Brevet FR2489101A1 — publié le 19820305

PROCEDE ET DISPOSITIF DE REFRIGERATION D'UN PRODUIT NOTAMMENT AGRICOLE. L'invention concerne un procédé et un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé pour la réfrigération d'un produit. L'invention s'applique à un produit pouvant perdre l'eau qu'il contient initialement, soit naturellement, soit par ajout préalable, sans préjudice notable pour ses qualités substantielles. Un tel produit est notamment agricole, périssable, par exemple alimentaire (lait, jus de fruits, légumes, etc...) . On connaît déjà des procédés et dispositifs de réfrigération de tels produits, mettant en oeuvre des machines frigorifiques pouvant faire l'objet de nombreuses formes d'exécution et être montées soit à poste fixe, soit associées à un conteneur mobile isotherme. Ces machines frigorifiques ont comme inconvénient généralement, de représenter un investissement initial élevé et des frais de fonctionnement prohibitifs, de nécessiter une maintenance et une surveillance de fonctionnement constantes, d'être hautement consommatrices d'énergie et d'être peu adaptées au cas d'un conteneur mobile. On connaît egalement l'emploi d'adsorbant, en particulier du gaz éthylène, résultant de l'activité respiratoire de produits horticoles, pour assurer la conservation de ces produits. Cependant, cette technique connue estdemploi limité et ne permet pas la réfrigération de ces produits. La présente invention vise à remédier à ces différents inconvénients. Elle propose à cet effet un procédé de réfrigération d'un produit notamment agricole et en particulier alimentaire, pouvant perdre de l'eau sans préjudice pour ses qualités substantielles, dans lequel on place ce produit dans un premier espace clos, éventuellement sous vide et on évapore l'eau provenant du produit pour assurer la réfrigération de celui-ci. Ce procédé est caractérisé par le fait qu'on place un adsorbant dans un second espace clos, on met en commmication étanche les deux espaces clos, l'adsorbant assurant l'extraction, pnur sr7. v3nori- sation, de l'eau du produit et également sa fixation. Un dispositif de réfrigération pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention comportant une enceinte étanche destinée à recevoir le produit à réfrigérer, à laquelle sont éventuellement associés des moyens pour faire le vide estcaractérisé par le fait qu'il comporte en outre au moins une cartouche étanche renfermant un adsorbant, indépendante et extérieure à l'enceinte ; une tubulure étanche de communication entre l'enceinte et la cartouche ; des moyens d'association rapide réciproque de la cartouche et l'enceinte ; et une vanne d'arrêt interposée sur ladite tubulure. L'invention est d'une mise en oeuvre aisée, peu couteuse en ce qui concerne l'investissement initial, non consommatrice d'énergie, ne nécessitant pas un personnel nombreux ou extrêmement qualifié. Elle peut être appliquée à l'échelle industrielle ou individuelle, à usage domestique. Elle ne présente aucun danger. L'invention est tout particulièrement adaptée au transport de produits à réfrigérer, le dispositif etant léger, peu complexe ; l'adsorbant pouvant être régénéré soit en place, soit dans une station de régénération fixe. L'invention est ployvalente, la réfrigération obtenue pouvant avoir de nombreuses applications. Tous ces avanta- ges sont obtenus sans apparition dvinconvenients nouveaux notables. