conception d'un pasteurisateur à jus en circuit fermé

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Compagnon
Bonjour à tous,

merci à @ramses pour son post inspirant https://www.usinages.com/threads/realisation-dun-pasteurisateur-a-jus-de-pomme.50199/
A mon tour, je souhaite mettre au point un pasteurisateur à jus mais avec un cahier des charges particulier.

Cahier des charges :

L'objectif est de pasteuriser du jus de fruit
et de :
1- maîtriser la température minimum et un temps d'exposition minimum garanti
pour garantir une bonne pasteurisation
et éviter de constater a posteriori en sortie que la temp a été trop basse, de devoir reverser le liquide en amont, nettoyer la bouteille, etc...

2- atteindre rapidement la température de pasteurisation
pour conserver au maximum les propriétés organoleptiques des jus (goût, couleur, vitamines)
donc éviter le système demi-tonneau où l'on plonge des bouteilles pleines de jus froid ou les électrodes dans le tonnelet de jus

3- limiter la demande en puissance de chauffe
pour un usage nomade avec puissance électrique limitée à 1000 ou 1200W

4- pasteurisation non continue : bouteille par bouteille
pouvoir travailler facilement des petites quantités
pour pouvoir faire des pauses et éviter le stress de grosses quantités pendant des heures


► pasteurisation :
https://www.biolineaires.com/conservation__les_procedes_thermiques/
Pasteurisation entre 62 °C et 88 °C. Au-delà de 100°C c'est une stérilisation.
La pasteurisation réduit de manière significative le nombre de micro-organismes dans le produit pasteurisé.
Plus le milieu est basique, plus la résistance à la chaleur est élevée : par exemple, dans un jus de fruit ayant un pH acide <4,5 la température peut être plus basse.
Après pasteurisation, les aliments sont refroidis rapidement autour de 3 à 4 °C afin de prévenir la multiplication des bactéries qui n’auraient pas été détruites. A voir un "refroidisseur" pour un second projet :wink:

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pasteurisation

Voici pour l'intro :)

PS : A noter qu'il n'y a malheureusement pas de remorque mobile de pasteurisation vers chez moi, ce qui m'oblige à bricoler mon propre système
http://juspurlub.fr/
https://www.pepipom.be/la-presse-mobile/
https://www.rouletapomme.fr/etapes-de-fabrication/pasteurisation/
http://www.vergers-vivants.fr/wp/ressources/valorisation-transformation/faire-du-jus-avec-latelier-mobile/
 
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► Idée et Conception :
L'idée est de remplir un circuit de serpentin avec le volume d'une bouteille
ensuite le jus tournerait en boucle dans ce serpentin
jusqu'à ce que la température de pasteurisation 74°C soit atteinte et puis maintenue pendant une durée de 2 minutes
ensuite on peut remplir la bouteille en sortie

1633524122770.png


En faisant tourner en boucle le jus dans le serpentin, on gagne ainsi en puissance électrique consommée.
► Résistance chauffante :
formules

Ramsès :
2 l/min => 120 l/h avec D T = 60°C ça donne 120 x 60 x 1.163 = 8,4 kW résistance chauffante
Si je passe 1 litre en 5 minutes => 12 l/h soit seulement 840 W : je suis dans ma puissance acceptable :)

https://www.vulcanic.com/fr/calculs/calculer-puissance-de-chauffe/determination_puissance_installer_chauffage_debit_gaz_liquide/
j'ai cherché la formule de mon côté et je trouve bien la même chose
1 litre en 5 minutes => 12 l/h => 12 kg/3600 sec = 0.0033 kg/s

P = 0.0033 (kg/s) x 4186 (J/kg/°C) x 60° = 837 W avec une marge de 20% je suis à 1000 W parfait

► serpentin :
cahier des charges :

il faut que je trouve un serpentin qui contient 1 litre de liquide
Volume (L)= ز (mm) / 4 * PI * Long (m) / 1000

il faut que je choisisse un diamètre adapté :
dans le commerce on trouve une gamme de serpentin (brassage de la bière) entre 7mm (serpentin modérateur conçu pour baisser la pression par les pertes de charges) et 11mm (pour les serpentins refroidisseur de moût : gros débit pour gros échange de chaleur)

petit Øint 7mm ?
l'échange de chaleur sera plus rapide
y aura-t-il des pbs pour bien se vider (effet de capillarité) ?
pertes de charges importantes même s'il y aura la pompe pour assurer le débit
pour 1 litre, il faut une très grande longueur => 26 ml donc un gros encombrement

je pense plutôt partir sur plus gros
Øint 10mm ?
il faudra attendre plus longtemps pour le transfert de chaleur (à quantifier)
mais plus compatible avec les débits attendus 1 à 3 litres par minutes
1 litre => 13 ml de serpentin Ø10mm intérieur


