Brevet FR2383412A1 — publié le 19781006

La présente invention a essentiellement pour objet un dispositif congélateur pour installation de traitement de produits, en particulier de lyophilisation de produits alimentaires ou pharmaceutiques, du type comportant ùn tambour rotatif creux à ltintérieur duquel est admis un fluide réfrigérant, le produit a' congeler, déposé sous forme d'une couche liquide sur la face externe de la paroi cylindrique-dudit tambour, se congélant en formant une couche solide adhérente et un organe d'extraction pour détacher ladite couche de ladite paroi. Les congélateurs du type précité, actuellement connus, présentent divers inconvénients. Les tambours qui équipent ces congélateurs peuvent être soit munis de canalisations internes dans lequelles circule le fluide réfrigérant, soit dépourvus de telles canalisations, le fluide réfrigérant étant admis directement dans l'espace délimité par les deux flasques latéraux et la paroi cylindrique, laquelle présente une face interne plane ou sensiblement plane. Les tambours à canalisations internes sont d'une construction compliquée et coûteuse, tandis que les tambours â admission directe, s'ils sont d'une construction beaucoup plus simple, n'assurent toutefois pas une cangélation efficace en raison d'une transmission thermique insuffisante entre le fluide et la paroi cylindrique. Le contr8le de température est fait, dans ces congélateurs connus, par contrôle de la température du fluide réfrigérant, laquelle peut différer sensiblement de la température effective de la paroi cylindrique du tambour qui est seule en contact direct avec le produit à congeler. Les tambours sont le plus souvent faits en acier revêtu d'une couche d'un métal de recouvrement, généralement du chrome. Or, il arrive que cette couche, si elle résiste convenablement à l'action des agents chimiques, ne-résiste -pas suffisamment aux frottements dus à organe d'extraction qui est en contact direct avec le tambour et peut détacher des particules du métal de recouvrement. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients et propose a cet effet un dispositif congélateur dans lequel le tambour est muni, sur la face interne de sa paroi cylindrique, laquelle est en liaison étroite avec le fluide réfrigérant, de moyens d'échange thermique formés dans l'épaisseur de ladite paroi. De tels moyens d'échange thermique améliorent le processus de congélation en facilitant la transmission des frigories entre le fluide et le tambour. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'échange thermique précités sont constitués par des ailettes radiales formées par usinage de la face interne de ladite paroi. De telles ailettes peuvent être obtenues par une opération de tournage simple et par conséquent peu coûteuse. Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi cylindrique du tambour est munie, dans son épaisseur, d'un perçage d'axe parallele aux génératrices du cylindre et formant un logement pour recevoir une sonde de température. Le fait de placer la sonde dans 11 épaisseur ieoee de la paroi permet de contrôler la température du tambour à proximité immédiate du produit à congeler. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le tambour est fait en un matériau résistant aux agents chimiques et à l'érosion mécanique, par exemple en acier inoxydable. Ceci élimine tout danger d'écaillage que l'on rencontre dans les tambours munis d'un métal de revêtement. L'organe d'extraction selon l'invention est constitué par un couteau oscillant autour d'un axe parallèle A l'axe de rotation du tambour et muni de moyens de réglage de son inclinaison par rapport à la paroi dudit tambour. Ce réglage permet de choisir à volonté la valeur de l'interstice entre l'arête du couteau et la paroi du tambour et en particulier d'éviter tout contact entre ledit couteau et ledit tambour. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au -cours de la description qui va suivre. Dans les dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif - la figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif eongélateur selon un mode de ralis;ation de l'invention - la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1 - la figure 3 montre ledit dispositif en élévation vue selon la flèche F1 de la figure 2 Selon le mode de réalisation représenté, le dispositif congélateur comporte un tambour 1 de section circulaire fait par exemple en acier inoxydable, muni de deux flasques latéraux 2 appliqués de façon étanche à ses deux extrémités et d'un arbre 3 d'axe XX' horizontal supporté par deux montants 4 d'un bâti fixe 5 par l'intermédiaire de roulements 6. L'entraînement de rotation du tambour 1 est assuré par un pignon denté 7 solidaire de l'arbre 3 qui engrène avec un second pignon denté 8 luimême solidaire d'un moteur (non représenté). Un fluide réfrigérant, par exemple de l'azote liquide, est amené à l'intérieur du tambour 1 par une canalisation d'adduction 9a et en sort par une canalisation d'évacuation 9b, lesdites canalisations communiquant avec l'espace interne du tambour de façon classique, par un distributeur 10 et par des canaux 10a, lOb prévus dans l'arbre 3 concentriquement à son axe XX'. La face externe la de la paroi cylindrique du tambour l sur laquelle est déposé, à l'état liquide, le produit à congeler est lisse, tandis que sa face interne lb est munie de rainures ou creusures 11, obtenues par usinage, par exemple par tournage, qui déterminent entre elles des ailettes radiales 12. On