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention résulteront de la description qui suivra de plusieurs formes d'exécution en référence aux-dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 sont deux vues schématiques, partiellement arrachées , de deux formes d'exécution différentes et non limitatives d'un dispositif selon l'invention. Selon l'invention, il est proposé un procédé de réfrigération et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention s'applique à un produit pouvant perdre au moins une partie de l'eau qu'il contient initialement, soit naturellement, soit par ajout préalable, sans préjudice pour ses qualités substantielles. Ce produit est notamment agricole, périssable, par exemple alimentaire. Le procédé met en oeuvre et le dispositif comporte une enceinte 1 étanche, dans l'espace clos interne de laquelle est placé le produit (non représentE) à réfrigérer. L'enceinte 1 est adaptée à la nature et à la quantité de produit ainsi qu'au type de conditionnement réalisé. Ainsi, lorsque le produit à réfrigérer est un liquide (lait, jus de fruits, par exemple) l'enceinte 1 peut se présenter sous la forme d'une citerne (figure 1). Lorsque les produits à réfrigerer sont des fruits ou légumes placés sur des palettes, l'enceinte 1 peut être un caisson (figure 2). L'enceinte 1 peut avoir une capacité comprise entre environ un litre ou même moins (usage ménager) et plusieurs dizaines de milliers de litres,meme plus (usage industriel). L'enceinte 1 peut être fixe (conditionnement à demeure) ou mobile (transport). De façon connue en soi, l'enceinte 1 comporte un bâti support, des moyens d'introduction et d'évacuation du produit à réfrigérer, notamment étanches,des moyens de contrôle, visualisation, sécurité du produit contenu dans l'enceinte 1. L'enceinte 1 a toutesformesappropriées (cylindrique, parallélépipédique, etc..) et toutes dispositions voulues (horizontale, verticale, inclinée, etc...). Préférentiellement, le produit à réfrigérer ne remplit pas totalement l'enceinte, laissant une zone libre, notamment supérieure. Préférentiellement, l'enceinte 1 est pourvue de moyens d'isolation thermique. Le procédé met en oeuvre et le dispositif comporte en second lieu au moins une cartouche 2 ou similaire, étanche, dans l'espace clos interne de laquelle est placé un adsorbant 3 (représenté schématiquement) indépen dante et extérieure à l'enceinte 1. L'adsorbant 3 peut être un corps préférentiellement solide, notamment connu en soi, susceptible d'adsorber la vapeur d'eau et, éventuellement, d'autres substances volatiles. L'adsorbant 3 peut être régénéré, la vapeur d'eau précédemment adsorbée en étant extraite. L'adsorbant 3 est par exemple des zéolithes, du chlorure de lithium ou autres corps permettant l'adsorption en quantité suffisante de la vapeur d'eau. La cartouche 2 est adaptée à la nature et à la quantité d'adsorbant 3 et à la meilleure efficacité de celui-ci. La cartouche 2 est préférentiellement garnie de moyens 4 de dissipation de la chaleur provenant de l'adsorption tel que des ailettes extérieures. Eventuellement, la cartouche 2 peut comporter des moyens favorisant l'adsorption ou augmentant la capacité d'adsorption de l'adsorbant 3 (non représenté) tel que des moyens de chauffage ou des moyens de brassage. L'adsorbant 3 pouvant être régénéré est prEférentiel- lement placé à demeure dans la cartouche 2. Uhe tubulure 5 étanche, met en commnicaton 1 'enceinte 1 et la cartouche 2 c' est à dire leurs espaces internes reqctifs. Cette tubulure 5 cat;orte préférentiellement un raccord 6 associé rigidement et à demeure à 1 'enceinte 1, débouchant dans celle-ci dans la zone libre et un raccord 7 associé rigidement et à demeure à la cartouche 2 notamment à une partie extrême de celle-ci. Des moyens d'association rapide réciproque 8 permettent l'association réciproque rigide et étanche des deux raccords 6, 7, pour constituer la tubulure 5. Ces moyens d'association rapide 8 permettent de réaliser aisément le montage et le raccordement d'une cartouche 2 sur une enceinte 1 ainsi que le démontage. Les moyens d'association rapide 8 peuvent faire l'objet de nombreuses formes d'exécution à la portée de l'homme de l'art tel que brides et autres. Une vanne d'arrêt 9 est associée à l'enceinte 1 et montée sur la tubulure 5, notamment le raccord 6, pour pouvoir fermer l'enceinte 1 de façon étanche, donc couper la communication entre l'enceinte 1 et la cartouche 2 pour permettre