Brevet FR2708091A1 — publié le 19950127

"Procédé et dispositif évitant le dépôt de givre sur des produits en cours de congélation" La présente invention concerne un procédé visant à éviter le dépôt de givre sur des produits en cours de congélation. L'invention a aussi pour objet un dispositif destiné à la mise en oeuvre de ce procédé, le dispositif étant notamment incorporé à un surgélateur-conservateur, ou à une cellule de refrigération rapide. Cette invention s'applique au domaine de l'industrie alimentaire, et plus particulièrement à la congélation de produits de pâtisserie . et de plats cuisinés en vue de leur conservation à l'état congelé. Dans le domaine qui vient d'être indiqué, notamment en pâtisserie, l'on procède habituellement à la congélation des produits de pâtisserie, de façon à séparer complètement la phase de fabrication de la phase de vente de ces produits, et à pouvoir ainsi optimiser l'une et l'autre des deux phases. C'est ainsi que les produits de pâtisserie sont confectionnés par lots, puis sont mis à congeler dans des appareils qui sont dans de nombreux cas, mais non exclusivement, des surgélateurs-conservateurs à froid mécanique, c'est-à-dire à circuit frigorifique fermé. Ces appareils . comportent deux compartiments principaux, à savoir une enceinte de congélation et une enceinte de conservation. Les produits sont d'abord introduits dans l'enceinte de congélation, dans laquelle il sont refroidis jusqu'à une température de l'ordre de -200C, dans une ambiance dont la température propre peut atteindre jusqu'à -35 C à -400C. La durée du processus de congélation est de l'ordre d'une heure. Les produits sont ensuite transférés dans l'enceinte de conservation, qui peut être ou non contiguë à l'enceinte de congélation et qui peut être non non refroidie par le même évaporateur de groupe frigorifique. La température régnant à l'intérieur de l'enceinte de conservation est de l'ordre de -250C. Il arrive fréquemment, au cours du processus de congélation, que du givre se dépose sur les produits à congeler, voire même sur les plaques-supports recevant ces produits et sur les parois de l'enceinte de congélation. I1 s'agit de petits cristaux blancs, qui proviennent de la condensation et de la solidification de l'eau prélevée dans l'air environnant. Le phénomène de formation de givre se produit d'autant plus que l'utilisateur charge l'enceinte de congélation en plusieurs fois, en ouvrant à plusieurs reprises sa porte d'accès, et fait ainsi pénétrer dans cette enceinte de l'air extérieur plus chaud et chargé de plus d'humidité que l'air contenu dans le surgélateur-conservateur. Ce phénomène de formation de givre est encore amplifié par le fait que l'utilisateur introduit au cours du processus de congélation, dans l'enceinte considérée, des produits non congelés qui contiennent souvent eux-mêmes une forte proportion d'eau, et qui peuvent ainsi, avant d'être congelés, céder une partie de leur humidité à l'air ambiant et aux autres produits en cours de congélation. Les inconvénients de cet état de fait sont de plusieurs ordres Dans le cas de produits non seulement conservés, mais aussi vendus à l'état congelé, tels que crèmes glacées ou vacherins, on constate des défauts de présentation, prenant la forme de petits cristaux de glace donnant aux produits un aspect givré en surface. Dans le cas de produits vendus à l'état décongelé, on constate aussi des défauts de présentation : pâte mouillée, poudre de chocolat mouillée, concentration d'eau en certains points (poches d'eau). On relève en outre des défauts organoleptiques dûs à la présence trop importante d'eau sur ou dans les produits. Ces divers défauts peuvent être importants, allant jusqu'à rendre les produits impropres à la vente. Pour éviter dans la mesure du possible le dépôt de givre et ses conséquences sur les produits concernés, il est actuellement prescrit à l'utilisateur de limiter le nombre de chargements de l'appareil en cours de congélation et, d'une façon générale, de limiter le nombre d'ouvertures de porte. Toutefois, ces consignes restent imprécises, et il n'est pas possible de les quantifier pour donner des valeurs souhaitables à respecter, cellesci dépendant des conditions de l'air environnant le surgélateur. Il subsiste ainsi un risque d'insatisfaction, si l'utilisateur ne respecte pas de lui-même une fréquence d'ouvertures de porte, et un nombre de chargements, raisonnables. La présente invention vise à éliminer tous ces inconvénients, en fournissant un procédé et un dispositif éliminant la formation de givre, donc préservant la bonne présentation des produits et leurs qualités organoleptiques, sans contraintes particulières pour l'utilisateur. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un procédé pour éviter le dépôt de givre sur des produits en cours de congélation dans une enceinte où ils sont environnés par de l'air mis en circulation selon un circuit fermé et refroidi en un point du circuit, le procédé étant remarquable en ce qu'après son refroidissement, mais avant de retourner vers les produits en cours de congélation, l'air est partiellement réchauffé de manière à diminuer son humidité relative et à lui permettre d'absorber l'humidité en provenance de l'air extérieur et/ou des produits eux-mêmes, pour ramener et libérer cette humidité au point de refroidissement. En pratique, l'air est d'abord refroidi sur l'évaporateur de l'installation, ce qui a pour effet d'abaisser son point de rosée, puis il est partiellement réchauffé, pour pouvoir absorber l'eau provenant de l'air extérieur ou présente sur les produits. L'humidité ainsi absorbée par l'air en circulation est déposée sur l'évaporateur, lors du prochain passage de cet air au travers de l'évaporateur, puis l'air est de nouveau partiellement réchauffé, et ainsi de suite... Bien entendu, la puissance de réchauffage de l'air est choisie suffisamment faible, par rapport à la puissance de refroidissement, pour que ce réchauffage partiel ait une influence négligeable sur les performances en refroidissement du surgélateur, donc sur sa fonction principale. Le procédé selon l'invention peut ainsi être considéré comme un transfert du givre depuis les produits à congeler vers l'évaporateur, endroit où il est ensuite facile de l'éliminer par les cycles habituels de dégivrage qui ont lieu hors des périodes de congélation. Le principe de piégeage de l'humidité de l'air, ici mis en oeuvre, est certes déjà connu en soi et utilisé en températures positives dans le domaine de la climatisation, mais la présente invention en propose une application nouvelle, en températures négatives et dans un domaine très différent, avec un effet technique supplémentaire et avantageux qui réside dans l'élimination du givre. Le procédé selon l'invention, évitant le dépôt de givre sur des produits en cours de congélation, a aussi pour avantage d'être facilement ajustable, si l'on provoque le réchauffage partiel de l'air dans les périodes où le risque de dépôt de givre est le plus important, et si l'on adapte la puissance de réchauffage, donc de déshumidification, aux besoins de l'utilisateur, en fonction des conditions d'utilisation du surgélateur, ce qui procure aux surgélateurs toute la souplesse d'utilisation souhaitée par les utilisateurs. En particulier, le réchauffage partiel de l'air en circulation peut être commandé, de façon automatique et de préférence programmable, en début de processus de congélation, pendant une durée prédéterminée et de préférence programmable, et/ou après chaque ouverture de porte donnant accès à l'enceinte de congélation, également pendant une durée prédéterminée et de préférence programmable. Ainsi, le procédé selon l'invention est notamment mis en oeuvre en début de congélation, lorsque l'utilisateur introduit à la fois de l'air extérieur et des produits non congelés dans l'enceinte de congélation, et à chaque ouverture de porte qui provoque aussi l'introduction d'air extérieur. Les durées au cours desquelles l'air est partiellement réchauffé sont programmables, et sont par exemple de 20 minutes en début de congélation, et de 10 minutes à chaque ouverture de porte. Ces modalités de mise en oeuvre du procédé fournissent une réponse adaptée et spécifique au problème exposé plus haut. Le dispositif selon l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, comprend essentiellement au moins un élément chauffant disposé, dans le circuit parcouru par l'air dans un appareil tel que surgélateur-conservateur ou cellule de réfrigération rapide, entre l'évaporateur et la zone de l'enceinte de congélation recevant les produits à congeler. L'élément chauffant est notamment une résistance électrique chauffante, éventuellement avec ailettes améliorant l'échange thermique, un tel élément chauffant étant facile à commander, notamment à partir d'un bloc de contrôle automatique programmable. Cet élément chauffant peut être placé dans un conduit d'air reliant l'évaporateur à la zone recevant les produits à congeler. Selon une variante équivalente du point de vue fonctionnel, applicable dans le cas d'un ventilateur de mise en circulation de l'air disposé en aval de l'évaporateur, mais à proximité de ce dernier, l'élément chauffant est disposé dans un espace situé entre ltévaporateur et le ventilateur. Selon un autre aspect de l'invention, l'ouverture vers ltextérieur de l'enceinte de congélation est fractionnée en une pluralité de portes, indépendantes les unes des autres et desservant des zones distinctes de réception des produits à congeler. Cette disposition se combine avantageusement avec les précédentes, pour limiter la formation de givre et/ou réduire les temps de réchauffage de l'air en vue de la déshumidification. En