Traitement du jus d’orange naturel

La formation de composés dérivés aromatiques est un problème majeur dans le secteur des jus industriels. Par conséquent, différents procédés sont utilisés pour lutter contre ce problème. Pour évaluer l’efficacité des traitements appliqués, il faut mesurer la qualité du produit obtenu. Les paramètres utilisés pour évaluer la qualité sont les suivants

• Couleur
• Densité
• Extrait sec
• Degrés Brix
• Acidité (acide citrique)
• Huiles essentielles
• Indice de maturité
• Turbidité
• Teneur en limonine
• Pectinestérase (PME)
• Index formel
• Hydroxyméthylfurfural (HMF)
• Acide ascorbique (vitamine C)

L’influence des traitements thermiques sur la qualité du jus d’orange

Les principaux objectifs des traitements thermiques sont les suivants

• Inactivation de l’enzyme Pectinestérase (PME). Pour ce faire, le jus est soumis à une température de 98°C pendant 30 secondes.
• Prévention de l’hydroxyméthylfurfural (HMF). L’utilisation de ce procédé nécessite de courtes périodes de traitement thermique.

Les longues durées de traitement augmentent la quantité de HMF et réduisent la qualité du produit obtenu.

Objectifs du processus utilisé par HRS Heat Exchangers

Les objectifs, lors de la conception d’une usine de traitement de jus d’orange, sont les suivants :

Objectif 1- Maximiser la qualité et le goût du jus

Les échangeurs de chaleur HRS utilisent une technologie qui permet d’appliquer des temps de traitement thermique réduits qui donnent de bons résultats lorsque les paramètres de qualité sont évalués pour le produit final.

Objectif 2 – Réduire la consommation d’énergie

Les pasteurisateurs HRS récupèrent jusqu’à 85 % de l’énergie au cours du processus, ce qui contribue énormément à la réduction des coûts globaux de traitement. L’énergie nécessaire aux processus d’évaporation provient normalement de l’installation de séchage, ce qui permet de réaliser des économies supplémentaires.

Objectif 3 – Exploitation des sous-produits de l’orange

L’écorce séchée de l’orange produite dans la dernière partie du processus est un produit précieux qui peut être utilisé dans l’industrie chimique.

Objectif 4 – Contrôle numérique de l’usine

L’utilisation des technologies de contrôle électronique et d’Internet permet à l’utilisateur de surveiller les processus et les débits de produits en temps réel et sur des terminaux distants. Depuis l’armoire de commande, les opérateurs de l’usine peuvent surveiller, à partir de n’importe quel terminal informatique connecté à Internet, l’état actuel de l’usine et les éventuels incidents ou déviations dans le processus de production.

Technologie essentielle

Trois disciplines de base sont utilisées dans le processus :

• Transfert de masse
• Transfert de chaleur
• Presser l’orange

Principaux composants de la solution HRS Heat Exchangers

Les aspects essentiels et les technologies impliquées dans l’usine de traitement des échangeurs de chaleur HRS sont les suivants :

Extraction du jus

L’huile est tout d’abord retirée. Ce processus est réalisé sans endommager le fruit. Il permet d’éviter les arômes indésirables et d’obtenir le niveau le plus élevé possible d’aldéhydes.

Ensuite, le jus est extrait. La technologie utilisée consiste à couper et à presser l’orange, ce qui est différent de la plupart des systèmes en ligne utilisés. Le processus HRS n’endommage pas la peau et évite donc la contamination du jus.

Troisièmement, le jus est séparé de l’enveloppe et des graines. Ce processus permet de réduire les composants amers, d’obtenir une faible teneur en fibres rapides et une faible viscosité dans le NFC. Le jus obtenu présente une teneur minimale en constituants amers, une couleur agréable, une teneur minimale en huile naturelle et un nombre accru de cellules de jus intactes. La teneur en limonine est également réduite et la taille moyenne des cellules dans la pulpe est augmentée avec un pourcentage plus élevé de pulpe flottante.

Le procédé n’utilise pas d’eau pendant l’extraction, ce qui permet d’optimiser la consommation d’énergie et de minimiser les éventuels contaminants contenus dans l’eau résiduelle.

Enlever l’amertume

Une fois le jus d’orange obtenu, il est nécessaire d’éliminer l’amertume du jus. Pour ce faire, on utilise un procédé conçu pour éliminer les composés de limonine, de naringine et d’hespéridine du jus. En ce qui concerne la limonine, la concentration initiale peut atteindre 20 ppm, alors que l’objectif pour le produit final est de moins de 0,1 ppm.

