Brevet FR2306413A1 — publié le 19761029

la congélation d'aliments par contact avec des liquides froids est devenue un procédé très courant de traitement des aliments. a congélation s'effectue souvent en mettant en contact des aliments avec des agents de congélation à base d'hydrocarbures halogénés saturés en C1 à C4, bouillant dans un réci pipent ouvert, au point d1ébu,lition de agent de congélation. Jusqu1à présent, on avait cherché à congeler individuellement des articles alimentaires de manière qu'ils n'adhèrent pas les uns aux autres et à obtenir un appareil qui, lorsqu'il était ouvert à l'atmosphere ambiante, ne subissait pas d'importantes pertes de valeurs d'agents de congélation. Les excellents résultats obtenus par congélation par voie liquide d'articles alimentaires solides tels que des lé grumes et des crevettes ont conduit à des essais de congélation de produits nécessitant une forme ccngelée définie. Cependant, les techniques de congélation connues ne fournissaient as un procédé satisfaisant de manipulation de produits pompables ou extrudables. Il est évident qu'un appareil, dans lequel on trempait un panier contenant le produit alimentaire dans l'agent de congélation ne convient tas et que les appareils à courroie actuels ne fournissent pas une conservation satisfaisante de ia forme ou ne permettent pas un détachement satisfaisant du produit congelé de la surface de la courroie. La présente invention concerne un procédé économique de congélation de roduits extrudables, qui réduit au minimum la déformation avant congélation et assure un excellent détachement de la surface de support0 De façon plus précise, l'invention fournit un procédé et un appareil pour congeler des produits extrudables dans un récipient de congélation par dépôt du produit, à travers une ouverture profilée, sur une courroie méta lique pleine en mouvement On met presque imnédiatement en contact le produit et la face inférieure de la courroie avec un agent de congélation liquide pour congeler le produit sur une épaisseur suffisante pour qu'il conserve sa forme et qu'il se détache librement de la courroie lorsque celle-ci s'incurve. Enfin, on achève la congélation du produit et on le retire du récipient de congélation. Comme agents de congélation liquides particulièrement satisfaisants, on citera des hydrocarbures halogénés saturés polyfluorés liquides en C1 à C4, qui présentent des points d'ébullition de 0 à -500C. Bescription des dessins La figure 1 est la représentation schématique d'un appareil utilisable dans la présente invention. La figure 2, celle d'un autre appareil utilisable dans le présent procédé pour congeler une bande profilée continue de produit. La figure 3, une coupe transversale générale de l'appareil des figures 1 et 2, suivant la ligne III-III. La figure 4, un détail agrandi de l'orifice de sortie de la figure 2 et, La figure 5 illustre une autre réalisation de sortie pouvant autre utilisée dans l'appareil de la figure 2. Les produits qu'il est avantageux d'utiliser dans l'invention sont des matières extrudables ou pompables qui ne conservent pas leur forme dans les conditions normales. Le présent procédé est partXeulièrement satisfaisant pour des produits alimentaires. Ces produits sont des produits pompables tels que les crèmes glacées, les jus de viande, les sauces et des produits à base d'oeufs, ainsi que des produits extrudables tels que la viande hachée, les pains de poisson, les pains de crabe, les pains de crevette, la chair à saucisse et la pâte à tarte. Dien que nombre de ces produits puissent être congelés par des procédés connus si l'on ne souhaite avoir aucune forme précise, l'utilisation du présent procédé permet de les congeler en leur donnant une forme précise, et est avantageuse lorsqu'on veut obtenir un ruban continu de produit congelé. L'agent de congélation utilisé dans le présent procédé peut autre n'importe quel liquide suffisamment froid pour congeler rapidement le produit. L'agent de congélation utilisé ne doit ni contaminer ni interférer de quelque manière que ce soit avec le produit. Par exemple, une saumure aqueuse peut ne pas convenir à des produits à base d'eauX Comme agent de congélation présentant une excellente compatibilité avec de nombreux