particulier, la pluralité de portes, dont chacune est beaucoup plus petite qu'une porte d'accès unique habituelle, limite fortement l'introduction d'air extérieur à chaque chargement ou déchargement de produits à congeler ou congelés. En effet, la différence de densité entre l'air intérieur froid et l'air extérieur plus chaud provoque, à chaque ouverture de porte, un déplacement de masses d'air conduisant au remplacement, dans l'enceinte de congélation, d'une grande partie de l'air froid qu'elle contient par de l'air extérieur chaud amenant avec lui de l'humidité, et ce phénomène est d'autant plus sensible que la hauteur d'ouverture est importante. Ainsi, en prévoyant des portes multiples superposées dont chacune est naturellement moins haute qu'une porte unique, on réduit fortement cet échange de masses d'air et l'entrée d'humidité qui en résulte. Ceci permet d'avoir des temps de déshumidification (par réchauffage partiel de l'air en circulation) plus courts, en début de processus de congélation et après chaque ouverture de porte. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, une forme d'exécution et quelques variantes de ce dispositif évitant le dépôt de givre sur des produits en cours de congélation, appliqué à un surgélateurconservateur Figure 1 est une vue d'ensemble, très schématique, d'un surgélateur-conservateur pouvant être équipé du dispositif conforme à la présente invention ; Figure 2 est une vue en coupe de l'apparei de figure 1, montrant plus particulièrement son compartiment de congélation avec le dispositif évitant le dépôt de givre Figure 3 illustre très schématiquement une variante relative aux portes donnant accès au compartiment de congélation. Comme le montre la figure 1, un surgélateurcongélateur comprend, de façon généralement connue, un compartiment de congélation 1 et un compartiment de conservation 2 adjacent au compartiment de congélation 1. La façade de l'appareil est pourvue d'au moins une porte isotherme 3 donnant accès au compartiment de congélation 1, et de plusieurs portillons 4 donnant accès au compartiment de conservation 2, définissant lui-même plusieurs zones de conservation 5. En se référant aussi à la figure 2, le compartiment de congélation 1 et le compartiment de conservation 2 sont séparés l'un de l'autre par une cloison verticale 6, pourvue de passages 7 aptes à être obturés par des volets mobiles 8. L'appareil comprend encore un groupe de production de froid, dont l'évaporateur est visible en 9, et en aval de l'évaporateur 9, à proximité de ce dernier, un ventilateur 10 qui met en circulation l'air que renferme l'appareil. L'évaporateur 9 et le ventilateur 10 étant situés en partie haute du compartiment de congélation, l'air pulsé par le ventilateur 10 parcourt d'abord, de haut en bas, un conduit vertical 11 qui débouche dans la zone 12 recevant les produits à congeler 13, lesquels peuvent être placés sur des supports 14 tels que plaques ou clayettes. Durant le processus de congelation, les volets 8 obturent les passages 7 de la cloison séparatrice 6, et l'air mis en mouvement par le ventilateur 10 décrit un circuit fermé selon les flèches en traits continus. Par contre, pour la conservation au froid des produits congelés, placés dans le compartiment de conservation 2, les volets 8 sont ouverts et l'air décrit un autre circuit fermé selon les flèches en traits pointillés. L'invention s'intéresse plus particulièrement au processus de congélation, au cours duquel du givre risque de se former sur les produits 13 en cours de congélation, et/ou sur les supports 14 de ces produits 13. Pour éviter le dépôt de givre, il est proposé d'ajouter un élément chauffant 15, tel qu'une résistance électrique chauffante à ailettes, sur le parcours de l'air entre 11 évaporateur 9 et la zone 12 recevant les produits à congeler 13. Plus particulièrement, la résistance électrique chauffante 15 peut être placée en aval du ventilateur 10, dans le conduit d'air vertical 11. Dans une variante, indiquée en pointillés, la résistance électrique chauffante 15' est disposée dans un espace libre 16 situé entre l'évaporateur 9 et le ventilateur 10. Dans tous les cas, grâce à la résistance électrique 15 ou 15', l'air d'abord refroidi lors de son passage sur l'évaporateur 9 est partiellement réchauffé, ce qui diminue son humidité relative et lui permet d'absorber l'humidité en provenance de l'air extérieur et/ou des produits à congeler 13 sur lesquels il est ensuite dirigé. Le dépôt de givre est ainsi reporté sur l'évaporateur 9, et le givre est finalement éliminé lors des cycles de dégivrage de l'évaporateur 9. Au moyen d'un bloc de commande non représenté, la résistance électrique chauffante 15 ou 15' est mise en service au début du processus de congélation et aussi à chaque ouverture de porte, pendant des durées programmables, le but visé étant