Le processus commence avec du jus frais stabilisé et du jus reconstitué à 15 Brix. Ceux-ci sont centrifugés afin de séparer la pulpe du jus. La résine Lewait® est ajoutée au jus et celui-ci est ensuite transféré dans une cuve de stockage où le traitement thermique est effectué.

Traitement de la pulpe et obturation aseptique

L’un des aspects clés du traitement de la pulpe est le transfert de masse. HRS Heat Exchangers a développé une pompe à piston particulièrement adaptée à cet effet, une pompe hygiénique qui peut développer des pressions allant jusqu’à 40 bars.

Un autre aspect fondamental du processus est le traitement thermique qui est effectué à l’aide d’un échangeur de chaleur à trois tubes(série HRS AS). Dans cet échangeur de chaleur, le produit circule à travers un anneau formé par trois tubes concentriques, ce qui rend ces unités particulièrement utiles pour.. :

• Fluides à haute viscosité
• Fluides non newtoniens
• Fluides contenant de petites particules

Enfin, le processus utilise une remplisseuse aseptique « Bag-in-Drum » ou « Bag-in-Box » conçue par HRS, qui permet d’emballer le produit dans des conteneurs aseptiques. Des conteneurs préformés et pré-stérilisés de 5 à 1 000 litres sont normalement utilisés.

Pasteurisateur MI/MR

Les pasteurisateurs de la série MI/MR produits par HRS Heat Exchangers se caractérisent par leur vitesse de traitement élevée, leur capacité à éliminer l’air du produit lorsque celui-ci est froid et leur faible besoin d’entretien. Les caractéristiques suivantes ont fait l’objet d’une attention particulière :

• Récupération d’énergie. Jusqu’à 85 % de l’énergie peut être récupérée, ce qui réduit considérablement les coûts de traitement.
• Les temps de traitement thermique sont réduits. Il en résulte un produit de meilleure qualité.
• Caractéristique 3. La conception est hygiénique. Il en résulte un produit de meilleure qualité. Cet aspect essentiel de la conception est l’élimination de toutes les zones mortes à l’intérieur de l’unité où le mouvement du produit est restreint. Ces zones sont inévitablement présentes dans les conceptions traditionnelles utilisant la récupération de chaleur produit par produit, en particulier dans la zone d’entrée du produit dans les collecteurs.

Dans le cas de la production de jus d’orange, nous pouvons tirer parti de la technologie MR car elle nous permet d’utiliser la récupération de la chaleur directement du produit au produit. Il en résulte un pasteurisateur plus compact contenant beaucoup moins de modules. L’utilisation de la récupération directe ou indirecte de l’énergie permet de réaliser d’importantes économies. Par exemple, les économies réalisées par rapport à un système utilisant de la vapeur produite sur place peuvent être de l’ordre de 220 euros par jour.

Système de nettoyage CIP

Le système de nettoyage CIP (Clean in Place) utilisé par HRS Heat Exchangers est centralisé avec un contrôle automatique des paramètres. Une caractéristique remarquable de cette conception est qu’elle a automatisé pratiquement toutes les opérations de nettoyage requises dans l’usine.

Mélange de jus

Les principaux éléments de cette étape sont les systèmes automatiques de mélange du produit, les contrôles des composants et les opérations de nettoyage CIP. Le mélange s’effectue dans des cuves équipées d’agitateurs dans lesquels on peut programmer les proportions des différents constituants. Le transfert de masse des constituants s’effectue à l’aide de pompes centrifuges ou à piston.

Expédition

La zone d’expédition contient les refroidisseurs utilisés pour le chargement et le déchargement des réservoirs. Ces refroidisseurs utilisent des échangeurs de chaleur des séries HRS MI et HRS AS qui génèrent les meilleurs coefficients de transfert de chaleur. Les produits doivent être réfrigérés entre 0°C et +2°C.

Séchage de l’écorce d’orange

Afin de commercialiser l’écorce d’orange, celle-ci doit être séchée. La première partie de l’usine de séchage est la zone d’hydrolyse qui prend l’écorce provenant de l’usine de jus et y ajoute de la chaux (CaO). L’écorce hydrolysée passe ensuite dans les presses où l’on obtient un produit semi-solide et un liquide. Ce dernier est soumis à un nouveau processus d’évaporation pour produire un liquide concentré. Le produit semi-solide et le liquide concentré sont tous deux acheminés vers le séchoir final, d’où sort le produit sec. Un séchoir de type trommel peut utiliser différents types de combustibles tels que la biomasse, le gaz naturel, etc. et il est important de savoir que les gaz d’échappement du séchoir peuvent être utilisés comme source d’énergie dans l’installation d’évaporation. Enfin, le produit est acheminé vers un granulateur qui donne à l’écorce une forme qui peut être vendue.