Brevet FR2402421A1 — publié le 19790406

L'invention est relative aux procédés et dispositifs pour la congélation de produits fluides, cette expression "produits fluides" désignant ici des produits se présentant dans des conditions normales sous une forme plus ou moins visqueuse, voire même pâteuse, la consistance normale de ces produits nécessitant leur maintien dans un conditionnement approprié. Pour obtenir une congélation de tels produits, on a déjà proposé de pulvériseur le produit dans une ambiance suffisamment froide pour congeler de façon quasi instantanée les particules de produit pulvérisé, le produit congelé étant ensuite récupéré sous forme de poudre. Les problèmes rencontrés dans les procédés et dispositifs connus jusqu'à ce jour et basés sur cette technique de conaélation se posent généralement au niveau de la pulvérisation du produit fluide et de la récupération de la poudre du produit congelé. En effet, pour obtenir une congélation ultra-rapide, il y a intérêt à agir sur des particules les plus fines possible, ce qui pose alors des problèmes de récupération du produit pulvérulent dont la diffusion est extrême. L'invention a précisément pour but un procédé et un dispositif permettant de congeler, sous forme pulvérulente, un produit fluide, dans lesquels la pulvérisation du produit fluide et la récupération du produit pulvérulent congelé s'opèrent de façon tout à fait satisfaisante. Le procédé de congélation selon l'invention est caractérisé par le fait que, - on fait circuler du gaz froid, à basse température pour assurer la congélation du produit, dans une enceinte dont partie au moins des parois sont perméables à ce gaz et imperméables au produit pulvérisé congelé, - et on dérive une partie de ce gaz froid pour le comprimer et l'introduire dans ladite enceinte de congélation avec le produit à congeler de manière à en assurer la pulvérisation. Selon une mise en oeuvre avantageuse de ce procédé, mise en oeuvre qui permet d'en améliorer le rendement, on sousrefroidit le gaz dérivé une fois celui-ci comprimé, avant de l'in- troduire dans l'enceinte de congélation. Le dispositif de congélation selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte, en combinaison, - une enceinte de congélation dont partie au moins des parois sont perméables à un gaz et imperméables au produit pulvérisé congelé, - un premier circuit de gaz froid à basse température pour assurer la congélation du produit, ce premier circuit traversant cette enceinte de congélation, - et un second circuit de gaz froid pour assurer la pulverisa- tion, ce second circuit comprenant une partie haute pression débouchant dans l'enceinte de congélation avec le produit à congeler de manière à en assurer la pulvérisation, et une partie basse pression qui est prise dans le premier circuit de gaz froid. La pulvérisation se faisant au moyen du second circuit dérivé à partir du premier circuit, la circulation du gaz froid s'opère en circuit fermé ; en effet, le gaz étant en contact avec le produit, on évite ainsi le risque d'une contamination du produit par des micro-organismes provenant de ltextérieur. L'enceinte de congélation peut être constituée, au moins en partie, par un tamis à mailles très serrées. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'enceinte de congélation est constituée par un tambour tournant dtaxe incliné dont la paroi cylindrique est perméable au gaz et imperméable au produit pulvérisé congelé cette cette paroi cylindri- que peut être constituée par un tamis à mailles très fines. Il est alors avantageux de prévoir des moyens de décolmatage à la partie supérieure de l'enceinte de congélation, ces moyens de décolmatage pouvant être constitués par un dispositif racleur extérieur. Selon une disposition qui permet d'améliorer le rendement du dispositif, la partie haute pression du second circuit de gaz froid est sous-refroidie avant son débouché dans l'enceinte de congélation. De préférence, ce sous-refroidissement est obtenu par un échangeur entre le premier circuit de gaz froid et le second circuit de gaz froid. L'invention consiste, mises à part les diverses dispositions qui viennent d'être indiquées ci-dessus, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des modes de réalisation préférés de l'invention et ne comportent, bien entendu, aucun caractère limitatif. La fig. 1, de ces dessins, représente une vue schématique d1un dispositif de congélation conforme à 'invention. La fig. 2 est une coupe par un plan vertical montrant un dispositif de congélation conforme à un mode de réalisation particulier de l'invention. La fig. 3 est une coupe selon lII~III fig. 2. La fig. 4 est une vue agrandie d'un élément important du dispositif de congélation montré sur les fig. 2 et 3. La fig. 5 est une coupe selon