FR 2070800 A1 19710917 FR 7044504 A 19701210 70 kk50k 1 2070800 l'invention concerne l'extraction de chaleur d'articles, par exemple pour congeler des denrées alimentaires, en mettant les articles en contact direct avec un agent de congélation liquide en ébullition, constitué par un halogénohydrocar-5 bure polyfluoré, dans un récipient ouvert. On sait qu'on peut congeler des aliments de façon satisfaisante par mise en contact direct avec un agent de congélation liquide en ébullition, constitué par un alcane lialogéné contenant du fluor. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 10 n° 2 059 970, on a proposé de congeler des aliments en les plongeant dans un tel agént de congélation, dans un récipient ouvert à l'atmosphère. Le récipient décrit présente des ouvertures par lesquelles on introduit et on retire les aliments à un niveau intermédiaire entre une masse d'agent de congélation liquide 15 et un condenseur de vapeur. Le procédé de congélation est basé sur l'hypothèse que les vapeurs de l'agent de congélation dégagées pendant l'immersion des aliments dans l'agent de congélation liquide sont plus légères que l'air et s'élèvent donc au sommet de la poche de vapeur du récipient où est situé le con-20 denseur de vapeur. Toutefois, étant donné que les vapeurs des agents de congélation à base d'alcanes halogénés contenant du fluor sont plus lourdes que l'air, des quantités notables de ces vapeurs se perdent en s1écoulant par gravité par les ouvertures. Dans ce brevet, on suggère d'utiliser un agent de congé-25 lation ayant un point d'ébullition d'environ 10°C, car on risque moins de perdre une grande partie de cet agent de congélation par les ouvertures. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 368 363» on a décrit la congélation d'aliments par immersion dans un 30 agent de congélation liquide en ébullition, constitué par un alcane halogéné contenant du fluor, dans un récipient de congélation clos contenant des sas par lesquels on introduit et on retire les aliments. Afin d'empêcher la perte de vapeur de l'agent de congélation lorsque les sas sont ouverts on a proposé 35 dans ce dernier brevet l'emploi d'une dépression à l'intérieur du récipient, ce qui a pour effet d'introduire un peu d'air avec les aliments.-La vapeur de l'agent de congélation dégagée pendant le processus de congélation, ainsi que l'air et la vapeur d'eau introduits avec les aliments, sont extraits continuellement BAD OBfGiWAL QOPV ^ 70 ft4504 2 2070800 de la chambre de congélatioh, comprimés et refroidis, de sorte que la majeure partie de la vapeur d'eau et de la vapeur de l'agent de congélation se condense. L'agent de congélation condensé est renvoyé à la chambre de congélation, tandis.que l'air 5 et la vapeur d'agent de congélation non condensée s'échappent vers l'atmosphère. Dans la pratique commerciale qui utilise l'appareil de ce dernier brevet, on a trouvé que les pertes de vapeur d'agent de congélation sont excessives. En outre, les aliments sont fréquemment endommagés pendant la fezmeture des sas. 10 Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 498 069 dé crit un procédé et un appareil permettant d'extraire de la chaleur d'articles, par exemple de congeler des particules distinctes d'aliments, par mise en contact direct avec un agent de congélation liquide en ébullition dans un récipient ouvert. Le 15 récipient est équipé d'un' condenseur approprié qui, pendant le fonctionnement du système, maintient une surface de" séparation (qu'on appellera dans ce qui suit une interface) entre gaz non condensable et vapeur d'agent de congélation à 100^, en dessous du niveau de tous les parcours menant à l'atmosphère extérieure 20 et au-dessus du niveau auquel les articles entrent en contact direct avec l'agent de congélation liquide. On introduit les articles dans le récipient et on les en retire pratiquement sans perturber le gaz non condensable tel que l'air au-dessus de l'interface et sans introduire de quantités notables de gaz non 25 condensable en dessous de l'interface. Généralement, le système comporte l'utilisation de longs passages d'entrée et de sortie avec des dispositifs de transport appropriés pour introduire et retirer les articles, les ouvertures des passages se