Brevet FR2783311A1 — publié le 20000317

La présente invention concerne un procédé et un appareil de congélation totale ou partielle de produits en ligne (la congélation partielle pouvant être qualifiée de "croûtage"), du type comportant une enceinte, un convoyeur d'introduction des produits dans l'enceinte et d'extraction de ceux-ci, et des moyens de transfert de froid pour la congélation des produits, ces moyens comportant au moins des moyens d'imprégnation du convoyeur avec un liquide cryogénique. Le "croûtage" d'un produit est une opération consistant à congeler superficiellement au moins l'une des faces du produit en vue de faciliter sa préparation ou manipulation ultérieure. La technique de croûtage est utilisée en particulier en alimentaire afin de faciliter la préparation et manipulation ultérieure des produits (tranchage, pesage...), on citera ici à titre illustratif le tranchage de barres de jambon et de longes de porc, mais on sait que ces techniques de croûtage sont également applicables à d'autres produits alimentaires devant subir une préparation tels que le salami, le saucisson, les fromages, les poissons etc.. L'imprégnation du convoyeur permet de congeler la face des produits en contact avec celui-ci, ce qui a pour résultat, entre autres, de supprimer tout phénomène d'adhérence entre les produits et le convoyeur. Le liquide cryogénique utilisé est généralement de l'azote liquide. On se reportera par exemple au document EP-A-576 665 qui décrit de telles techniques de croûtage de produits alimentaires. Les appareils de croûtage, et plus particulièrement les systèmes d'imprégnation du convoyeur, connus actuellement, fonctionnent le plus souvent selon l'une des manières suivantes: soit le convoyeur est immergé dans un bain contenant le liquide cryogénique, soit le convoyeur est soumis à une aspersion de liquide cryogénique sur la face supérieure de son brin supérieur. La quantité de liquide cryogénique qui imprègne le convoyeur est choisie suivant la quantité de froid que l'on veut transférer aux produits et selon l'épaisseur de ceux-ci. Le convoyeur pourra donc être partiellement ou complètement saturé par le liquide cryogénique. Le système d'imprégnation par un bain est complexe à mettre en oeuvre, puisqu'il faut immerger le convoyeur dans un bain et ce, avant l'introduction des produits ou apres celle-ci. Les systèmes d'imprégnation par aspersion présentent eux aussi des inconvénients, car il est difficile de maîtriser complètement l'imprégnation du tapis. En effet, la quantité de liquide cryogénique versée, avec ou sans pression, sur la face supérieure du convoyeur doit être suffisante pour que tout le brin du convoyeur soit imprégné et ce, malgré la présence des produits à croûter sur cette même face. On sait par ailleurs qu'une certaine quantité de liquide à tendance à percoler à travers les brins aller et retour du convoyeur. De plus, dans tous les cas, avec les systèmes connus, un phénomène d'essorage apparaît au niveau des rouleaux d'entraînement, à cause de la tension s'exerçant à cet endroit. Il y a donc du liquide cryogénique excédentaire, que l'on souhaite en général récupérer par un réceptacle et au moyen d'un groupe de pompage, pour être réutilisé ou évacué. Il faut cependant noter que ce liquide récupéré comporte des fines qui proviennent des produits à croûter. Ces fines occasionnent un encrassement des tuyauteries du système de récupération et de recyclage du liquide cryogénique. L'invention a notamment pour objectif de proposer un procédé et un appareil de congélation complète ou partielle en ligne, ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci- dessus, et en particulier qui permette une imprégnation maîtrisée des convoyeurs et qui permette de pouvoir se passer de tout système de récupération et de recyclage de liquide cryogénique excédentaire. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour congeler totalement ou partiellement des produits en ligne du type précité, se caractérisant par la mise en oeuvre combinée des mesures suivantes: a) on réalise l'imprégnation du convoyeur par projection du liquide cryogénique sur la face inférieure du brin supérieur du convoyeur; b) on effectue un contrôle de l'imprégnation du convoyeur; c) on régule la projection de liquide cryogénique en fonction du résultat du contrôle d'imprégnation de l'étape b). Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé selon l'invention peut présenter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - on réalise la projection du liquide cryogénique sur la face inférieure du brin supérieur du convoyeur à l'aide d'au moins une buse de projection située entre les deux brins du convoyeur et dont l'ouverture est orientée vers le brin supérieur du convoyeur; - ledit contrôle d'imprégnation permet d'évaluer la non imprégnation du brin supérieur du convoyeur au niveau de l'extraction des produits; - ledit contrôle comporte une mesure de température au voisinage du brin supérieur du convoyeur; - le procédé comporte en outre l'action de pulvériser directement du liquide cryogénique sur les produits, selon un jet disposé à peu près perpendiculairement à la direction de convoyage des produits. L'invention concerne également un appareil pour congeler totalement ou partiellement des produits en ligne, du type comportant une enceinte, un convoyeur d'introduction des produits dans l'enceinte et d'extraction de ceux-ci, et des moyens de transfert de froid pour la congélation des produits, ces moyens comportant des moyens d'imprégnation du convoyeur avec un liquide cryogénique, l'appareil se caractérisant en ce que les moyens d'imprégnation dudit convoyeur sont adaptés pour projeter le liquide cryogénique sur la face inférieure du brin supérieur du convoyeur, et en ce qu'il comporte des moyens de contrôle de l'imprégnation du convoyeur, et des moyens aptes à réguler le fonctionnement des moyens d'imprégnation en fonction du résultat du contrôle d'imprégnation. L'appareil selon l'invention peut par ailleurs comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les moyens d'imprégnation du convoyeur comportent au moins une buse de projection située entre les deux brins du convoyeur et dont l'ouverture est orientée vers le brin supérieur du convoyeur; - l'ouverture de sortie de la buse est inclinée vers l'aval, en considérant la direction de déplacement du convoyeur, par exemple avec un angle proche de 45 par rapport au plan du brin supérieur du convoyeur; - les moyens de contrôle sont adaptés pour contrôler la non imprégnation du brin supérieur du convoyeur au niveau de l'extraction des produits; les moyens de contrôle comportent une sonde de température proche du brin supérieur du convoyeur; - les moyens de transfert de froid aux produits comportent en outre des moyens de pulvérisation directe comportant une buse pulvérisant un jet de liquide cryogénique, à peu près perpendiculairement à la direction de convoyage des produits; - les moyens de transfert de froid comportent des moyens de brassage de l'atmosphère contenue dans l'enceinte, situés préférentiellement en aval des moyens d'imprégnation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante donnée uniquement à titre illustratif et fait en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la Fig. 1 représente schématiquement un appareil de congélation suivant l'invention; - la Fig. 2 représente à plus grande échelle le détail II de la Fig. 1; et - la Fig. 3 est une vue analogue à la Fig.l d'une variante. L'appareil 1 représenté sur la Fig. 1 est destiné au croûtage de produits P. Cet appareil est précédé d'un convoyeur d'amenée des produits P, et suivi d'un convoyeur d'extraction de ces produits, qui mène à un appareil de préparation des produits P (non représenté). L'appareil de préparation est par exemple une unité de tranchage pour découper de façon déterminée les produits préalablement croûtés issus de l'appareil de croûtage 1. L'appareil de préparation est avantageusement adapté pour émettre un signal de demande de produits lorsque la préparation du produit précédent est achevée. Ainsi, l'appareil de préparation peut être continuellement alimenté, ce qui optimise son rendement. L'appareil de croûtage 1 comporte essentiellement une enceinte 2, ici en forme de tunnel, traversée par un convoyeur 3 de transport des produits P à croûter. Ce convoyeur 3 est formé par exemple par un convoyeur à bandes. Le convoyeur est composé d'une matière flexible, poreuse, possédant une capacité calorifique faible, afin de pouvoir rapidement atteindre un équilibre thermique avec le liquide cryogénique. Il peut notamment s'agir d'un tapis en matériau polymère synthétique, par exemple en Tergal, agencé de façon à former des pores suffisamment petits pour y retenir le liquide cryogénique, par exemple sous forme d'un mat de fibres polymères tissé ou non tissé. L'enceinte 2 est de forme parallélépipédique et comporte des ouvertures opposées 4, 5 formant respectivement une ouverture d'introduction des produits à croûter, et une ouverture d'extraction des produits croûtés. Toutes les parois de l'enceinte 2 sont ici revêtues d'un isolant thermique afin de réduire des transferts de chaleur entre l'intérieur de l'enceinte 2 et le milieu ambiant. Dans l'enceinte 2 sont disposés des moyens 6 de transfert de froid aux produits P. Ces moyens comportent des moyens 7 de pulvérisation directe du liquide cryogénique sur les produits P, et des moyens 8 d'imprégnation du convoyeur 3. Sur la Fig. 1, les moyens de transfert de froid 6 comportent un système d'alimentation en liquide cryogénique qui se compose d'un réservoir 9 de liquide cryogénique, et de vannes d'alimentation 11 et 12. Ces vannes peuvent être par exemple des vannes à action proportionnelle ou éventuellement des boîtes froides. Une boite froide consiste en l'association de deux électrovannes, ce qui permet le choix entre deux types de débit: un débit fort, adapté pour