Brevet FR2779810A1 — publié le 19991217

La présente invention a pour objet un procédé de refroidissement d'enceintes réfrigérées, ainsi que les enceintes appliquant ce procédé. Il peut convenir à de nombreux types d'installations d'abaissement de la température, mais est surtout destiné aux enceintes de congélation ou de surgélation de produits alimentaires, et en particulier aux systèmes de surgélation en continu. La surgélation des produits alimentaires s'effectue en général en continu dans des tunnels réfrigérés, o ces produits effectuent un parcours plus ou moins élaboré sur un ou plusieurs convoyeurs à bande. Ces convoyeurs peuvent toutefois être remplacés en tout ou en partie par un ou des film(s) en boucle, ou à usage unique débité(s) par une ou plusieurs bobines. Par exemple, la demande de brevet N FR 97 00 307, déposée par le demandeur, fait état d'une enceinte de surgélation en continu à tables réfrigérées superposées constituées de plaques creuses dans lesquelles un réfrigérant est recyclé, les produits à surgeler défilant successivement sur ces plaques entraînés par des supports constitués de films mobiles. Une autre demande du même inventeur, déposée sous le numéro FR 98 00 279 décrit un tunnel de surgélation équipé d'une table réfrigérée formée d'un élément d'entrée, d'un élément central et d'un élément de sortie, un film souple non réutilisable défilant sur les éléments d'entrée et de sortie, le premier élément étant agencé pour provoquer un croûtage de la face inférieure du produit à surgeler afin qu'il puisse glisser sur l'élément central dépourvu de film dans le but d'augmenter la conductivité thermique. Actuellement, dans le domaine de la surgélation cryogénique, la réfrigération des produits alimentaires a lieu dans une enceinte isotherme dans laquelle, le plus souvent, un gaz liquéfié tel que l'azote est directement injecté et ventilé pour que son réchauffement provoque un transfert de chaleur entraînant le refroidissement ou la surgélation des produits à traiter. Après injection du gaz dans l'enceinte, celui-ci est évacué dans l'atmosphère par aspiration. L'échange thermique de calories, entre les produits alimentaires et le gaz, est très inefficace car une quantité relativement importante de l'énergie frigorifique du gaz est refoulée dans l'atmosphère. Le procédé selon la présente invention a pour objectif de remédier à cet état de choses. Il permet en effet non seulement d'améliorer de façon significative le rendement global de l'installation de surgélation, mais également de réduire la consommation de gaz dans des proportions importantes. Le procédé consiste à produire du froid dans l'enceinte réfrigérée en injectant et en faisant se détendre un gaz liquéfié tel que l'azote dans un ou plusieurs évaporateurs internes pourvus de ventilateurs, ou, le cas échéant, dans une ou plusieurs plaques creuses servant de support à un film mobile destiné à provoquer la progression des produits à surgeler à travers l'enceinte. Sur les dessins schématiques annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 représente une coupe longitudinale verticale d'une enceinte de réfrigération avec convoyeur à bande, la figure 2 montre dans les mêmes conditions une enceinte équipée d'un système d'entraînement constitué d'un film à usage unique porté par un support plein et la figure 3 représente une enceinte du même type dans laquelle le film se déplace sur une plaque creuse réfrigérante. Le dispositif, figures 1 à 3, est un système de refroidissement constitué d'une enceinte 1 de surgélation isolée thermiquement comportant un évaporateur 2 interne associé à des ventilateurs 3 et des moyens de déplacement des produits 4 à surgeler, ces moyens pouvant être constitués d'un convoyeur à bande 5 (figure 1) ou d'un film 6 non réutilisable sur bobines 7, 8, passant sur un support plein 9 (figure 2) ou sur une plaque creuse formant caisson réfrigérant 10 (figure 3). Dans le cas de support plein, le film 6 sera avantageusement de type grillagé afin d'éviter la formation de poche d'air entre lui et la surface du support. Le gaz liquéfié, typiquement de l'azote ou de l'anhydride carbonique (C02), est injecté, par une tubulure d'alimentation 11 dans l'évaporateur 2 ou dans le caisson réfrigérant 10 o il se détend en produisant les frigories nécessaires à la surgélation des produits alimentaires 4. Une tubulure de sortie 12 permet d'évacuer le gaz réchauffé soit dans l'atmosphère de l'enceinte 1, soit directement à l'extérieur de cette enceinte. Afin de tenir compte des gradients de température, la circulation du gaz dans l'évaporateur 2 ou dans le caisson réfrigérant 10 s'effectuera de préférence en sens inverse de l'avancement des produits 4 à traiter, la tubulure d'alimentation 11 arrivant du côté de la sortie 13 des produits, et la