Brevet FR2945110A1 — publié le 20101105

La présente invention concerne notamment le domaine de l'industrie alimentaire, et s'intéresse plus particulièrement au fait de pouvoir proposer un nouveau procédé permettant d'effectuer simultanément le mélange et le refroidissement d'un produit, ceci en venant déposer dans un récipient, en même temps, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène. Ce type de procédé trouve des applications par exemple dans le domaine des produits de la pâte, ou encore des viandes, et à titre illustratif en considérant l'exemple de la viande, cette façon de procéder permet d'éviter les échauffements et de préparer la viande à une étape ultérieure de formage (baisse de la température au point de formage en aval). En effet, dans l'industrie alimentaire, il est fréquemment nécessaire de stocker temporairement des produits, entre deux étapes d'un procédé global, ou encore pour créer une capacité de stockage afin que le produit soit disponible à tout moment pour alimenter différents postes de l'installation. Dans certains cas il est avantageux ou nécessaire d'utiliser cette période de stockage pour effectuer également le refroidissement du produit ou son maintien en froid. A titre illustratif, dans le cas de la viande, quand la viande est désossée avant une transformation ultérieure, pendant le processus de désossement la viande atteint une température qui est plus élevée que la température optimale qu'il convient de respecter pour son stockage (pour des raisons sanitaires évidentes). Durant ce stockage, la viande est située dans de grands conteneurs dont il est peu aisé de refroidir le contenu, et le transfert de frigories au produit y est très lent et inefficace. Dans l'état actuel de la technique on a proposé l'utilisation de sticks de neige carbonique, introduits de façon aléatoire dans le produit à refroidir, mais on conçoit que cette manière de faire soit peu optimale. On pourra également examiner le document WO 2007057331 qui propose une méthode de remplissage d'un conteneur avec un produit, et avec un cryogène, selon des modes de distribution du cryogène concomitant et anti-cyclique du dépôt de produit, afin de réaliser des piles successives dans le conteneur, ainsi que le document EP-632 966 qui concerne le stockage et refroidissement de produits alimentaires dans un conteneur, document qui propose une autre solution technique à la question de la répartition homogène des produits dans le conteneur puisqu'elle est résolue selon ce document par un système de double roues crantées alimenté par un convoyeur en respectant des intervalles de temps, système de double roues que l'on peut juger très complexe et difficile en termes de nettoyabilité , la question de l'homogénéité de la répartition du cryogène est résolue selon le document par le fait que l'injection du cryogène suit la rotation d'une des roues. Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer un nouveau système de mélange et refroidissement d'un produit, ceci en venant déposer dans un récipient, en même temps, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène, nouveau système plus efficace que les systèmes les moins élaborés de l'art antérieur qui utilisent de simples bâtonnets de 002, et plus simples que certains autres des systèmes antérieurs décrits ci-dessus qui sont pénalisés par leur trop grande complexité et leur difficulté de nettoyage. Comme on le verra plus en détail dans ce qui suit, la présente invention propose un système très original, où l'opération globale visée ici est réalisée par l'utilisation d'un tromblon équipé d'une double enveloppe, permettant de mélanger la neige carbonique et le produit à refroidir ou à maintenir en froid. Pour cela le produit à refroidir passe dans la double enveloppe (tandis que le 002 est produit et extrait par l'intérieur du tromblon), et tombe dans le bac ou conteneur de récupération avec la neige qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit. L'homme du métier sait que le dioxyde de carbone 002 conditionné sous forme liquide devient neige carbonique lorsqu'il est détendu à pression atmosphérique, et qu'un tromblon raccordé par exemple à une bouteille de 002 avec tube plongeur (de façon à accéder à la phase liquide du 002) permet la production de neige carbonique, la notion de tromblon de production de 002 ne présente donc pas d'ambiguïté pour l'homme du métier. C'est en revanche le mérite et la grande originalité de la présente invention de proposer l'utilisation d'un tromblon à double enveloppe. La présente invention concerne alors un procédé de mélange et de refroidissement d'un produit, durant lequel on vient déposer dans un réceptacle, de façon simultanée, le produit et de la neige carbonique de façon homogène, ce caractérisant en ce que l'on met en oeuvre un tromblon équipé d'une double enveloppe