Brevet FR2763673A1 — publié le 19981127

La présente invention est relative à un procédé de réfrigération de produits en vrac dans un tambour rotatif, au moyen d'un fluide cryogénique. Elle s'applique notamment au sous-refroidissement de petits produits déjà surgelés tels que des tortellinis, des grains de riz, des carottes en rondelles, des cubes de viande, etc, dits "produits IQF" (Individual Quick Fro- zen), afin d'y fixer et de surgeler une sauce qui est ultérieurement injectée autour de chaque produit individuellement. L'invention s'applique également à la surgélation de petits produits en vrac. Dans la technique actuelle, on utilise comme fluide cryogénique, dans ce type d'application, de l'azote liquide. L'injection s'effectue axialement à travers la porte du tambour, au moyen d'une canne d'injection dont la buse d'extrémité comporte un orifice calibré. Cette technique présente un sérieux inconvénient sur le plan économique. En effet, le jet d'azote liquide se vaporise rapidement à la température intérieure du tambour, de sorte qu'une partie importante du froid est évacuée par le conduit d'extraction des gaz froids et est perdue pour la réfrigération visée. L'invention a pour but de permettre une réfrigération plus efficace et plus rationnelle des produits. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réfrigération du type précité, caractérisé en ce qu'on injecte dans le tambour, à peu près parallèlement à l'axe de celui-ci et au-dessus du niveau de remplissage du tambour, un jet d'anhydride carbonique (CO2) liquide. Ce procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - dans le cas d'un tambour muni de pales d'agitation des produits, on injecte l'anhydride carbonique liquide à l'intérieur du cylindre virtuel défini par les extrémités radialement intérieures des pales; - on injecte l'anhydride carbonique liquide suivant l'axe du tambour; - on règle les paramètres du jet de façon que la neige carbonique formée atteigne un emplacement voisin du fond du tambour opposé à l'emplacement d'injection, sans heurter ce fond. L'invention a également pour objet un dispositif d'injection d'anhydride carbonique liquide destiné à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend une canne thermiquement isolante adaptée pour traverser la porte du tambour et munie à son extrémité d'une buse d'injection d'anhydride carbonique liquide. La buse d'injection peut en particulier comporter un orifice calibré qui se prolonge en un canal d'éjection cylindrique de même diamètre et dont la longueur est plusieurs fois supérieure à ce diamètre. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés, sur lesquels - la Figure 1 représente schématiquement, en vue de côté, un tambour rotatif équipé d'un dispositif d'injection d'anhydride carbonique liquide conforme à l'invention; - la Figure 2 est une vue schématique prise suivant la flèche II de la Figure 1; - la Figure 3 représente à plus grande échelle, en vue de côté et avec arrachement, la porte du tambour équipée de ses accessoires; et - la Figure 4 représente à encore plus grande échelle la buse d'injection de CC2 liquide. On a représenté schématiquement sur les Figures 1 et 2 un tambour rotatif 1, d'axe X-X sensiblement horizontal, qui sert au sous-refroidissement d'une charge 2 de petits produits en vrac tels que ceux indiqués plus haut. Le tambour 1 est supporté par deux berceaux 3 et est entraîné en rotation autour de son axe par des moyens appropriés, par exemple deux chaînes ou deux couronnes dentées 4 et des organes moteurs 5. Le tambour 1, qui est connu en soi à l'exception des moyens d'injection de CO2 liquide décrits plus loin, comprend une enveloppe 6, des pales d'agitation 7 et une porte 8. L'enveloppe 6 est constituée d'une virole cylindrique 9 munie d'un côté d'un fond bombé 10 soudé à la virole et, de l'autre côté, d'une partie 11 de chargement/déchargement de forme tronconique, soudée à la virole par sa grande base. La virole est équipée intérieurement d'une série de pales 7 voisine de la partie 11, et d'une autre série de pales 7 voisine du fond 10. La porte 8 comprend une partie rotative 12 solidaire de la petite base de la partie 11 de l'enveloppe, et une partie 13 non rotative portée par un châssis non représenté et articulée sur la partie 12 au moyen d'une charnière non visible sur les dessins. Comme on le voit mieux sur la Figure 3, la partie non rotative 13 de la porte présente un orifice central d'où part vers l'extérieur une conduite