Brevet FR2708422A1 — publié le 19950210

La présente invention est relative à un procédé de surgélation de produits, notamment alimentaires. Il est connu depuis longtemps de surgeler des produits, c est-à-dire de les porter rapidement à une température de l'ordre de -20 à -30 C en les faisant circuler dans une enceinte où ils sont en contact avec une atmosphère maintenue à une température convenable, de l'ordre, habituellement de - 80 à - 100"C, par circulation dans des échangeurs alimentés avec un fluide réfrigérant convenable. Le contrôle de la température peut être obtenu en agissant sur le débit de fluide réfrigérant dans I échangeur. Suivant une variante récente, l'atmosphère est obtenue en vaporisant de l'azote liquide dans l'enceinte. Le contrôle de la température de l'atmosphère est obtenu par action sur le débit d'azote à vaporiser. Les produits circulant sur des tapis qui sont soit continus soit, pour un meilleur contact des produits avec l'atmosphère de surgélation, constitués d'un tamis métallique. Avec certains produits, notamment des viandes tendres, on rencontre des difficultés du fait que ces produits introduits à température ambiante peuvent se coller sur le tapis s'il est continu, ou se déformer au contact des mailles du tamis, ce qui, dans les deux cas, rend leur aspect de surface inacceptable. Pour remédier à ces inconvénients la Demanderesse a proposé de procéder à un durcissement superficiel des produits par contact avec de l'azote liquide, de façon à former une "croûte" de quelques millimètres d'épaisseur, rigidifiée par surgélation. Les produits ainsi "croûtés" peuvent ensuite être introduits dans une enceinte de surgélation classique du type où l'atmosphère est maintenue à la température convenable par circulation à travers un échangeur à fluide réfrigérant. De telles installations sont encombrantes et compliquées. Elles comprennent en effet deux systèmes distincts de production de froid, un pour le durcissement superficiel, 1' autre pour la surgélation complète. L'invention a pour but de fournir un procédé et un dispositif pour l'obtention de produits surgelés qui ne présentent pas de traces superficielles de contact avec le tapis de l'enceinte de surgélation, tout en procurant une installation plus simple et moins encombrante que les installations existantes. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un procédé de surgélation de produits, notamment alimentaires, selon lequel - on durcit la partie superficielle des produits en les faisant circuler dans une première enceinte où ils sont mis en contact avec de l'azote liquide, une partie de l'azote liquide étant vaporisée au contact des produits et le reste étant recueilli dans un bac dont le niveau est maintenu constant par addition contrôlée d'azote liquide provenant d'une source extérieure, et l'azote liquide servant à la pulvérisation étant prélevé dans le bac à l'aide d'une pompe à azote liquide, - puis on surgèle les produits à coeur en les faisant circuler dans une deuxième enceinte où ils sont mis en contact avec une atmosphère maintenue à une température convenable, telle que - 80 à - 100 C, ce procédé ayant pour particularités que les première et deuxième enceintes forment une enceinte unique, l'atmosphère utilisée pour la surgélation à coeur est constituée par 1' azote qui a été vaporisé au contact des produits, et le maintien de ladite atmosphère à la température convenable est obtenu en agissant sur le débit de la pompe à azote liquide et sur la circulation des produits. L'invention fournit également une installation de surgélation pour la mise ne oeuvre du procédé ci-dessus, cette installation comprenant - une enceinte unique comportant une entrée pour les produits à surgeler et une sortie pour les produits surgelés, et des moyens pour acheminer les produits à surgeler depuis l'entrée jusqu'à la sortie, à l'intérieur de l'enceinte, - un dispositif de durcissement superficiel situé dans l'enceinte, à proximité de ladite entrée, pourvu de moyens de déplacement des produits depuis ladite entrée jusqu'à un point de déversement, et de moyens pour mettre en contact de l'azote liquide avec les produits pendant qu'ils sont entraînés par lesdits moyens de déplacement, - un bac de récupération de l'azote liquide qui n'est pas vaporisé par contact avec les produits apres avoir été projeté sur ceux-ci, - un dispositif d'alimentation dudit bac en azote liquide provenant d'une source extérieure, ce dispositif d'alimentation comportant une vanne commandée par un capteur sensible au niveau de l'azote liquide dans le bac pour maintenir ledit niveau entre des limites fixées à l'avance, - une pompe à azote liquide disposée pour aspirer de l'azote liquide du bac pour l'envoyer au dispositif de durcissement superficiel, le débit de cette pompe pouvant être commandé en fonction du résultat désiré, - un ensemble à tapis de transport apte à acheminer, dans l'enceinte, les produits depuis le point de déversement jusqu'à la sortie. Comme on peut le voir, une grande simplification est obtenue grâce aux particularités suivantes - on utilise une enceinte unique - on utilise un moyen unique, l'azote liquide, pour produire le froid ; - l'admission d'azote liquide en provenance d'une source extérieure est commandée par un dispositif automatique agissant en fonction du niveau de liquide dans le bac - pour un débit de produits à