extérieure, le produit à refroidir passant dans la double enveloppe extérieure tandis que la neige carbonique est produite et extraite par l'intérieur du tromblon, le produit tombant ainsi dans le réceptacle en même temps que la neige, qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit. Selon une des mises en oeuvre de l'invention : - on procède à l'extraction et l'évacuation vers l'extérieur des gaz formés dans le réceptacle ; - on procède à une mesure de la température des gaz dans l'extracteur, et - on effectue une régulation de la quantité de 002 liquide injectée dans le tromblon en fonction de cette mesure de température. La présente invention concerne également une installation de mélange et de refroidissement d'un produit, visant à venir déposer dans un réceptacle, de façon simultanée, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène, ce caractérisant en ce que qu'elle comporte un tromblon équipé d'une double enveloppe extérieure, pouvant recevoir le produit à refroidir dans la double enveloppe extérieure, et à être alimenté en 002 liquide pour produire de la neige par l'intérieur du tromblon, et ainsi faire tomber le produit dans le réceptacle en même temps que la neige, qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit. Avantageusement, l'installation comprend un isolant positionné entre la double enveloppe extérieure et la partie centrale du tromblon de production de 002. Selon une des mises en oeuvre de l'invention l'installation comprend : - un système d'extracteur, apte à extraire et évacuer vers l'extérieur les gaz se formant dans le conteneur ; - une sonde de température apte à mesurer la température des gaz dans l'extracteur, - un système d'acquisition et de traitement de données, apte à recevoir et traiter cette information de température, et à rétroagir pour réguler l'injection de CO2 liquide dans le tromblon. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, d'exemples de modes de mise en oeuvre de l'invention, faite notamment en référence aux figures annexées : - La figure 1 représente de façon schématique et partielle une vue du tromblon à double enveloppe selon l'invention ; - La figure 2 est une vue schématique globale d'une installation conforme à l'invention de mélange et refroidissement d'un produit, effectuant le dépôt dans un récipient, simultanément, du produit et de la neige carbonique, de façon homogène. On comprend mieux à la lecture de la figure 1 la structure de tromblon conique à double enveloppe utilisée : - le produit à refroidir passe dans la double enveloppe extérieure, - la neige carbonique est produite et expulsée par la partie interne du tromblon ; - on note la présence d'un isolant (par exemple du Téflon) positionné entre la double enveloppe extérieure et la partie centrale du tromblon de production de CO2. La figure 2 permet quant à elle de mieux visualiser un exemple d'une installation conforme à l'invention de mélange et refroidissement d'un produit, effectuant le dépôt dans un récipient, simultanément, du produit et de la neige carbonique, de façon homogène et mettant en oeuvre un tel tromblon à double enveloppe. On visualise alors bien : - l'alimentation du tromblon en CO2 liquide par un flexible souple, isolé ; - l'alimentation en produit (par exemple en viande) de la double enveloppe extérieure du tromblon ; - le produit et la neige tombent ensemble dans le conteneur, la neige se sublime et transfert ses frigories au produit ; - l'installation dispose par ailleurs d'un système d'extracteur, apte à extraire et évacuer vers l'extérieur les gaz se formant dans le conteneur ; - selon un mode avantageux de mise en oeuvre de l'invention, l'installation comporte un sonde de température apte à mesurer la température des gaz dans l'extracteur, et comporte un coffret d'acquisition et de traitement de données, apte à recevoir et traiter cette information de température, et à rétroagir pour réguler l'injection de CO2 liquide dans le tromblon. A titre illustratif on décrit ci-dessous un mode de réalisation de cette régulation : - Le coffret d'acquisition reçoit un ordre de mise en service (par exemple par la mise en marche d'une pompe) et reçoit une donnée de température du produit entrant dans la double enveloppe du tromblon (par exemple 7°C) et la température finale désirée est entrée/programmée dans le coffret (par exemple 4°C). - L'écart de température va entraîner l'action sur la cadence d'injection/pause de CO2, par exemple sur un temps de 1 minute l'injection de CO2 va être de 30 secondes pour 70 secondes d'attente). Cette notion d'injection/pause est connue de l'homme du métier des régulations cryogéniques, par exemple dans les tunnels et cellules CO2 de refroidissement cryogénique de produits alimentaires. - Si l'écart de température est plus important le temps d'injection augmente au détriment