Manuel d'inspection des installations
13 - Définitions du procédé pour les procédés thermiques

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Sujet 1 Politique de contrôle des procédés thermiques pour les conserveries enregistrées au fédéral

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1. Portée

Le présent document porte sur les règlements, la politique et les procédures régissant le contrôle des procédés thermiques pour la stérilisation commerciale des aliments en conserve peu acides et peu acides acidifiés. Il explique les mesures de réglementation relatives au contrôle des procédés thermiques que doivent respecter les conserveries enregistrées et qui s'ajoutent aux exigences générales pour l'enregistrement des établissements, mentionnées au sujet 1 du chapitre 2, au sujet 2 du chapitre 5 et au sujet 2 du chapitre 6 du présent manuel.

2. Autorisations

Loi sur l'inspection du poisson, S.R.C., 1985, c. F-12; Partie I, Règlement sur l'inspection du poisson (RIP), C.R.C., 1978, c. 802.

Article 34 (RIP)

Le poisson mise en conserve doit être stérilisé au moyen d'une méthode approuvée par le président de l'Agence.

3. Définitions

Aliment peu acide acidifié : aliment peu acide auquel un ou plusieurs produits ou aliments acides ont été ajoutés et qui a été traité de sorte que le pH à l'équilibre de tous ses composants soit d'au plus 4,6 à la fin du procédé thermique.

Montée en pression : temps requis, incluant la durée d'évacuation de l'air, pour obtenir la température de traitement à partir du moment de l'introduction de la vapeur dans l'autoclave.

Stérilisation commerciale du poisson en conserve : condition du produit du poisson en conserve qui a subi un traitement thermique, seul ou en combinaison avec d'autres traitements, qui rend l'aliment exempt de microorganismes viables, y compris les spores, capables de proliférer aux températures normales d'entreposage et de distribution du produit.

Un tel procédé est conçu pour entraîner une réduction de la charge de l'organisme de référence, Clostridium botulinum, de 12 log (concept 12D). Cette valeur peut ne pas garantir la destruction de tous les organismes nuisibles. Il revient aux transformateurs de déterminer les facteurs critiques qui garantiront une destruction complète de l'agent pathogène C. botulinum ainsi que des autres organismes nuisibles.

Conserve : contenant fermé hermétiquement.

Conserve de poisson : désigne du poisson mis en boîte et stérilisé;

Mesure de contrôle : action visant à éliminer ou à réduire à un niveau acceptable toute menace à l'innocuité du produit.

Action corrective : procédure à suivre lorsqu'un écart par rapport à la limite critique d'un plan HACCP survient ou lorsque les résultats de la surveillance du plan des programmes préalables ou du plan d'action réglementaire indiquent que le Règlement sur l'inspection du poisson n'est pas respecté.

Point critique à maîtriser : point, dans une opération de traitement, auquel on peut appliquer un contrôle et éliminer un danger pour l'innocuité du produit ou le réduire à un niveau acceptable.

Facteur critique : tout facteur physique et chimique qui peut influer sur la réponse thermique d'un produit à un procédé thermique et qui, lorsqu'il varie, peut modifier le protocole du procédé, dont le contenant, l'autoclave et les conditions de traitement.

Limite critique : valeur maximale ou minimale à laquelle le danger doit être contrôlé à un point critique à maîtriser.

Écart : absence de protocole pour le procédé thermique, non-respect des facteurs critiques liés à la réalisation du procédé thermique ou des limites critiques associées au procédé.

Procédure en cas d'écart : ensemble des actions correctives documentées mises en oeuvre lorsqu'il y a écart.

Documentation : enregistrement physique ou électronique des procédures ou des activités à suivre associées au procédé thermique. La documentation explique les mécanismes de contrôle en place et la façon dont ils fonctionnent. Ils comprennent entre autres les formules, procédures ou spécifications écrites utilisées par le transformateur ou exigées par le fabricant.

pH à l'équilibre : condition atteinte dans un aliment peu acide acidifié lorsque le pH de tous ses composants reste inchangé.

Tests de pénétration de la chaleur : essais scientifiques menés pour déterminer les caractéristiques du réchauffement et du refroidissement d'un ensemble produit-emballage dans un autoclave donné afin d'établir des procédés thermiques sûrs qui permettront la stérilisation commerciale des produits ou d'évaluer les écarts par rapport au processus (voir le sujet 3 du chapitre 13 du présent manuel traitant du protocole des études de pénétration de la chaleur).

Contenant fermé hermétique : contenant qui empêche l'entrée des microorganismes, notamment les spores.

Incubation : procédé par lequel des échantillons de produit soumis à un traitement thermique sont maintenus à une température donnée, pendant une période donnée, afin de déterminer s'il y a eu croissance de la charge de microorganismes ou apparition d'autres problèmes.

Température initiale : température du produit dans le contenant le plus froid au moment où la stérilisation commence.

Température initiale minimale : température du produit dans le contenant le plus froid, pour laquelle le procédé thermique a été établi.

Contenant inoculé : contenant utilisé dans des expériences scientifiques et dans lequel on ajoute à un substrat (produit) les microorganismes cibles pour confirmer la validité d'un procédé théorique.

Valeur létale : la valeur F est le temps correspondant à T ' Tx sur la courbe de la durée thermique mortelle (log tgm vs T). Cette valeur est souvent désignée comme la valeur létale du procédé et est l'équivalent du temps en minutes nécessaire, à une température donnée, pour réduire la charge bactérienne d'un organisme cible dont la valeur z est définie. La valeur de stérilisation d'un procédé est généralement exprimée par une valeur F0 qui est l'équivalent du nombre de minutes requises pour détruire un nombre donné d'organismes dont la valeur z est de 10 °C (18 °F) à un chauffage équivalent à 121 °C (250 °F).

Aliment peu acide : aliment dont n'importe quel composant a un pH supérieur à 4,6 et une activité de l'eau supérieure à 0,85.

Preuve tangible : information dont on peut prouver la véracité en se fondant sur des faits obtenus par l'observation, la mesure, les tests ou autres moyens.

Autorité reconnue en matière de procédé thermique : toute personne ou tout organisme reconnu par l'Agence comme compétent dans la conception et l'évaluation des procédés thermiques, ce qui suppose les compétences suivantes:

  • connaissance étendue des caractéristiques du produit, des facteurs critiques associés au procédé thermique et de l'effet que les procédures et les appareils commerciaux auront sur les caractéristiques liées au réchauffement et au refroidissement du produit et la réalisation du procédé thermique;
  • expérience de la conduite d'études sur le traitement thermique des aliments, comme celles ayant trait à la pénétration de la chaleur, à la répartition de la chaleur, à la durée létale du traitement thermique, à la validation et à d'autres méthodes scientifiques liées au traitement thermique;
  • aptitude à évaluer les données produites par ces études et ces tests pour montrer que le procédé thermique utilisé dans la production d'aliments salubres sous forme commerciale stérile est efficace et que des essais ont été effectués pour déterminer tous les facteurs qui pourraient affecter les caractéristiques de chauffage du produit et l'innocuité du produit final.

Vérification du procédé : confirmation écrite, d'un spécialiste du traitement thermique ou d'une autorité reconnue en la matière, que la létalité calculée en utilisant un procédé non normalisé permet d'obtenir la stérilité commerciale ou que l'utilisation d'un procédé normalisé permet d'obtenir la stérilité commerciale.

Registres : observations, mesures et autres données écrites par le transformateur ou enregistrées par de l'équipement de surveillance pour déterminer le respect des limites critiques, des facteurs critiques ou d'autres exigences stipulées pour les procédés.

Autoclave : récipient sous pression conçu pour le traitement thermique d'aliments emballés dans des contenants hermétiques au moyen d'un fluide caloporteur approprié et, s'il y a lieu, d'une surpression.

Protocole du procédé : procédé thermique qui, seul ou combiné à des facteurs critiques validés par un spécialiste du traitement thermique ou une autorité reconnue en la matière, pour un produit donné (formulation), un type de contenant et ses dimensions de même qu'un système de procédé thermique, sera suffisant pour obtenir la stérilité commerciale.

Procédé normalisé : procédé thermique qui a été publié et soumis à l'examen des pairs, pour lequel la stérilité commerciale a été confirmée par des méthodes scientifiques généralement acceptées et qui a été conçu pour l'obtention de la stérilité commerciale.

Test de la distribution de la chaleur : essai visant à établir la durée, la température et d'autres paramètres nécessaires pour garantir qu'une température uniforme a été atteinte dans l'autoclave.

Procédé thermique : traitement thermique requis pour l'obtention de la stérilité commerciale et qui s'effectue pendant une période et à une température données.

Spécialiste du traitement thermique : personne ou organisme possédant une connaissance experte des exigences du traitement thermique pour les aliments placés dans des contenants hermétiques, ayant accès à des installations pour faire ce genre de détermination et désigné par la conserverie pour établir le protocole du procédé thermique et le protocole de ventilation. Le spécialiste du traitement thermique doit :

  • établir le procédé thermique, notamment préciser tous les facteurs critiques;
  • établir le protocole de ventilation;
  • veiller à ce que l'autoclave puisse effectuer le procédé thermique;
  • analyser les écarts par rapport au procédé et indiquer au transformateur les actions correctives qui s'imposent.

Délai : temps écoulé entre le sertissage des contenants et le début de la stérilisation.