produits, on citera les hydrocarbures halogénés saturés, en Ci à C4 liquides et bouillants et contenant au moins 2 atomes de fluor. L'hydrocarbure peut être un alcane ou un cycloalcane quelconque dans lequel deux hydrogènes ou davantage sont substitués par un halogène et dans lequel au moins deux des halogènes sont des atome de fluor. L'agent de congélation à base d'hydrocarbure halogéné utilisé conformément à l'invention doit présenter un point d'ébullition d'environ O à-500C sous la pression atmosphè risque. avec des agents de congélation bouillant à environ OOC, la congélation ne se produit pas. lorsqu'on utilise des agents de congélation bouillant en-dessous d'environ -500C, la congélation d'articles tels que des aliments risque d'être Si rapide qu'elle conduit à une fissuration peu souhaitable.En outre, la récupération d'un agent de congélation, dont le point de congélation est inférieur à environ -500C, impose d'utiliser un système de réfrigération plus élaboré que ceux ordinairement utilisés dans des installations de congélation d'aliments classiques. Comme ces agents de congélation possèdent des points d'ébullition normaux inférieurs à la température des articles introduits et à celle de l'air ambiant, ils sont en état d'ébullition pendant leur utilisation. Les agents de congélation à base d'hydrocarbures halogénés utilisés dans l'invention doivent également avoir des densités de vapeurs leurs points d'ébullition normaux, au moins du double environ de celles de l'air à la même température. Ceci facilite leur rétention dans le récipient de congélation et leur récupération. le procédé de l'invention exploite le fait que la densité de vapeur de l'agent de congélation est supérieure à celle de l'air. L'agent de congélation a de préférence une densité de vapeur à son point d'ébullition normal au moins triple environ de celle de l'air à la même température. On a trouvé que les hydrocarbures halogénés ga- turés polyfluorés en C1 à C4 étaient généralement satisfaisants et, comte agents de congélation facilement disponibles convenant au présent procédé, on citera ltoctafluorocyclobutane, le 1,1 difluoréthane, le dichlorodifluorométhane, le chloropentafluoréthane et le chlorodifluorométhane. On peut également utiliser, comme agents de congélation adéquats, des mélanges de ces composés entre eux ou avec d'autres composés, pour autant que le mélange présente un point d'ébullition et une densité de vapeur dans les limites définies ci-dessus. Les mélanges azéotropiques, qui fournissent des vapeurs ayant la mame composition que le liquide, conviennent particulièrement bien. Conformément à la présente invention, le produit à congeler est introduit dans le récipient de congélation par l'intermédiaire d'un passage profilé pour être déposé sur une courroie métallique pleine en mouvement. La forme du passage est un élément déterminant pour la forme finale du produit. Lorsqu'il est sur la courroie, le produit est mis en contact avec l'agent de congélation dès que les limites d'espace de l'appareil le Dermettente Au même moment, la surface inférieure de la courroie métallique en mouvement est mise en contact avec l'agent de congélation. Ce contact initial avec l'agent de congélation doit se produire suffisamment tout, après que le produit ait été déposé sur la courroie, pour qu'il ne se produise aucune variation notable de la forme de produit s'écoulant facilement. 'ouverture du passage; par lequel sort le produit pour être déposé sur la courroie métallique en mouvement, doit se trouver en-dessous de l'interface air-vapeur d'agent de congélation pour réduire la turbulence à l'interface. le passage luimême ne doit donc pas fournir d'issue pour les vapeurs vers l'atmosphère. Pour l'éviter, on doit maintenir le passage rempli du produit sur une partie au moins de sa longueur, pendant toute la durée de la mise en oeuvre du procédé de congélation. Pendant les périodes de non fonctionnement, on doit fermer le passage de façon étanche pour empêcher la vapeur de s'écouler vers l'atmosphère. Le passage lui-mtme peut être un tuyau ou toute autre canalisation présentant la forme souhaitée pour le produit. La forme du passage détermine principalement la section transversale du produit. Lorsque ce