le refroidissement du matériel avant le début de l'introduction des produits P, et un débit réduit adapté au régime de production, ce débit étant suffisant au maintien d'une certaine température à l'intérieur de l'enceinte. Les moyens de transfert de froid 6 comportent aussi des moyens 13 de contrôle de l'alimentation du tunnel en liquide cryogénique. Ces moyens de contrôle comportent des capteurs 14, 15 qui peuvent être des capteurs de température, ainsi qu'un régulateur 16 qui, notamment à l'aide des données issues des capteurs pilote les vannes d'alimentation 11 et 12. La vanne 11 d'alimentation des moyens de pulvérisation directe 7 est par exemple pilotée par la sonde de température 14 placée à l'intérieur de l'enceinte 2, et qui détermine la température intérieure de cette enceinte. La vanne 12 d'alimentation des moyens 8 d'imprégnation du convoyeur 3 est pilotée par le capteur 15, qui est adapté pour déterminer la non imprégnation du brin supérieur 17 du convoyeur 3. Ce capteur 15 est une sonde de température, située à proximité du brin supérieur 17 du convoyeur 3, au niveau de l'extraction des produits P. La non imprégnation du brin supérieur 17 du convoyeur 3, c'est-à-dire l'absence de liquide cryogénique dans celui-ci, se caractérise par une élévation rapide de sa température. Le régulateur 16 détermine, suivant la température, si le convoyeur est encore imprégné par le liquide cryogénique au niveau de la saisie de cette température. Il envoie alors, en conséquence, des signaux de commande à la vanne d'alimentation 12 des moyens d'imprégnation 8. Les moyens 8 d'imprégnation du convoyeur 3 comprennent plusieurs rampes transversales 18 situées entre les deux brins du convoyeur 3. Ces rampes 18 sont munies de plusieurs buses 19 placées à proximité et au- dessous du brin supérieur 17 du convoyeur 3. Ces buses pulvérisent le liquide cryogénique obliquement vers l'avant et vers le haut, directement sur la face inférieure du brin supérieur 17. On peut considérer que celui-ci réagit comme un filtre diphasique, si bien que liquide cryogénique reste dans le brin 17 et le gaz issu de la vaporisation de ce liquide cryogénique passe au-dessus de ce brin. Sur la figure 2, la couleur grise du brin 17 est relative à son niveau d'imprégnation. Les buses utilisées sont, par exemple, des buses du type miroir telles que les buses "type K", commercialisées par la société SPRAYING SYSTEM. La figure 2 montre le fonctionnement de ce type de buses. Il s'agit essentiellement d'un type de buse o la direction de l'ouverture 20 d'alimentation en liquide cryogénique de la buse 19 est perpendiculaire à la direction de l'ouverture 21 d'expulsion du liquide. Sur la figure 2, ces buses sont positionnées de telle sorte que la direction de pulvérisation du liquide cryogénique fasse un angle vers l'avant et vers le haut, avec la direction du brin supérieur 17 du convoyeur 3 (ici un angle proche de 45 ). Cet angle peut être facilement adapté suivant les besoins. Un des intérêts de ce montage apparaît lors du nettoyage de l'appareil de croûtage. En effet, le liquide de nettoyage est susceptible de pénétrer par l'ouverture d'éjection 21 des buses 19, mais il ne peut remonter à l'intérieur des rampes 18. Il n'y a donc pas de risque de colmatage par le liquide de nettoyage. Par ailleurs, les moyens 8 d'imprégnation du brin supérieur 17 sont constitués de telle façon que seul celui- ci est imprégné. En effet, le régulateur 16 donne des ordres à la vanne d'alimentation 12 de telle façon que la température détectée par le capteur 15 corresponde à un brin non imprégné. Il n'y a donc pas de phénomène d'essorage au passage des roues d'entraînement avant 22 (maîtrise de la longueur d'imprégnation). De plus, grâce à l'agencement des buses 19, il n'y a pas d'excès de liquide tombant sur le brin inférieur 23 du convoyeur 3. Il n'y a donc pas non plus de phénomène d'essorage au niveau des roues de renvoi arrière 24, et il n'est pas nécessaire de prévoir un système de récupération du liquide cryogénique excédentaire. Ceci simplifie grandement la construction, l'utilisation et l'entretien de l'appareil de croûtage. Les moyens 7 de pulvérisation directe de liquide cryogénique sur les produits P comportent plusieurs rampes 18 munies de buses de type dit VV. Il s'agit de buses à jet plat ou encore conique, ayant un grand angle de dispersion latérale, et alimentées avec une pression élevée. Ces buses sont placées de sorte que le jet plat soit perpendiculaire à la direction de convoyage des produits. Ainsi, les produits passent successivement sous une série de rideaux de liquide cryogénique, le nombre de rideaux correspondant au nombre de rampes. L'appareil de croûtage 1 comprend un système d'extraction 25 qui rejette dans l'atmosphère les gaz froids excédentaires (mélange de liquide cryogénique vaporisé et d'air extérieur). La figure 3 représente une variante de l'appareil de croûtage 1 représenté à la figure 1. Dans ce cas, l'enceinte 