Produit insuffisamment traité : produit qui a reçu un traitement thermique, mais qui ne répond pas à toutes les exigences mentionnées dans le protocole du procédé.

Produit non traité : produit enfermé dans un contenant scellé hermétiquement, mais qui n'a pas été encore reçu de traitement thermique.

Évacuation de l'air : évacuation complète de l'air des autoclaves à vapeur par les orifices d'expulsion au moyen de l'introduction de vapeur ou d'autres méthodes appropriées, avant l'obtention de la température de stérilisation.

Protocole de ventilation : conditions données de durée et de température qui doivent être atteintes pour permettre l'évacuation efficace de l'air de l'autoclave, de sorte qu'une température uniforme soit obtenue dans l'autoclave. Le protocole de ventilation est déterminé par l'analyse des données générées durant un test de la distribution de la chaleur.

Vérification : confirmation, au moyen d'un examen et de preuves tangibles, que les exigences spécifiées (normes) ont été satisfaites.

Activité de l'eau : ratio de la pression de la vapeur de l'eau d'un aliment par rapport à la pression de la vapeur de l'eau pure à la même température et à la même pression.

4. Politique

4.1 Aucune conserve de poisson ne doit être traitée au moyen d'un procédé thermique dans un établissement enregistré au fédéral avant qu'un plan du Programme de gestion de la qualité (PGQ) ait été conçu et mis par écrit et que la vérification des systèmes du transformateur ait été acceptée par la Division du poisson, des produits de la mer et de la production de l'Agence canadienne d'inspection des aliments (ACIA) pour le produit du poisson en conserve visé.

4.2.1 Les données suivantes doivent être consignées dans le PGQ du transformateur aux fins de consultation par l'ACIA :

  1. rôles et responsabilité de la direction (renseignements recommandés);
  2. renseignements sur le produit et les procédés;
  3. description du produit, qui doit contenir les propriétés et les caractéristiques décrites à l'article 2 du Règlement sur l'inspection du poisson, lesquelles sont importantes pour garantir un niveau d'innocuité acceptable dans les produits du poisson en conserve;
  4. schéma de traitement qui expose toutes les étapes de la production et aide à déterminer celles, parmi ces dernières, qui sont importantes dans le traitement d'un produit du poisson en conserve sûr qui réponde à toutes les exigences réglementaires;
  5. plan préalable;
  6. plan d'action en matière de réglementation;
  7. plan de l'analyse des risques et de l'analyse des contrôles critiques (HACCP).

4.2.2 La liste suivante décrit le type de données qui doivent être consignées dans les dossiers du PGQ :

  1. le nom et l'adresse du spécialiste du traitement thermique ou de l'autorité reconnue en la matière;
  2. la formulation du produit et sa préparation;
  3. le type de contenant et ses dimensions;
  4. le protocole de ventilation (durée et température) pour le système d'autoclave particulier de la conserverie;
  5. la durée du procédé, sa température et la procédure de refroidissement pour le traitement d'un produit du poisson en conserve particulier;
  6. les données sur la pénétration de la chaleur pour le produit du poisson en conserve visé ou une lettre du spécialiste du traitement thermique de la conserverie ou d'une autorité reconnue en la matière;
  7. les tests de distribution de la chaleur dans l'autoclave et une description de cette dernière (un description de l'autoclave de la conserverie se trouve à l'annexe A);
  8. la méthode de chargement des contenants dans l'autoclave;
  9. une vérification écrite du procédé thermique utilisé par le transformateur, fourni par le spécialiste du traitement thermique ou une autorité reconnue en la matière, pour les procédés normalisés et non normalisés;
  10. procédé thermique non normalisé : documentation écrite indiquant la valeur létale minimale générée par le procédé thermique pour l'obtention de la stérilité commerciale;
  11. procédé thermique normalisé : vérification écrite du spécialiste du traitement thermique ou d'une autorité reconnue en la matière indiquant que le procédé permet l'obtention de la stérilité commerciale;
  12. tous les facteurs critiques qui permettent l'obtention de la stérilité commerciale doivent être indiqués pour garantir la conformité du procédé thermique;
  13. conditions dans lesquelles sont effectués les tests utilisés dans la conception du procédé thermique.

La présente liste n'est pas exhaustive, puisque d'autres renseignements peuvent être pertinents pour un procédé donné. Dans ce cas, ils doivent être inscrits dans les dossiers.

4.3 Le protocole de ventilation doit être fondé sur des tests de distribution de la chaleur, effectués sous la surveillance du spécialiste du traitement thermique ou d'une autorité reconnue en la matière. Le protocole doit déterminer la durée et la température minimales qui permettront l'atteinte d'une température uniforme dans un autoclave donné. Il doit préciser les conditions d'essais et tous les facteurs critiques qui influeront sur l'atteinte d'une température uniforme, comme la valeur de la pression du collecteur de vapeur, les dimensions et l'espacement des perforations des séparateurs, le réglage des robinets, la charge du contenant, le nombre maximal d'autoclaves qui évacuent l'air simultanément et d'autres opérations pouvant influer sur l'évacuation de l'air.

4.4.1 La Division du poisson, des produits de la mer et de la production reconnaît que le bulletin 26L portant sur les procédés thermiques pour les contenants en métal des aliments peu acides, émis par la Grocery Manufacturers Association (anglais seulement) (GMA), présente des procédés normalisés. Le transformateur qui utilise l'un des procédés normalisés mentionnés dans le bulletin 26L n'aura pas à déclarer la valeur létale (Fo) générée par le procédé.

Cependant, le transformateur doit avoir en sa possession un rapport écrit prouvant qu'il a fait vérifier par un spécialiste du traitement thermique ou une autorité reconnue en la matière que le procédé normalisé utilisé par le transformateur pour obtenir la stérilité commerciale satisfait à tous les paramètres de conception du procédé et facteurs critiques associés au produit soumis au traitement thermique et à la stérilisation commerciale. La stérilité commerciale n'est pas définie dans la réglementation en tant que valeur de stérilisation (Fo), mais on convient, à l'échelle internationale, qu'une valeur de stérilisation minimale (Fo) de trois minutes est nécessaire à l'obtention de l'innocuité microbiologique d'un aliment peu acide. Il est de la responsabilité du transformateur de déterminer quels facteurs critiques garantiront la destruction de l'agent pathogène C. botulinum ainsi que des autres organismes nuisibles. En se fondant sur ces données, il peut se rendre compte qu'une valeur de stérilisation (Fo) supérieure à 3 peut être nécessaire. La vérification écrite fournie par le spécialiste du traitement thermique ou l'autorité reconnue en la matière doit être déposée dans les dossiers du PGQ du transformateur.

4.4.2 Si un procédé non normalisé est utilisé, le transformateur doit avoir dans ses dossiers de la documentation soutenant la conception et l'élaboration du procédé thermique. Le spécialiste du traitement thermique ou l'autorité reconnue en la matière doit fournir une vérification écrite où il confirme que le procédé utilisé par le transformateur permet d'obtenir la stérilité commerciale et où il doit rapporter la valeur létale (Fo) minimale du procédé. La stérilité commerciale n'est pas définie dans la réglementation en tant que valeur de stérilisation (Fo), mais on convient, à l'échelle internationale, qu'une valeur de stérilisation minimale (Fo) de trois minutes est nécessaire à l'obtention de l'innocuité microbiologique d'un aliment peu acide. Il est de la responsabilité du transformateur de déterminer quels facteurs critiques garantiront la destruction de l'agent pathogène C. botulinum ainsi que des autres organismes nuisibles. En se fondant sur ces données, il peut se rendre compte qu'une valeur de stérilisation (Fo) supérieure à 3 peut être nécessaire.

4.4.3 Tous les facteurs critiques liés au produit, comme l'a précisé le spécialiste du traitement thermique, doivent être surveillés et contrôlés dans le cadre du PGQ de la conserverie. Le transformateur doit tenir des registres à cet effet.

4.5 Lorsque des modifications de conception sont apportées à l'autoclave, aux conduites d'alimentation en vapeur ou à l'équipement auxiliaire qui peuvent se répercuter sur la distribution de la chaleur, un test de distribution de la chaleur doit être effectué pour vérifier l'efficacité du protocole de ventilation et l'équipement doit être inspecté par le spécialiste du traitement thermique, conformément aux exigences des chapitres 5.2 et 6.2 du présent manuel, avant le début de la production. Tous les documents pertinents indiquant que le protocole de ventilation a été vérifié doivent être disponibles pour examen.

Le remplacement d'un diffuseur de vapeur par un autre exactement identique ne devrait pas requérir l'exécution d'autres essais, mais il faut effectuer un test de distribution de la chaleur pour valider des changements si on modifie le diamètre des conduites, les dimensions des perforations ou leur espacement. L'installation de nouveaux appareils de robinetterie (régulateur automatique) est en principe acceptée, pourvu que le transformateur puisse démontrer qu'ils ont le même coefficient de débit (Cv) que les anciens.

4.6 L'ACIA vérifiera tous les autoclaves et les procédés thermiques prévus dans le protocole. Elle vérifiera aussi les noms et compétences du spécialiste du traitement thermique ou de l'autorité reconnue en la matière auquel fait appel le transformateur. Les résultats de la vérification de l'autoclave seront consignés sur le description des autoclaves de la conserverie (annexe A), qui fera partie de la vérification menée dans le cadre du PGQ de la conserverie.

