Brevet FR2849579A1 — publié le 20040709

Procédé et installation de refroidissement rapide de produits alimentaires La présente invention concerne un procédé et une installation de refroidissement rapide, en particulier par 20 air pulsé, de produits alimentaires, notamment issus de cuisson, préalablement à leur stockage en chambre froide. Des processus de refroidissement rapides sont utilisés pour le refroidissement à coeur de 65WC à 100C de produits cuits 25 ou plats cuisinés dans les délais les plus courts afin de limiter le développement de certaines bactéries qui est favorisé dans cette plage de température. La réglementation impose une chute de température à coeur de 650C à 100C en moins de 120 minutes. Eu égard à la durée relativement 30 courte imposée pour un tel refroidissement, le risque est de provoquer un gel partiel du produit au cours du cycle de refroidissement. Un tel gel engendre d'une part une altération des qualités organoleptiques du produit et éventuellement des problèmes microbiologiques. Par ailleurs, à l'issue d'une telle étape de refroidissement, généralement, de tels produits sont transférés à 100C à coeur dans une chambre froide de stockage des produits dont la température ambiante est 5 comprise entre 00C et +20C. Il en résulte une remontée inévitable de la température de la chambre froide qui peut avoir des conséquences néfastes sur les produits d'ores et déjà stockés à l'intérieur de ladite chambre. Par ailleurs, un tel transfert n'est généralement pas possible lorsque le 10 processus de refroidissement a été lancé immédiatement avant fermeture de l'usine en raison d'un week-end. Les produits sont alors stockés dans des conditions ne garantissant pas un maintien à une température optimale de tels produits. En effet, les équipements de refroidissement 15 rapide classiques sont inadaptés à un stockage. Un but de la présente invention est donc de proposer un procédé de refroidissement, et une installation mettant en oeuvre un tel procédé, dont la gestion, entièrement autonome 20 et sans intervention humaine, permet de refroidir rapidement des produits conformément à la réglementation et de maintenir ces produits à une température adéquate jusqu'à stockage des produits dans une unité de stockage appropriée. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et une installation de refroidissement rapide dont les conceptions permettent de respecter la réglementation sans constater de gel, même partiel, en surface des 30 produits au cours des processus de refroidissement. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et une installation de refroidissement dont les conceptions permettent une optimisation de leur exploitation et une économie d'énergie notamment par l'utilisation d'énergie frigorifique stockée sous forme de givre au niveau des évaporateurs. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de 5 refroidissement, en particulier par air pulsé, de produits alimentaires, notamment issus de cuisson, préalablement à leur stockage en chambre froide, caractérisé en ce que l'on soumet les produits alimentaires à refroidir à au moins trois phases de refroidissement successives distinctes, la 10 première phase, consistant à soumettre les produits alimentaires à un refroidissement rapide, étant asservie à la température de surface dudit produit, la deuxième phase, consistant à soumettre les produits alimentaires à une continuité de refroidissement, étant asservie à une 15 température à coeur des produits, la troisième phase consistant, dans un premier temps, à ajuster la température finale du produit en asservissant cette phase à la température de l'air pulsé puis, dans un second temps, à la maintenir à une valeur autorisant à tout moment un 20 transfert des produits dans une unité de stockage. L'invention a encore pour objet une installation de refroidissement, en particulier par air pulsé, de produits alimentaires, notamment issus de cuisson, préalablement à 25 leur stockage en chambre froide, ladite installation comportant, disposés en série en vue d'établir un circuit fermé du fluide frigorigène, au moins un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur à détente directe, au moins un ventilateur étant positionné au 30 voisinage de l'évaporateur pour alimenter en air froid pulsé les produits alimentaires à refroidir, caractérisée en ce que ladite installation comporte au moins un automate organisé pour déclencher, à partir de relevés de température de surface, à coeur des produits et ambiante aux 35 produits, la succession d'au moins trois phases de refroidissement successives distinctes du type précité. La présence, dans une telle installation, d'un automate permet de gérer, de manière entièrement automatique et sans 5 intervention humaine, l'intégralité du processus de refroidissement. Un tel processus de refroidissement peut s'appliquer à des produits de nature différente sans risque de gel partiel de tels produits au cours de leur processus de refroidissement. De la même manière, l'installation est 10 apte à s'adapter à la quantité de produits à traiter. Il en résulte qu'une telle installation peut fonctionner à charge variable sans aucune perturbation. Enfin, une telle installation permet de maintenir les 15 produits à une température appropriée jusqu'à stockage de tels produits dans une unité de stockage. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en 20 référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue de dessus d'une installation de refroidissement rapide conforme à l'invention et la figure 2 représente une vue schématique d'un automate ainsi que les entrées et sorties d'un tel automate. Comme mentionné ci-dessus, l'installation de refroidissement rapide, objet de l'invention, est plus particulièrement destinée au refroidissement, par air pulsé, de produits 10 alimentaires, notamment issus de cuisson, préalablement à leur stockage en chambre froide. 35 Ces produits 10 alimentaires sont stockés ainsi à l'intérieur de compartiments conformes à ceux représentés dans la figure 1 dans laquelle deux compartiments disposés côte à côte ont été représentés. L'installation comporte, disposés en série en vue d'établir un circuit fermé du 5 fluide frigorigène, au moins un compresseur 1, un condenseur 2, un détendeur 3 et un évaporateur 4 à détente directe. Dans l'exemple représenté à la figure 1, l'installation comporte un module compresseur 1 constitué de trois compresseurs Cl, C2, C3 dont le fonctionnement est 10 asservi, en particulier, à un capteur 12 qui contrôle la basse pression du gaz circulant à l'intérieur du circuit, et à la température de la salle compartimentée de stockage des produits de manière à assurer la mise en fonctionnement d'un premier compresseur puis d'un second compresseur, etc. 15 et obtenir ainsi une montée en puissance progressive en fonction de la quantité de froid à fournir. Une telle multiplication des compresseurs permet de limiter le nombre de mises en fonctionnement et d'arrêts de tels compresseurs et donc d'augmenter la durée de vie de ces derniers. Comme 20 l'illustrent les figures, un réservoir il du fluide frigorigène est en outre prévu entre le condenseur 2 et le détendeur 3. L'arrivée du fluide frigorigène au détendeur 3 est contrôlée par l'intermédiaire d'électrovannes représentées en 6 aux figures. Enfin, l'installation 25 comporte encore au moins un ventilateur 5 positionné au voisinage de l'évaporateur 4 pour alimenter en air froid pulsé les produits 10 alimentaires à refroidir. Chaque ventilateur 5 comporte au moins deux puissances de fonctionnement. Comme l'illustrent les figures, chaque 30 compartiment de stockage d'un certain nombre de produits comporte son propre détendeur 3, son propre évaporateur 4 et son propre ventilateur 5. Pour permettre la gestion de l'ensemble de ces éléments, il est prévu un automate 9 généralement positionné à distance de l'installation. Cet 35 automate 9 est organisé pour déclencher, à partir de relevés de température de surface TS, de température à coeur TC des produits 10 et de la température ambiante TA aux produits 10, la succession d'au moins trois phases de refroidissement successives distinctes. Ces relevés de 5 température sont obtenus à partir de sondes de température positionnées pour l'une au voisinage du ventilateur 5 de manière à relever la température TA d'entrée d'air du ventilateur 5. Cette première sonde est représentée en 8 à la figure 1. Une seconde sonde de température 7 est prévue 10 à l'intérieur des compartiments stockant les produits alimentaires. Cette sonde est conformée sous forme d'une broche pour pouvoir être introduite à l'intérieur du produit. Elle comporte, généralement à l'extrémité de cette broche, un capteur pour le relevé de la température à coeur 15 TC du produit et, au voisinage de son extrémité formant poignée, un second capteur permettant de relever la température de surface TS du produit. Ainsi, au moyen d'une même sonde T, il est possible de relever à la fois la température à coeur et la température de surface de produit. 20 Bien évidemment, de manière analogue, il pourrait être prévu deux sondes différenciées pour permettre de tels relevés de températures. Lorsque la nature des produits à refroidir est différente, cette sonde sera positionnée dans le produit ayant la section la moins importante. 25 Les températures obtenues sont transmises en entrée de l'automate 9. Cet automate 9 pourra ainsi, en fonction des informations reçues, déclencher l'ouverture et/ou la fermeture de l'électrovanne 6 et le fonctionnement du 30 ventilateur à pleine puissance ou à faible puissance en fonction de la phase de refroidissement considérée. Pour obtenir un refroidissement rapide, se traduisant par une chute de la température de 650C à 100C à coeur des produits d'une part et une préparation au stockage en chambre froide 35 des produits, il est nécessaire de soumettre les produits alimentaires à au moins trois phases de refroidissement successives distinctes. La première phase consiste en un refroidissement intensif et rapide pour une chute de la température à coeur des produits de 650C à 250C. Cette 5 première phase est asservie à la température de surface TS des produits. La deuxième phase consiste à soumettre les produits à un refroidissement plus modéré correspondant à une chute à coeur de température des produits de 250C à environ 100C. La troisième phase, destinée