produit est en morceaux séparés, les dimensions non déterminées par le passage doivent évidemment être définies par un système permettant de diviser le produit en morceaux séparés dans le passage. Conformément à l'invention, la courroie, sur laquelle le produit sortant du passage est déposé, est en métal plein. Les courroies qui seraient percées de trous, ou présentant des pores, des articulations ou d'autres ouvertures sont inappropriées, car le produit pourrait 'écouler et se congeler dans les ouvertures. Ceci nuirait non seulement à l'enlèvement du produit hors de la courroie, mais également au transfert de chaleur, au travers de la courroie, vers l'agent de congélation qui rencontre la surface inférieure de celle-ci. Le métal doit poussoir supporter la température de congélation de l'appareil sans devenir cassant ou se fissurer.On a trouvé que l'acier inoxydable était un métal particulièrement satisfaisant, qui présente une bonne conductivité thermique et oui n'est pas nocif vis-à-vis des pro(lults alimentaires souvent utilisés dans ce procédé. On a trouvé qu'une épaisseur satisfaisante va de 0,2 à 0,3 mm. la courroie peut être une courroie unique occupant la totalité de la largeur du dispositif, mais on a trouvé qu'il était pratique, du point de vue de la construction, du nettoyage et des réparations, d'utiliser deux courroies parallèles ou davantage. l'espace séparant les courroies permet l'écoulement de l'agent de congélation. Presque immédiatement après l'avoir déposé sur la courroie, on pulvérise l'agent de congélation sur le produit à congeler et sous la courroie. On a trouvé qu'il était nécessaire de mettre l'agent de congélation en contact à la fois avec le produit à congeler par le haut, et avec la courroie par le bas, en premier lieu pour fournir une congélation suffisamment rapide pour que le produit conserve sa forme souhaitée et, en second lieu, pour permettre le détachement satisfaisant dtavec la courroie, du produit partiellement ou entièrement congelé. L'absence de l'agent de congélation à la surface inférieure de la courroie ralentira la congélation à tel point que la congélation en croûte exigée ne s'effectuera pas en un temps suffisamment ccurt.Il est alors difficile de retirer le produit congelé ou rartielle- ment congelé, qui peut partiellement coller à la corroie, après avoir retiré la plus grande partie du produit0 Les présentes opérations de congélation permettent au produit de se déparer de la courroie métallique lorsque celle-ci s'incurve, ce oui se produit lorsqu'elle passe sur un rouleau ou sur un cylindre d'en traSnement. Le contact initial avec l'agent de congélation doit autre suffisarment long, et l'agent de congélation suffisamment froid, pour congeler le produit en crotte. En d'autres termes, les surfaces extérieures du produit doivent etre congelées sur une épaisseur suffisante pour conférer au produit une résistance matérielle. On peut poursuivre la congélation jusqu'à ce que le produit soit complètement congelé, ou envoyer le produit congelé en croûte vers une seconde zone de congélation séparée pour achever la congélation. On a trouvé qu'il était particulièrement adéquat d'utiliser deux ou plusieurs zones de congélation, étant donné qutil n'est pas nécessaire d'effectuer la pulvérisation sur la face inférieure de la courroie lorsque le produit est congelé en crottez Comme l'illustrent les modes de réalisation représentés aux dessins, les première et seconde zones de congélation peuvent autre délimitées par des courroies séparées ou simplement par des changements d'appareillage. Lorsqu'on met en oeuvre le présent procédé, le récipient de congélation doit posséder au moins une ouverture qui permette à la vapeur de circuler librement entre les zones d'extraction de la chaleur et l'atmosphère extérieure, ce qui maintient ainsi pratiquement l'équilibre de pression avec l'at mosphère. Pour réduire la perte d'agent de congélation à base d'hydrocarbures halogénés dans le système, l'interface de la vapeur d'agent de congélation et de l'air ou d'un autre gaz dans le récipient de congélation doit se trouver en-dessous du niveau de toutes les ouvertures verl'atmosphère extérieure, par lesquelles la vapeur communique librement avec la zone