trouvant au-dessus de l'interface entre gaz non condensable et vapeur 30 d'agent de congélation pour empêcher la perte d'agent de congélation. La nécessité de longs passages d'entrée et de sortie augmente le coût de l'appareil et risque d'augmenter la hauteur d'encombrement au poiht que l'usage de l'appareil soit difficile dans des zones confinées. En outre, pendant le nettoyage des 35 passages, par exemple lorsqu'on congèle des denrées alimentaires, il risque d'entrer dans le.système une quantité de chaleur suffisante pour échauffer tout l'appareil y compris le condenseur, ce qui retarde la reprise de l'opération de congélation. On a donc besoin d'un procédé et d'un appareil per- 70 44504 3 2070800 mettant d'extraire de la chaleur d'articles au moyen d'un a-gent de congélation liquide en ébullition et permettant ion fonctionnement sans interruptions prolongées pour le nettoyage et sans perte excessive de capacité de refroidissement pendant le 5 nettoyage. On a découvert qu'il est possible d'extraire de la chaleur d'articles par contact direct avec un agent de congélation liquide en ébullition dans un récipient ouvert dans lequel on maintient une interface entre gaz non condensable et vapeur 10 d'agent de congélation, l'interface étant réalisée et maintenue au moyen d'un condenseur qui est éloigné du récipient. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé qui consiste : (A) à maintenir un agent de congélation liquide en ébullition constitué par un halogénohydrocarbure saturé polyfluoré en 15 C1 à C^, dans une zone d'extraction de chaleur d'un réci pient ouvert d'extraction de chaleur, l'agent de congélation ayant un point d'ébullition normal d'environ 5 à -5G°C et une densité de vapeur à son point d'ébullition normal qui est au moins à peu près double de celle de l'air à la même 20 t emp érature, (B) à faire passer de façon réglable de la vapeur d'agent de congélation de la zone d'extraction de chaleur à une enveloppe ouverte disposée à distance et contenant un condenseur de vapeur, 25 (C) à maintenir une interface entre gaz non condensable et vapeur d'agent de congélation dans le récipient et dans l'enveloppe en faisant fonctionner le condenseur de vapéur placé dans l'enveloppe à une température inférieure au point d'ébullition normal de l'agent de congélation liquide, le 30 niveau de l'interface dans le récipient se trouvant en des sous du niveau de tous les parcours qui mènent à l'atmosphère extérieure et qui sont en communication libre pour la vapeur avec la zone d'extraction de chaleur mais au-dessus du niveau où. les articles entrent en contact direct avec l'a-35 gent de congélation-liquide et le niveau de l'interface dans l'enveloppe se trouvant en dessous du niveau de tous les parcours menant de l'intérieur de l'enveloppe à 1'atmosphère extérieure, (D) à introduire dans la zone d'extraction de chaleur des articles 70 kk5Qh 4 2070800 pouvant être des liquides ou des solides et qui sont à une température supérieure au point d'ébullition normal de l'agent de congélation, pratiquement sans perturber le gaz non condensable situé immédiatement au-dessus des interfaces et 5 sans introduire une quantité notable de gaz non condensable en dessous des interfaces, (E) à faire passer les articles à travers la zone d'extraction de chaleur, (E) à extraire de la chaleur des articles dans la zone d'extrac-10 tion de chaleur par contact direct avec l'agent de congéla tion liquide, et (Gr) à retirer les articles du récipient par une ouverture de sortie pratiquement sans perturber le gaz non condensable au-dessus des interfaces et pratiquement sans introduire 15 de gaz non condensable en dessous des interfaces. On peut pratiquer le procédé de l'invention dans un appareil d'extraction de chaleur qui comprend : (A) un récipient ouvert et une enveloppe ouverte disposée à distance et destinée à un condenseur de vapeur, 20 (B) une zone d'extraction de chaleur située à l'intérieur du Récipient et contenant un agent de congélation liquide qui a un point d'ébullition atmosphérique inférieur à la température ambiante, (0) des moyens d'introduction d'articles dans la zone d'extrac-25 tion de chaleur, (D) un dispositif de transport des articles à travers la zone d'extraction de