2 comporte deux chambres 2A et 2B, communiquant entres elles et traversées chacune par un convoyeur, les produits passent de façon continue d'une chambre 2A à l'autre 2B. La première chambre 2A comprend tous les éléments de l'appareil de croûtage représenté à la figure 1. La deuxième chambre 2B est équipée de ventilateurs 26 brassant l'atmosphère de cette chambre. Cette mise en circulation de l'atmosphère, qui se trouve à une température très basse autour des produits P favorise les phénomènes de convection et améliore le croûtage des produits. En variante, les moyens de brassage 26 peuvent se trouver dans un appareil de croûtage ne disposant que d'une chambre unique. Il sont alors placés de telle manière que les gaz mis en mouvement ne perturbent pas les jets émis par les moyens de pulvérisation directe 7. REVENDICATIONS 1. Procédé pour congeler totalement ou partiellement des produits (P) en ligne, à l'intérieur d'une enceinte (2) traversée par un convoyeur (3) d'introduction des produits (P) dans l'enceinte et d'extraction de ceux-ci, selon lequel on procède (8) à l'imprégnation du convoyeur (3) avec un liquide cryogénique, on met en contact le produit avec le convoyeur ainsi imprégné de façon à assurer la congélation partielle ou totale du produit par transfert thermique entre le produit et le liquide cryogénique ainsi retenu dans la structure du convoyeur, caractérisé par la mise en oeuvre combinée des mesures suivantes: a) on réalise l'imprégnation du convoyeur (3) par projection du liquide cryogénique sur la face inférieure du brin supérieur (17) du convoyeur (3); b) on effectue un contrôle (13) de l'imprégnation du convoyeur (3); c) on régule la projection de liquide cryogénique en fonction du résultat du contrôle d'imprégnation de l'étape b). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise la projection du liquide cryogénique sur la face inférieure du brin supérieur (17) du convoyeur (3) à l'aide d'au moins une buse de projection (19) située entre les deux brins du convoyeur (3) et dont l'ouverture est orientée vers le brin supérieur (17) du convoyeur (3). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit contrôle (13) permet d'évaluer la non imprégnation du brin supérieur (17) du convoyeur (3) au voisinage de l'extraction des produits (P). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit contrôle comporte une mesure de température (15) au voisinage du brin supérieur (17) du convoyeur (3). 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on régule la projection de liquide cryogénique de façon à ce que ledit contrôle d'imprégnation fournisse un résultat correspondant à un brin non imprégné. 6. Procédé selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'action de pulvériser directement (7) du liquide cryogénique sur les produits, selon un jet disposé à peu près perpendiculairement à la direction de convoyage des produits (P). 7. Appareil pour congeler totalement ou partiellement des produits (P) en ligne, du type comportant une enceinte (2), un convoyeur (3) d'introduction des produits (P) dans l'enceinte et d'extraction de ceux-ci, et des moyens de transfert de froid (6) pour la congélation des produits, ces moyens de transfert comportant des moyens (8) d'imprégnation du convoyeur (3) avec un liquide cryogénique, caractérisé en ce que les moyens (8) d'imprégnation dudit convoyeur (3) sont adaptés pour projeter le liquide cryogénique sur la face inférieure du brin supérieur (17) du convoyeur (3), et en ce qu'il comporte des moyens de contrôle (15) de l'imprégnation du convoyeur (3), et des moyens (16, 12) aptes à réguler le fonctionnement des moyens d'imprégnation en fonction du résultat du contrôle d'imprégnation. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (8) d'imprégnation du convoyeur (3) comportent au moins une buse de projection (19) située entre les deux brins du convoyeur (3) et dont l'ouverture est orientée vers le brin supérieur (17) du convoyeur (3). 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ouverture de sortie de la buse (19) est inclinée vers l'aval en considérant la direction de déplacement du convoyeur, notamment avec un angle de 45 par rapport au plan du brin supérieur (17) du convoyeur (3). 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les moyens de contrôle sont adaptés pour contrôler la non imprégnation du brin supérieur (17) du convoyeur (3) au niveau de l'extraction des produits (P). 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comportent une sonde de température (15) proche du brin supérieur (17) du convoyeur (3). 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que les moyens (6) de transfert de froid aux produits (P) comportent en outre des moyens de pulvérisation directe (7) de liquide cryogénique sur les produits. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que les moyens de transfert de froid (6) comportent des moyens (26) de brassage de l'atmosphère contenue dans l'enceinte (2).