Brevet FR2699793A1 — publié le 19940701

SURGELATEUR POUR PRODUITS ALIMENTAIRES EN VRAC La présente invention concerne un surgélateur pour produits alimentaires en vrac, et plus précisément un surgélateur du type comprenant un tapis transporteur sans fin horizontal, perméable à l'air, acheminant les produits à travers une enceinte thermiquement isolée, une série de ventilateurs insufflant de l'air froid sur les produits tout au long de leur trajectoire. Ce type de surgélateur, bien connu, utilise généralement des ventilateurs qui produisent un flux d'air froid traversant de bas en haut le tapis perméable à l'air, afin de refroidir les produits transportés, et d'en abaisser progressivement la température, jusqu'à la température de surgélation. On obtient ainsi, à l'intérieur de l'enceinte, une température de l'ordre de -30 C. Le temps de transit des produits à l'intérieur de l'enceinte du surgélateur dépend bien entendu de leur nature, et notamment de la finesse des différents morceaux ou particules composant le produit en vrac, et la vitesse d'avancement du tapis est réglée en conséquence. A titre indicatif, le temps nécessaire à la surgélation est compris entre 3 et 20 mn environ. Avec certains types de produits alimentaires, notamment des légumes coupés en morceaux et des herbes aromatiques, on observe souvent un phénomène d'adhérence entre les différents morceaux ou particules, au cours de la surgélation. Il en résulte une prise en masse partielle ou totale du produit transporté, ce qui est néfaste pour la qualité et la présentation du produit surgelé obtenu. De plus, en raison de cette conglomération du produit, il se forme des blocs au sein desquels la température est supérieure à la température de surface, et dans certains cas peut être excessive. La présente invention vise à résoudre cette difficulté en proposant d'équiper un surgélateur du genre mentionné ci-dessus de moyens réalisant une certaine fluidisation du produit et évitant ainsi qu'ils se prennent en masse. Ce résultat est atteint, conformément à l'invention, grâce au fait que le surgélateur comporte des moyens de brassage pneumatique des produits, qui sont aptes à produire à travers le tapis, de bas en haut, au moins un rideau d'air dans un plan sensiblement vertical et transversal par rapport à la direction d'avance du tapis. Dans un mode de réalisation particulier de ces moyens de brassage pneumatique, ceux-ci comprennent au moins une buse tubulaire d'insufflation d'air, et de préférence plusieurs buses, disposée(s) transversalement sous le tapis et dont la paroi présente une fente longitudinale dirigée vers le haut. Avantageusement, les buses tubulaires ont une section droite de forme oblongue, dont le grand axe est disposé verticalement. De préférence, l'aire de la section droite des buses tubulaires décroît d'amont vers l'aval si on considère le sens d'arrivée de l'air dans les buses. Dans un mode de réalisation, les buses tubulaires se raccordent à un caisson distributeur disposé longitudinalement au bord du tapis, et alimenté en air par au moins une turbine. Ce caisson distributeur est avantageusement compartimenté par au moins une cloison amovible. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux du surgélateur, celui-ci comporte des moyens d'agitation mécanique du produit qui sont situés dans la zone du tapis où sont placés les moyens de brassage pneumatique. Dans ce cas, l'action mécanique d'agitation vient s'ajouter à l'action pneumatique, ce qui améliore encore la fluidisation du produit transporté, c'est-à-dire la séparation mutuelle des différents morceaux ou particules composant le produit. Ces moyens d'agitation mécanique consistent de préférence en un peigne rotatif, d'axe vertical, disposé au-dessus du tapis et comprenant une rangée de doigts verticaux qui viennent affleurer, par leur extrémité basse, la face supérieure du tapis. Ces doigts sont avantageusement en matériau synthétique, et sont flexibles ; de préférence leur positionnement est réglable en hauteur. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés qui en présentent un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue schématique, de côté, d'un surgélateur conforme à l'invention - la figure 2 est une vue de dessus, tapis partiellement arraché, des moyens de brassage pneumatique qui équipent le surgélateur - les figures 3A et 3B sont des sections transversales d'une buse d'insufflation d'air, respectivement coupée par les plans A-A et B-B de la figure 2 - la figure 4 est une coupe transversale, selon le plan IV-IV de la figure 2, du dispositif de brassage pneumatique et des moyens agitateurs mécaniques - la figure 5 est une vue de dessus, partiellement coupée par un plan horizontal, du caisson distributeur et de la partie amont des buses - la figure 6 est une vue de détail montrant la structure et le montage d'un doigt de l'agitateur. Le dispositif 1 représenté à la figure 1 est un surgélateur pour produits alimentaires en vrac. I1 comprend une enceinte 10 thermiquement isolée par des parois avant et arrière verticales 11 et par un plafond 12 en matériau isolant. Une cloison interne 13 sépare l'enceinte de surgélation proprement dite 10 d'un local 15 de réception du produit surgelé. Le surgélateur comprend un tapis sans fin 2, perméable à l'air. I1 s'agit par exemple d'un tapis métallique, à mailles en acier inoxydable. Le vide de maille est naturellement adapté à la nature du produit, et notamment aux dimensions des particules ou des morceaux composant le produit. I1 est par exemple de l'ordre de 1 à 2 mm. A titre indicatif, la largeur du tapis est de l'ordre de 1 500 mm. La longueur de son brin aller, désigné 2a à la figure 1, est de l'ordre de 10 à 15 m. Ce brin 2a est disposé horizontalement. Le sens de déplacement du tapis 2 est symbolisé par les flèches f à la figure 1. Le tapis 2 est guidé sur un certain nombre de rouleaux de renvoi 20, 21, 22, 23, 24, 25 et 26. Une partie du tapis sans fin 2 se trouve à l'extérieur de l'enceinte 10, à savoir la partie amont du brin horizontal 2a, sur lequel est amené le produit à surgeler, au moyen d'un dispositif d'alimentation approprié 27, ainsi que l'extrémité du brin retour - référencé 2b extrémité qui passe dans un dispositif de nettoyage et de désinfection, tel qu'un bac 8 contenant une solution de lavage, puis dans un dispositif de sèchage 9 de la bande.L'extrémité aval du tronçon de bande 2a se trouve dans le compartiment 15 et surplombe un bac 28 de réception des produits surgelés. L'un au moins des rouleaux de renvoi de la bande 2 est un rouleau moteur, commandé par un moteur électrique avec variateur de vitesse, assurant le déplacement du tapis en continu et à vitesse constante. Cette vitesse peut être réglée en fonction de la nature et de la granulométrie du produit. A titre indicatif, elle est comprise entre 0,01 et 0,15 m/s. A l'intérieur de l'enceinte 10 est installée une série de ventilateurs 29 qui sont juxtaposés pour former une rangée horizontale, disposée en-dessous du niveau du brin 2a. Ces ventilateurs sont répartis par paires dans des caissons isolés du caisson adjacent, de sorte que le flux d'air produit par chaque caisson est bien distinct des flux voisins. Les ventilateurs 29 produisent un flux d'air qui traverse tout d'abord des évaporateurs (non représentés) qui le refroidissent à une température de -30 C environ ; le flux d'air est guidé par des tôles appropriées, placées sous le brin 2a de telle sorte qu'il prend une direction sensiblement verticale, dirigée de bas en haut contre le tapis 2a. Ce flux d'air est symbolisé par les flèches en traits interrompus i à la figure 1. L'air froid traverse donc le brin 2a, en raison de la perméabilité du tapis, et vient lécher les produits transportés par le tapis, assurant leur surgélation au fur et à mesure de leur transit à l'intérieur de l'enceinte 10. Sur chacun des deux bords du brin de tapis 2a, transportant le produit, sont disposées des cloisons verticales - ou gardes - qui empêchent l'échappement latéral du produit, même si celui-ci a tendance à se soulever, emporté par le flux d'air. Ces gardes n'ont pas été représentées à la figure 1, pour ne pas alourdir inutilement le dessin. Au fur et à mesure de leur refroidissement, les morceaux ou particules de produits ont tendance à s'accoller les uns aux autres, formant une croûte sur le tapis. L'invention a pour objectif d'éliminer la formation de cette croûte en séparant chaque morceau ou particule du produit au cours du processus, ceci grâce à des moyens de brassage pneumatique, référencés 3 et représentés très schématiquement à la figure 1. A ces moyens sont associés avantageusement des moyens mécaniques d'agitation 4. De préférence, les moyens 3 et 4 sont placés dans la première moitié de la trajectoire du tapis, par exemple dans un emplacement situé entre le quart et le tiers de la trajectoire du brin 2a. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 5, les moyens de brassage pneumatique du produit comprennent une série de cinq buses tubulaires 30 s'étendant transversalement sous le tapis 2, d'un bord à l'autre de celui-ci. Aux figures 2 et 4, les gardes latérales, confinant le produit au-dessus du tapis, ont été référencées 5. Comme on le comprend à l'observation des figures 3A et 3B, ainsi qu'à l'observation de la figure 4, les buses tubulaires 30 ont une section oblongue, dont le grand axe est disposé verticalement, et l'aire de leur section diminue progressivement en direction de leur extrémité libre. Leur paroi est traversée par une fente 31 dirigée vers le haut, et s'étendant sur toute leur longueur. Les buses 30 forment des conduits de diffusion d'air, qui se raccordent à un caisson 7. I1 s'agit d'un caisson tubulaire, de section en forme de trapèze rectangle, s'étendant longitudinalement le long de l'un des deux bords du tapis. Les buses 30 sont par exemple soudées au caisson 7. Ce caisson est compartimenté en direction longitudinale au moyen de deux cloisons centrales 71, 72. L'espace intérieur du caisson 7, situé entre les cloisons 71 et 72, débouche dans la buse 30 située au centre de la série de cinq buses. Les deux espaces 70 situés de chaque côté des cloisons 71, 72 débouchent chacun dans une paire de buses d'extrémité. A des fins de nettoyage et de maintenance, ces différents espaces sont accessibles grâce à des trappes articulées. Ainsi, à la figure 5 on a désigné par la référence 73 une trappe d'accès à l'espace situé entre les deux cloisons 71, 72 et par les références 74, 75 des trappes correspondant aux deux faces d'extrémités du caisson 7. Chacun des espaces 70 est branché sur une turbine 6a, 6b apte à fournir un fort débit d'air à l'intérieur du caisson. Les cloisons 71, 72 sont amovibles. A cet effet elles sont munies d'un organe de préhension 76 (voir figure 4). A la figure 4, la cloison est représentée dans une position intermédiaire, au cours de son enlèvement ou de sa mise en place manuelle. Bien entendu, des moyens de commande à distance pourraient être prévus qui commandent l'enlèvement et la mise en place des cloisons. Le dispositif d'agitation mécanique 4 comprend un arbre vertical 40 entraîné en rotation, selon un mouvement giratoire continu, par un moteur électrique 45. Cette rotation est symbolisée par la flèche G à la figure 4. Le moteur 45 est par exemple fixé à une structure portée par le plafond 12 de l'enceinte. A son extrémité basse, l'arbre 40 porte une tige horizontale 41, fixée en son centre à l'arbre 40. Sur la tige 41 sont fixés des doigts agitateurs 42, par exemple au nombre de huit, régulièrement espacés tout au long de la tige 41. Les doigts 42 sont disposés verticalement, l'ensemble 41, 42 ayant l'allure générale d'un peigne. Les extrémités libres des doigts 42 viennent affleurer la surface du tapis 2. A la figure 2, on a représenté en traits interrompus mixtes le contour circulaire Z de l'aire balayée par le peigne rotatif 41-42.Comme on le voit sur cette figure, cette zone Z recouvre les buses 30. Les doigts 42 sont en matière synthétique et sont flexibles. Ils sont réalisés, par exemple, en polytétrafluoroéthylène. Comme on le voit sur la vue détaillée de la figure 6, ils sont portés par des tiges filetées 420 qui traversent des ouvertures prévues dans la tige 41. Des écrous de blocage 43, 44, qui sont en prises avec la tige 420 de part et d'autre du support 41, autorisent un réglage en hauteur des doigts 42. De préférence, les moyens agitateurs 4 sont facilement démontables ou escamotables, de sorte qu'on peut ne pas en faire usage pour la surgélation de certains produits pour lesquels une agitation mécanique n'est pas utile. A titre indicatif, le débit en air de chaque turbine 6a, 6b est de l'ordre de 5 à 10 000 m3 par heure. La vitesse de rotation de l'arbre 40 de l'agitateur est réglable et est comprise entre 5 et 20 tours par minute environ. Bien entendu, le débit d'air et la vitesse de rotation de l'agitateur seront choisis en fonction de la nature et de la granulométrie du produit à surgeler. L'air produit par les turbines 6 est de l'air froid, car il est prélevé à l'intérieur de l'enceinte 10. Toujours en fonction du produit concerné, un brassage pneumatique plus ou moins important du produit est nécessaire. On peut jouer sur l'importance de ce brassage, en mettant en marche soit une seule des deux turbines 6a, 6b, soit les deux turbines en même temps. Le conduit d'aspiration de la turbine non utilisée est obturé par une plaque de tôle appropriée. Par ailleurs, selon qu'on enlève ou non les cloisons 71, 72, on peut répartir de manière différente le flux d'air délivré par les turbines à l'intérieur du caisson 7, et par conséquent régler