chaleur, (E) des moyens situés à l'intérieur de la zone d'extraction de chaleur et servant à mettre les articles en contact direct 30 avec l'agent de congélation liquide de manière à former de la vapeur d'agent de congélation, (F) des moyens d'amenée de vapeur d'agent de congélation de la zone d'extraction de chaleur à l'enveloppe de condenseur de vapeur, 35 (G-) des moyens de condensation de vapeur situés à l'intérieur de 1 ' enveloppe de condenseur de vapeur et servant à maintenir une interface entre gaz non condensable et vapeur d'agent de congélation dans le récipient et dans l'enveloppe, ces moyens étant de dimension suffisante pour condenser pra- 70 44504 2070800 tiquement tout l'agent de congélation vaporisé dans la zone d'extraction de chaleur et conduit à l'enveloppe, le sommet de ces moyens se trouvant en dessous du niveau de tous les parcours qui mènent de l'intérieur de l'enveloppe à l'at-5 mosphère extérieure, (H) des moyens de détection de composition de vapeur prévus dans la zone d'extraction de chaleur pour déterminer le niveau de l'interface entre gaz non condensable et agent de congélation gazeux et pour régler le débit de moyens de réglage 10 d'amenée de vapeur, (I) des moyens de réglage d'amenée de vapeur reliés fonctionnelle-ment aux moyens de détection de composition de vapeur et aux moyens d'amenée de vapeur de manière à faire passer de la vapeur de façon réglable par les moyens d'amenée de va-15 peur, (J) des moyens servant à ramener de l'agent de congélation liquide de l'enveloppe à la zone d'extraction de chaleur,et (K) des moyens servant à amener les articles hors du récipient et de la zone d'extraction de chaleur. 20 la description qui va suivre, en regard du dessin an nexé donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de ladite invention. 25 La figure unique montre schématiquement en élévation un appareil simple d'extraction de chaleur qui utilise les conceptions de l'invention. Dans le procédé et l'appareil d'extraction de chaleur de l'invention, on peut extraire de la chaleur de tout article 30 liquide ou solide. Il est prévu que l'invention servira principalement à extraire de la chaleur d'aliments solides mais elle est utile aussi à une large variété d'autres applications, y compris le refroidissement ou la congélation de liquides, de semi-solides ou de solides. 35 Le mot "articles" doit être pris comme comprenant deux ou plusieurs particules distinctes d'une même denrée solide, par exemple deux ou plusieurs petits pois, ou bien deux ou plusieurs emballages tels que des boîtes ou sachets contenant des aliments, aussi bien qu'un courant continu d'une denrée 70 44504 6 2070800 liquide ou semi-solide. La dimension des articles n'a pas d'importance du moment qu'elle est. en rapport avec la dimension du récipient d'extraction de chaleur de façon que les articles puissent passer à travers le récipient. 5 Le plus communément, on utilisera l'invention pour la congélation d'aliments solides. Des aliments solides que l'on peut congeler de façon satisfaisante selon l'invention comprennent des légumes tels que les pommes de- terre, les pois, les haricots de Lima, les haricots verts, le maïs, les "betteraves, les 10 carottes, les asperges, le céleri, les avocats, les aubergines, les poivrons, les radis, les tomates et les champignons; des fruits tels que les fraises, les airelles, les framboises, les pommes, les abricots, les pêches, les prunes, les melons, les pamplemousses, les ananas, les cerises et les raisins; des viandes 15 telles que le boeuf, le porc, le veau, l'agneau et la volaille et des produits marins tels que les fruits de mer, les crevettes, le poisson, etc.» Ces aliments peuvent être congelés sous leur forme naturelle si on le désire. Selon l'invention, on congèle faci-20 lemen't des produits alimentaires de grande dimension, par exemple des épis de maïs, des poulets entiers, des quartiers de boeuf, etc.. Par contre, il est désirable dans bien des cas de congeler des aliments en particules plus petites. On peut couper les gros fruits et légumes en tranches, en dés ou en billes» 25 On peut éplucher les gros fruits tels que les pommes, les abricots, les pêches, les prunes, etc., les dénoyauter et les préparer en portions finales