4.7 Dans l'éventualité d'un écart par rapport au procédé, le transformateur doit, conformément au PGQ, prévoir une procédure pour contrôler efficacement le produit; évaluer l'écart pour garantir que les risques potentiels pour la santé et la sécurité ont été éliminés et que la stérilité commerciale a été obtenue; prendre les mesures nécessaires à l'égard du produit. Il doit garder le produit à des fins d'évaluation et d'élimination par le spécialiste du traitement thermique ou l'autorité reconnue en la matière lorsque les facteurs critiques d'un protocole de procédé n'ont pas été satisfaits.

4.8 Afin de pouvoir s'adapter à l'évolution des protocoles de procédés et de ventilation, les établissements enregistrés pourront exécuter des tests de distribution de la chaleur et des tests de pénétration de la chaleur, sous la direction d'un spécialiste du traitement thermique ou d'une autorité reconnue en la matière. Toutes les données pertinentes pour ces tests doivent être inscrites dans les dossiers du PGQ du transformateur.

5. Formulaires et documents

L'utilisation des feuilles de travail suivants est facultative.

  • Description de l'autoclave de la conserverie
  • Description détaillée de l'autoclave de la conserverie

Sujet 2 Lignes directrices pour les études de distribution de température lors de traitement thermique en autoclaves statiques traditionnels à l'exclusion des autoclaves sans panier

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1. Introduction

Ces lignes directrices ont été préparées conjointement par Agriculture et Agro-alimentaire Canada, Pêches et Océans Canada et Santé Canada. Elles présentent les éléments importants à être considérés lors de la conduite d'essais de distribution de la température pour tout produit devant être traité par la chaleur dans les autoclaves statiques traditionnels à l'exclusion des autoclaves sans panier.

Lorsque c'est nécessaire, les résultats des essais de distribution de chaleur seront évalués par ces ministères en se basant sur ces lignes directrices. Seules les personnes qualifiées et connaissant les autoclaves statiques devraient effectuer et évaluer les résultats de tels essais.

2. Application

Des études de distribution de chaleur devraient être faites afin de: développer ou valider une méthode de purge; déterminer une zone froide ou une zone se réchauffant plus lente en préparation des essais de pénétration de la chaleur; dans le cas de nouvelles installations; et lors de tout changement qui pourrait affecter la distribution de la température dans la zone de traitement du produit. Voici quelques exemples : changement dans les conduites de distribution de vapeur, diminution de la pression dans les conduites de vapeur, changement dans la façon de charger les contenants, changements apportés aux paniers et/ou aux intercalaires, etc.

3. État du système de procédé thermique

Avant de choisir le ou les autoclaves d'essai, il faut faire un relevé des données suivantes:

3.1 Diagramme

Un tracé détaillé identifiant tout l'équipement nécessitant un approvisionnement en vapeur (incluant le système de numérotation servant à désigner chaque autoclave), ainsi que l'agencement des conduites d'approvisionnement en vapeur, devrait être établi de la façon stipulée plus loin. (Noter qu'il est recommandé d'identifier les conduites de vapeur menant aux autoclaves séparément des conduites destinées à l'approvisionnement en vapeur d'autres appareils.)

3.2 Approvisionnement en vapeur des autoclaves

3.2.1 Capacité de la ou des chaudières (psi ou kPa)

Consigner les réglages réels et possibles, la quantité de vapeur développée et disponible, par exemple, livres ou kilogrammes de vapeur produites par unité de temps.

3.2.2 Pression à la conduite principale de l'autoclave

Il importe de s'assurer que la vapeur se rend aux autoclaves sous une pression et dans un volume adéquats. On devrait effectuer cette mesure au moment où l'approvisionnement en vapeur est soumis à la demande opérationnelle maximale.

3.2.3 Tuyauterie et soupapes

Noter le diamètre et la longueur des tuyaux, ainsi que la dimension et le type de soupapes de la conduite principale de vapeur, immédiatement avant le régulateur de pression ou de vapeur jusqu'à la ou les chaudières du ou des autoclaves.

3.2.4 Toutes les conduites de vapeur raccordées n'allant pas aux autoclaves

Inscrire les dimensions de toutes les conduites de vapeur raccordées à la conduite principale, en prenant soin de noter tous les équipements fonctionnant à la vapeur (p. ex. les appareils de blanchiment, les enceintes de préchauffage, etc.)

3.3 Autoclave(s)

Un diagramme détaillé de chaque autoclave, incluant le matériel nécessaire à son fonctionnement, tel qu'identifié plus loin, doit être élaboré. Si les autoclaves sont de même configuration, un seul diagramme suffira. Le(s) numéro(s) du ou des autoclaves désignés doit (doivent) apparaître sur le schéma. Le système devrait inclure l'ensemble complet du collecteur.

3.3.1 Enceinte de l'autoclave

Enregistrer le type de l'enceinte et ses dimensions internes. S'il s'agit d'autoclaves verticaux, noter la présence de guides de centrage et/ou de déflecteurs.

3.3.2 Paniers d'autoclave

Noter le nombre maximal de paniers utilisés lors de chaque essai ainsi que leur forme et leurs dimensions.

3.3.3 Approvisionnement en vapeur du régulateur de pression ou de vapeur jusqu'à la conduite principale de l'autoclave

Enregistrer le diamètre des tuyaux, le type et les dimensions des soupapes, les régulateurs de pression/de vapeur, ou les soupapes de détente, et tous les raccordements de tuyauterie, incluant les conduites de dérivation et les distributeurs de vapeur (forme, diamètre, longueur, emplacement; nombre, diamètre et configuration des perforations des tuyeaux).

3.3.4 Commandes de vapeur

Prendre note du type de commande (qu'elle soit actionnée par la température ou la pression) ainsi que de l'emplacement du capteur du régulateur.

3.3.5 Système pneumatique de commande (le cas échéant)

Noter la taille de compresseurs d'air, la capacité du sécheur à air, le type et l'emplacement des filtres. Inclure le niveau de pression qui doit être maintenu durant les opérations et comment cette pression est contrôlée.

3.3.6 Tuyauterie supplémentaire et équipement nécessaire

Enregistrer les informations suivantes :

  1. Tuyaux de purge : emplacement, longueur et diamètre des tuyaux; type et taille des soupapes;
  2. Collecteur de purge : emplacement, longueur et diamètre de tous les tuyaux et de tous les raccordements, type et diamètre, le cas échéant;
  3. Robinets de purge et silencieux : emplacement, nombre, taille et construction;
  4. Drains : emplacement et taille. De plus, noter où sont situés les drains et s'ils communiquent avec l'atmosphère;
  5. Arrivée d'eau (le cas échéant): emplacement et diamètre des tuyaux, type et taille de la soupape;
  6. Arrivée d'air (le cas échéant): emplacement et diamètre des tuyaux, type et taille de la soupape et la pression d'air disponible;
  7. Dispositif de mesure de la température (Thermomètre à mercure ou l'équivalent): emplacement de la sonde sur l'autoclave ainsi que la date et l'année à laquelle il a été calibré pour la dernière fois;
  8. Dispositif d'enregistrement de la température : emplacement de la sonde sur l'autoclave;
  9. Manomètre : emplacement sur l'autoclave ainsi que la date et l'année à laquelle il a été calibré pour la dernière fois;
  10. Tuyauterie ou équipement supplémentaire, p. ex. système d'élimination de l'eau de condensation, etc.

3.3.7 Appareil d'enregistrement

Noter le type du dispositif d'enregistrement utilisé (thermographe ou thermographe-régulateur). Pour plus d'information veuillez consulter la section 7.6.2.2 du Code canadien de pratiques recommandées en matière d'hygiène pour les produits alimentaires peu acides, acidifiés ou non, en récipients hermétiques.

3.4 Matériel de chargement

Noter les informations suivantes:

  1. Dimensions des contenants; configuration du chargement, nombre maximal de contenants par couche ou par panier (chargement pêle-mêle);
  2. Nombre maximal de paniers par autoclave;
  3. Diamètre des perforations et espacement dans la plaque de base des paniers;
  4. Pourcentage d'aire ouverte de la plaque de base et des intercalaires s'ils sont utilisés dans des cageots ou des paniers. Lorsque les intercalaires sont utilisés au-dessus des cageots ou des paniers, ils devraient être placés de façon à représenter le pire cas possible.

Nota : Il importe de bien documenter les données recueillies lors du relevé du ou des autoclaves afin d'arriver à une évaluation adéquate permettant de choisir le(s) autoclave(s) d'essai. L'entreprise doit conserver dans ses dossiers les résultats de l'étude et les documents qui l'accompagnent, et les mettre à jour au besoin.

3.5 Choix du ou des autoclaves

Tous les renseignements requis à la section 3 ci-haut doivent être pris en considération dans la sélection du ou des autoclaves d'essai. Le ou les autoclaves choisis doivent représenter les plus mauvaises conditions possibles qui puissent influer sur le déroulement du procédé normal. Veuillez noter que sous certaines conditions (p. ex., lorsque la configuration de la tuyauterie et de l'équipement n'est pas identique pour tous les autoclaves), il peut être nécessaire de faire des études de distribution de température sur un certain nombre d'autoclaves d'un système de façon à déterminer quel est celui qui représente le pire cas.