d'extraction de chaleur et à peu près au niveau auquel les articles viennent en contact direct avec l'agent de congélation liquide. Si métal maintient l'interface en-dessous du niveau du contact direct, les vapeurs d'agent de congélation se dégageant pendant I'etraction de la chaleur peuvent provoquer des turbulences dans 11 air se trouvant au-dessus de l'interface air-vapeur d'agent de congélation, en conduisant ainsi à un mélange peu souhaitable des deux. Il est préférable de réduire la turbulence à l'interface vapeur d'agent de congélation-air, car la stabilité de l'interface abaisse les pertes d'agent de congélation. On doit prendre garde, en particulier, d'éviter toute turbulence quand on introduit et on retire les articles à congeler. On peut ajuster de façon adéquate le niveau de l'interface au moyen d'un condenseur de vapeur dans la zone d'extraction de chaleur. Une fois que les articles ont traversé la zone d'extraction de chaleur, un moyen pour les retirer du récipient consiste à les envoyer vers le haut en traversant l'interface, et à les faire sortir du récipient par une ouverture qui laisse communiquer librement la vapeur avec la zone d'extraction de chaleur. Cette disposition est particulièrement-utile avec des produits à formes individuelles variées. On réduira la turbulence pendant ltélimination des articles en les faisant monter lentement, de l'interface à l'ouverture de sortie. Le produit conformé peut sortir par un orifice flexible dont la forme s'adapte étrcitement à celle du produit.On peut également di minuer les pertes de vapeur d'agent de congélation vers ltatmos- phère ar d'autres techniques connues des spécialistes des sys tètes de congélation. Un exemple illustratif de l'invention ressortira de le descriion ci-après, avec référence aux dessins où les éléments identiques sont désignés par les mêmes repères. a figure 1 montre schématiquement un appareil pouvant être utilisé dans le présent procédé, pour congeler un produit pompable ou extrudable et le transformer en articles conformés séparés Dans cette figre, le récipient de congélation 1C possède deux zones d'extraction de chaleur. Dans la première, le produit à congeler est amené, à partir de la pompe ou du dispositif d'extrusion 11 comportant un passage profilé 12, sur une première courroie transporteuse 13. Les dispositifs de pulvérisation 14 et 15 pulvérisent instantanément l'agent de congélation respectivement sur le produit et la surface inférieure de la première courroie.L'emplacement du dispositif de pulvérisation, la vitesse de la première courroie et le débit d'agent de congélation sont ajustés de telle marnière que le produit, lorsqu'il atteint le point où la première courroie 13 s'enroule sur le cylindre d'entratnement 16, soit congelé en crotte et ou'il se détache librement de la première courroie pour tomber sur la seconde courroie transporteuse 17. la partie de l'aDpa- reil allant jwsqutau point où la première courroie 13 passe sur le cylindre d'entratnenent 15 est la première zone d'extraction. Dans l'appareil représenté figure 1, le produit partiellement congelé provenant de la première zone d'extraction est déposé sur la courroie 17, dans la seconde zone d'extraction, où il subit une pulvérisation par le haut au moyen du dispositif de pulvérisation 18. Il n'est plus nécessaire de pulvériser sur la face inférieure de la courroie, si l'on utilise à ce stade des courroies percées de trous. Qi la courroie 17 est en métal plein, il est généralement nécessaire d'effectuer une pulvérisation sur la face inférieure, car le transfert de chaleur du centre non congelé du produit alimentaire vers la surface en contact avec la courroie peut provoquer la décongélation. Une nouvelle congélation ultérieure peut alors provoquer l'adhérence sur la courroie.La vitesse de la courroie 17 et le débit de pulvérisation sont ajustés de manière que, lorsqu'il atteint le cylindre d'entraînement 20, le produit soit presque complètement congelé. Le produit congelé tombe sur la courroie transporteuse de sortie 21, sur laquelle il traverse l'interface 19 pour sortir de la machine par la sortie 22. En général, la courroie 17 est de préférence une courroie unique ayant la largeur de l'appareil. Au fur et à mesure