prêtes à la consommation, par exemple en moitiés,' en quarts ou en morceaux plus petits. On calibre de préférence les baies, on les équeute, on les lave et on les met 30 dans un état approprié à la consommation puis on les congèle immédiatement» On peut couper des quartiers de viande ou de produits marihs en morceaux de grosseur et de forme appropriées, par exemple en cubes, en bâtons, en bouchées, etc. puis les revêtir si on le désire de matières appropriées, par exemple 35 de chapelure,de farine, de semoule de maïs, etc., avant de les congeler. L'invention est utile aussi à la congélation de liquides et semi-solides aqueux. Les liquides appropriés comprennent les jus de fruits et de légumes, par exemple le jus d'orange, 70 44504 7 2070800 le potage, le bouillon, le sang entier, les préparations pharmaceutiques aqueuses, etc.. Les semi-solides appropriés comprennent les fruits et légumes broyés, par exemple la compote de pommes et la purée de pommes de terre, la pâte à pâtisserie, le 5 potage, etc.. L'invention" peut être utilisée aussi pour le refroidissement de liquides non aqueux comme les teintures pharmaceutiques et de solides non aqueux tels que des pièces métalliques qui doivent être assemblées à d'autres pièces avec des tolérances étroites. 10 Selon l'invention, les articles entrent dans le ré cipient à une température supérieure au point d'ébullition normal de l'agent de congélation. Dans les conditions normales, les articles entrent dans le récipient à une température égale ou supérieure à celle de l'atmosphère ambiante qui est habituelle-15 ment très supérieure au point d'ébullition normal de l'agent de congélation. Les agents d'extraction de chaleur utilisés dans l'invention extraient de la chaleur d'articles par contact direct avec ceux-ci, ce qui fait passer l'agent d'extraction de chaleur 20 de l'état liquide à l'état de vapeur. L'expression "extraction de chaleur" désigne à la fois le refroidissement d'articles qui peuvent contenir ou non de l'eau et la congélation d'articles qui contiennent de l'eau et qui comprennent la plupart des denrées alimentaires. Pour plus de commodité, les agents d'extrac-25 tion de chaleur sont appelés "agents de congélation". Les agents de congélation propres à servir dans l'invention sont des halogénohydrocarbures liquides saturés poly-fluorés en à en ébullition. L'expression "halogénohydrocarbures polyfluorés" comprend les hydrocarbures à substituants 30 halogènes contenant au moins deux atomes de fluor• Ainsi, l'expression s'étend aux hydrocarbures dont deux ou plusieurs des atomes d'hydrogène sont remplacés par des halogènes. L'hydrocarbure peut être un alcane ou un cycloalcane. Les agents de congélation utilisés dans l'invention 35 doivent avoir des points d'ébullition normaux - c'est-à-dire à la pression atmosphérique - compris entre 5 et -50°G environ. Avec les agents de congélation bouillant au-dessus de 5°C environ, le refroidissement d'articles est extrêmement lent. Quand on utilise des agents de congélation bouillant en dessous de -* BAD ORIGINAL 70 44504 8 2070800 -50°C environ, la congélation d'articles tels que les aliments peut entraîner des craquelures indésirables. En outre, pour récupérer un agent de congélation ayant un point d1ébullition inférieur à -50°G environ, il faut .un système de réfrigération 5 beaucoup plus perfectionné que ceux qu'on utilise ordinairement dans les installations usuelles de congélation d'aliments, ce qui augmente le coût de la congélation dans un tel système sans avantage correspondant. De préférence, l'agent de congélation a un point d1ébullition normal compris entre -20 et -40°C envi-10 ron. Etant donné que ces agents de congélation ont des points d1ébullition normaux inférieurs à la température des articles à introduire aussi bien qu'à celle de l'atmosphère ambiante, ils sont en ébullition pendant l'utilisation. Les agents de congélation utilisés dans l'invention 15 doivent avoir à leur point d1ébullition normal une densité de vapeur au moins double de celle de l'air à la même température. L'invention tire parti du fait que la vapeur de l'agent de congélation a une densité supérieure à celle de l'air. De préférence, l'agent de congélation à son point d'ébullition normal a une 20 