Lorsque la configuration de la tuyauterie et de l'équipement est identique, il est généralement recommandé de sélectionner le pire cas possible, soit celui représenté par l'autoclave situé le plus loin de la source de vapeur. Par contre, ce n'est pas toujours le cas. Ceci représente un domaine où l'expertise et les connaissances du spécialiste supervisant l'étude sont de la plus haute importance.

4. Instrumentation d'essai

4.1 Autoscripteur de mesures

Noter si l'autoscripteur est doté d'un nombre suffisant de canaux pour suivre et enregistrer adéquatement les températures pendant l'étude de distribution de la chaleur.

4.2 Thermocouples

Noter si les thermocouples et les fils conducteurs, ou les autres instruments de mesure de la température, sont d'un type, d'une taille, d'une longueur et d'un nombre appropriés pour effectuer un relevé adéquat des températures à l'intérieur de l'autoclave.

4.3 Appareil(s) de mesure de la température

Noter le type d'appareil utilisé (thermomètre à mercure ou autre) voir 3.3.6 point 8.

4.4 Manomètre(s)

Noter le type utilisé (s'il y a lieu) voir 3.3.6 point 9.

4.5 Port d'entrée pour les thermocouples dans l'autoclave

Noter si le diamètre du port d'entrée suffit à contenir le nombre de fils conducteurs utilisés (si on se sert de thermocouples pour mesurer la température) et l'endroit où il est situé.

5. Étalonnage de l'instrumentation d'essai

5.1 Thermomètre à mercure de l'autoclave (ou appareil équivalent d'indication de la température)

Le thermomètre doit être conforme à l'article 7.6.2.1 du Code canadien de pratiques recommandées en matière d'hygiène pour les produits alimentaires peu acides, acidifiés ou non, en récipients hermétiques. Avant qu'il ne serve à un essai de distribution de la chaleur, la précision du thermomètre à mercure (ou de son équivalent) doit être certifiée par une autorité reconnue dans ce domaine pouvant produire la même précision que celle spécifiée par le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) et le thermomètre doit être étalonné. S'il a été étalonné et certifié dans les 12 mois précédents, il ne devrait pas être nécessaire de le faire de nouveau à moins qu'il y ait un doute quant à son exactitude.

5.2 Système de mesure de la température (c'est-à-dire auto-scripteur de mesures, thermocouples, fils de rallonge, ou autres dispositifs de mesure de la température (DMT), etc.

  1. Avant la tenue du test de distribution de la chaleur, l'étalonnage de l'instrumentation d'essai (voir section 4) doit avoir été effectué dans 1'autoclave d'essai. Tous les conducteurs, les rallonges et les connexions doivent avoir été assemblés de la même façon que s'ils allaient être soumis aux conditions réelles de leur utilisation commerciale.
  2. Fixer un ou plusieurs DMT près de la sonde du thermomètre à mercure (ou son équivalent) de l'autoclave. Il est important de veiller à ne pas restreindre le débit de vapeur autour de la son de du thermomètre (ou de son équivalent).
  3. Amener l'autoclave à la température requise pour l'essai de distribution de la chaleur et donner au système entier le temps d'atteindre son équilibre et de le maintenir pendant au moins 10 minutes.
  4. Tous les DMT doivent concorder avec le DMT étalon et ce à la température prévue pour les conditions d'opération. La variance entre les DMT ne doit pas s'écarter de celle du thermomètre étalon par plus de 0,3 °C (0,5 °F) sinon ce thermomètre ne peut être utilisé. L'écart global entre tous les DMT ne doit pas dépasser 0,6 °C (1 °F). Une fois que le facteur de correction a été appliqué, tous les DMT devraient donner la même lecture.
  5. Afin de satisfaire aux critères d'étalonnage énoncés ci-dessus, il faut veiller à minimiser les erreurs inhérentes à toute composante d'un système de mesure de la température. On recommande, par exemple, l'usage de fil provenant de la même bobine dans la confection de tous les conducteurs et rallonges des thermocouples.

6. Mise en place des dispositifs de mesure des températures dans l'autoclave

Au moins douze (12) DMT (ou leur équivalent) devraient être utilisés. Par contre, le nombre de DMT dépend de plusieurs facteurs dont, entre autres, la dimension de la zone de traitement dans l'autoclave, le format des contenants, le nombre et la configuration dans les paniers, etc.

Les DMT doivent être disposés aux endroits suivants dans la zone de traitement de l'autoclave:

  1. Fixés près de la sonde du thermomètre au mercure (ou l'équivalent);
  2. Fixés près de la sonde du régulateur de température; si cette sonde est située à proximité de la sonde du thermomètre, il n'est pas nécessaire d'y fixer un DMT;
  3. Des directions quant au placement des DMT dans la zone de traitement peuvent être obtenues suivant la construction de l'autoclave, l'emplacement des conduites de vapeur et du système de distribution ainsi que de la façon dont sont remplis les paniers et les cageots. Par contre, l'endroit où on retrouve une zone froide ne suit pas toujours la logique, tout spécialement lorsque l'on détermine un procédé de purge qui exige l'absence de poches de vapeur et d'air. C'est un sujet qui demande des connaissances et de l'expérience de la part du ou des spécialiste(s) supervisant une telle étude.

Il est suggéré de placer les DMT de la façon suivante :

3a. Autoclaves verticaux

Les températures devraient être mesurées dans le milieu de chaque panier: au sommet, au centre et au fond. Si l'on dispose de thermocouples supplémentaires, on peut les installer sur le côté au sommet et au fond de chaque panier. S'il reste encore des thermocouples, d'autres points en périphérie de chaque panier peuvent être mesurés.

3b. Autoclaves horizontaux

Dans les autoclaves horizontaux, le produit se trouve ordinairement dans des chariots. Dans un autoclave horizontal des thermocouples devraient être placés dans le milieu du panier au sommet, au centre et au fond de chaque chariot. S'il y a d'autres thermocouples, ils devraient être installés au centre de chacun des quatre côtés extérieurs de chaque chariot.

Nota : Un schéma de l'emplacement de chaque DMT dans l'autoclave devrait être versé aux dossiers des essais de distribution de la chaleur incluant un diagramme en trois dimensions.

4. Afin de déterminer la température initiale (TI), les DMT devraient être placés dans un nombre suffisant de contenants remplis avec le médium d'essai. L'utilisation de deux contenants est généralement considérée comme étant suffisant. On peut également utiliser un thermomètre pour cette mesure. Idéalement tous les contenants dans l'autoclave devraient avoir atteint un équilibre en température jusqu'à une température pré-définie qui est la TI.

7. Préparation des cageots ou des paniers de contenants en vue de l'éssai

  1. Choisir la taille de contenants traités dans l'autoclave qui reflétera les pires conditions d'opération; il s'agira ordinairement des contenants les plus petits;
  2. Le produit qui a le taux le plus élevé d'absorption de chaleur (celui chauffant par convection) lors de son traitement en autoclave devrait servir de médium d'essai. On peut utiliser de l'eau comme médium d'essai au lieu de produit.
  3. Les contenants devraient être placés dans les cageots ou les paniers de la façon représentant la pire situation qui puisse survenir en exploitation commerciale. Si des séparateurs ou des intercalaires sont insérés entre les couches de contenants, les intercalaires dont le pourcentage d'aire ouverte totale est le moins élevé devraient être utilisés pour l'essai.

8. Essai de distribution de la chaleur

8.1 Préparatifs

  1. Vérifier les résultats du relevé de l'autoclave;
  2. Température initiale (TI) :

    La température initiale est ordinairement la plus basse des températures mesurées dans un contenant d'essai. La plage des températures enregistrées dans les situations normales d'exploitation commerciale devrait être prise en considération lors de l'établissement de la TI d'essai, et la TI la plus froide devrait être choisie.

8.2 Mesures critiques

Les mesures suivantes sont de nature critique et devraient être suivies de près et enregistrées pendant l'essai :

  1. Point de consigne de la température du régulateur;
  2. Température initiale (TI);
  3. Pression au tuyau principal de vapeur;
  4. Heure zéro ou heure d'admission de la vapeur;
  5. Heure de fermeture du drain, s'il est ouvert pendant une partie de la purge;
  6. Heure et température de l'autoclave à la fermeture du purgeur, selon la lecture du thermomètre et celle du DMT étalon;
  7. Heure à laquelle le DMT étalon atteint le point de consigne de la température de traitement;
  8. Heure à laquelle le régulateur, le cas échéant, passe au cycle de cuisson du programme ou lorsque la cuisson commence;
  9. Lectures du thermomètre à intervalles suffisants, incluant l'heure à laquelle il atteint la température de traitement.

8.3 Points importants

Les points supplémentaires suivants sont importants, et il est hautement recommandé de les contrôler et de les enregistrer au cours de l'essai.

  1. Heure à laquelle le dispositif d'enregistrement de la température atteint le point de consigne du traitement;
  2. Lectures du manomètre (facultatif) de l'autoclave à des intervalles suffisants.

8.4 Exécution de l'essai

  1. L'autoscripteur devrait enregistrer la température de chaque DMT juste avant l'admission de la vapeur et à des intervalles suffisants -- ne dépassant pas une minute -- pendant toute la durée de l'essai. Le rapport de l'autoscripteur fera partie des rapports de l'essai;
  2. Les mesures critiques (voir 8.2) devraient être enregistrées à des intervalles suffisamment rapprochés pour décrire et vérifier les paramètres de fonctionnement de l'autoclave pendant l'essai. Ces données seront versées aux rapports de l'essai et incluront les graphiques d'enregistrement de la température.
  3. L'essai devrait se prolonger au moins dix (10) minutes après que les systèmes de contrôle de l'autoclave se soient stabilisés et qu'un profil clair de la température ait été établi pour tous les DMT.