notamment la séparation de la cartouche 2 et de llen- ceinte 1 sans préjudicier l'état existant à l'intérieur de l'enceinte 1, notamment le vide pouvant exister dans la zone libre. La vanne 9 peut être simultanément une vanne de réglage de l'ouverture de la tubulure 5, donc du débit entre l'enceinte 1 et la cartouche 2. Naturellement, les fonctions d'arrêt et de réglage peuvent être remplies par deux vannes distinctes. Le cas échéant, la fonction de réglage peut être du type "tout ou rien". La vanne 9 peut être à commande manuelle notamment en ce qui concerne sa fonction arrêt. Elle peut être également à commande automatique, notamment pour sa fonction réglage, étant alors associée à des moyens de commande 10 notamment du type comportant un palpeur de température 10a placé dans l'enceinte 1, repérant la température du produit placé dans celle-ci, des moyens de liaison lOb associes au palpeur lOa et à un organe d'entraînement 10c lui-même associé cinématiquement au clapet de la vanne 9. Selon une variante possible illustrée par la figure 1, plus spécialement destinée à un produit à réfrigérer à l'état liquide, le raccord 6 se prolonge dans l'enceinte 1 et comporte à son extrémité libre interne écartée du produit à ré frigérer, des moyens 11 empêchant la pénétration intempestive de ce produit dans la tubulure, en particulier lors du déplacement de l'enceinte. Ces moyens il peuvent se présenter sous la forme d'une soupape à siègella, commandée par un flotteur 11b,venant obturer l'orifice interne du raccord 6 lorsque le niveau du produit liquide à réfrigérer dans l'enceinte 1 dépasse un niveau maximal. Selon une variante possible, illustrée par la figure 2, l'enceinte 1 est associée à des moyens de dépression 12 destinés à réaliser un vide partiel dans l'enceinte 1, par exemple une pression de l'ordre de 0,5 mbar. Dans ce cas, l'enceinte 1 est conçue pour résister à des pressions externes importantes. Les moyens de dépression 12 peuvent comporter, de façon connue en soi, une pompe à vide 13 montée sur une canalisation d'extraction 14. Suivant l'invention, on extrait l'air non seulement de 11 enceinte 1 mais également de la cartouche 2, la même pression régnant dans l'enceinte 1 et dans la cartouche 2. Préférentiellement, l'air extrait de l'enceinte 1 traverse ensuite la cartouche 2 donc l'adsorbant 3 pour être ensuite évacué par la pompe à vide 13 via la canalisation d'extraction 14.Ainsi, les moyens de dépression 12 sont préférentiellement associés directement à la cartouche 2. Pour permettre un passage satisfaisant de l'air extrait de l'enceinte 1 sur l'adsorbant 3, les moyens de dépression 12 notamment la canalisation 14 sont préférentiellement placés sur la cartouche 2 à l'opposé de la tubulure 5 notamment du raccord 7. La canalisation d'extraction 14 comporte préférentiel- lement un raccord 15 associé rigidement et à demeure à la cartouche 2, un raccord 16 associé rigidement et à demeure à la pompe à vide 13 et des moyens d'association rapide réciproque 17 des raccords 15, 16 notamment de même type général que les moyens 8 mentionnés précédemment. Préférentiellement, une vanne d'arrêt 18 est interposée sur la canalisation 14, notamment sur le raccord 15 afin de pouvoir couper la communication entre la cartouche 2 (et éventuellement l'enceinte 1) et la pompe à vide 13 et permettre la séparation de la cartouche 2 et de la pompe a vide 13 sans préjudicier l'état existant à l'intérieur de la cartouche 2. Selon une variante possible, dont une forme d'exécution est illustrée par la figure 2, sont associés à la cartouche 2 des moyens d'extraction 19 et des moyens de stockage 20 de la vapeur d'eau adsorbée par l'adsorbant 3. Ces moyens 19, 20 sont montés sur une canalisation secondaire 21 préférentiellement branchée sur la canalisation 14, notamment sur le raccord 15 entre la cartouche 2 et la vanne 18. De la même manière que décrit précédemment pour la tubulure 5 et