traiter constant, la régulation du taux de congélation peut être obtenue en commandant seulement le débit de la pompe. On observera aussi qu'on obtient une économie d'énergie par le fait qu'on utilise à la fois les frigories dues à la vaporisation de azote liquide, et celles qui correspondent au réchauffement de l'azote vaporisé jusque vers - 80 à 100 C, ce qui n'était pas le cas avec les installations de durcissement superficiel de l'art antérieur. Le régulateur fonctionne de la façon suivante supposons qu'on os désire abaisser la température des produits sortants : on augmente le débit de la pompe à azote liquide, une partie de l'azote supplémentaire envoyé par la pompe au dispositif de durcissement superficiel est vaporisée, augmentant l'épaisseur de la partie superficielle surgelée et le reste est récupéré à l'état liquide dans le bac, sans que le rapport azote vaporisé/azote liquide reste nécessairement constant. I1 y a donc augmentation de la puissance frigorique totale, qui sera compensée par une admission plus rapide d'azote liquide provenant de la source extérieure. Suivant un mode de réalisation qui convient pour des produits particulièrement délicats, les moyens de déplacement des produits dans le dispositif de durcissement superficiel comprennent une bande transporteuse en matiere poreuse susceptible de s'imprégner d'azote liquide. Avantageusement, dans ce cas, l'enceinte a la forme d'un tunnel avec l'entrée à une extrémité et la sortie à l'extrémité opposée, et la bande transporteuse fait progresser les produits en direction de l'extrémité comportant la sortie jusqutau point de déversement, alors que ltensemble à tapis de transport comporte un premier tapis qui fait progresser les produits depuis le point de déversement jusqu'au voisinage de l'entrée, et un second tapis qui est situé sous le premier, et qui reçoit les produits provenant du premier tapis et les fait progresser jusqu'à la sortie. Suivant un autre mode de réalisation, qui permet d'obtenir des installations à encombrement plus réduit, et de construction plus simple, mais qui peut changer l'aspect de certains produits, les moyens de déplacement des produits dans le dispositif de durcissement superficiel comprennent un ensemble à tôles vibrantes, métalliques. Dans ce cas, avantageusement, l'enceinte a la forme d'un tunnel avec l'entrée à une extrémité et la sortie à l'extrémité opposée, le point de déversement se trouve en une zone du tunnel intermédiaire entre l'entrée et la sortie, et l'ensemble à tapis de transport comporte un tapis unique, qui achemine les produits depuis le point de déversement jusqu'à la sortie. Pour une construction plus courte, on prévoit de préférence que l'enceinte a la forme d'un tunnel avec l'entrée située en partie haute, en une zone intermédiaire entre les extrémités, et la sortie à une extrémité, et le point de déversement se trouve à proximité de l'extrémité opposée à celle qui comporte la sortie. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée à l'aide d'exemples pratiques illustrés par les dessins parmi lesquels - la figure 1 est une coupe schématique en élévation, d'un premier mode de réalisation conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue analogue d'un deuxième mode de réalisation ; et - la figure 3 est une vue analogue d'un troisième mode de réalisation. La figure 1 montre une enceinte 1 en forme de tunnel, avec une entrée 2 à une extrémité, et une sortie 3 à l'extrémité opposée. Les produits 4, dont un seul est représenté, après avoir franchi l'entrée, parviennent sur une bande de transport 5 en un tissu à base de fibres de polyester, et sont soumis, sur la première partie de cette bande, à un contact avec de l'azote liquide. La bande 5 est imprégnée d'azote liquide qui ruisselle à partir d'orifices 6, si bien que les produits sont refroidis simultanément sur leurs deux faces. Ils continuent leur trajet sur la bande 5 au-delà des buses 6, ce qui complète le durcissement de leur face inférieure, où les transferts de chaleur sont plus lents que sur la face supérieure. Après avoir atteint un point de déversement 7, situé à faible distance de l'extrémité de sortie, ils tombent sur un premier tapis 8, formé d'un tamis à mailles métalliques (acier inoxydable), qui les entraîne en direction opposée, c'est-à-dire vers l'extrémité d'entrée. A l'extrémité du tapis 8, ils tombent sur un second tapis 9, qui les entraîne jusqu'à la sortie 3. Les orifices 6 d'arrivée d'azote liquide sont alimentés par une pompe 10, dont le conduit d'aspiration 11 plonge dans un bac 12. Le bac 12 est alimenté en azote liquide provenant d'une source extérieure 13 à travers une électrovanne 14 commandée par un détecteur de niveau 15, placé dans le bac 12. D'autre part, le bac 12 reçoit la partie de l'azote liquide qui ne s'est pas vaporisée au contact des produits à surgeler et qui a été recueillie à l'aide d'un entonnoir 16, relié au bac par un conduit 17. On a représenté en 18 des ventilateurs destinés à brasser l'azote gazeux froid qui forme l'atmosphère à l'intérieur de l'enceinte 1. La figure 2 décrit une variante dans laquelle le durcissement superficiel est obtenu à l'aide d'un dispositif à plaques oscillantes 21, entraîné par un appareillage 22 qui lui imprime des mouvements lents en direction du point de déversement 7, et des mouvements rapides en direction opposée. De tels appareillages