à ajuster la 10 température finale du produit et à maintenir cette valeur pour autoriser à tout moment un transfert des produits dans une unité de stockage, va assurer un abaissement de la température et une chute de la température à coeur des produits d'une valeur de + 100C à environ + 1 OC. Ces phases de refroidissement s'établissent généralement tel que suit. Au cours de la première phase de refroidissement, qui est 20 un refroidissement rapide et intense, l'objectif est de faire descendre la température à coeur des produits d'une valeur de + 650C à une valeur d'environ + 250C. A cet effet et pour l'application de cette première phase, l'automate 9 commande simultanément en fonctionnement, à partir du 25 relevé de températures de surface TS, le ou les compresseurs 1 de l'installation et le ventilateur 5 à puissance maximale. Ce fonctionnement est commandé jusqu'à une valeur de température de surface prédéterminée. Ainsi, dans cette première phase de refroidissement, l'automate 9 30 commande au moins un cycle de refroidissement et ne déclenche la seconde phase de refroidissement que lorsqu'un nombre prédéterminé de cycles de refroidissement est atteint. Un cycle de refroidissement comporte donc une première phase de fonctionnement à puissance maximale du 35 compresseur et du ventilateur jusqu'à obtention d'une température de surface de produit prédéterminée, cette température de surface étant généralement voisine de 20C. Lorsque cette température de surface est atteinte, compresseur et ventilateur sont arrêtés en fonctionnement. 5 Un nouveau cycle de refroidissement peut être entamé dès que la température de surface remonte. On obtient ainsi une succession d'arrêts et de redémarrages, chaque redémarrage correspondant à un nouveau cycle de refroidissement. Cette première phase de refroidissement s'arrête lorsque par 10 exemple on a atteint au moins trois fois la température de surface prédéterminée. L'automate 9 commande alors le déclenchement de la deuxième phase de refroidissement. Ainsi, lorsque la température de surface a atteint sa valeur prédéterminée après un certain nombre d'exécutions 15 de cycles de refroidissement, l'automate commande le déclenchement de la deuxième phase de refroidissement. Pour l'application de la deuxième phase de refroidissement, à partir du relevé de température à coeur TC du produit, 20 l'automate 9 commande en fonctionnement, sous forme d'au moins un cycle, le ventilateur 5 seul ou l'ensemble ventilateur 5 / compresseur 1 et déclenche la troisième phase lorsque la température à coeur consignée est atteinte. Cette deuxième phase de refroidissement est une phase de 25 refroidissement au cours de laquelle la température à coeur chute généralement d'une température voisine de 250C à une température proche de 100C. Au cours de cette phase de refroidissement, un cycle de refroidissement comporte, lorsque la température TA d'air pulsé en entrée du 30 ventilateur est inférieure à une valeur de consigne prédéterminée, une première étape de fonctionnement du ventilateur 5 seul à grande vitesse puis une étape de fonctionnement de l'ensemble ventilateur 5 et compresseur(s) 1 puis une étape d'arrêt de l'ensemble 35 ventilateur / compresseur(s). Chacune de ces étapes s'effectue pendant une durée prédéterminée. Ainsi, à titre d'exemple, le ventilateur 5 fonctionne seul à grande vitesse pendant deux minutes. L'ensemble ventilateur 5/compresseur(s) 1 prend le relais et fonctionne 5 généralement à puissance maximale pendant trois minutes. Puis, cet ensemble s'arrête de fonctionner pendant une minute avant la reprise d'un nouveau cycle. Ces cycles s'enchaînent jusqu'à ce que la température à coeur de consigne ou prédéterminée des produits ait été atteinte. Le déroulement des cycles décrits ci-dessus peut être modifié lorsque la température TA d'air pulsé en entrée du ventilateur devient supérieure à une valeur prédéterminée. Dans ce cas, l'ensemble ventilateur 5/compresseur 1 se met 15 en route et fonctionne jusqu'à ce que la valeur de la température TA soit redevenue inférieure à la valeur de consigne. En conclusion, cette deuxième phase de refroidissement est asservie à la température à coeur prédéterminée des produits, chaque cycle de refroidissement 20 de cette phase étant luimême asservi à une température TA d'air pulsé prédéterminée en entrée du ventilateur. Au cours de l'étape de ventilation seule, pendant laquelle le compresseur ne fonctionne pas, il est possible de 25 récupérer la chaleur latente accumulée par les évaporateurs. Lorsque la température à coeur TC a atteint une valeur prédéterminée, la troisième phase de refroidissement peut 30 être engagée. Pour l'application de cette troisième phase, l'automate 9 commande, dans un premier temps, pour l'ajustement de la température finale du produit, le fonctionnement simultané du compresseur 1 et du ventilateur 5 jusqu'à une température d'air TA ambiante prédéterminée 35 puis commande par intermittence le ventilateur 5 à puissance réduite pour le maintien de la température. Ainsi, cette troisième phase comporte un premier temps au cours duquel il peut être observé, en fonction de la température d'air en entrée du ventilateur, un 5 