que l'agent de congélation provenant des dispositifs de pulvérisation 14, 15 et 18 vient au contact du produit et des courroies 13 et 17, il se vaporise en partie. La vapeur s'élève jusque dans le condenseur 23 situé à l'interface 19 séparant l'air des vapeurs d'agent de congélation. Le condenseur 23 fonctionne au moyen de n'importe quel dispositif de réfrigération disponible, permettant de produire une température inférieure au point d'ébullition de l'agent de congélation. Le condenseur 23 est surmonté d'une zone calme 24, qui peut être un volume vide ou une structure en nid d'abeille. Un couvercle antipoussière 25, non fixé, empêche les produits étrangers indésirables de s 'introduire dans le récipient de congélation, tout en permettant l'aération du récipient, et la partie 26 occupe une partie du volume libre pour empecher les turbulences de se produire à l'interface air-agent de congélation. L'agent de congélation liquide s 'écoulant des courroies 13 et 17 et le condensat provenant du condenseur sont finalement envoyés dans la pompe 27 et, de là, passent par la valve 28 pour arriver dans le réceptacle 29. La pompe 30 refoule l'agent de congélation vers le point 31 où il est envoyé par l'intermédiaire d'une tuyauterie (non représentée) vers les points 32 pour autre introduit dans les dispositifs de pulvérisation 14, 15 et 180 Lorsqu'il est nécessaire d'ajouter de l'agent de congélation au système pour combler les pertes, on introduit de l'agent de congélation frais, provenant du réservoir 34,par l'intermédiaire de la valve 35 dans le récipient 10, sous forme de liquide ou de vapeur. La figure 2 est une représentation schématique d'un autre appareil permettant de réaliser le présent procédé, dans lequel on congèle un produit pompable ou extrudable sous forme d'une bande profilée continue. Dans cette figure, une bande continue de produit sort du passage 12 pour être déposé sur une courroie continue unique 41. L'agent de congélation est pulvéri se sur le produit au moyen du dispositif de pulvérisation 42 et sur la face inférieure de la courroie au moyen du dispositif de pulvérisation 43. La courroie est ertratnée par le cylindre d'etratement 44.Dans cet appareil, on n'utilise pas de courroies sépares. rependar1t, il existe deux zones d'extraction, la seconde se distinguant ae la première par la présence du condenseur 23. Com.me la courroie 41 est en métal plein, le pulvérisateur inférieur 43 'étend sur toute la longueur de celleci.On ajuste la vitesse de la courroie 41 et le débit de pulvérisation d'agent de congélation par les dispositifs 42 et 43, de manière que lorsque la bande de produit atteint l'extrémIté de la zone de pulvérisation 43, elle soit convenablement zones idée. Le ruban de produit congelé passe de la courroie 41 sur le guide 45 et de la il est envoyé à l'orifice 46. Comme dans le cas de l'appareil de la figure 1, la courroie 41 peut être une courroie unique, mais de préférence elle est constituée par plusieurs courroies parallèles. Le produit sort par l'orifice 46 sous forme d'une bande profilée continue. On peut découper la bande en sections du produit de tailles adéquates ou la transformer d'une autre manier en morceaux du produit ayant une taille corvena le, par n'importe quel système disponible La figure 3 est une coupe transversale générale de l'appareil représenté dans les figures I et 2 suivant la ligne IiI-III. Dans la figure 3, les éléments 50 et 51 sont des tuyauteries s'étendant sur toute la longueur de l'appareil et transportant l'agent de congélatioI liquide provenant de la pompe; les éléments 52 et 53 sont des canalisations pour agent de congélation s'étendant latéralement sur la largeur de l'appareil et alimentant les têtes de pulvérisation 54. les éléments 55a, 56a et 57a sont les parties supérieures et les éléments 55b, 56b et 57b, les parties inférieures de trois courroies métalliques pleines parallèles, et 58 représente l'isolation entourant le récipient. Les têtes de pulvérisation 54 sont conçues de façon que les surfaces supérieures et inférieures des parties supérieures des courroies 55a, 56a et 57a subissent une pulvérisation uniforme d'agent de congélation liauide. La coupe transversale de la figure 3 montre trois courroies, deux