8.5 Paramètres pour l'établissement d'un procédé de purge

1. A partir des données accumulées pendant l'exécution de l'essai de distribution de la chaleur dans les autoclaves statiques traditionnels, un procédé de purge devrait spécifier, en tant que minimum, les paramètres critiques suivants :

  1. Temps de purge (de l'admission de la vapeur à la fermeture du tuyau de purge);
  2. Température de purge (au moment de la fermeture de la soupape du purgeur);
  3. Lorsque nécessaire, température initiale minimale (TI);
  4. Utilisation de quelque ouverture de l'autoclave (autre que la soupape du purgeur) pendant la période de purge afin d'augmenter la capacité du purgeur.
  5. Temps et température lorsque le drain est fermé s'il est ouvert durant une partie de la purge.

2. Pour que le procédé de purge soit déterminé d'une façon satisfaisante, il devrait être établi à partir d'au moins trois (3) essais reproductibles, menés dans les conditions les plus défavorables possibles. « Reproductible » signifie que les trois essais, effectués dans les mêmes conditions d'essai, doivent démontrer qu'une distribution adéquate de la chaleur a été atteinte.

Pour plus d'information sur les purgeurs et les système de purge se référer aux sections 7.6.3.1.7 et 7.6.3.1.8 du Code canadien de pratiques recommandées en matière d'hygiène pour les produits alimentaires peu acides, acidifiés ou non, en récipients hermétiques.

Sujet 3 Lignes directrices concernant la réalisation d'essais de pénétration de la chaleur

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Divers procédés et matériels peuvent être utilisés pour colliger des données précises sur la pénétration de la chaleur. Les présentes lignes directrices visent principalement l'établissement d'une marche à suivre pour la réalisation d'essais de la pénétration de la chaleur, destinés à déterminer les divers traitements thermiques nécessaires à la production d'aliments commercialement stériles, conditionnés dans des récipients hermétiquement scellés. Les recommandations énoncées ci-après doivent être considérées comme des lignes directrices facultatives. Bien qu'il soit toujours possible de recourir à d'autres méthodes et moyens de collecte de données, il importe de préciser que les présentes lignes directrices ont été élaborées en collaboration avec l'Institute for Thermal Processing Specialists (IFTPS) et qu'il est par conséquent fortement recommandé d'adopter la méthodologie énoncée pour réaliser les essais de pénétration de la chaleur.

1. Définitions

t
Temps - Durée
tc
Temps ou délai de mise en régime de l'autoclave, la période entre l'introduction du fluide chauffant dans l'autoclave et le moment où la température à l'intérieur de l'autoclave atteint la température de traitement
tp
Temps ou durée de traitement, la période entre la fin de la période de mise en régime et l'interruption du chauffage
T
Température
Tc
Température mesurée au centre du récipient ou zone froide
Tr
Température dans l'autoclave
Tw
Température de l'eau de refroidissement

2. Terminologie

2.1 Récipients de lestage : Récipients à placer dans les autoclaves, lors de la réalisation des essais, pour simuler les conditions normales de production. Le type, la forme et les dimensions des récipients doivent correspondre à ceux des récipients qui seront utilisés pour le traitement prévu. Les récipients peuvent contenir le produit à éprouver ou tout autre produit convenable possédant des caractéristiques thermiques similaires à celles du produit à éprouver, ou encore, dans certains cas, de l'eau.

2.2 Temps de refroidissement : Temps requis, une fois l'agent de refroidissement introduit, pour abaisser la température interne du produit jusqu'à une valeur prédéterminée, en général entre 35 °C et 45 °C (95 °F et 110 °F).

2.3 Facteurs critiques : Facteurs de nature physique et chimique, variables (type de récipient, de produit, d'autoclave et conditions de traitement), pouvant influer sur la réaction d'un produit à un traitement thermique donné.

2.4 Poids au remplissage, poids égoutté et poids net : Le poids au remplissage correspond au poids de matières solides avant qu'elles ne soient traitées; le poids égoutté correspond au poids de matières solides après qu'elles ont été traitées; et le poids net correspond au poids de tout le produit placé dans le récipient.

2.5 Courbe de pénétration de la chaleur : Représentation graphique de la différence logarithmique entre la température dans l'autoclave et la température du produit (courbe de chauffage), ou entre la température du produit et la température de l'agent de refroidissement (courbe de refroidissement), en fonction du temps.

2.6 Thermomètre à mercure : Instrument de référence généralement utilisé pour mesurer la température dans l'autoclave et devant être approuvé, dans certains pays, par l'autorité compétente. Si d'autres instruments de mesure sont utilisés, leur précision doit être vérifiée au moyen d'un thermomètre étalon à mercure ayant lui-même été étalonné au moyen d'un instrument traçable.

2.7 Sonde de température à résistance : Dispositif thermométrique dont le fonctionnement repose sur la variation de la résistance d'un élément métallique sensible (en général fait de platine) en présence d'une augmentation de température.

2.8 Dispositif de mesure de la température (DMT) : Dispositif utilisé pour mesurer la température (thermomètre, thermocouple, sonde à résistance, thermistance).

2.9 Thermistance : DMT fait d'un matériau semiconducteur et dont la résistance varie fortement et non linéairement en fonction de la température. Les thermistances sont plus sensibles aux variations de température, même les plus faibles, que les thermocouples ou les sondes à résistance.

2.10 Thermocouple : DMT formé de deux conducteurs en métaux différents, reliés ensemble pour former un circuit électrique comportant deux jonctions entre lesquelles une faible tension thermoélectrique ou force électromotrice (f.é.m.) apparaît lorsqu'elles sont à des températures différentes.

3. Méthodologie

Le but d'un essai de pénétration de la chaleur est de déterminer le comportement à la chaleur et au froid d'une combinaison produit/emballage dans un autoclave donné, afin d'établir les paramètres nécessaires à un traitement thermique sûr et d'évaluer les écarts et les défaillances d'un tel traitement. L'essai doit donc être conçu pour permettre d'examiner d'une façon convenable et précise tous les facteurs critiques concernant le produit, l'emballage et le procédé de traitement, susceptibles d'influer sur la vitesse d'élévation de la température. Le nombre de récipients par essai et le nombre d'essais sont des paramètres importants qui permettront de déterminer la variabilité statistique, et sont expliqués aux paragraphes 5.11 et 5.12. Avant qu'un essai de pénétration de la chaleur ne soit entrepris, il importe de procéder d'abord à une évaluation de la distribution de la chaleur et du taux de transfert thermique dans l'autoclave, évaluation appelée Heat or Temperature Distribution Study dans le document publié par l'IFTPS en 1992. L'objectif consiste, entre autres, à identifier le pire cas de comportement thermique susceptible de survenir dans des conditions de production commerciales, suivant le produit, l'emballage ou le procédé de traitement.

4. Facteurs influant sur le comportement thermique

Plusieurs facteurs relatifs au produit, au procédé de traitement, à l'emballage et au dispositif de mesure peuvent influer sur les données temps-température recueillies au cours d'un essai de pénétration de la chaleur. L'établissement d'une marche à suivre nécessite un bon jugement de même que des données expérimentales justes, qui permettront de déterminer quels sont les facteurs critiques ainsi que l'effet d'une modification de ces facteurs, autant à l'intérieur qu'au-delà des limites critiques établies. La liste des facteurs dont fait l'objet le présent article est longue mais non exhaustive. Des données quantitatives sur la variabilité doivent être consignées au besoin et toutes les données pertinentes doivent être documentées pour permettre de mieux comprendre et expliquer les variations possibles du comportement thermique.

4.1 Produit :

4.1.1 La constitution du produit et le dosage des ingrédients doivent correspondre au pire cas susceptible de survenir dans des conditions de production normales. Une modification de ces paramètres peut nécessiter un nouvel essai de pénétration de la chaleur.

4.1.2 Le poids du produit au remplissage, dans le cas d'un essai de pénétration de la chaleur, ne doit pas être inférieur au poids maximal indiqué sur le bordereau de traitement. Tout surplus de produit peut être exprimé en pourcentage de trop-plein.

4.1.3 La teneur en matières solides, dans le cas des produits non homogènes, doit être mesurée avant et après le traitement. Les matières solides retenues au tamis doivent être pesées et leur poids doit être exprimé en pourcentage du poids total. Nota : L'ajout d'ingrédients comprimés ou déshydratés peut résulter en une augmentation du poids égoutté.

4.1.4 La consistance ou la viscosité des ingrédients liquides ou semi-liquides doit être mesurée avant et après le traitement. Les caractéristiques d'écoulement varient selon le type et la concentration de l'agent épaississant (amidon, gomme, etc.), la température et la vitesse de frottement. Les modifications peuvent être réversibles ou non, ce qui peut revêtir une importance au moment de la reprise du traitement.

4.1.5 La taille, la forme et le poids des matières solides doivent être mesurés avant et après le traitement.

4.1.6 L'intégrité et la taille des grappes de matières solides peuvent changer en cours de traitement et influer sur l'emplacement de l'élément thermosensible introduit dans le produit de même que sur l'emplacement de la zone froide.

