Vapeur d'eau
L'industrie agro-alimentaire utilise le plus fréquemment la vapeur comme source de chaleur. Celle-ci a l'avantage d'être non inflammable, non explosive et de transporter une grande quantité d'énergie par unité de volume. Cette énergie est un peu de chaleur sensible (changement de température) mais surtout de la chaleur latente (changement d'état). La vapeur donne cette chaleur en se condensant (il faudrait dire en se liquéfiant ! ).
Ce changement d'état vaporisation-condensation se fait à une température qui dépend de la pression partielle de vapeur (pression totale si nous sommes en présence d'eau pure, en absence d'air) (cf. schéma et tableau ci-dessous).
Température (°C) | Pression (Pa) | Température (°C) | Pression (Pa) |
|---|---|---|---|
0 | 6,105 102 | 80 | 4,734 104 |
10 | 1,228 103 | 90 | 7,009 104 |
20 | 2,338 103 | 100 | 1,013 105 |
30 | 4,243 103 | 110 | 1,433 105 |
40 | 7,376 103 | 120 | 1,985 105 |
50 | 1,233 104 | 130 | 2,701 105 |
60 | 1,992 104 | 140 | 3,614 105 |
70 | 3,116 104 | 150 | 4,760 105 |
Ce lien entre pression et température lors du changement d'état a une répercussion technologique évidente : pour avoir la bonne température il faut la bonne pression. Par exemple si l'on veut une température de consigne de 130°C il faut une pression de 2,7 bar dans l'enceinte du stérilisateur.
Et cela permet de réguler l'appareil en pression plutôt qu'en température, ce qui est techniquement plus facile. Par exemple dans un autocuiseur la soupape s'ouvre à 1,8 bar ce qui assure une température de 118°C à l'intérieur.
Présence d'air
La première étape lorsque l'on démarre un traitement en autoclave est de « purger » l'autoclave. Cela signifie en chasser l'air grâce à l'introduction de vapeur avec une soupape d'échappement ouverte.
La présence d'air dans l'autoclave pendant le traitement pose deux problèmes. Tout d'abord l'air est un excellent isolant thermique et il peut donc rendre plus difficile le transfert de chaleur de la vapeur au produit en créant un film autour des boites. Ensuite la pression totale dans l'autoclave est alors la somme des pressions partielles de l'air et de la vapeur d'eau. Il n'y a donc plus de lien simple entre la pression mesurée et la température de condensation de la vapeur. Si l'on régule le fonctionnement de l'autoclave avec la pression on introduit alors une erreur importante (cf. tableau ci-dessous).
Enceinte du mélange à une pression totale de 10 bars absolus | 100 % de vapeur | 90 % de vapeur 10 % de gaz |
Pression de vapeur | 10 bars absolus | 9 bars absolus |
Pression de gaz | 0 bar absolu | 1 bar absolu |
Température de la vapeur saturée | 180ºC | 175,5ºC |