notamment de ne transférer que sur l'évaporateur 9 l'humidité pouvant être introduite dans le compartiment de congélation 1 lors de chaque ouverture de porte. Dans ce contexte, il est avantageusement prévu, pour l'accès au compartiment de congélation 1, une pluralité de petites portes indépendantes et superposées 17,18,19 comme l'illustre la figure 3. La porte supérieure 17 donne uniquement accès à un compartiment technique 20. Les deux autres portes 18 et 19 donnent accès à des parties de la zone de congélation 12. Ainsi, la quantité d'air extérieur admise à l'intérieur du compartiment de congélation 1, à chaque chargement de produits à congeler 13, est fortement limitée. Il va de soi que l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif évitant le dépôt de givre sur des produits en cours de congélation qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas de l'esprit de l'invention - en disposant l'élément chauffant en d'autres points du circuit fermé parcouru par l'air, mais toujours entre l'évaporateur et la zone de congélation - en réalisant cet élément chauffant sous une forme autre qutune résistance électrique - en incorporant cet élément chauffant dans un circuit d'air de configuration différente, la position du ventilateur dans le circuit pouvant notamment être autre que celle illustrée au dessin ; - en modifiant les formes des portes donnant accès à l'enceinte de congélation, ou en multipliant le nombre de ces portes ; - en appliquant le procédé et le dispositif selon l'invention à des appareils autres que les surgélateursconservateurs, en particulier à des cellules de réfrigération rapide, ou encore en mettant en oeuvre le même procédé au cours de la phase de conservation des produits congelés, qui suit la phase de congélation de ces produits. REVENDICATIONS 1. Procédé visant à éviter le dépôt de givre sur des produits en cours de congélation, notamment des produits de pâtisserie et des plats cuisinés, situés dans une enceinte (1) où ils sont environnés par de l'air mis en circulation selon un circuit fermé et refroidi en un point (9) du circuit, caractérisé en ce qu'après son refroidissement (en 9), mais avant de retourner vers les produits (13) en cours de congélation, l'air est partiellement réchauffé (en 15 ; 15') de manière à diminuer son humidité relative et à lui permettre d'absorber l'humidité en provenance de l'air extérieur et/ou des produits (13) eux-mêmes, pour ramener et libérer cette humidité au point de refroidissement (9). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le givre est transféré vers l'évaporateur (9) du circuit d'air, où il est ensuite éliminé par des cycles de dégivrage ayant lieu hors des périodes de congélation. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réchauffage partiel de l'air en circulation est commandé, de façon automatique et de préférence programmable, en début de processus de congélation, pendant une durée prédéterminée et de préférence programmable, et/ou après chaque ouverture de porte (3 ; 18,19) donnant accès à l'enceinte de congélation (1), également pendant une durée prédéterminée et de préférence programmable. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est aussi mis en oeuvre au cours de la phase de conservation (en 2) des produits congelés (13), qui suit la phase de congélation de ces produits. 5. Dispositif visant à éviter le dépôt de givre sur des produits en cours de congélation, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément chauffant (15 ; 15') disposé dans le circuit parcouru par l'air dans un appareil tel que surgélateur-conservateur ou cellule de réfrigération rapide, entre ltévaporateur (9) et la zone (12) de l'enceinte de congélation (1) recevant les produits à congeler (13). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément chauffant (15 ; 15') est une résistance électrique chauffante, éventuellement avec ailettes. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'élément chauffant (15) est placé dans un conduit d'air (11) reliant l'évaporateur (9) à la zone (12) recevant les produits à congeler (13). 8. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que, dans le cas d'un ventilateur (10) de mise en circulation de l'air disposé en aval de l'évaporateur (9), mais à proximité de ce dernier, l'élément chauffant (15') est disposé dans un espace (16) situé entre l'évaporateur (9) et le ventilateur (10) de mise en circulation de l'air. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'ouverture vers l'extérieur de l'enceinte de congélation (1) est fractionnée en une pluralité de portes (17,18,19), indépendantes les unes des autres et desservant des zones distinctes de réception des produits à congeler (13). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les portes multiples (17,18,19) de l'enceinte de congélation (1) sont des portes superposées.