4.1.7 Les méthodes de préparation du produit avant le remplissage doivent simuler les pratiques commerciales. Par exemple, le blanchiment peut causer une augmentation ou une diminution du volume du produit ou encore l'agglutinement des particules, ce qui peut influer sur les caractéristiques de pénétration de la chaleur.

4.1.8 L'agglutinement des particules composant le produit peut influer sur les caractéristiques de pénétration de la chaleur de même que sur l'emplacement de la zone froide. Une attention particulière doit être apportée aux produits en tranches puisque celles-ci peuvent s'empiler en cours de traitement.

4.1.9 La réhydratation des ingrédients déshydratés, avant ou pendant le traitement, est un facteur critique susceptible d'influer sur le comportement thermique du produit de même que sur l'efficacité du traitement en ce qui a trait à l'inactivation des spores. Les détails relatifs au processus de réhydratation doivent être consignés en cours d'essai.

4.1.10 Le produit peut être chauffé par convection, par conduction ou par une méthode combinée convection/conduction, selon ses caractéristiques physiques. Certains aliments présentent un comportement thermique complexe; ainsi ils peuvent être chauffés par convection puis, en raison d'une modification physique, ne plus réagir qu'au chauffage par conduction. Par exemple, dans le cas des produits comme les soupes qui contiennent de l'amidon, la modification du comportement thermique peut être attribuable à la gélification de l'amidon à une température donnée. De légers écarts dans la composition du produit ou dans le dosage des ingrédients peuvent être à la source d'un changement de comportement thermique d'un produit à une température et à un moment donnés. Il importe donc de bien cerner et de surveiller les caractéristiques spécifiques du traitement et du produit, susceptibles d'influer sur la vitesse d'élévation de la température de ce dernier.

4.1.11 D'autres caractéristiques comme la teneur en sel, l'activité de l'eau, le pH, la densité, la teneur en produits de préservation, de même que les méthodes d'acidification peuvent influer sur le transfert thermique et sur la résistance microbiologique, et doivent donc être consignées.

4.2 Récipient :

4.2.1 Le nom du fabricant et la marque de commerce doivent être consignés au cas où il faudrait obtenir des renseignements sur le remplissage et le scellement du récipient ainsi que sur le traitement proprement dit.

4.2.2 Le type (boîte métallique, contenant de verre, sachet stérilisable, contenant semi-rigide), la taille et les dimensions du récipient doivent également être consignés.

4.2.3 Le fait d'emboîter les petits récipients peut influer sur le comportement thermique. Dans le cas d'autoclaves à chargement pêle-mêle (sans supports ni séparateurs), des essais de pénétration de la chaleur doivent être effectués et sur des récipients empilés et sur des récipients individuels.

4.2.4 Dans le cas des récipients rigides, les renseignements concernant le vide ou l'espace libre doivent être consignés. Dans le cas des récipients semi-rigides et des emballages souples, il importe de déterminer le volume de gaz résiduels contenus, les gaz piégés pouvant créer une couche isolante dans le récipient, susceptible de déplacer la zone froide et de réduire la vitesse d'élévation de la température. Des surpressions contrôlées en cours de traitement permettent de diminuer ces effets.

4.2.5 L'épaisseur des emballages souples (sacs) a une influence directe sur la température de la zone froide, les emballages les plus épais chauffant plus lentement. Les essais de pénétration de la chaleur doivent être effectués avec des emballages ayant l'épaisseur maximale spécifiée.

4.2.6 La position (horizontale ou verticale) des récipients dans l'autoclave peut constituer un facteur critique dans le cas de certaines combinaisons produit/emballage, et cet aspect devrait être examiné au besoin. Une modification de la position des récipients peut influer sur les besoins de ventilation et le délai de mise en régime.

4.2.7 Les récipients d'essai doivent être soumis à un examen après traitement aux fins de recherche d'anomalies, une attention particulière étant apportée aux récipients pour lesquels la vitesse d'élévation de la température a été la plus rapide et la plus lente. Il est fortement recommandé d'examiner attentivement les emballages souples, une fois le traitement terminé, afin de repérer l'emplacement de la jonction du thermocouple; si cette dernière n'est pas située au point de détection approprié, les données colligées relatives à la pénétration de la chaleur ne seront vraisemblablement pas fiables.

4.3 Méthode de remplissage :

4.3.1 La température du produit au remplissage doit être contrôlée. Elle peut avoir un effet sur la température initiale de traitement, laquelle peut influer sur les paramètres de pénétration de chaleur (temps mort, délai de mise en régime de l'autoclave). Elle peut donc constituer un facteur critique, particulièrement pour les produits présentant une courbe brisée de pénétration de la chaleur.

4.3.2 Le poids au remplissage et le poids net du produit peuvent influer sur la vitesse d'élévation de la température, autant dans le cas des autoclaves statiques que dans le cas des autoclaves non statiques (rotatifs). On pourra trouver des renseignements sur la variabilité des paramètres dans les dossiers sur le contrôle de la qualité des produits et sur le contrôle statistique du procédé.

4.3.3 Dans la plupart des cas, il est impossible de contrôler l'espace libre simplement en déterminant le poids net du produit, en raison des variations possibles de la densité de ce dernier. Il importe de veiller à ne pas introduire d'air dans le récipient, qui pourrait avoir une incidence sur le volume non occupé par le produit dans ce dernier. Dans le cas des autoclaves rotatifs, l'espace libre dans les récipients est un facteur critique puisqu'il favorise le mélange du produit pendant l'agitation.

4.4 Fermeture et scellement : Les récipients doivent être fermés et scellés hermétiquement pendant toute la durée du traitement. Dans le cas des produits en conserve, on recommande que le vide appliqué pour fermer et sceller les boîtes et les pots se situe entre 35 kPa et 70 kPa (10 po et 20 po de mercure), mesuré à la température ambiante. Certains paramètres variables tels l'espace libre, la température du produit, l'air piégé et l'efficacité du matériel de fermeture et de scellement influent sur la valeur du vide. Dans le cas de certains produits, comme des légumes, emballés sous vide dans des boîtes métalliques, le vide minimal créé peut constituer un point de contrôle critique. Pour d'autres produits placés dans des emballages souples ou des récipients semi-rigides, la valeur du vide aura une incidence sur la teneur en air résiduel dans l'emballage, constituant ainsi un point de contrôle critique.

4.5 Autoclave : Le type d'autoclave utilisé peut avoir une incidence significative sur la vitesse d'élévation de la température des produits traités. Les rapports des essais de pénétration de chaleur doivent faire référence au type d'autoclave ainsi qu'aux conditions existant au moment de l'essai.

4.5.1 Le délai de mise en régime de l'autoclave doit être le plus court possible, tout en permettant d'obtenir une distribution satisfaisante de la chaleur. Des autoclaves de laboratoire peuvent être utilisés lorsqu'il s'agit de travaux d'étude sur la pénétration de la chaleur. Les petits autoclaves devraient normalement présenter un délai de mise en régime plus court que les autoclaves de production et refroidir plus rapidement que ces derniers. Une fois les travaux d'étude terminés, le procédé de traitement doit, si cela est physiquement possible, être contrevérifié dans un autoclave de production approprié.

4.5.2 Des supports peuvent être utilisés pour séparer les rangs de boîtes et de pots, limiter la dilatation des récipients semi-rigides et des emballages souples, retenir les récipients étroits et former des voies de circulation pour ces derniers, et garantir que l'épaisseur maximale des sacs n'est pas dépassée. Il importe de bien comprendre l'effet d'un modèle spécifique de supports sur la performance d'un autoclave et sur la transmission de la chaleur aux récipients.

4.5.3 Le fonctionnement des autoclaves statiques en discontinu peut varier selon le type de fluide chauffant (vapeur, mélange vapeur/air, eau (immersion, pulvérisation)), la position de l'autoclave (horizontale ou verticale), la méthode d'agitation du fluide chauffant (ventilateurs, pompes, injecteurs d'air) et d'autres facteurs susceptibles d'influer sur le comportement thermique.

4.5.4 Les autoclaves rotatifs en discontinu (axial, à tambour vertical) sont conçus pour faire tourner (ou osciller) les paniers pendant le traitement. L'agitation des récipients peut favoriser une pénétration plus rapide de la chaleur dans la zone froide du contenu comparativement à ce qui se produit dans le cas d'un autoclave statique. Toutefois, il se peut que ce ne soit pas le cas pour tous les récipients; il importe donc de repérer les récipients dont la vitesse d'élévation de la température est la plus basse. Une étude détaillée sur la position des récipients dans l'autoclave peut s'avérer nécessaire. Au cours de l'essai initial, on recommande de colliger les données à très courts intervalles (15 s), en particulier dans le cas de fluides visqueux, dont la zone froide peut se déplacer en cours d'agitation, rendant erronés les signaux captés par l'élément thermosensible. Les bagues collectrices doivent être nettoyées et l'étalonnage des thermocouples vérifié à intervalles réguliers. Les facteurs critiques dans le cas des autoclaves rotatifs sont les suivants : l'espace libre, la consistance du produit, le rapport solides/liquide, la température initiale, la taille du récipient, la vitesse de rotation et le rayon de rotation.

4.5.5 Dans le cas des autoclaves en continu, les récipients peuvent être déplacés le long d'un rail spiralé situé sur le pourtour de la calandre des autoclaves horizontaux, ou transportés sur des palettes entraînées par chaîne dans les autoclaves hydrostatiques. Quelle que soit la configuration des autoclaves en continu, il est difficile, voire impossible, d'utiliser des thermocouples pour y colliger des données relatives à la pénétration de la chaleur. Il faut plutôt avoir recours à des modules autonomes de mesure de la température et de stockage des données montés dans l'appareil, ou encore à des simulateurs de procédé.