la canalisation d'extraction 14, la canalisation secondaire 21 peut comporter deux raccords 22, 23 associés respectivement aux raccords 15 et aux moyens d'extraction 19, associés de façon étanche grâce à des moyens d'association rapide 24, no tamment de même type que les moyens 8 , li mentionnés précé demment.Egalement, il est préférentiellement prévu une vanne d'arrêt 25 interposée sur la canalisation 21 notamment sur le raccord 22. Les moyens d'extraction 19 peuvent faire l'objet de nombreuses variantes telles pompes à anneau d'eau ou trom pes à eau. Les moyens de stockage 20 placés en sortie des moyens d'extraction 19 se présentent sous la forme générale d'un réservoir représenté symboliquement. Les moyens de dépression 12 permettent de favoriser le refroidissement du produit placé dans l'enceinte 1 du fait de l'abaissement de la pression de l'atmosphère dans l'enceinte 1. Les moyens d'extraction et de stockage 19 permettent d'éviter la saturation de l'adsorbant 3 en vapeur d'eau ou encore la régénération de l'adsorbant après utilisation. Even tuellement, ces moyens permettent la restitution des substan ces adsorbées au produit placé dans l'enceinte 1. Dans tous les cas, il est possible de dissocier de l'enceinte 1 la cartouche 2 soit pour les nécessités d'emploi de l'enceinte 1 (extraction du produit, inutilisation de l'enceinte, etc...), soit pour associer à l'enceinte 1 une cartouche 2 dont l'adsorbant 3 est régénéré. Le dispositif de réfrigération peut comporter, formant un tout, l'enceinte 1, une ou plusieurs cartouches 2, les moyens de dépression 12, les moyens d'extraction et stockage 19, 20. Cela est spécialement le cas pour un dispositif fixe, à demeure. Dans ce cas, on peut concevoir que ce dispositif comporte plusieurs cartouches 2, une ou plusieurs d'entre elles pouvant être en service tandis que une ou plusieurs autres sont en cours de régénération ou au repos. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prévoir les moyens d'association rapide tel que 8. Dans le cas d'une enceinte 1 mobile, les moyens de dépression 12, d'extraction 19 et de stockage 20 sont préférentiellement dans une station fixe, à demeure. L'enceinte 1 et la cartouche 2, définissent deux espaces clos en communication étanche comportant l'adsorbant 3 et le produit dont on évapore l'eau pour assurer sa réfrigération. L'adsorbant 3 assure l'extraction, pour sa vaporisation, de l'eau du produit et également sa fixation. Suivant l'invention, on régénère l'adsorbant 3 en extrayant ce celui-ci la vapeur d'eau précédemment adsorbée, soit en place lorsque la cartouche 2 est associée à l'enceinte 1, soit dans une station fixe de régénération. Le cas échéant, on récupère la vapeur d'eau adsorbée par l'adsorbant 3 et éventuellement on la restitue au produit à réfrigérer. Eventuellement, on peut interrompre totalement ou partiellement la communication entre les deux espaces clos. Dans le procédé suivant l'invention, on réalise éventuellement un vide partiel dans l'enceinte 1 en extrayant l'air de celui-ci, préférentiellement simultanément de la cartouche 2 et notamment en faisant passer l'air provenant de l'enceinte 1 à travers l'adsorbant 3. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante : le produit à réfrigérer est introduit dans l'enceinte 1 qui est fermée soigneusement, surtout si la réfrigération doit être réalisée à pression réduite. Le raccord 6 est associé au raccord 7 par les moyens d'association rapide 8 de manière qu'une cartouche 2 adsorbant 3 non saturée en vapeur d'eau soit associée à l'enceinte 1. On ouvre la vanne 9. L'adsorbant réalise sa fonction de fixation de la vapeur d'eau provenant du sein même du produit à réfrigérer. L'évaporation de cette vapeur d'eau produit le froid nécessaire à la réfri gération du produit. Dans le cas d'une réfrigération sous vide partiel, on branche sur la cartouche 2 les moyens de dépression 12, et éventuellement les moyens