le débit d'air fourni par les buses. Chaque buse alimentée en air va générer un rideau d'air qui s'étend dans un plan vertical, transversalement par rapport à la direction d'avance du tapis. Ce rideau d'air traverse le tapis perméable 2 et met en mouvement les morceaux ou particules de produits, empêchant leur prise en masse. I1 y a donc une fluidisation du produit transporté, qui a tendance à tourbilloner au-dessus du tapis. Les gardes 5 empêchent que le produit ne s'échappe latéralement. Cette fluidisation est encore augmentée par la présence des doigts agitateurs 42 qui raclent la couche de produit tandis que les morceaux ou particules tendent à se soulever sous l'effet des rideaux d'air. On n'obtient ainsi un refroidissement uniforme des morceaux ou des particules de produits, qui restent parfaitement séparés des uns des autres. Le produit surgelé délivré dans le bac récepteur 28 est formé d'élements surgelés, bien séparé les uns des autres. Grâce à leur forme profilée (et effilée), les buses 30 ne perturbent pas l'écoulement de l'air produit par les ventilateurs 29. En outre, cette forme facilite le nettoyage des buses. L'invention trouve notamment application dans la surgélation de légumes entiers ou coupés en morceaux, et d'herbes aromatiques. Dans le cas de légumes entiers - pommes de terre ou carottes par exemple - il faut disposer d'un débit d'air important, les turbines 6a, 6b étant mises à leur vitesse de rotation maximale, et l'ensemble des buses étant ouvertes en revanche, le brassage des produits sera réalisé à une vitesse relativement faible, par exemple de 6 tours par minute. Dans le cas de légumes coupés en petits cubes (de 3 mm de côté), le débit des turbines sera réduit tandis que la vitesse de l'agitateur sera plus grande, par exemple de l'ordre de 10 à 12 tours par minute. Si on a affaire à des herbes aromatiques, par exemple du persil ou de l'estragon, il est possible d'effectuer la surgélation d'une couche relativement épaisse du produit, cette épaisseur pouvant atteindre un mètre. Le débit des turbines sera moyen et une agitation mécanique ne sera généralement pas nécessaire. REVENDICATIONS 1. Surgélateur pour produits alimentaires en vrac, qui comprend un tapis transporteur sans fin horizontal (2), perméable à l'air, acheminant les produits à travers une enceinte (10) thermiquement isolée, ainsi qu'une série de ventilateurs (29) insufflant de l'air froid sur les produits tout au long de leur trajectoire, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (3) de brassage pneumatique des produits, aptes à produire à travers le tapis (2), de bas en haut, au-moins un rideau d'air dans un plan sensiblement vertical et transversal par rapport à la direction d'avance du tapis (2). 2. Surgélateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de brassage pneumatique (3) comprennent au-moins une buse tubulaire (30) d'insufflation d'air, disposée transversalement sous le tapis (2), dont la paroi présente une fente longitudinale (31) dirigée vers le haut. 3. Surgélateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les buses tubulaires (30) ont une section droite de forme oblongue, dont le grand axe est disposé verticalement. 4. Surgélateur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'aire de la section droite des buses tubulaires (30) décroît d'amont vers l'aval si on considère le sens d'arrivée de l'air dans les buses. 5. Surgélateur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que les buses tubulaires (30) se raccordent à un caisson distributeur (7) disposé longitudinalement au bord du tapis (2), et alimenté en air par au-moins une turbine (6). 6. Surgélateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit caisson distributeur (7) est compartimenté par au-moins une cloison (71, 72) amovible. 7. Surgélateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (4) d'agitation mécanique du produit, situés dans la zone du tapis (2) où sont placés les moyens de brassage pneumatique (3). 8. Surgélateur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits moyens (4) d'agitation mécanique consistent en un peigne rotatif, d'axe vertical (40), disposé au-dessus du tapis (2), et comportant une rangée de doigts verticaux (42) venant affleurer par leur extrémité basse la face supérieure du tapis (2). 9. Surgélateur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les doigts (42) sont en matériau synthétique et flexibles. 10. Surgélateur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le positionnement des doigts (42) est règlable en hauteur.