5. Mesure de la température et collecte de données

5.1 Système de collecte de données : La précision du système de collecte de données utilisé pour les essais de pénétration de la chaleur aura une incidence sur les valeurs affichées par les dispositifs de mesure de la température. Les consignateurs de données sont généralement des systèmes numériques multicanaux de mesure de la température. L'étalonnage d'un système de collecte de données doit comprendre la vérification de la vitesse d'acquisition des données, puisque des erreurs dans la base de temps pourraient être la cause de l'inexactitude des données relevées.

5.2 Type de thermocouples : Les DMT les plus couramment utilisés sont des thermocouples doubles de type T (cuivre/constantan), à isolant en téflon, généralement constitués de fils souples (de grosseur 20, 22 ou 24) et d'aiguilles rigides. On trouvera des détails sur les thermocouples et les connexions dans les documents préparés par Bee et Park (1978) et par Pflug (1975).

5.3 Type de connecteurs et erreurs connexes : Les connecteurs utilisés dans un circuit thermoélectrique sont des raccords fixés au thermocouple et dans lesquels des connexions électriques sont faites. Il existe plusieurs types de connecteurs pour différentes applications et différents types de thermocouples. Il importe d'éviter certaines sources d'erreurs associées à l'utilisation de connecteurs et de fils de rallonge, notamment l'écart de f.é.m. entre les thermocouples, les connecteurs et les fils de rallonge, la différence de température entre deux jonctions, l'inversion de polarité à la jonction d'un thermocouple et d'un fil de rallonge. Il importe de nettoyer les connecteurs de thermocouples régulièrement avec un dégraisseur à métaux afin d'assurer un bon contact électrique et prévenir les erreurs de lecture. Les mêmes principes s'appliquent pour les sondes à résistance et les thermistances.

5.4 Étalonnage des thermocouples : Les thermocouples doivent être étalonnés au moyen d'un étalon traçable (thermomètre, sonde à résistance, thermistance). Des imprécisions de mesure de la température peuvent être la cause d'erreurs dans l'évaluation du procédé; pour cette raison, un étalonnage régulier est nécessaire pour assurer l'acquisition de données fiables. Les facteurs susceptibles d'influer sur l'étalonnage sont les suivants : des bagues encrassées ou usées, des jonctions incorrectes, l'oxydation des éléments métalliques, un trop grand nombre de connecteurs sur un fil, une compensation inadéquate des jonctions froides par le consignateur de données. Par conséquent, les thermocouples doivent être étalonnés sur place, comme partie intégrante du système de collecte de données. Voici quelques précautions à prendre lorsqu'on a recours à un système d'acquisition de données avec dispositif thermosensible de mesure de la température : éviter le plus possible les connexions multiples sur un même fil, nettoyer les connexions, assurer la mise à la terre des thermocouples et des dispositifs d'enregistrement, faire une incision dans la gaine isolante des thermocouples, à l'extérieur de l'autoclave, afin d'éviter l'arrosage du consignateur et du dispositif d'enregistrement de données (voir les illustrations dans les documents de référence NFPA 1985 et ASTM 1988), et utiliser des fils bien isolés.

5.5 Positionnement des thermocouples dans les récipients : Les thermocouples doivent être insérés dans les récipients d'une manière parfaitement étanche à l'air et à l'eau, ce qui doit être vérifié une fois l'essai terminé. Les jonctions thermosensibles doivent être insérées dans la partie du produit et dans la zone du contenant les plus lentes à se réchauffer. Il importe d'insérer le thermocouple dans le produit de manière à ne pas déplacer ce dernier. La méthode d'insertion ne doit pas non plus modifier la géométrie du récipient, ce qui pourrait influer sur les caractéristiques de pénétration de la chaleur. Des thermocouples rigides et souples peuvent être introduits dans des récipients rigides, des récipients semi-rigides et des emballages souples au moyen de raccords à compression ou de presse-garnitures. Pour ce qui est des emballages flexibles, on trouvera dans le document de référence NFPA 1985 des illustrations montrant le positionnement d'un thermocouple dans un produit constitué de particules solides, de même que divers dispositifs de fixation de thermocouples servant à retenir ces derniers en place dans les récipients. Pour déterminer quel dispositif est le plus approprié à une application particulière, il faut tenir compte du type de produit, des caractéristiques du système de support, du type de récipient et des caractéristiques du matériel de scellement. Il est possible de détecter les fuites en procédant au pesage du contenant avant et après le traitement afin de vérifier s'il y a eu modification du poids brut. Si des fuites causées par un montage défaillant du thermocouple sont décelées, les données colligées relatives au récipient en question doivent être rejetées. Nota : On trouvera dans le document Correction Factors for Heat Penetration Thermocouples (Ecklund, 1956) des facteurs de correction des données relatives à la pénétration de la chaleur, établis pour compenser les erreurs associées aux puits thermométriques non saillants, en acier inoxydable. Même si on n'en fait pas mention dans le document, les mêmes principes peuvent s'appliquer dans le cas d'autres types de raccords de montage.

5.6 Type de récipients et leur disposition dans l'autoclave : Le type et la dimension des récipients utilisés pour les essais de pénétration de la chaleur doivent correspondre à ceux des récipients servant à contenir le produit commercial. Les méthodes de supportage et de chargement des récipients rigides (boîtes métalliques), des récipients semi-rigides (plateaux et gobelets) et des emballages souples (sacs) doivent être similaires aux pratiques commerciales. Les récipients d'essai doivent être disposés, dans l'autoclave, dans la zone où la vitesse d'élévation de la température est la plus lente, ce qui est habituellement déterminé par des essais visant la distribution de la chaleur et le taux de transfert thermique.

5.7 Température du fluide de chauffage : Les DMT utilisés doivent être placés de manière à ne pas être en contact direct avec les supports ou les récipients, et doivent être repérés selon leur position spécifique dans l'autoclave. On recommande d'utiliser au moins deux thermocouples pour mesurer la température à l'intérieur d'un autoclave : un situé à proximité de l'élément sensible du thermomètre à mercure de l'appareil, l'autre monté près des récipients d'essai. Un troisième thermocouple devrait également être monté près du capteur du régulateur de température lorsque ce capteur est situé loin de l'élément sensible du thermomètre à mercure.

5.8 Pression dans l'autoclave : Des conditions de surpression dans l'autoclave en cours de traitement auront une incidence sur la dilatation des récipients et emballages du fait qu'elles limiteront la dilatation des gaz contenus dans l'espace libre. Ceci peut, d'une part, favoriser la transmission de la chaleur aux aliments contenus dans des récipients semi-rigides et dans des emballages souples, mais d'autre part, gêner l'agitation dans un autoclave rotatif en limitant le volume de l'espace libre. Dans les autoclaves à mélange vapeur/air, les conditions de surpression sont aussi liées à la teneur en vapeur du fluide de chauffage à une température de traitement donnée, ce qui peut influer sur le taux de transfert thermique dans l'autoclave. De plus, lorsque le refroidissement a lieu dans des conditions de pression normale et non de surpression, il peut se produire une dépression à l'intérieur de certains récipients au moment de la réduction de la pression de la vapeur à la fin du traitement, résultant en une diminution accélérée de la température du contenu de ces récipients, lorsqu'il s'agit d'aliments liquides.

5.9 Détermination de l'emplacement de la zone froide : L'emplacement de la zone où la vitesse d'élévation de la température est la plus lente, ou zone froide, dans un récipient est un facteur critique à prendre en considération au moment de l'établissement d'un procédé de traitement. Pour un produit à chauffer par conduction, contenu dans une boîte métallique cylindrique avec espace libre minimal, on considère que la zone froide se situe au centre géométrique de la boîte. En général, si le volume de l'espace libre est plus important, la zone froide peut se déplacer vers le haut de la boîte en raison de l'effet isolant de l'espace libre qui peut être significatif si le rapport hauteur/diamètre du récipient est faible. Dans des boîtes cylindriques verticales contenant un produit à chauffer par convection naturelle, la zone froide peut se trouver près du fond du récipient. Dans le cas des produits qui présentent une courbe brisée de pénétration de la chaleur, la zone froide peut se déplacer pendant le traitement thermique en raison de la modification des propriétés physiques du produit. L'utilisation de récipients de formes géométriques diverses ou faits de matériaux différents peut avoir un effet sur l'emplacement de la zone froide. Il importe de procéder à un essai pour déterminer la zone la plus lente à se réchauffer pour toute combinaison spécifique produit/emballage/procédé. En général, on détermine l'emplacement de la zone froide en procédant à une série d'essais de pénétration de la chaleur avec plusieurs récipients dans lesquels le thermocouple est introduit à un endroit différent. Une autre méthode consiste à introduire plus d'un thermocouple par récipient; toutefois, cette façon de procéder peut influer sur le comportement thermique du produit, surtout s'il s'agit de petits récipients. Il importe de déterminer le « pire cas » susceptible de se produire en cours de production. La détermination de la zone froide d'un produit nécessite un bon jugement, basé sur l'expérience antérieure d'un certain nombre d'essais du même genre.