V-V -fig. 4. Comme montré sur la fig. 1, le dispositif de congélation comporte en combinaison, - une enceinte de congélation 1 dont partie au moins des parois, partie référencée 2, sont perméables à un gaz et imperméables au produit pulvérisé congelé - un premier circuit de gaz froid 3 traversant cette enceinte de congélation 1 suivant les flèches F3, la température et le débit de ce gaz froid étant tels qu'ils assurent la congélation du produit - et un second circuit de gaz froid 4, circulant suivant les flèches F4, ce second circuit de gaz froid 4 comprenant une par tie haute pression 4 débouchant dans l'enceinte de congélation a 1 avec le produit à congeler de manière à en assurer la pulvérisation, et une partie basse pression 4b qui est alimentée par le premier circuit de gaz froid 3. Cette enceinte de congélation 1 peut être constituée, au moins en partie, par un tamis à mailles très fines. Un ventilateur 31 assure la circulation du gaz dans ce premier circuit de gaz froid 3. Un compresseur 5 assure l'élévation de pression entre la partie basse pression 4b et la partie haute pression 4a La circulation du gaz froid s'opère en circuit fermé pour éviter tout risque de contamination du produit par des microorganismes provenant d l'extérieur. Le produit fluide à congeler est contenu dans un réservoir 6, il est mis en circulation dans un conduit d'alimentation 7, par exemple par une pompe 8. Ce second circuit de gaz froid 4 débouche dans l'enceinte de congélation 1 par au moins un pulvérisateur 9 constitué, par exemple, par une buse, ou plusieurs buses, ou une rampe. La jonction en 10 du conduit d'alimentation 7 et de la partie haute pression 4 du second circuit de gaz froid 4 a s'opère au niveau du pulvérisateur 9. L'évacuation du produit pulvérisé congelé est assurée par un conduit d'évacuation Il partant de la partie inférieure de l'enceinte de congélation 1, le produit pulvérisé congelé étant acheminé dans ce conduit d'évacuation 11 par des moyensappro- priés dont il sera plus explicitement parlé ci-après. Le gaz froid du premier circuit de gaz froid 3 est réfrigéré de façon à maintenir une température convenable dans 1 'enceinte de congélation 1 : à cet effet, un échangeur 12 est prévu sur ce premier circuit de gaz froid 3, cet échangeur 12 étant alimenté par une machine frigorifique 13. Ce premier circuit de gaz froid 3 comporte avantageusement une chambre 3 dans laquelle se trouve disposée l'enceinte a de congélation 1. La partie basse pression 45 du second circuit de gaz froid 4 part du premier circuit de gaz froid 3 en aval de cette chambre 3a Pour améliorer le rendement du dispositif de congélation, la partie haute pression 4 du second circuit de gaz froid 4, a partie dans laquelle le gaz a subi une élévation de température du fait de son passage dans 5, est sous-refroidie avant son débouché dans l'enceinte lde congélation 1. A cet effet, il est prévu un échangeur 14 entre le premier circuit de gaz froid 3 et le second circuit de gaz froid 4, cet échangeur 14 étant avantageusement disposé dans la chambre 3 du premier circuit de gaz froid 3, en amont de l'enceinte a de congélation 1. Sur les fig. 2 à 5, sur lesquelles les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes que sur la fig. 1, on a montré un mode de réalisation particulier de l'invention. Selon ce mode de réalisation, l'enceinte de congélation 1 est constituée par un tambour tournant 15 d'axe 16 incliné formant, avec le plan horizontal, un angle qui peut être compris entre 20 et 40 . La paroi cylindrique de ce tambour 15 est perméable au gaz et imperméable au produit pulvérisé congelé. Cette paroi cylindrique peut être constituée par un tamis à mailles très serrées (de l'ordre de quelques dizaines de microns). Ce tambour 15 comporte une virole supérieure 17 et une virole inférieure 18 agencées pour permettre une évacuation cyclique du produit pulvérisé congelé. A cet effet, et comme montré clairement sur la fig. 5, la virole inférieure 18 comporte au moins une porte 19 et elle est entourée d'un carter fixe cylindrique 20 qui présente, dans sa partie inférieure, une ouverture 21. Ce carter fixe cylindrique 20 est agencé pour maintenir la porte 19 fermée sauf à l'en- droit de son ouverture 21 ou ladite porte -19 peut s'ouvrir sous l'action de son seul poids. Une trémie 22 est disposée en dessous de l'ouverture 21 et, chaque fois que la porte 19 s'ouvre, lors de son passage à l'endroit de l'ouverture 21, le produit pulvérisé congelé tombe par gravité dans cette trémie 22. Cette trémie 22 est reliée au conduit d'évacuation Il dans lequel le produit pulvérisé congelé peut être acheminé par simple gravité. Des moyens de décolmatage 23 sont avantageusement prévus à la partie supérieure de l'enceinte de congélation 1, comme