► pompe :
je vise deux débits dans l'idée :
un débit de circulation 1 litre par minute (cela expose le jus à la temp cible de 2 minutes à travers au moins 2 tours dans le serpentin, ça paraît bien)
et un débit de vidange pour remplir la bouteille : 3 litres par minutes ? pour gagner du temps (si ça n'éclabousse pas)

idéalement, j'aimerai éviter de faire sortir puis rerentrer le tube à l'extérieur de la cocotte. Je préfèrerai que le fond de la cocotte serve de corps à la pompe péristaltique. :)

1 tour/sec pour un tube de 10mm => 3 L/min
 
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RacingMat
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Compagnon
Liste de course et budget :
Pour cela il faut :
- une pompe péristaltique avec un tube qui convient (température et robustesse)
- un capteur de temp dans le circuit
- un automate (arduino) et une carte de commande du moteur
- un serpentin inox (pas cuivre)
- des raccords en T et une vanne
- une résistance électrique et un système de thermostat pour maintenir la température de la cocotte
- une cocotte
- une isolation thermique de la cocotte : plaque de liège expansé 10 mm
 
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Automatisation :
1/ température du bain-marie dans la cocotte
produit sur étagère :
un thermostat (MH 2000) avec sa sonde dans le bain marie et la résistance de 1200W 230V branchée dessus
1633515004756.png



2/ température du jus dans le circuit en boucle

- 1 capteur de température dans le circuit (c'est plus difficile que le capteur astucieusement planté dans le tube silicone de remplissage de la bouteille (pas de pression, pas d'étanchéité)
- raccord ? soudure d'un doigt de gant ? (Ramsès conseille la brasure à l'argent)
- la carte de contrôle du moteur de la pompe péristaltique
- un arduino
- le timer interne de l'arduino : sa précision sera largement suffisante
- un voyant Vert à allumer
(- un potentiomètre pour ajuster la température de consigne ?)

séquence :
prise de température (toutes les secondes ou même moins)
si > 72°C alors démarrer chrono
si temp <72°C alors repasser le chrono à zéro & éteindre la diode verte
quand chrono > 2 minutes alors allumer la diode verte
 
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RacingMat
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Compagnon
► mes questions / mes doutes :
- réussir à intégrer la pompe péristaltique dans la cocotte ? pour éviter une perte de calories
+ je peux mettre le moteur à l'extérieur au-dessus avec une grande broche qui plonge dans le liquide

+ je sais que je peux laisser tourner le pasteurisateur en pause (en remplissant le serpentin avec de l'eau)
- mais entre deux lot, est ce que le serpentin vide à 72° pendant quelques dizaines de secondes pourrait coller des résidus sur ses parois .

- arriver à mettre en place une sonde de temp dans le liquide du serpentin tout en assurant son étanchéité.
(le plonger par l'entrée entonnoir ?)

- souder le circuit inox ou utiliser des tuyaux souples avec des colliers pour raccorder les différentes parties ?
 
Dernière édition:
B
Beber70
Compagnon
Bonjour,
Je pasteurise mon jus de pomme depuis des années de la façon suivante:
Le jus est stocké dans un récipient à 1,5 m de haut avec une vanne en bas, puis il descend dans un serpentin qui tourne dans une lessiveuse contenant de l'eau que je maintien en température grâce à un brûleur gaz.
A la sortie du serpentin un robinet à levier, j'appuie ça coule.
La gestion de la température se fait par un thermomètre dans un doigt de gant sur la sortie du jus, c'est visuel.
Je règle mon débit de jus en fonction de la température de sortie.
Si le jus est trop froid à l'entrée et m'oblige à réduire trop le débit je rajoute une résistance chauffante de machine à laver dans la lessiveuse.
Le serpentin doit faire 10m de long en tube 8/10 et je rempli environ 1 bouteille en moins d'une minute.
 
E
enguerland91
Compagnon
Une idée comme ça proposée à la réflexion. Pour chauffer le jus il suffit de faire passer un courant électrique régulé dans le serpentin. L'inox est résistant et un courant assez faible sera suffisant avec une tension assez faible. Le serpentin est enfoui dans une caisse remplie de vermiculite.
 