5.10 Température initiale du produit : La température initiale du produit doit être mesurée immédiatement avant l'essai.

5.11 Nombre de récipients par essai : Un essai de pénétration de la chaleur doit permettre d'évaluer au moins dix (10) thermocouples fonctionnels (voir la norme NFPA 1985). Si l'autoclave utilisé ne peut satisfaire à cette exigence, l'essai devrait être subdivisé en conséquence.

5.12 Nombre d'essais : Il importe de reprendre les essais autant de fois qu'il est nécessaire afin d'obtenir des résultats qui permettront de justifier la variabilité des paramètres, d'un essai, d'un produit, d'un récipient et d'un procédé à un autre. Une fois terminés les essais préliminaires de détermination de l'emplacement de la zone froide et déterminés tous les facteurs critiques, on recommande de reprendre complètement chaque essai au moins deux fois. Si les résultats de ces deux essais montrent des écarts, on recommande d'effectuer au moins un troisième essai. Il est normal et courant d'observer des écarts dans les résultats, surtout lorsqu'il s'agit de produits non homogènes ou qui présentent un comportement thermique complexe. La variabilité des paramètres est généralement évaluée à partir du tracé des courbes de chauffage et de refroidissement et/ou des calculs de létalité, et elle doit être prise en considération au moment d'identifier ou de prévoir le comportement thermique le plus lent d'un procédé.

6.0 Récapitulatif des détails

On trouvera ci-après une liste non exhaustive des détails et des paramètres relatifs aux essais de pénétration de la chaleur, qui pourraient être incorporés à une liste de vérification et documentés en tout ou en partie, au besoin, dans le cadre d'un essai particulier.

6.1 Avant essai

  • 6.1.1 Caractéristiques du produit
    • 6.1.1.1 Nom du produit, forme et type, et moyen d'emballage
    • 6.1.1.2 Composition du produit, dosage et répartition du poids des ingrédients
    • 6.1.1.3 Poids net et volume
    • 6.1.1.4 Consistance ou viscosité des ingrédients liquides
    • 6.1.1.5 Dimensions, forme et poids des ingrédients solides
    • 6.1.1.6 Dimensions des grappes de matières solides
    • 6.1.1.7 pH des ingrédients solides et liquides
    • 6.1.1.8 Méthode de préparation du produit avant le remplissage (méthode de malaxage des ingrédients, matériel spécial)
    • 6.1.1.9 Tendance à l'agglutinement
    • 6.1.1.10 Procédé de réhydratation des ingrédients
    • 6.1.1.11 Procédé d'acidification
    • 6.1.1.12 Autres caractéristiques (pourcentage d'ingrédients solides, densité, etc.)
  • 6.1.2 Description du récipient
    • 6.1.2.1 Matériau de fabrication du récipient (marque de commerce et nom du fabricant)
    • 6.1.2.2 Type, taille et dimensions intérieures
    • 6.1.2.3 Code d'identification de l'essai du récipient
    • 6.1.2.4 Épaisseur maximale (pour les emballages souples)
    • 6.1.2.5 Poids brut
    • 6.1.2.6 Caractéristiques d'emboîtement
    • 6.1.2.7 Emplacement de la zone froide
  • 6.1.3 Matériel de collecte de données et méthodologie
    • 6.1.3.1 Désignation du système consignateur de données
    • 6.1.3.2 Détails d'entretien des thermocouples et des fiches de connexion
    • 6.1.3.3 Numérotation des thermocouples et des connecteurs
    • 6.1.3.4 Vérification de la mise à la terre
    • 6.1.3.5 Vérification de la précision de mesure des thermocouples montés dans le fluide de chauffage, à l'aide d'un étalon de référence
    • 6.1.3.6 Type, longueur, nom du fabricant et code de repérage des thermocouples et des connecteurs
    • 6.1.3.7 Emplacement des thermocouples dans les récipients
    • 6.1.3.8 Technique de positionnement des thermocouples
    • 6.1.3.9 Données d'étalonnage des thermocouples
  • 6.1.4 Méthode de remplissage
    • 6.1.4.1 Température du produit au remplissage
    • 6.1.4.2 Poids du produit au remplissage
    • 6.1.4.3 Espace libre
    • 6.1.4.4 Méthode de remplissage (comparée au procédé commercial)
  • 6.1.5 Méthode de scellement
    • 6.1.5.1 Type de matériel de scellement
    • 6.1.5.2 Réglages de durée, de pression, de température et de vide (le cas échéant)
    • 6.1.5.3 Méthode d'évacuation des gaz
    • 6.1.5.4 Vide (dans les boîtes métalliques)
    • 6.1.5.5 Volume de gaz résiduel dans les emballage souples
  • 6.1.6 Autoclave
    • 6.1.6.1 Type d'autoclave : statique ou rotatif (à tambour vertical, axial, oscillant)
    • 6.1.6.2 Diamètre du tambour (nombre de positions des récipients) et vitesse de rotation
    • 6.1.6.3 Résultats des essais portant sur la position des récipients (boîtes métalliques) dans les autoclaves rotatifs en discontinu
    • 6.1.6.4 Fluide de chauffage (vapeur, mélange vapeur/air, eau (immersion/pulvérisation)) et débit
    • 6.1.6.5 Méthode de circulation de l'eau ou des fluides en surpression
    • 6.1.6.6 Données relatives à la distribution de la chaleur
    • 6.1.6.7 Données relative à l'évacuation des gaz
    • 6.1.6.8 Numéro de désignation
  • 6.1.7 Chargement de l'autoclave
    • 6.1.7.1 Détails de chargement et de supportage
    • 6.1.7.2 Emplacement des récipients d'essai (zone la plus longue à réchauffer)
    • 6.1.7.3 Position des récipients
    • 6.1.7.4 Emplacement des thermocouples servant à mesurer la température à l'intérieur de l'autoclave
    • 6.1.7.5 Données sur l'utilisation de récipients de lestage (dans certains autoclaves)
    • 6.1.7.6 Intervalle de temps retenu pour le système de collecte de données
  • 6.1.8 Renseignements supplémentaires
    • 6.1.8.1 Date
    • 6.1.8.2 Désignation de l'essai
    • 6.1.8.3 Transformateur et emplacement
    • 6.1.8.4 Responsable(s) de la réalisation de l'essai de pénétration de la chaleur

6.2 En cours d'essai

  • 6.2.1 Identification de l'essai
  • 6.2.2 Température initiale du produit au moment où commence le cycle de stérilisation
  • 6.2.3 Moment où débute le cycle de stérilisation
  • 6.2.4 Moment où l'évent se referme et température connexe, le cas échéant
  • 6.2.5 Température indiquée sur le thermomètre à mercure de l'autoclave
  • 6.2.6 Moment où la température de l'autoclave atteint la valeur requise pour la stérilisation
  • 6.2.7 Pression affichée sur un manomètre ou sur un transducteur étalonné
  • 6.2.8 Moment où débute le procédé de traitement
  • 6.2.9 Moment où commence le refroidissement (refroidissement par pression d'air, le cas échéant)
  • 6.2.10 Moment où le refroidissement se termine
  • 6.2.11 Vitesse de rotation (le cas échéant)
  • 6.2.12 Température de l'eau de refroidissement
  • 6.2.13 Écarts et anomalies, le cas échéant

6.3 Après essai

  • 6.3.1 Poids net et poids brut du récipient (recherche de fuites)
  • 6.3.2 Épaisseur de l'emballage
  • 6.3.3 Emplacement du thermocouple et s'il est inséré ou non dans le produit alimentaire
  • 6.3.4 Mesure du vide (récipients rigides en verre ou en métal) ou de la teneur en air résiduel (récipients semi-rigides et emballages souples)
  • 6.3.5 Caractéristiques du produit après traitement : concentration du sirop, aspect, viscosité, espace libre, poids égoutté, pH, consistance, retrait, agglutinement)
  • 6.3.6 Emplacement et position du récipient (chargement pêle-mêle)

7. Documents de référence

ASTM. 1988. Standard Guide for Use in the Establishment of Thermal Processes for Foods Packaged in Flexible Containers. F 1168-88. American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA.

Bee, G.R. and Park, D.K. 1978. Heat Penetration Measurement for Thermal Process Design. Food Technology. 32(6) : 56-58.

CFPRA. 1977. Guidelines for the Establishment of Scheduled Heat Processes for Low-Acid Foods. Technical Manual Number 3. Campden Food Preservation Research Association, Chipping Campden, Gloucestershire, UK.

Ecklund, O.F. 1956. Correction Factors for Heat Penetration Thermocouples. Food Technology. 10(1) : 43-44.

IFTPS. 1992. Temperature Distribution Protocol for Processing in Steam-Still Retorts, Excluding Crateless Retorts. Institute for Thermal Processing Specialists, Fairfax, VA.

NFPA. 1985. Guidelines for Thermal Process Development for Foods Packaged in Flexible Containers. National Food Processors Association, Washington, DC.

Pflug, I.J. 1975. Procedures for Carrying Out a Heat Penetration Test and Analysis of the Resulting Data. University of Minnesota, Minneapolis, MN.

Document préparé par le Committee on Heat Penetration, Institute for Thermal Processing Specialists, et approuvé pour publication le 10 novembre 1995.

Institute for Thermal Processing Specialists (anglais seulement)
P.O. Box 2764, Fairfax, VA 22031-0764
Téléphone:(703) 591-1108 Télécopieur:(703) 591-5903

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