montré sur la fig. 4. Ces moyens de décolmatage 23 peuvent être constitués par un racleur extérieur 24 s'étendant parallèlement au tambour 15, et entraîné par des moyens moteurs 25. Il est particulièrement avantageux de constituer ces moyens moteurs 25 de sorte qu'ils puissent être actionnés par le gaz de la partie haute pression 4 du second circuit de gaz froid 4. a A cet effet, ces moyens moteurs 25 peuvent comporter au moins un vérin 26 alimenté à partir de la partie haute pression 4 du a second circuit de gaz froid 4 par un conduit de liaison 27. Au point de vue constructif, on peut encore indiquer, Lcomme montré clairement sur les fig. 2 et 3, que la partie haute pression 4 du second circuit de gaz froid 4 comporte un réser a voir tampon 28 situé en aval du compresseur 5. A titre d'exemple, on peut citer quelques produits dont la congélation est obtenue dans les conditions suivantes - nature du produit : oeuf (jaune seulement, ou blanc seulement, ou oeuf entier), - le gaz utilisé est de l'air, 3 - caractéristiques du premier circuit : débit 36.000 m /h, température de - 30O C à - 27 C 3 - caractéristiques du second circuit : débit 30 m température après sous-refroidissement : - 10 C, pression dans la partie haute pression : 5,5 kg/cm2 à 2 7,5 kg/cm - quantité de produit congelé : 150 kg/h - granulométrie moyenne du produit congelé : 70 à 100 microns. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1.- Procédé de congélation de produits fluides en produits congelés en poudre, caractérisé par le fait que, - on fait circuler du gaz froid, à basse température pour assurer la congélation du produit, dans une enceinte dont partie au moins des parois sont permeables à ce gaz et imperméables au produit pulvérisé congelé, - et on dérive une partie de ce gaz froid pour le comprimer et l'introduire dans ladite enceinte de congélation avec le produit à congeler de manière à en assurer la pulvérisation. 2.- Procédé de congélation selon la revendication a, caracégrisé par le fait qu'on sous-refroidit le gaz dérivé une fois celui-ci comprimé, avant de l'introduire dans l'enceinte de congélation. 3.- Dispositif de congélation de produits fluides en produits congelés en poudre, caractérisé par le fait qutil comporte en combinaison, - une enceinte de congélation dont partie au moins des parois sont perméables à un gaz et imperméables au produit pulvérisé congelé, - un premier circuit de gaz froid à basse température pour assurer la congélation du produit, ce premier circuit traversant cette enceinte de congélation, - et un second circuit de gaz froid pour assurer la pulvérisation, ce second circuit comprenant une partie haute pression débouchant dans l'enceinte de congélation avec le produit à congeler de manière à en assurer la pulvérisation, et une partie basse pression qui est alimentée par le premier circuit de gaz froid. 4.- Dispositif de congélation selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'enceinte de congélation est constituée, au moins en partie, par un tamis à mailles très serrées. 5.- Dispositif de congélation selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que l'enceinte de congélation est constituée par un tambour tournant d'axe incliné dont la paroi cylindrique est perméable au gaz et imperméable au produit pulvérisé congelé. 6.- Dispositif de congélation selon la revendication 5, caractérisé par le fait que des moyens de décolmatage sont prévus à la partie supérieure de l'enceinte de congélation. 7.- Dispositif de congélation selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ces moyens de décolmatage sont constitués par un racleur extérieur. 8.- Dispositif de congélation selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que ces moyens de décolmatage sont entrainés par des moyens moteurs actionnés par le gaz de la partie haute pression du second circuit de gaz froid. 9.- Dispositif de congélation selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé par le fait que la partie haute pression du second circuit de gaz froid est sous-refroidie avant son débouché dans l'enceinte de congélation. 10.- Dispositif de congélation selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ce sou-s-refrsidissement est obtenu par un échangeur entre le prenne circuit de gaz froid et le second circuit de gaz froid. 11.- Dispositif de congélation selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé par le fait que le tambour constituant l'enceinte de congélation comporte une virole inférieure munie d'au moins une porte à ouverture cyclique permettant une évacuation cyclique par gravité du produit pulvérisé congelé. 12.- Dispositif de congélation selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé par le fait que la circulation du gaz froid s'opère en circuit fermé.