Brevet FR2758181A1 — publié le 19980710

SURGELATEUR POUR PRODUITS ALIMENTAIRES EN VRAC AVEC SYSTEME DE FLUIDISATION ET DE TRANSFERT La présente invention concerne un surgélateur pour des produits alimentaires en vrac équipé d'un système de fluidisation et de transfert desdits produits. Plus précisément, elle se rapporte à un surgélateur qui est dépourvu de tapis transporteur perméable à l'air sous lequel une série de ventilateurs insufflent de l'air froid. Les surgélateurs avec tapis transporteur perméable à l'air sont bien connus. Ainsi, par exemple, on décrit dans le document FR-B-9 699 793 au nom du demandeur un surgélateur de ce type. Si, sur le plan de la surgélation, ce type d'installation donne généralement satisfaction, elle présente néanmoins des inconvénients. Ainsi, les moyens mécaniques de transfert des aliments (convoyeurs) sont par exemple constitués d'un tapis simple perforé, à mailles en acier inoxydable ou en plastique, ou encore de tapis doubles en inox ou en chlorure de polyvinyle. On utilise aussi des auges perforées vibrantes, des auges vibrantes associées à un ou plusieurs tapis ou encore des bandes/films plastiques à usage unique déposés sur des supports classiques. Tous ces systèmes nécessitent d'avoir recours à des organes mécaniques d'autant plus fiables qu'ils doivent résister à des contraintes de variation de température importantes (de - 40"C à + 30"C généralement). De plus, tous les matériaux et revêtements utilisés doivent être de qualité alimentaire. Les techniques dc construction qu'il est nécessaire d'employer, à savoir soudage sous argon, châssis fermés étanches, tubulures ouvertes nettoyables, sont contraignantes. Par ailleurs, l'application des nouvelles normes de sécurité, notammcnt européennes et américaines, sont difficiles à respecter du fait des multiples incompatibill- tés techniques liées au principe même des mécaniques utilisées : tapis, chaînes, pignons, clc. Tous ces organes (châssis, supports, glissières, tapis, axes, pignons, chaînes, vibreurs, degivrage/séchage tapis, moteurs, réducteurs, etc.) justifient le coût global de la "mécanique d'entraînement de l'installation" qui représente environ 30 à 50 % du coût des surgélateurs classiques. Ces organes nécessitent un entretien non negligeable et représentent des sources de dysfonctionnements, pannes et surconsommation d'énergie sensible. Leur complexité et leur inaccessibilité plus ou moins importantes posent des problèmes de nettoyage. De plus, ils génèrent une surconsommation d'eau pour le dcgivrage et le lavage. La plupart des surgélateurs comportent une station extérieure de dégivrage, lavage et séchage de leur tapis d'entrée. Outre les inconvénients de maintenance, nettoyage, consommation d'eau et énergie, ces installations occupent un espace important, donc coûteux et non exploité pour la surgélation effective des produits. On notera par ailleurs que le collage plus ou moins important et les infiltrations des particules de produits provoquent un encrassement progressif des tapis au bout d'un certain temps de fonctionnement. Cet inconvénient nécessite de les nettoyer en permanence. Pour assurer correctement le nettoyage, il faut d'abord dégivrer les tapis. Cette opéralion est faite à l'eau froide ou, de plus en plus, à l'eau chaude. Après lavage des chaînes ou du tapis, il faut les sécher parfaitement avant leur réintroduction dans le surgélateur, sous peine de prise en glace qui entraînerait leur usure, voire leur rupture à court terme. Les moyens de séchage classiques efficaces sont assurés par des ventilateurs centrifuges qui génèrent un souffle d'air en moyenne pression et gros débit ou, haute pression et faible débit. Dans tous les cas, ces moyens de séchage entraînement une consommation d'énergie (environ 5kW par tapis) et une nuisance sonore non négligeable. De plus, dans les surgélateurs existants, les fonctions de transfert dans le processus de surgélation sont importantes. Leur mise en oeuvre, exploitation et maintenance génèrent des surfaces et volumes non exploitées directement pour la surgélation off active des produits - station d'entrée produit pour le dégivrage, le lavage et le séchage (Jusqu'à 2 mètres dc long). - longueur perdue pour accès technique à l'entrée et sortie à l'intérieur du surgélateur. - espaces d'accès pour la maintenance et le nettoyage. Enfin, le nettoyage interne des surgélateurs est l'un des problèmes et souci majeur des exploitants car ils nécessitent un temps de lavage manuel interne important et pénible pour les exécutants, voire dangereux. De plus, malgré une consommation d'eau importante et tous les soins apportés par les "laveurs dégivreurs", il persiste bien souvent des zones d'accumulation de produits qui deviennent très vite des "nids bactériens" Par ailleurs, il a été proposé un système de surgélation dépourvu de tapis transporteur mobile qui, bien entendu, ne présente pas les inconvénients précités de l'état de la technique. Ainsi, le document EP-A-0 224289 (GRASSO'S LONINKLIJKE) a pour objet un appareil pour la congélation de morceau\. d'aliments solides tcls que des fragments de choux-fleurs, oignons, poireaux, etc. Cet appareil comprend un caisson allongé pourvu, à une extrémité, d'une entre de gaz refroidi. La paroi supérieure du caisson est ajourée et perméable au gaz froid. La paroi inférieure du caisson est oblique et comporte une vanne à rotation libre. Selon la position de cette vanne, le flux de gaz froid est désiré, de sorte qu'il s'opère une sorte de pulsation du gaz au-dessus de la paroi qui congèle et déplace progressivement les morceaux d'aliments. Cependant, le déplacement des morceaux d'aliments s'effectue de façon aléatoire, en fonction de la position à un moment donné de la vanne. Par ailleurs, le flux d'air généré n'est pas suffisant pour désagglomérer des agrégats d'aliments et de glace qui, immanquablement, ont tendance à se former au cours du processus de surgélation. La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients. Plus précisément, elle a pour but de fournir un surgélateur dépourvu de tapis mobile convoyeur qui permet non seulement d'assurer la surgélation des aliments, mais egalement leur fluidisation et leur transfert, c'est-à-dire leur déplacement le long du surgélateur, ceci de manière particulièrement régulière et sans création d'agglomérats indésirables. Par voie de conséquence, I'invention a également pour but de proposer un surgélateur présentant moins d'espaces perdus que les surgélateurs de l'état de la technique, dont le nettoyage interne est réduit et facilité et qui permet de s'adapter sans problèmes aux nouvelles normes de sécurité. II s'agit donc d'un surgélateur pour des produits alimentaires en 'rac par transfert au-travers de celui-ci, qui comprend une plaque allongée de réception et de transfert des produites, ajourée et perméable à l'air, ainsi que des moyens dc soufflagc d'air réfrigéré prévus en-dessous de ladite plaque et diffusant l'air au travers de cette plaque pour surgeler les produits et les déplacer progressivement cn direction de l'extrémité aval de ladite plaque. Ce surgélateur est remarquable par le fait qu'au moins une partie desdits moyens de soufflage ou des moyens additionnels diffusent des jets d'air dirigés ers la plaque et animés d'un mouvement périodique oscillant, selon une direction généralement longitudinale par rapport à ladite plaque. Cela signifie qu'une partie des moyens de soufflage diffusent des jets d'air réfrigé, lesquels sont animés d'un mouvement périodique oscillant, ou que des moyens additionnels diffusent de tels jets. Dans ce dernier cas, I'air peut être réfrigéré pour contribuer à la surgélation. Toutefois, il peut ne pas être réfrigéré ou pas suff~isamment pour y contribuer. Par ailleurs, selon d'autres caractéristiques et avantages de l'invention: - lesdits moyens de soufflage consistent en des rampes percées d'orifices de diffusion d'air; - lesdites rampes s'étendent parallèlement les unes aux autres, générale- ment transversalement par rapport à la direction générale de la plaque - chacune desdites rampes est branchée à une soufflerie - le surgélateur comprend des moyens d'entraînement de l'ensemble des rampes selon ledit mouvement oscillant; - ces moyens consistent d'une part en un pignon prévu à une extrémité desdites rampes, qui coopère avec une crémaillère animée d'un mouvement de translation alterné; - I'amplitude d'oscillation ((3) desdits jets est de l'ordre de 90" + 30" - ladite amplitude et la cadence d'oscillation sont réglables - ladite plaque est formée d'une série de tiges juxtaposées de section triangulaire isocèle, dont la base forme face d'appui pour les produits alimentaires. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés qui en présentent certains modes de réalisation préférentiels. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue très schématique en coupe longitudinale du surgélateur de 1'l'invention ; - la figure 2 est également une vue schématique du surgélateur dc la figure 1, selon un plan dc coupe transversal, - la figure 3 est un schéma en perspective montrant l'agencement des rampes dc projection d'air froid disposées en-dessous de la plaque-support ajourée des aliments à surgeler - la figure 4 est une vue en perspective de deux tronçons de rampe, percées d'ouvertures selon deux modes de réalisation différents - la figure 5 est une vue en coupe transversale d'une rampe et de la plaquesupport, ainsi que des moyens permettant d'imprimer à cette dernière un mouvement oscillatoire; - les figures 6 et 7 sont des vues en coupe transversale d'une partie de plaque-support utilisée dans le cadre de l'invention, respectivement sans et avec soufflage d'air; - la figure 8 est un schéma montrant une rampe en coupe transversale et destinée à expliquer l'incidence du mouvement de la rampe sur le déplacement des aliments; - la figure 9 est un schéma montrant l'incidence du réglage du mouvement oscillatoire des rampes sur la direction des jets d'air. Le dispositif 1 représenté aux figures 1 et 2 est un surgélateur pour des produits alimentaires en vrac. II comprend une enceinte thermique isolée et délimitée par des parois longitudinales 18 et 19, des parois transversales 10 et 11, un plafond 12 et un sol en pente 13. Les parois transversales 10 et il sont chacune percées d'une ouverture 14, respectivement 15, pour l'entrée et la sortie des aliments P. Pour faciliter ces opérations, les ouvertures 14 et 15 comportent chacune une rampe inclinée par rapport à l'horizontale. Le long d'une des parois longitudinales, en l'occurrence la paroi 19, est prévue une plaque allongée 2 de support et de transfert des produits P. Cette plaque a, vue dc dessus, une forme rectangulaire et s'étend depuis la paroi 10 jusqu' à la paroi 11. On a désigné par la référence I la longueur totale de l'enceinte et par e l'épaisseur des parois 10 et 11. La longueur de la plaque 2 est égale à I - 2e, ce qui signifie que l'ensemble de la longueur utile de l'enceinte est employée pour surgeler les produits alimentaires. La plaque 2 est ajourée et perméable à l'air. Nous reviendrons plus précisément sur une structure préférée de cette plaque, plus loin dans la description. En partie inférieure de l'enceinte sont prévus des ventilateurs 4, au nombre de six sur la figure 1. Il s'agit par exemple de ventilateurs de type Woods de 9 I;iloszatt chacun délivrant 33 333 m3/h. Ils peuvent être équipés d'un variateur de fréquence, par exemple dc marquc DANFOSS, qui permet d'obtenir une variation de débit de l'ordre de 5 à Il 0'7K, de leur capacité nominative. Ils sont de préférence de type hélicoïdal pour permettre le maintien de bons rendements à basse vitesse. Ces ventilateurs produisent un flux d'air qui traverse un évaporateur (non représenté) et qui le refroidit à une température d'environ -30 C. L'évaporateur a par exemple une puissance de 360 000 Watt pour une température d'entrée/sortie d'air de -98 C à -39,9 C, avec une température d'évaporation de -38 C. La surface de la batterie est de 1 905 m2 et l'alimentation de cette batterie qui fonctionne à l'ammoniaque, est assurée par une pompe. En-dessous de la plaque 2, mais au-dessus des ventilateurs 4, sont prévus des turbines pulsateurs 3, de préférence à débit variable, (non représentées sur la figure 1) qui ont