Brevet FR2713321A1 — publié le 19950609

La présente invention est relative à un appareillage pour refroidir une masse de matière liquide, ou éventuellement pulvérulente. Dans les industries alimentaires ou chimiques, on éprouve souvent le besoin de refroidir rapidement des masses liquides ou pâteuses relativement importantes, de l'ordre de 20 à 500 litres. Par exemple, certaines normes imposent qu'une sauce, ou un aliment pour bébés, soit refroidie du voisinage de + 100"C jusqu'au dessous + 10 C en moins de deux heures. La technique traditionnelle consiste à mettre le produit à refroidir, sous faible épaisseur, en contact avec les parois d'un échangeur traversé par un fluide réfrigérant. Cette technique impose des investissements coûteux et présente un rendement médiocre. On peut aussi placer le produit à refroidir dans un récipient et injecter dans sa masse un fluide réfrigérant neutre, en particulier de l'azote liquide, à l'aide de cannes plongeant dans la masse. I1 est difficile, dans ce cas, d'obtenir une bonne homogénéité de températures, d'autant plus qu'il se forme, autour des cannes, de la glace dans le cas d'un produit aqueux, ou une couche stagnante solide ou à forte viscosité, qui perturbe le fonctionnement de l'appareillage. La présente invention a pour but de fournir un appareillage simple et économique qui permette un refroidissement rapide et homogène de masses relativement importantes. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un appareil pour refroidir une masse de matière liquide ou pulvérulente par injection directe d'un fluide cryogénique dans la masse, comprenant un récipient destiné à recevoir ladite masse, et des conduits reliant au moins un point d'injection situé dans ledit récipient à une source de fluide cryogénique, cet appareil ayant pour particularité qu'il est prévu plusieurs points d'injection associés chacun à une vanne séparée, les vannes étant toutes reliées à un organe de commande qui les ouvre et ferme suivant un mode séquencé de façon à relier le point d'injection correspondant à la source de fluide cryogénique ou à l'en isoler, et qu'il est prévu en outre une agitation apte à brasser en continu la masse à refroidir. Par "mode séquencé", on entend que les vannes s'ouvrent et se ferment selon un programme qui prévoit que certaines vannes sont ouvertes pendant que d'autres sont fermées. De préférence, il y a toujours un meme nombre de vannes ouvertes, si bien que la quantité de fluide cryogénique demandée à la source est sensiblement constante. Avantageusement, le fluide cryogénique est de l'azote liquide. Un tel fluide, en plus de ses avantages connus de bon marché relatif et de facilité d'emplois, est ici intéressant par le fait que l'azote gazeux qui se forme, et qui traverse la matière à refroidir, en chasse progressivement l'air, d'où une amélioration de la résistance à l'oxydation, et une meilleure conservation. Suivant une réalisation préférée, le récipient est une cuve cylindrique à axe vertical, et les points d'injection sont situés dans la partie basse de la paroi verticale de la cuve. Avantageusement, dans ce cas, les points d'injection sont des passages ne comportant pas de saillie à l'intérieur de la cuve, et les moyens d'agitation comprennent un racleur qui frotte la paroi au niveau des points d'injection. On notera que, pour que l'appareil ait une efficacité optimale, il est préférable que le récipient qui reçoit la masse à refroidir soit un récipient à double paroi, avec échangeur périphérique. L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise à l'aide d'un exemple pratique illustré avec les dessins, parmi lesquels Figure 1 est une vue schématique en coupe et en élévation d'un appareil conforme à l'invention, et Figure 2 est une vue de dessus du même appareil, le moto-réducteur étant supposé enlevé. Le dispositif décrit à titre d'exemple est destiné à refroidir un liquide tel qu'une sauce destinée à la confection de plats cuisinés. Un appareil sensiblement identique a été essayé avec succès dans l'industrie de la charcuterie pour maintenir de l'eau aux environs de + 1"C. Cette eau était destinée à refroidir des jambons dans une enceinte séparée. Le dispositif comprend une cuve 1, cylindrique, du type à double paroi, à échangeur périphérique, avec un fond 2 et une paroi cylindrique verticale 3. Vers la partie inférieure de la paroi 3, elle est traversée par des passages 4. Chaque passage 4 est relié par un court conduit 5 à une électrovanne 6. Celle-ci est elle-même reliée à un collecteur 7, de forme annulaire, qui entoure la paroi 3 à une certaine distance de celle-ci. Le collecteur 7 est relié par un conduit 8 à une source d'alimentation en azote liquide. Dans l'exemple décrit, qui a servi pour les essais, la source d'azote liquide était un réservoir 9. La figure 2 montre quatre passages 4, désignés par les références 4A à 4D. Chacun de ces passages est associé à l'une des électrovannes 6, celles-ci portant la référence 6A à 6D. Chacune des électrovannes est reliée à un organe de commande 10, capable de commander leur ouverture ou leur fermeture. On observera que les conduits 5 ne font pas saillie à l'intérieur de la cuve 1. A l'intérieur de la cuve 1 est disposé un ensemble d'agitation, désignée dans son ensemble par la référence 11, et qui comprend un moto-réducteur 12, qui entraîne un arbre vertical 13 sur lequel sont montés des racleurs 14A, 14B, formés de pièces métalliques en U portant à leur périphérie radiale une lame flexible 15 qui frotte la paroi 3. L'un de ces racleurs 14A est au niveau du débouché des passages 4, si bien que, lors de son déplacement, il peut enlever la glace qui se forme autour de ces passages 4. Des ailettes 16 complètent l'agitation. En fonctionnement, l'organe de commande 10 déclenche successivement l'ouverture puis la fermeture des électrovannes 6A à 6D successivement, de telle façon qu'il y ait toujours une de ces électrovannes en position d'ouverture. En variante, deux électrovannes opposées, par exemple 4A et 4C, sont ouvertes, pendant que les deux autres, 4B et 4D, sont fermées, et réciproquement. L'azote liquide injecté dans le liquide se vaporise instantanément, et l'azote gazeux produit contribue, pour une part non négligeable, à l'agitation du liquide. Il a été constaté, au cours d'un essai fait avec de l'eau, qu'on pouvait maintenir la température de l'eau entre + 0,8"C et + 1,3"C, pendant des périodes dépassant 8 heures, sans qu'apparaissent de bouchage et sans formation de bloc de glace important. REVENDICATIONS 1. Appareil pour refroidir une masse de matière liquide ou pulvérulente par injection directe d'un fluide cryogénique dans la masse, comprenant un récipient (1) destiné à recevoir ladite masse, et des conduits reliant au moins un point d'injection situé dans ledit récipient à une source de fluide cryogénique, caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs points d'injection (4) associés chacun à une vanne séparée (6), les vannes étant toutes reliées à un organe de commande (10) qui les ouvre et ferme suivant un mode séquencé de façon à relier le point d'injection correspondant à la source de fluide cryogénique ou à l'en isoler, et en ce qu'il est prévu en outre des moyens d'agitation (11) aptes à brasser en continu la masse à refroidir. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande est programmé pour qu'il y ait toujours le même nombre de vannes ouvertes. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le récipient est une cuve cylindrique (1) à axe vertical, et les points d'injection (4) sont situés dans la partie basse de la paroi verticale (3) de la cuve. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les points d'injection (4) sont des passages ne comportant pas de saillie à l'intérieur de la cuve, et les moyens d'agitation comprennent un racleur (14A) qui frotte la paroi (3) au niveau des points d'injection. 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le récipient (1) est un récipient à double paroi, avec échangeur périphérique. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le fluide cryogénique est de l'azote liquide.