Brevet FR2275741A1 — publié le 19760116

Le présent procédé a pour out d'abaisser la température d'un produit liquide le plus rapi.dement possible. Les systèmes actuellement employés pour obtenir le meme résultat nécessitent un mouvement de racloir pour évacuer les parties congelées. Le liquide à réfrigérer est placé dans un cylindre métallique équipé d'un racloir intérieur et entouré extériurement par un serpentin où circule un liquide ou un gaz réfrigérant. La paroi du cylindre étant réfrigéreerefroidit les zones extérieures de la masse liquide. Le liquide au contact de cette paroi réfrigérée se solidifie en formant des paillettes ou cristaux d'eau qui est extraite de la solution à réfrigérer. Le racloir en tournant enlève les parties congelées et les mélangent au liquide à réfrigérer. Ce procédé a pour inconvénients de dissocier le produit à réfrigérer ainsi que de le dénaturer et de modifier ses constantes organoleptiques. Le procédé selon la présente invention se distingue par le fait qu'on fait circuler un fluide frigogène à une température nettement inférieure à la température de congélation du liquide à traiter dans un tute central et qu'on fait circule à grande vitesse et à forte turbulence-le liquide à refrigérer autour de ce tube central générateur de froid sans formation dc cristaux adhérant au tube. L'invention a également pour objet une installation pour la aise en oeuvre du procédé décrit qui se distingue par le fait quelle comporte un circuit de réfrigération d'un fluide réfrigérant dars un faisceau de tubes branchés en parallèle à une température netteirent inférieure à la température de congélal,ion du liquide à traiter par le fait que des conduits -nto'::rant les tubes desdlts faisceaux sont connecté en séries et relies 9 une pompe de circulation du liquide à réfrigérer propulsant celui-ci à une vitesse atteignant 1 à m/s et avec ure turbulence de 824 COO R autour de ce faisceau de tubes. Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution d'une installation selon l'invention. La figure 1 est un schéma de principe de l'installation. La figure 2 est une vue de détail d'une partie de l'échangeur de chaleur de l'installation. La figure 3 est une vue détaillée du circuit échangeur de chaleur. Le procédé consiste à abaisser la température d'un produit liquide très rapidement et pour ce faire on fait circuler ce produit liquide dans un passage annulaire de faible épaisseur à une vitesse telle que toutes les molécules du produit se trouvent plusieurs fois en contact avec la paroi d'un élément central générateur de froid. Du fait de la pression et de la turbulence régnant dans le conduit annulaire contenant le produit à refroidir ainsi que des dimensions de celui-ci on obtient un abaissement très rapide de la température du produit liquide. L'élément central ou tube central générateur de froid est parcouru par un fluide frigogène tel que du dichlorodifluorométhane CHCLF2, monochlorodifluoro-méthane CHCLF2, azéotrope R 22/R15 CHCLF2 / CCLF2-CF3, de l'azote etc. Le liquide à réfrigérer peut etre du vin, du lait ou tout autre produit liquide, circule dans un conduit entourant ce tube central et prend les frigories fournies par le tube central ce qui réfrigère le produit. Ce procédé est particulièrement avantageux car il permet de porter les produits liquides à une température voisine ou meme égale à celle correspondant à son point de solidification ou de congélation. L'avantage de ce procédé réside principalement dans le fait de pouvoir réaliser un tel abaissement de température sans qu'il soit nécessaire de prévoir des éléments racleurs pour évacuer les dépôts solides qui se forment dans les procédés actuellement connus contre les éléments réfrigérants. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit comporte un faisceau de tubes disposés en parallèle 1 et alimentés en fluide frigogène par un compresseur 2. Ces tubes parallèles sont reliés entre eux par un coude 8 retenu par deux écrous 9. Le second faisceau de tubes 3, concentrique au premier, est formé de tubes montés en série et définissant un espace annulaire 5 mince autour des premiers tubes 1 dans lesquels le liquide à réfrigérer est envoyé à l'aide d'une pompe Li. Ces tubes 3 comprennent à chaque extrémité un embout 10 partie dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre du reste du tube. Sur ces embouts sont usinés des bossages 11 permettant de relier les tubes entre eux. Ces bossages ne sont pas usinés du même côté. Sur ltem- bout 10 il se situe à gauche et forme une partie mâle 12, par contre sur l'embout 10' il est à droite et forme une partie femelle 13. Ils s'emboîtent, la partie mâle dtun premier tube dans la partie femelle d'un second. Des alésages 14 sont usinés dans ces bossages. L'alésage 14 communique avec l'espace annulaire 5 permettant au liquide à réfrigérer de passer d'un tube à l'autre. Un joint 15 assure l'étanchéité. Chaque embout étant ouvert pour laisser le passage au tube 1 comporte un alésage conique 16 où se loge un joint conique 17. Le joint 17 est prisonnier entre l'embout et une plaque 18. L'écrou 9 est utilisé pour maintenir le tout bien serré. Sur la figure 2, le premier tube 3 communique avec un orifice d'entrée latéral 6 tandis que le dernier tube 3 communique avec un orifice de sortie 7 du liquide à refroidir. Le produit à réfrigérer circule à une vitesse de 1 à 3 m/s autour des tubes générateurs de froid en couche très mince de 1 à 3 mm d'épaisseur. La turbulence (8- 24 000 R) crée par la vitesse de circulation (1 à 3 m/s) et la pression du liquide empêche la formation de givre et de cristaux. I1 n'est plus nécessaire de passer par la phase de congélation, d'où économie de frigories soit 80 cal/l. Ce procédé permet de refroidir aussi des produits épais ou pâteux. Les produits sont maintenues intacts, il nty a pas de dissociation et les qualités organoleptlques ne sont pas changées du fait que la phase congélation est plus nécessaire. Le gaz frigogène peut être recycle ou non suivant les installations. Cette installation permet d'abaisser en même temps et très rapidement la température du plus grand nombre de molécules, ce qui permet de réaliser un choc frigorifique important du liquide à traiter. Les tubes centraux 1 peuvent être en acier inoxydable ou en cuivre finement poli pour éviter toute formation de dépôt. Ces tubes générateurs de froid 1 peuvent être recouverts d'une pellicule de matière synthétique telle que du polyéthylène du "Rylsan" ou tout autre polyamide. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple(s) non limitatif(s) sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de réfrigération de produits liquides, caractérisé par le fait qu'.on fait circuler un fluide frigogène, à une tempé rature nettement inférieure à la température de congélation du liquide à traiter, dans un tube central et qu'on fait circuler à grande vitesse (1 - 3 m/s) et à forte turbulence (8-24000 R) le liquide à réfrigérer autour de ce tube central générateur de froid sans formation de cristaux adhérant au tube. 2. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la reven dication 1, caractérsée par le fait qu'elle comporte un cir cuit de réfrigération d'un fluide réfrigérant, dans un faisceau de tubes branchés en parallèle à une température nettement in férieure à la température de congélation du liquide à traiter et par le fait que des conduits entourant les tubes desdits faisceaux sont connectés en série et reliés à une pompe de cir culation du liquide à réfrigérer le propulsant à une vitesse de 1 et 3 m/s avec une turbulence de 8-24000 R autour de ce fais ceau de tubes. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les tubes sont en métal poli. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les tubes sont en acier inoxydable ouen cuivre. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les tubes sont recouverts extérieurement d'une pellicule de matière plastique d'une épaisseur de quelques microns, le coefficient de transmission du cuivre n'étant pas réduit pour autant. 6. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le circuit de réfrigération présente un compresseur pour comprimer le fluide réfrigérant qui se détend alors dans les faisceaux de tubes. 7. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les faisceaux de tubes sont formés.par plusieurs tubes indépendants les uns des autres.