pour fonction d'assurer une ventilation de fliiidisation et de transfert des produits P au cours de la surgélation. Ils contribuent également, dans une certaine mesure, à la surgélation des produits P. En quelque sorte, ils complètent l'action de surgélation des 'entilateurs 4. Ces turbines sont par exemple de la marque AIR PROCESS INDUSTRIE, référence EU.502, de puissance égale à 9kW et délivrant un débit d'air maximum de 6000 m3/h. Chaque turbine 3 communique avec une rampe 30 de diffusion de jets d'air dont nous décrivons précisément la structure ci-après. On a représenté à la figure 2 par des flèches g le circuit fermé que subit I'air réfrigéré à l'intérieur de l'enceinte. Dans les angles de cette dernière sont montées des rampes 5 de lavage à très gros débit reliées par des canalisations non représentées à une source d'approvisionnemcnt en eau. Ces rampes sont destinées à permettre de nettoyer le matériel de surgélation entre deux campagnes de surgélation. Comme le montre la figure 5, les turbines pulsateurs 3 sont disposées transversalement par rapport à la plaque 2. Chacune d'entre elle est raccordé à une rampe 30 en forme de tuyau de section circulaire. Un embout 31 de la turbine 3 est emmanché dans l'extrémité ouverte de la rampe, avec possibilité de pivotement de la rampe par rapport à l'embout. Dans la forme de réalisation de la figure 3, les rampes 30 sont pourvues de buses 31 de diffusion de jets d'air J. Dans celle de la figure 5, les rampes 30 sont simplement percées d'ouvertures 32 de diffusion de jets d'air. Quelque soit la variante, Ives jets sont dirigés vers la plaque 2. Les jets ont un diamètre de préférence compris entre et 10mm. A la figure 4 sont représentées deux formes de réalisation possibles des ouvertures 32, à savoir des fentes allongées et des trous de contour circulairc. Ces ouvertures sont respectivement aptes à diffuser des jets sous forme de bandeaux et de filets. La plaque 2 est équipée sur sa face supérieure de guides latéraux 20, tandis que sa face inférieure reçoit des pièces 22 de fixation pour des bagues 33 dc guidage de rotation de la rampe 3, dans lesquelles elle est emmanche. Ces bagues sont par exemple réalisée en un matériau synthétique tel que cclui connu sous l'appellation TECHNYL. Dans un souci de simplification, on s'est dispensé de représenter à la figure 3 les moyens d'entraînement des rampes selon un mouvement oscillant. Par contre, ces moyens sont représentés en coupe à la figure 5. Ainsi, l'extrémité des rampes opposées aux turbines 3 est obturée par un bouchon 60 qui est réalisé d'une seule pièce avec un pignon cranté 6 en matière plastique. L'ensemble des pignons coopère avec une crémaillère 7 qui s'étend horizontalement et perpendiculairement aux rampes 3. En d'autres termes, elle s'étend parallèlement à l'axe longitudinal de la plaque 2. Elle est déplacée en translation par des moyens non représentés tels qu'un moto-réducteur. Une pièce 70 fait fonction de rail et assure le guidage en translation de la crémaillère. Bien entendu, d'autres moyens d'entraînement peuvent être utilisés, par exemple un système de biellettes ou de cames. On comprend qu'un mouvement de translation alternativement dans un sens puis dans le sens opposé, c'est-à-dire selon une direction perpendiculaire au plan du dessin, assure l'entraînement des rampes 3 selon un mouvement périodique oscillant (double flèche h). Les jets J sont donc diffusés longitudinalement par rapport à la grande dimension de la plaque et selon un mouvement altemé. Au besoin, les moyens d'entraînement (pignons 6 et crémaillères 7) sont disposés à l'extérieur du surgélateur pour un entretien plus aisé. De préférence, la plaque 2 est du type représenté aux figures 6 et 7, c'està-dire formée d'une série de tiges métalliques longitudinales et juxtaposées 21, retenues entre elles par exemple par soudage. Chaque tige affecte en coupe la forme d'un triangle isocèle dont la pointe 211 est tournée vers le bas, tandis que la base 210 constitue une face d'appui pour les produits alimentaires P. Bien entendu, l'écartement entrc les tiges 21 doit