du temps de pause. - Une sonde de température placée dans la gaine d'extraction (à l'aspiration) permet de sécuriser l'injection : en cas de dysfonctionnement, du réglage ou encore du procédé en 25 30 aval, la température des gaz d'extraction va chuter (par exemple si l'on injecte trop de neige le produit ne pourra pas absorber les frigories et la température des gaz va inévitablement chuter). - A titre illustratif, un Régulateur multicanal IMAGO 500 de la société JUMO permet de paramétrer de telles fonctions et permet également de gérer des recettes, par exemple pour différents types de viandes qui disposent de chaleurs spécifiques différentes. On va maintenant décrire dans ce qui suit un exemple de mise en oeuvre avec des données pratiques et concrètes, permettant de bien comprendre le fonctionnement de l'installation et l'apport d'un tel tromblon à double enveloppe. On a testé l'installation dans le cas suivant : - Produit : viandes de volailles mécaniquement séparées. - Chaleur spécifique au-dessus du point de congélation = 0,8Kcal/kg et par degré. - Température la plus haute envisageable : 12°C. - Température désirée : 6°C. - Chaleur latente du CO2 : 64Kcal/kg. - Production horaire : 1 000 Kg. - Soit un besoin en CO2 de 0,8 x 6 x 1000 = 4 800Kcal/heure. - D'où : 4 800/64 = 75 Kg de CO2 par heure. On met en oeuvre du CO2 liquide à 20 bars et - 20°C dans le stockage. - Pour une température de -78 °C à la détente, avec un diphasique estimé à 5%, soit une valorisation de la neige estimée à 47 % de solide (et 53 % de gaz). - Pour fabriquer les 75Kg de neige évoqués plus haut, il faut donc 30 consommer 141 Kg de CO2 liquide. - On utilise une buse de CO2 de 1,5 mm. - Un extracteur de 2000 m3/h est installé pour récupérer les gaz formés (CO2) avec une dilution à l'Air afin de maintenir une température acceptable pour l'extracteur. A titre purement illustratif (car le tromblon devra être clairement adapté aux besoins de chaque site producteur) on a utilisé ici un tromblon dont les principales caractéristiques géométriques sont les suivantes : - Diamètre de l'entrée produit du tromblon : 73 mm ; - Diamètre du tromblon total (CO2 + produit) : 165 mm ; - Diamètre du tromblon CO2 : 115 mm ; - Hauteur du tromblon CO2 : 360 mm. Ces conditions opératoires ont permis de constater une très bonne formation du tube de viande autour du jet de neige carbonique, ce qui a engendré des températures homogènes dans le bac de réception. --------------------------- REVENDICATIONS1. Procédé de mélange et de refroidissement d'un produit, durant lequel on vient déposer dans un réceptacle, de façon simultanée, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène, se caractérisant en ce que l'on met en oeuvre un tromblon équipé d'une double enveloppe extérieure, le produit à refroidir passant dans la double enveloppe extérieure tandis que la neige carbonique est produite et extraite par l'intérieur du tromblon, le produit tombant ainsi dans le réceptacle en même temps que la neige, qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit. 2. Procédé de mélange et de refroidissement d'un produit selon la revendication 1, caractérisé par la mise en oeuvre des mesures suivantes: - on procède à l'extraction et l'évacuation vers l'extérieur des gaz formés dans le réceptacle ; - on procède à une mesure de la température des gaz dans l'extracteur, - on effectue une régulation de la quantité de CO2 liquide injectée dans le tromblon en fonction de cette mesure de température. 3. Installation de mélange et de refroidissement d'un produit, visant à venir déposer dans un réceptacle, de façon simultanée, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène, se caractérisant en ce que qu'elle comporte un tromblon équipé d'une double enveloppe extérieure, pouvant recevoir le produit à refroidir dans la double enveloppe extérieure, et à être alimenté en CO2 liquide pour produire de la neige par l'intérieur du tromblon, et ainsi faire tomber le produit dans le réceptacle en même temps que la neige, qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit. 4 Installation de mélange et de refroidissement d'un produit selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un isolant positionné entre la double enveloppe extérieure et la partie centrale du tromblon de production de CO2. 5 Installation de mélange et de refroidissement d'un produit selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comprend :- un système d'extracteur, apte à extraire et évacuer vers l'extérieur les gaz se formant dans le conteneur ; - une sonde de température apte à mesurer la température des gaz dans l'extracteur, - un système d'acquisition et de traitement de données, apte à recevoir et traiter cette information de température, et à rétroagir pour réguler l'injection de 002 liquide dans le tromblon. -----------------