RacingMat
RacingMat
Compagnon
bonne idée, c'est le principe du "chauffage ohmique"
mais vu les inconvénients (voir lien ci-dessous), cela ne semble pas adapté à une solution DIY maison (electrodes en titane platiné, risque d'arc électrique, chauffage non uniforme)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Chauffage_ohmique

Il y a aussi les pasteurisateur à électrodes que l'on plonge dans une bonbonne (moins d'inconvénient, ils sont utilisés dans les remorques mobiles
Mais ils s'utilisent en triphasé (mon cahier des charges limite malheureusement à 1200W monophasé)
Un thermoplongeur comprenant trois électrodes (charbons) est alimenté par du courant électrique 380 volts.
Voir le lien fourni par @ramses : https://www.jus-de-pomme.org/index.php/comprendre/la-pasteurisation
 
B
Beber70
Compagnon
J'ai oublié de préciser que c'est un serpentin en cuivre et pour palier les inconvénients de l'oxydation du tuyau à la mise en route je le rempli de jus de citron (pulco) et je le garde rempli tant que mon eau de chauffe n'est pas à température.
Puis quand je démarre je purge j'usqu'au jus de pomme.
Je prends quand même soin de remplir un verre témoin avant la première bouteille pour m'assurer que le jus de pomme une fois refroidit n'a pas le goût du cuivre mais depuis que j'utilise cette méthode c'est toujours OK.
pour info la contenance du serpentin doit faire environ 75 cl puisque la bouteille de pulco y passe.
 
brise-copeaux
brise-copeaux
Compagnon
Je pasteurise mon jus de pomme depuis des années
Salut,

Moi je comprend pas...jus de pommes c'est du cidre...nous ont à jamais pasteuriser...et c'est toujours comme ça en ce moment...ont fait 130 rasières par an, c'est plus ou moins 2000 litres de cidre, bien sûr c'est pour une consommation familiale, pas de vente.
Ha pour les coliques...oui oui ça existe quand ont prend du pur jus direct sorti de la presse...sinon une fois en bouteille ça ne bouche pas ou presque si mis au bon degré...nous c'est entre 1018 à1020.

@ +
 
B
Beber70
Compagnon
Mais je n'ai pas dit que je ne faisais pas de cidre :oops: :rolleyes:
 
E
enguerland91
Compagnon
bonne idée, c'est le principe du "chauffage ohmique"
mais vu les inconvénients (voir lien ci-dessous), cela ne semble pas adapté à une solution DIY maison (electrodes en titane platiné, risque d'arc électrique, chauffage non uniforme)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Chauffage_ohmique

Il y a aussi les pasteurisateur à électrodes que l'on plonge dans une bonbonne (moins d'inconvénient, ils sont utilisés dans les remorques mobiles
Mais ils s'utilisent en triphasé (mon cahier des charges limite malheureusement à 1200W monophasé)
Un thermoplongeur comprenant trois électrodes (charbons) est alimenté par du courant électrique 380 volts.
Voir le lien fourni par @ramses : https://www.jus-de-pomme.org/index.php/comprendre/la-pasteurisation
Mai non . mon idée c'est de faire parcourir le courant électrique dans le tube d'inox lui-même ce qui va le chauffer (effet Joule) et ensuite chauffer le jus
 
RacingMat
RacingMat
Compagnon
Oh, un effet Joule directement avec le serpentin inox lui-même :

Résistivité inox r = 0,75 Ω mm2/m
Section tube inox 11/10mm S = Pi x (11²-10²)/4 = 16,48 mm²
Longueur L = 13 ml
=> R = r / S x L = 0,59 Ω
je pense que le générateur va se mettre en court-circuit avec une si faible résistance

et pour atteindre 1000W de chauffage, ça donnerait
P = R x i² = 1000 W => i = 1690 A 41A
 
Dernière édition:
RacingMat
RacingMat
Compagnon
Salut,

Moi je comprend pas...jus de pommes c'est du cidre...nous ont à jamais pasteuriser..
je crois que c'est parce que les levures restent vivantes et après embouteillage elles consomment l'oxygène : ensuite ça reste stable.

https://normandie.chambres-agriculture.fr/fileadmin/user_upload/National/FAL_commun/publications/Normandie/cidre-fiche-elaboration-normandie.pdf
https://www.embouteille.com/embouteille-bouchons-en-liege-articles-pour-cavistes-guide-3-faire-du-cidre.htm

Mais je ne m'y connais pas en cidre (même si j'aime beaucoup), personnellement c'est pour conserver du jus de raisin :)
 
E
enguerland91
Compagnon
et pour atteindre 1000W de chauffage, ça donnerait
P = R x i² = 1000 W => i = 1690 A
Tu as oublié d'extraire la racine carré de 1690 = 41 A
Dans ces conditions de chauffage avec 1000 w tu fais rougir le tube d'inox
Si cette idée ne te plais pas tu oublies.
 
R
Rom'
Compagnon
L'idée est séduisante en effet,
Mais même si l'électricité prends évidemment le chemin le plus court, est ce qu'il ne risque pas d'y avoir une réaction électrolytique, même minime, avec le jus ?
 
jms
jms
Modérateur
Salut,

Moi je comprend pas...jus de pommes c'est du cidre...nous ont à jamais pasteuriser...et

Si la base est la même (des pommes broyées) le procédé est bien différent.
Dans un cas on laisse le mou fermenter, dans l'autre on le filtre pour ne garder que le jus et surtout on pasteurise ce jus pour que justement il ne fermente pas.
 