coudée 14 d'extraction de gaz froids, qui, en service, débouche vers le haut en regard d'une hotte d'aspiration 15. De plus, une canne d'injection 16 traverse à joint étanche le coude 14, suivant l'axe X-X, est solidaire de ce coude et débouche légèrement au-delà de la face intérieure de la porte. La canne 16 comprend un tube 17 à double paroi, isolé sous vide, qui est équipé à son extrémité libre d'un embout 18 taraudé. Dans cet embout se visse l'extrémité amont d'une buse d'injection 19 de forme générale tubulaire, sur laquelle est fixé un écrou de butée 20 qui limite le vissage. Intérieurement, la buse 19 est traversée par un conduit axial dont la partie amont 21 est convergente puis se prolonge en un conduit 22 de diamètre constant et de longueur plusieurs fois supérieure à ce diamètre. Ce conduit forme un orifice calibré qui se prolonge en un canal d'éjection. L'extrémité amont du tube 17 est reliée à un réservoir 23 de CC2 liquide sous 20 bars absolus et à -20 C, via une ligne 24 équipée d'une électrovanne 25 de régulation et d'accessoires classiques non représentés. En fonctionnement, une charge 2 de produits en vrac surgelés est introduite dans le tambour 1. Le tambour est entraîné en rotation autour de son axe X-X (flèche F de la Figure 2), et la vanne 24 est ouverte. Un jet de CO2 liquide, régulé par la vanne 24, est alors injecté dans le tambour, suivant l'axe X-X, à travers la buse 19. Le diamètre et la longueur du canal 22 sont choisis de façon que, comme illustré sur la Figure 1, le nuage 26 de neige carbonique résultant atteigne une région voisine du fond 10, sans toutefois heurter celui-ci. La longueur relativement importante du canal 22 permet par ailleurs de guider correctement le jet pour que la neige carbonique se forme à l'intérieur du cylindre virtuel 27 défini par l'extrémité libre des pales 7. De cette manière, la neige carbonique se dépose par gravité sur les produits 2, et pénètre à l'intérieur de la charge du fait de l'agitation réalisée par la rotation du tambour. Ainsi, une partie importante du froid produit par la détente du C02 liquide est utilisée effectivement pour le refroidissement visé, ce qui rend le procédé particulièrement efficace. Par ailleurs, la canne d'injection 16 peut avoir les mêmes dimensions qu'une canne classique d'injection d'azote liquide, ce qui lui permet de se substituer à une telle canne classique dans une installation existante. De plus, l'installation peut être réalisée de manière beaucoup plus économique, puisque le C02 liquide se trouve à -20 C seulement. REVENDICATIONS 1 - Procédé de réfrigération de produits en vrac dans un tambour rotatif (1), au moyen d'un fluide cryogénique, caractérisé en ce qu' on injecte dans le tambour (1), à peu près parallèlement à l'axe (X-X) de celui-ci et au-dessus du niveau de remplissage du tambour, un jet d'anhydride carbonique liquide. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas d'un tambour (1) muni de pales (7) d'agitation des produits (2), on injecte l'anhydride carbonique liquide à l'intérieur du cylindre virtuel (27) défini par les extrémités radialement intérieures des pales. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on injecte l'anhydride carbonique liquide suivant l'axe (X-X) du tambour (1). 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on règle les paramètres du jet de façon que la neige carbonique formée (26) atteigne un emplacement voisin du fond (10) du tambour (1) opposé à l'emplacement d'injection, sans heurter ce fond. 5 - Utilisation du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour le sousrefroidissement de produits en vrac surgelés, notamment en vue d'y fixer et de surgeler un liquide d'enrobage. 6 - Utilisation du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour la surgélation de produits en vrac. 7 - Dispositif d'injection d'anhydride carbonique liquide dans un tambour rotatif (1) de réfrigération de produits en vrac, caractérisé en ce qu'il com prend une canne (16) thermiquement isolée adaptée pour traverser la porte (8) du tambour (1) et munie à son extrémité d'une buse (19) d'injection d'anhydride carbonique liquide, cette canne étant reliée à une source d'anhydride carbonique liquide. 8 - Dispositif d'injection suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la buse d'injection (19) comporte un orifice calibré qui se prolonge en un canal d'éjection cylindrique (22) de même diamètre et dont la longueur est plusieurs fois supérieure à ce diamètre.