On peut ainsi obtenir un traitement de très bonne qualité à l'aide d'un champ électrique pulsé sensiblement perpendiculaire à la direction principale d'écoulement de la substance. Finally, for a more efficient treatment of the substance, the device 1 is made so that the flow of this substance is continuous in the flow zone 2, and the pulsed electric field is uniform in each of the treatment zones 4 It is thus possible to obtain a very good quality treatment using a pulsed electric field substantially perpendicular to the main flow direction of the substance.
L'invention concerne également un procédé de traitement par champ électrique pulsé d'une substance en écoulement colonisée par au moins un organisme indésirable, ce procédé étant apte à être mis en oeuvre par un dispositif 1 tel que celui décrit cidessus. The invention also relates to a pulsed electric field treatment method of a substance in flow colonized by at least one undesirable organism, this method being able to be implemented by a device 1 such as that described above.
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Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier au dispositif et au procédé qui viennent d'être décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the device and the method which have just been described, only by way of non-limiting examples.
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