d'extraction 19 et de stockage 20, les vannes respectives 18 et 25 étant ouvertes et les pompes 13, 19 mises en service. Une fois le vide partiel réalisé, on cesse de faire fonctionner la pompe 13 et on la débranche de la cartouche 2, pour pouvoir être utilisée à d'autres fins. Pour retirer le produit contenu dans l'enceinte 1, on pressurise celle-ci de façon connue en soi. Lorsque l'adsorbant 3 est saturé, la cartouche 2 est débranchée de l'enceinte 1 ou mise hors circuit et remplacée par une cartouche d'adsorbant préalablement régénéré . Cette opération peut être réalisée sans préjudice du vide existant éventuellement dans l'enceinte 1 grâce à la vanne 9. Les cartouches 2 sont régénérées soit sur place, soit dans une station fixe de régénération avec éventuellement récupération de la vapeur d'eau adsorbée, comme vu précédemment. On décrira maintenant quelques exemples d'application non limitative de l'invention. Exemple 1 - Transport de liquide On a transporté un liquide tel que du lait ou un jus de fruit dans une enceinte 1 en forme de citerne (selon la figure 1) d'une capacité de 20.000 à 24.000 litres, de coefficient de transmission thermique de l'ordre de 0,5 kgjcal./m2 x OC x 24 h. La citerne a une forme générale cylindrique et placée dans un châssis conventionnel de forme générale parallé lépipédique.Dans les deux angles supérieurs sont placés deux cartouches 5 contenant chacune 300 kg d'adsorbant 3 , notamment de zéolithe adsorbant la vapeur d'eau et l'ammoniaque. La tubulure 5 a un diamètre d'environ 100 mm. Les moyens 11 ne présen tent pas une perte de charge si grande qu'elle gêne le passage de la vapeur d'eau vers la zéolithe. On peut maintenir de la la sorte le liquide à une température comprise entre 0 C. et +20C. environ avec une autonomie frigorifique de plus de 30 jours. La zéolithe peut être régénérée à l'issue de la conservation ou du traitement dans une station fixe équipée d'un four et en l'absence de vide. Exemple 2 - Transport de légumes et produits végétaux On a transporté dans une enceinte 1 en forme de caisson (selon la figure 2) parallélépipédigue, une palette complète de laitues. La porte étanche a été fermée après introduction de cette palette. La tubulure 5 a un diamètre de l'ordre de 200 mm. La cartouche 2 est placée entre l'enceinte 1 et la pompe à vide 13. La pression de l'enceinte 1 a été abaissée jusqu'à environ 4,6 mm. de mercure. La température des laitues a été abaisse au voisinage de 0 C. Exemple 3 - Refroidissewent de pépins de raisin. On a placé des pépins de raisin humides dans des sacs en matière plastique étanche, souple et déformable, faisant fonction d'enceinte 1, par exemple en polyéthylène. La gueule du sac est associée à une vanne telle que 9 raccordée à la cartouche 2 elle-même associée à une pompe à vide 3. Entre la température ambiante et OOC., la zéolithe garnissant l'adsorbant permet d'extraire environ 4% en poids de leau des pépins de raisin. Une extraction plus poussée est possible dans une phase ultérieure de refroidissement, succédant à un réchauffement du produit. Le procédé suivant l'invention peut être utilisé en variante pour extraire du produit d'une substance volatile autre que la vapeur d'eau, notamment de l'alcool, au moyen d'un adsorbant sélectif. Exemple 4 - Surgélation ménagère. On a surgelé à l'échelle de la consommation ménagère des produits alimentaires en utilisant une enceinte 1 du type cocotte minute dont la paroi est isolée thermiquement et dont le couvercle a été modifé en pratiquant un orifice d'un diamètre de l'ordre de 50 mm. auquel est associé rigidement et de façon étanche une tubulure telle que 5 associée à une cartouche 2 contenant environ 5 kg de zéolithe. Grâce à une pompe à vide 13, la pression dans la cocotte minute a pu être abaissée entre 1 mm. et 0,5 mm. de mercure. On a obtenu en moins de une heure pour des produits tels que des haricots verts, une température de l'ordre