tubulure de sortie 12 étant raccordée sur l'évaporateur ou le caisson du côté de l'entrée 14 de ces produits. L'enceinte réfrigérée 1 peut comporter plusieurs évaporateurs 2 ou plusieurs caissons réfrigérants 10, ces différents éléments pouvant être alimentés en gaz soit en série, soit en parallèle, soit par une combinaison de ces deux systèmes. L'enceinte peut aussi être équipée d'une combinaison de un ou plusieurs évaporateurs et de un ou plusieurs caisson(s) réfrigérant(s). Dans ce cas, on peut prévoir une circulation du gaz en cascade, celui-ci traversant d'abord le ou les évaporateurs 2, puis le ou les caissons réfrigérants 10, ou l'inverse, par exemple dans le cas o un caisson réfrigérant doit se trouver à une température très basse pour être à même de provoquer une croûte de glace sur les produits à surgeler. En fait, selon les résultats à atteindre, toutes les combinaisons sont possibles. L'enceinte 1 peut comporter à la fois des transporteurs à bande 5 et des films 6 en boucle ou à usage unique. La réfrigération peut être assurée uniquement par un ou plusieurs évaporateurs 2, uniquement par un ou plusieurs caissons réfrigérants 10 ou par une combinaison des deux systèmes, le point essentiel étant que le gaz liquéfié n'est pas injecté directement dans l'enceinte 1 et déversé sur les produits alimentaires. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des procédés ou dispositifs similaires. REVENDICATIONS 1 . Procédé de refroidissement d'enceintes réfrigérées, utilisable pour de nombreux types d'installations d'abaissement de la température, mais surtout destiné aux enceintes isothermes de congélation ou de surgélation de produits alimentaires, et en particulier aux systèmes de surgélation en continu. caractérisé en ce que les frigories nécessaires à la réfrigération sont obtenues en injectant du gaz liquéfié dans un ou des évaporateur(s) (2) disposés à l'intérieur de l'enceinte (1) réfrigérée, ou dans un ou des caisson(s) réfrigérant(s) (10) servant de support à un film (6) d'entraînement des produits (4) à refroidir, ledit gaz, après réchauffement étant évacué soit dans l'atmosphère de l'enceinte (1) soit directement à l'extérieur de ladite enceinte par une tubulure de sortie (12). 2 . Procédé selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le gaz liquéfié est de l'azote ou de l'anhydride carbonique (CO2) liquide. 3 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la circulation du gaz dans le ou les évaporateur(s) (2) ou dans le ou les caisson(s) réfrigérant(s) 10 s'effectue en sens inverse de l'avancement des produits (4) à réfrigérer, la tubulure ou les tubulures d'alimentation (11) du gaz arrivant du côté de la sortie (13) desdits produits, et la ou les tubulures de sortie (12) étant raccordée sur un évaporateur (2) ou un caisson réfrigérant (10) du côté de l'entrée (14) desdits produits. 4 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'enceinte (1) comporte plusieurs évaporateurs (2) ou caissons réfrigérants (10) et que l'alimentation en gaz liquéfié de ces éléments s'effectue en série. . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, se caractérisant par le fait que l'enceinte (1) comporte plusieurs évaporateurs (2) ou caissons réfrigérants (10) et que l'alimentation en gaz liquéfié de ces éléments s'effectue en parallèle. 6 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, se caractérisant par le fait que l'enceinte (1) comporte plusieurs évaporateurs (2) ou caissons réfrigérants (10) et que l'alimentation en gaz liquéfié de ces éléments s'effectue en partie en série, et en partie en parallèle. 7 . Enceinte réfrigérée appliquant le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'elle comporte au moins un évaporateur (2) interne associé à des ventilateurs (3) ou au moins un caisson réfrigérant (10) servant de support à un film (6) d'entraînement des produits (4) à refroidir, dans le ou lesquels évaporateur(s) ou caisson(s) réfrigérant(s) est injecté un gaz liquéfié tel que l'azote ou l'anhydrique carbonique pour produire les frigories nécessaires à la réfrigération, ledit gaz, après réchauffement étant évacué hors de l'enceinte (1) par au moins une tubulure de sortie (12). 8 . Enceinte réfrigérée selon la revendication 7, se caractérisant par le fait qu'elle est équipée d'au moins un système d'avancement des produits (4) à film (6) non réutilisable sur bobines (7, 8) passant sur un support plein (9). 9 . Enceinte réfrigérée selon la revendication 7, se caractérisant par le fait que le film (6) est de type grillagé. . Enceinte réfrigérée selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, se caractérisant par le fait qu'elle est équipée d'au moins un système d'avancement des produits (4) à film (6) non réutilisable sur bobines (7, 8) passant sur un caisson réfrigérant (10).