voit immédiatement que la présence de ces ailettes augmente considérablement la surface de contact entre le fluide réfrigérant et le matériau du tambour. Dans l'épaisseur de la paroi du tambour est ménagé un perçage borgne 14 dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe XX' de l'arbre 3. Ce perçage 14 sert de logement à une sonde de température 15 à laquelle sont connectés deux fils électriquement conducteurs 16 qui traversent un passage axial 17 percé dans l'arbre 3 et sont reliés à deux balais ou analogues 18 qui sont entrainés en rotation avec le tambour. Les balais 18 sont en appui élastique, et en contact électrique, avec deux noyaux cylindriques fixes 19 montés sur deux platines 20 réunies entre elles par des entretoises 21 et supportées par une cloison verticale 22 solidaire du bâti-5. Des capots 23 fixes psetègent les balais rotatifs 18 et les noyaux 19 tandis qu'un fourreau 24, fixé à l'extrémité de l'arbre 3, donc rotatif, protège les conducteurs à leur sortie dudit arbre 3. Les deux noyaux fixes 19 sont reliés électriquement à un appareil de mesure de température ou à un dispositif d'asservissement, de type connu en soi, et non -représentés. L'organe d'extraction, désigné d'une façon générale par 30, comporte un couteau creux 31 refroidi par circulation du fluide réfrigérant après sa sortie tambour par des moyens non représentés. Le couteau 31 présente, à sa partie supérieure, une arête supérieure 32 et, à sa partie inférieure, une arête inférieure 33. Le couteau 31 repose sur une embase 34 fixée par tout moyen de fixation approprié sur un-élé- ment 35 de bâti 5 et munie d'une encoche 38 qui reçoit l'arête 33. L'embase 34 s'étend parallèlement au cylindre 1 et l'encoche 38 présente, en coupe la forme d'un V de sorte que le couteau peut pivoter autour d'un axe YY' parallèle à l'axe XX'. Le couteau 31 est muni de moyens de réglage de son pivotement autour dé l'axe YY', ces moyens étant constitués par deux poussoirs 40 et 41 dont les extrémités 40a et 41a sont en appui sur les deux faces opposées 31a, 31b dudit couteau. Les deux poussoirs 40 et 41 sont solidaires respectivement de vis micrométriques 42 et 43. Les vis 42 et 43 sont engagées dans des écroux 44 et 45 montés sur des supports 46 et 47 eux--êses supportés par l'élément- 35 et sont munies d'écrous de blocage 48 et 49. On voit immédiatement que l'on peut régler facilement, en vissant ou dévissant les vis-micrométriques, l'interstice entre l'arête 32 du couteau et la face externe la du tambour 1.Cette possibilité de réglage permet d'éviter tout contact mécanique entre le couteau et le tambour et d'assurer un décollage du produit congelé par éclatement de ce dernier et non par raclage comme ceci se produit avec la plupart des dispositifs d'extraction actuellement connus. Le tambour étant entraîné en rotation dans le sens de la flèche F2 et alimenté en fluide réfrigérant, sa face externe est énergiquesent refroidie par suite du bon échange thermique dA aux ailettes radiales et la pellicule de produit congelé qui adhère au tambour est décollée par éclatement par l'arête supérieure 32 du couteau. Le contrôle précis de la température de la face externe du tambour dû à l'emplacement de la sonde, permet d'effectuer une commande adéquate, manuelle ou asservie, de l'adduction du fluide réfrigérant et par conséquent de régler dans les meilleures conditions le processus de congélation. On pourrait apporter au dispositif décrit de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. -REVENDICATIONS- 1 - Dispositif congélateur pour installation de traitement, en particulier de lyophilisation, de produits alimentaires ou pharmaceutiques, du type comportant un tambour rotatif creux à l'intérieur duquel est admis un fluide réfrigérant, le produit à congeler, déposé sous for me d'une couche liquide sur la face externe de la paroi cylindrique dudit tambour, se congélant en formant une couche solide adhérante et un organe d'extraction pour détacher ladite couche solide de ladi te paroi, caractérisé en ce que ledit tambour est muni, sur la face interne de sa paroi cylindrique laquelle paroi est en contact direct avec le fluide réfrigérant, de moyens d'échange thermique formés dans l'épaisseur de ladite paroi. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'échange thermique précités sont constitués par des ailettes radia les formées par usinage de la face interne de ladite paroi 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi cylindrique dudit tambour est munie, dans son épaisseur, d'un perçage d'axe parallèle aux génératrices du cylindre et formant un logement pour recevoir une sonde de température. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tambour précité est fait en un matériau résistant aux agents chimiques et à l'érosion mécanique, par exemple en acier inoxydable. 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'extraction précité est constitué-par un couteau monté pivotant au tour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du tambour et muni de moyens de réglage de son inclinaison par rapport à la paroi dudit tambour. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de réglage précités sont constitués par au moins deux doigts en appui sur deux faces opposées dudit couteau et solidaires de deux vis mi crométriques. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le couteau est muni d'une arête inférieure par laquelle il repose sur une embase munie d'une encoche destinée à recevoir ladite arête.