être choisi pour ne pas laisser passer entre elles des fragments d'aliments. En tout état de cause, l'espace E entre ces tiges est suffisant pour assurer le passage de l'air froid, comme le montre la figure 7 où le flux d'air est symbolisé par les flèches A. Comme le montre la figure 8, on constate que si l'on fait basculer alternativement la rampe 3 dans le sens h d'environ un quart de tour, le flux d'air et correlativement les produits P vont se déplacer dans le sens de la flèche f. Au contraire, si le basculement a lieu dans le sens h', le placement aura lieu dans le sens f'. On a référencé ,8 à la figure 9 I'angle d'oscillation des rampes. Celui-ci est de l'ordre de 45" de part et d'autre d'une position médiane, avec une amplitude ajustable de l'ordre de 30". Comme le montre cette figure, la position médiane (représentée par la flèche k) n'est pas forcément verticale. Du fait du caractère mobile et pivotant des jets émis par les rampes, les produits P sont solex tés et déplacés tout en étant surgelés. De plus, les jets ont également pour fonction de désagglomérer les "paquets" de glace et d'aliments qui v viendraient à sc former. Les jets peuvent être décalés transversalement pour traiter au mieux toute la surface de la plaque 2. L'amplitude et la vitesse de pivotement (ou cadence d'oscillation) peuvent être réglées en fonction de la nature des produits. Chaque rampe est orientable séparément, cc qui permet d'obtenir des jets croisés dans la couche de produites, améliorant ainsi l'efficacité de décompactage de ces produits, notamment lorsqu'il s'agit de feuillus (poireaux, épinards, etc.). En ce qui concerne le nettoyage, la suppression du tapis mobile des surgélateurs de l'art antérieur et de toute leur mécanique d'entraînement supprime les risques de développement de "nids bactériens" par accumulation de produits et permet une efficacité de lavage accrue ainsi qu'une consommation d'eau réduite. REVENDICATIONS 1 . Surgélateur pour des produits alimentaires (P) en vrac par transfert autravers de celui-ci, qui comprend une plaque allongée de réception et de transfert (2) des produits (P), ajourée et perméable à l'air, ainsi que des moyens de soufflage (4) d'air réfrigéré prévus en-dessous de ladite plaque (2) et diffusant l'air au travers de cette plaque (2) pour surgeler les produits (P) et les déplacer progressivement en direction de l'extrémité aval de ladite plaque (2), caractérisé par le fait qu'au moins une partie desdits moyens de soufflage (4) ou des moyens additionnels (3) diffusent des jets d'air (J) dirigés vers la plaque (2) et animés d'un mouvement périodique oscillant, selon une direction généralement longitudinale par rapport à ladite plaque (2). 2. Surgélateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de soufflage (3) consistent en des rampes (30) percées d'orifices (31, 32) de diffusion d'air. 3. Surgélateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites rampes (30) s'étendent parallèlement les unes aux autres, généralement transversalement par rapport à la direction générale de la plaque (2). 4. Surgélateur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que chacune desdites rampes (30) est branchée à une soufflerie (3). 5 . Surgélateur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'entraînement (6, 7) de l'ensemble des rampes (30) selon ledit mouvement oscillant. 6. Surgélateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ces moyens consistent d'une part en un pignon (6) prévu à une extrémité desdites rampes (30), qui coopère avec une crémaillère (7) animée d'un mouvement de translation alterne. 7. Surgélateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'amplitude d'oscillation (ss) desdits jets est de l'ordre de 90" + 30". 8. Surgélateur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite amplitude et la cadence d'oscillation sont réglables. 9. Surgélateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ladite plaque (2) est formée d'une série de tiges juxtaposées (21) de section triangulaire isocèle, dont la base (210) forme face d'appui pour les produits alimentaires (P).