sont bien connus dans la technique et il n'est pas nécessaire de le décrire en détail. Les oscillations réduisent les phénomènes de caléfaction. Un dispositif de durcissement superficiel à plaque est plus court qu'un dispositif à bande de matière poreuse, du fait d'une meilleure transmission de chaleur. Pour cette raison, on a pu loger dans le tunnel, en ligne, le dispositif de durcissement superficiel et un tapis de transport unique 23, à tamis, qui entraîne les produits surgelés jusqu'à la sortie 3. On n'a pas représenté les circuits de l'azote liquide, qui sont les mêmes qu'à la figure 1. La figure 3 diffère de la figure 2 par le fait que le dispositif à plaque oscillante 22 est placé au-dessus du tapis 23, et entraîne les produits en direction opposée. L'entrée 2 est, en conséquence, située dans une zone intermédiaire entre les extrémités de l'enceinte, alors que le point de déversement 7 est situé à proximité de l'extrémité 24 qui est à l'opposé de la sortie 3. On obtient ainsi une structure plus ramassée. REVENDICATIONS 1. Procédé de surgélation de produits, notamment alimentaires, selon lequel - on durcit la partie superficielle des produits en les faisant circuler dans une première enceinte où ils sont mis en contact avec de l'azote liquide, une partie de l'azote liquide étant vaporisée au contact des produits et le reste étant recueilli dans un bac dont le niveau est maintenu constant par addition contrôlée d'azote liquide provenant d'une source extérieure, et 1 ' azote liquide servant au durcissement superficiel étant prélevé dans le bac à l'aide d'une pompe à azote liquide, - puis on surgèle les produits à coeur en les faisant circuler dans une deuxième enceinte où ils sont mis en contact avec une atmosphère maintenue à une température convenable, telle que - 80 à - 100"C, caractérisé en ce que les première et deuxième enceintes forment une enceinte unique, l'atmosphère utilisée pour la surgélation à coeur est constituee par l'azote qui a été vaporisé au contact des produits, et le maintien de ladite atmosphère à la température convenable est obtenu en agissant sur le débit de la pompe à azote liquide et sur la circulation des produits. 2. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend - une enceinte unique (1) comportant une entrée (12) pour les produits à surgeler et une sortie (3) pour les produits surgelés, et des moyens pour acheminer les produits à surgeler depuis l'entrée jusqu'à la sortie, à l'intérieur de l'enceinte, - un dispositif de durcissement superficiel situé dans l'enceinte, à proximité de ladite entrée, pourvu de moyens (5, 21) de déplacement des produits depuis ladite entrée jusqu'à un point de déversement (7), et de moyens (6) de mise en contact de l'azote liquide avec les produits pendant qu'ils sont entraînés par lesdits moyens de déplacement, - un bac (12) de récupération de l'azote liquide qui n'est pas vaporisé par contact avec les produits apres avoir été projeté sur ceux-ci, - un dispositif d'alimentation dudit bac en azote liquide provenant d'une source extérieure (13), ce dispositif d'alimentation comportant une vanne (14) commandée par un capteur (15) sensible au niveau de l'azote liquide dans le bac pour maintenir ledit niveau entre des limites fixées à l'avance, - une pompe à azote liquide (10) disposée pour aspirer de l'azote liquide du bac pour l'envoyer au dispositif de durcissement superficiel, le débit de cette pompe pouvant être commandé en fonction du résultat désiré, - un ensemble à tapis de transport (8, 9, 23) apte à acheminer, dans l'enceinte, les produits depuis le point de déversement jusqu'à la sortie. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de déplacement des produits dans le dispositif de durcissement superficiel comprennent une bande transporteuse (5) en matière poreuse susceptible de s'imprégner d'azote liquide. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'enceinte a la forme d'un tunnel avec l'entrée à une extrémité et la sortie à l'extrémité opposée, et en ce que la bande transporteuse (5) fait progresser les produits en direction de l'extrémité comportant la sortie jusqu'au point de déversement (7), alors que l'ensemble à tapis de transport comporte un premier tapis (8) qui fait progresser les produits depuis le point de déversement jusqu'au voisinage de l'entrée, et un second tapis (9) qui est situé sous le premier, et qui reçoit les produits provenant du premier tapis et les fait progresser jusqu'à la sortie. 5. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de déplacement des produits dans le dispositif de durcissement superficiel comprennent un ensemble à tôles vibrantes, métalliques (21). 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'enceinte a la forme d'un tunnel avec l'entrée à une extrémité et la sortie à l'extrémité opposée, le point de déversement (7) se trouve en une zone du tunnel intermédiaire entre l'entrée et la sortie, et l'ensemble à tapis de transport comporte un tapis unique (23), qui achemine les produits depuis le point de déversement jusqu'à la sortie. 7. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'enceinte a la forme d'un tunnel avec l'entrée (2) située en partie haute, en une zone intermédiaire entre les extrémités, et la sortie à une extrémité, et le point de déversement (7) se trouve à proximité de l'extrémité opposée à celle qui comporte la sortie.