de - 150C. Ce dispositif a également été utilisé pour le refroidissement jusqu'à environ OOC. d'autres produits végétaux et de viande. Naturellement, l'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes. On entend par réfrigération du produit 'abaissement de la température ou son maintien à une -basse température, le cas échéant des moyens de ventilation sont interposés dans la tubulure 5 pour favoriser la circulation gazeuse entre l'enceinte 1 et la cartouche 2. REVENDICATIONS 1. Procédé de réfrigération d'un produit notamment agricole et en particulier alimentaire, pouvant perdre de l'eau, sans préjudice notable pour ses qualités substantielles, dans lequel on place le -produit dans un premier espace clos, éventuellement sous vide et on évapore l'eau provenant du produit pour assurer la réfrigération de celui-ci, caractérisé par le fait qu'on place un adsorbant 3 dans un second espace clos; on met en communication étanche les deux espaces elos.r l'adsorbant 3 assurant l'extraction pour sa vaporisation de l'eau du produit et également sa fixation. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on régénère l'adsorbant 3, la cartouche 2 étant en place sur l'enceinte 1 ou dans une station de régénération fixe. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on extrait et on récupère les substances adsorbées par l'adsorbant 3, éventuellement on les restitue au produit réfrigéré. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on réalise un vide partiel simultanément pour le produit à réfrigérer et l'adsorbant 3 et de préférence on fait passer l'air de l'enceinte 1 à travers la cartouche 2 sur l'adsorbant 3. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications. 1 à 4, caractérisé par le fait qu'on peut interrompre totalement ou partiellement la communication entre les espaces clos de l'enceinte 1 et de la cartouche 2. 6. Dispositif de réfrigération pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant une enceinte étanche destinée à recevoir le produit à réfrigérer, à laquelle sont éventuellement associés des moyens pour faire le vide dans cette enceinte, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre au moins une cartouche 2, étanche, renfermant un adsorbant 3, indépendante et extérieure à l'enceinte 1; une tubulure 5 étanche de communication entre l'enceinte 1 et la cartouche 2 ; des moyens d'association rapide réciproque 8 de l'enceinte 1 et de la cartouche 2 et une vanne d'arrêt 9 interposée sur la tubulure 5. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait qu'une pluralité de cartouches 2 sont associées à une enceinte 1, cette enceinte 1 et les cartouches 2 formant un tout, les moyens d'association rapide 8 étant éventuellement supprimés. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que la vanne 9 est une vanne d'arrêt ou de réglage associée alors à des moyens de commande 10 comportant notamment un palpeur de température 10a placé dans l'enceinte 1. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 a 8, caractérisé par le fait que des moyens 11 sont associés au raccord 6 faisant partie de la tubulure 5 pour empêcher la pénétration intempestive du produit à refroidir dans la tubulure 5. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que les moyens de dépression 12 sont associés à la cartouche 2 à l'opposé de la tubulure 5. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que la canalisation d'extraction 14 faisant partie des moyens de dépression 12 comporte des moyens d'association rapide réciproque 17 et une vanne d'arret 18. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 11 caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'extraction 19 et des moyens de stockage 20 de la vapeur d'eau adsorbée par l'adsorbant 3, montés sur une canalisation secondaire 21 branchée sur la canalisation 14, la canalisation 14 comportant éventuellement des moyens d'association rapide 24 et une vanne d'arrêt 25.