fonctionnement simultané du ventilateur à grande vitesse et du compresseur pour produire du froid jusqu'à atteinte d'une température TA de reprise d'air prédéterminée. Lorsque cette température de reprise d'air est obtenue, le ventilateur est actionné en fonctionnement à faible 10 puissance pendant un temps prédéterminé puis arrêté de manière à maintenir la température à une valeur prédéterminée correspondant à une température autorisant un transfert à tout moment des produits dans une chambre de stockage. Ainsi, le ventilateur peut fonctionner pendant 2 15 minutes puis être arrêté 4 minutes et ce pendant un premier cycle de fonctionnement d'une durée de 30 minutes avant d'entamer un deuxième cycle de fonctionnement au cours duquel il fonctionne pendant 3 minutes avant d'être arrêté pendant 10 minutes. Cette marche alternée du ventilateur à 20 faible puissance sera poursuivie jusqu'à transfert des produits. La succession de ces trois phases permet ainsi d'obtenir un refroidissement rapide du produit de 650C à + 100C à coeur 25 puis une préparation du produit à un stockage en chambre froide de 00C à + 30C. La préparation d'un tel produit empêche tout risque de remontée de température lors du transfert en chambre froide. Cette installation présente un certain nombre d'avantages. Elle élimine toute contrainte de surveillance à la fin d'un cycle de refroidissement. Elle permet ainsi de mieux gérer les heures de production. Elle élimine tout risque de développement bactériologique et elle empêche, au cours de 35 la phase de refroidissement rapide, tout gel superficiel Il des produits. En outre, spécifique dédié est inutile. tout système de dégivrage REVENDI CATIONS 1. Procédé de refroidissement, en particulier par air pulsé, de produits (10) alimentaires, notamment issus de cuisson, préalablement à leur stockage en chambre froide, caractérisé en ce que l'on soumet les produits (10) alimentaires à refroidir à au moins trois phases de refroidissement successives distinctes, la première phase, consistant à soumettre les produits alimentaires à un 10 refroidissement rapide, étant asservie à la température de surface (TS) dudit produit, la deuxième phase, consistant à soumettre les produits (10) alimentaires à une continuité de refroidissement, étant asservie à une température à coeur (TC) des produits (10), la troisième phase consistant, dans 15 un premier temps, à ajuster la température finale du produit en asservissant cette phase à la température (TA) de l'air pulsé puis, dans un second temps, à la maintenir à une valeur autorisant à tout moment un transfert des produits (10) dans une unité de stockage. 20 2. Installation de refroidissement, en particulier par air pulsé, de produits (10) alimentaires, notamment issus de cuisson, préalablement à leur stockage en chambre froide, ladite installation comportant, disposés en série en vue 25 d'établir un circuit fermé du fluide frigorigène, au moins un compresseur (1), un condenseur (2), un détendeur (3) et un évaporateur (4) à détente directe, au moins un ventilateur (5) étant positionné au voisinage de l'évaporateur (4) pour alimenter en air froid pulsé les 30 produits (10) alimentaires à refroidir, caractérisée en ce que ladite installation comporte au moins un automate (9) organisé pour déclencher, à partir de relevés de température de surface (TS), à coeur (TC) des produits (10) et ambiante (TA) aux produits (10), la 35 succession d'au moins trois phases de refroidissement distinctes conformes à la revendication 1. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le ventilateur (5) comporte au moins deux puissances de fonctionnement. 4. Installation selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que, pour l'application de la première phase, l'automate (9) commande simultanément en 10 fonctionnement, à partir du relevé de températures de surface (TS), le compresseur (1) et le ventilateur (5) à puissance maximale jusqu'à une valeur de température de surface (TS) prédéterminée. 5. Installation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que, lors de la première phase de refroidissement, l'automate (9) commande au moins un cycle de refroidissement et ne déclenche la seconde phase de refroidissement que lorsque le nombre prédéterminé de 20 cycles de refroidissement est atteint. 6. Installation selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que, pour l'application de la seconde phase de refroidissement, à partir du relevé de 25 températures à coeur (TC) du produit, l'automate (9) commande en fonctionnement, sous forme d'au moins un cycle, le ventilateur (5) seul d'une part et l'ensemble ventilateur (5) / compresseur (1) d'autre part et déclenche la troisième phase lorsque la température à coeur consignée 30 est atteinte. 7. Installation selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que, pour l'application de la troisième phase, l'automate (9) commande, pour l'ajustement de la 35 température finale du produit, le fonctionnement simultané du compresseur (1) et du ventilateur (5) jusqu'à une température d'air (TA) ambiant prédéterminée puis commande par intermittence le ventilateur (5) à puissance réduite pour le maintien de la température.