têtes de pulvérisation supérieures 54 et trois têtes de pulvérisation inférieures 54. On peut faire varier de façon considérable le nombre de cour roies et de têtes de pulvérisation selon la taille et la géométrie du récipient de congélation, pour autant que le nombre de courroies souhaitées, les caractéristiques des têtes de pulvérisation choisies et le produit narticulier à congeler, restent dans le cadre de l'invention. La figure 4 montre une configuration de sortie particulièrement satisfaisante correspondant à la figure 2. La bande continue de produit provenant du guide 45 passe dans un collecteur 80 en forme d'entonnoir qui est fixé, de façon à être étanche à la vapeur, à une paroi 81 du récipient de congélation. De là, le ruban passe dans le manchon élastomère 82, conçu pour s'adapter à la forme souhaitée du produit. Des doigts 83 en matière plastique ou en métal peu espacés les uns des autres ou se che vauchant légèrement sont disposés sur la surface extérieure du manchon 82o Ces doigts 83 maintiennent le manchon 82 étroi tement appliqué à la surface de la bande de produit pour réduire au minimum les fuites de vapeurs d'agent de congélation vers l'atmosphère. le manchon elastomère ou les doigts 83 peuvent être ccnstitués en n'importe quel matériau qui ne devient pas cas- cOngelé0 lorsque la surface de la bande de produit congelé est irrégulière au point qu'il se produit par l'orifice de la figure 4 des fuites d'agent de congélation plus importantes qe celles sodhaitées, on peut utiliser une variante telie que celle représentée à la figure 5. Dans cette figure, un premier orifice 90 dentique à celui représenté figure 4, est fixé à la paroi 21 du récipient de congélation.L'orifice de sortie 90 se prolonge dans un second orifice 92 contenu à l'intérieur d'une enceinte 93 étanche à l'air. L'orifice 92 est également identique à celui de la figure 4. Une cellule à pression différentielle 94 compare, par ltintermédiaire des canalisations 95 et 96, les pressions à l'irtérieur du récipient de congélation et à l'intérieur de l'enceinte 950 la cellule 94 règle la valve 97 pour qu'elle fournisse une pression d'air à l'intérieur de l'enceinte 93 pra ticwue nt égale à la pression de vapeur d'agent de congélation à l'intérieur du récipient de congélation, pour éviter des pertes excessives de vapeurs d'agent de congélation, sans refouler d'importantes quantités d'air dans le récipient de congélation par l'orifice 90. En général, quelques 50 kg/cm2 au manomètre suffisente On peut tolérer un certain degré de fuites d'air par l'orifice 926 R r qii3ICjsTI0N3 1. recédé de congélation d'un produit extrudable dans un récipient de congJlation, consistant à introduire le produit ru moyen d'wn passage profilé, à le mettre en contact avec un agent de congJlation liquide, puis a retirer le produit du ré ci ient de congélation, caractérisé en ce que :: a) le produit passe par le passage profilé pour être déposé sur une courroie métallique pleine, en mouvement; b) le produit et la face inférieure de la courroie sont mis en contact avec l'agent de congélation liquide presque irnzédiatement après le déport pour congeler la surface du produit sur une épaisseur suffisante pour su'il conserve sa forme et u'il se détache librement de la courroie lorsque celle-ci s'incurve; et c) on achève ensuite la congélation du produit. 2. Appareil de congélation de produits extrudables comprenant un récipient de congélation, un dispositif d'introduction du produit extrudable par l'intermédiaire d'un passage profilé dans le récipient de congélation, un dispositif de mise en contact du produit avec un agent de congélation liqui- de à l'intérieur du récipient et un dispositif d'élimination du produit du récipient de congélation, ledit appareil étant caractérisé en ce cu'il comporte en outre au moins une courroie métallique pleine, en mouvement, sur laquelle le produit extrudable est déposé par l'intermédiaire du passage profilé, un dispositif de mise en contact du produit et de la face inférieure de la courroie avec l'agent de congélation presque immédiatement après que le produit ait été déposé sur la courroie, et un système d'achèvement de la congélation du produit avant qu'il soit retiré du récipient de congélation.