E
enguerland91
Compagnon
L'idée est séduisante en effet,
Mais même si l'électricité prends évidemment le chemin le plus court, est ce qu'il ne risque pas d'y avoir une réaction électrolytique, même minime, avec le jus ?
Il suffit de faire passer un courant alternatif par précaution.
Si on n'a pas un poste de soudage sous la main, il faut se procurer un poste à transfo PARKSIDE chez l'IDL et un régulateur de température suivi d'un relais statique (bien protégé contre les surtensions) pour faire l'essai Comme l'idée de départ est d'utiliser un serpentin en inox la manip n'est pas très dispendieuse mais c'est tellement plus évident d'efficacité que de plonger le serpentin dans de l'eau chaude
C'est d'autant plus efficace si on veut pasteuriser très peu de jus. Il faut mesurer le débit de jus pour qu'il reste 2 minutes dans le tube sans avoir à recycler le jus
 
M
marcosouplex
Apprenti
Histoire de pas te casser la tête si tu n'habite pas trop loin d'un lieu de passage du camion qui presse :
Tu emmène tes pommes et tu revient à la maison avec le jus en poches de 3 litres pasteurisé nickel chrome :)
Ca fera pas du bouteille par bouteille mais les ptits gars méritent d'être connus...
Bonne chance pour ton pastox
 
RacingMat
RacingMat
Compagnon
@marcosouplex : merci, je rajoute le lien dans le 1er post avec les autres. En effet, je n'ai pas de pressoir mobile vers chez moi...

un poste de soudage sous la main ou un poste à transfo PARKSIDE chez l'IDL
ça supporterait cette mise en presque court-circuit ?
 
Dernière édition:
RacingMat
RacingMat
Compagnon
Tel le scribe devant son pharaon, je vous retranscris ci-dessous un échange que j'ai eu le plaisir d'avoir avec le vénérable @ramses :)
qui a mené des essais méticuleux sur 7 ans de conservation et de comparaison entre jus pasteurisé, jus congelé, ...

Les règles d'une pasteurisation réussie :
- trier le mieux possible les fruits :
Certains pensent avoir un mauvais goût à cause d'une pasteurisation ratée alors que c'est simplement qu'il y a des fruits pourris dans le jus...
Ouvrir les pommes en 4 même celles qui ont un bel aspect extérieur !
Les pommes ramassées ne sont pas plus pourries que celles cueillies. En les ramassant tous les 4 jours, on peut les stocker 3 semaines avant de faire le jus (une seule couche dans un cageot).

- pour le jus de pomme éviter d'atteindre 80°C sous peine d'obtenir un goût de compote.

- stockage :
une fois la pasteurisation effectuée, stocker absolument à l'abri de la lumière directe, éviter les variations de température.

- un nettoyage impeccable du matériel en fin de pressage, garantit la bonne pasteurisation de l'année prochaine !
/!\ le jus a tendance à se coller sur les parois :
utiliser de la soude caustique en cristaux (utiliser des lunettes de protection, des gants, un tablier)
1/2 litre à faire circuler dans un serpentin de 20 ml pendant 10 min quand il reste encore chaud
puis une seconde dose : on obtient normalement un liquide clair à la fin de la seconde dose.
Utiliser des tuyaux silicones transparents qui permettent de vérifier la propreté.

- un bon nettoyage des bouteilles (to be continued : le scribe n'avait plus de tablettes d'argile)

Alternative : la congélation
la congélation fonctionne bien. Le goût est identique à celui du jus pasteurisé.
à stocker debout, avec 15% de vide pour éviter l'éclatement, bouteille eau gazeuse ou plate fonctionnent aussi
durée max de conservation 18 mois

Conseils :
- Avoir un gros volume d'eau autour du serpentin, permet d'avoir une température plus stable pendant les coulées
sinon il y a un risque que la durée d'exposition à la température de pasteurisation soit trop courte.
Un bon rythme pour travailler seul est 1min20 coulée / 10 sec de pause pour changement de bouteille / 1min20
- un gros volume d'eau ne permet pas de baisser la puissance de chauffe requise (il y a toujours les mêmes calories absorbées par le débit de jus froid)
- attention à l'accumulation des dépôts sur les parois avec un système en boucle fermé
- si on est limité par sa puissance électrique disponible (comme dans mon cas), préférer un chauffage gaz. La régulation de la température est plus compliqué en tout électrique mais reste possible avec une vanne de poële à gaz que l'on peut récupérer chez un chauffagiste. Il faut toutefois tromper la sonde qui n'est pas prévue pour fonctionner sur cette plage de température, avec un complément de réchauffage par une petite résistance céramique.

merci pour tous ces bons conseils d'expérience :)
 

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