densité au moins environ trois fois supérieure à celle de l'air à la"même température. Des halogénohydrocarbures saturés polyfluorés en 0^ à qui présentent la combinaison de point d'ébullition et de densité de vapeur comprise entre les limites définies plus 25 haut sont cités au Tableau I. TABLEAU I Rapport densité de va- Poids spé-peur au point cifique du d'ébullition/ liquide au Point d'é- densité de l'air point d'é-5° bullition à la même tem- bullition Agents de congélation p ér atur e g/ml 1,2-dichlorotétra- fluoréthane +3,8 6,14 1,52 octafluorocyclobutane -5,8 7,28 1,61 „ 1,1-difluoréthane -24,7 2,35 1,01 35 axchlorodifluoromethane -2S,8 4,36 1,49 chloropentafluoréthane -38,7 5» 55 1,55 chlorodifluorométhane -40,8 3,10 1,41 Les poids spécifiques d'agentsde congélation à l'état 70 44504 9 2070800 10 15 liquide au point d*ébullition sont indiqués par ce tableau. Comme on peut le voir d'après les poids spécifiques, les agents de congélation, à l'exception peut-être du 1,1-difluoréth.ane, sont tous plus denses que lès aliments qui ont généralement un poids spécifique d'environ 1,1 + 0,1 g/ml. En conséquence, les aliments flottent généralement à la surface de l'agent de congélation, propriété dont on peut tirer parti pendant le processus d'extraction de chaleur. Les mélanges de ces composés entre eux et avec d'autres composés donnent aussi des agents de congélation appropriés du moment que le mélange a un point d'ébullition et une densité de vapeur compris entre les limites définies plus haut. Des mélanges déterminés fournissent un moyen d'obtenir des températures qu'on ne peut pas obtenir avec les agents de congélation à un seul constituant. Les mélanges azéotropiques c'est-à-dire les mélanges qui donnait des vapeurs de la même composition que le liquide conviennent particulièrement. Les propriétés de mélanges. azéotropiques utiles sont indiquées au Tableau II. TABLEAU II 20 25 30 Mélanges d'ageniBde congélation azéotropique Constituants dichlorodifluorométhane chlorodifluorométhane chlorodifluorométhane chloropentaf luoréthane dichlorodifluorométhane 1,1-difluoréthane Point d'é-fo en bullition poids °G 25 75 49 51 74 26 -41 -46 -33 Rapport densité de vapeur au point d'é-bullition/ densité de l'air à la même tempé-rature 3,28 3,89 3» 59 Poids spécifique du liquide au point d'ébullition g/ml 1,44 1,50 1,33 35 On peut aussi utiliser des mélanges d'agents de congélation qui ne sont pas azéotropiques mais ils sont plus difficiles à manipuler étant donné que les vapeurs qui se perdent dans l'atmosphère pendant le fonctionnement du système ont une plus forte concentration du constituant relativement volatil que le mélange liquide d'agents de congélation. Pour maintenir le point d'ébullition désiré de l'agent de congélation liquide primitif dans le récipient d'extraction de chaleur quand on utilise un 70 44504 10 2070800 tel mélange d'agents de congélation, il est nécessaire que le mélange de complément ait une plus forte concentration en constituant relativement volatil que l'agent de congélation liquide initial. 5 Dans l'invention, on peut extraire de la chaleur d'ar ticles par contact direct avec un agent de congélation liquide en ébullition dans une.zone d'extraction de chaleur située dans un récipient ouvert sans perte notable de vapeur d'agent de congélation vers l'atmosphère. Par "récipient ouvert", on entend un 10 récipient qui communique avec l'atmosphère c'est-à-dire qui présente au moins une ouverture en" libre communication, pour la vapeur, entre la zone d'extraction de chaleur et l'atmosphère extérieure de sorte que la zone reste pratiquement en équilibre de pression avec l'atmosphère. Les pertes d'agent de congélation 15 ne dépassent généralement pas environ 5 kg d*agent de congélation par 100 kg d'articles traversant le système. Dans les conditions préférées, les pertes d'agent de congélation ne dépassent pas environ 2 kg par 100 kg d'articles. Dans le fonctionnement de l'invention, on maintient 20 une interface entre gaz non condensable et vapeur d'agent de congélation à l'intérieur du récipient d'extraction de chaleur au moyen d'un condenseur de vapeur placé dans une enveloppe séparée qui communique avec l'atmosphère et qui est éloignée du récipient lui-même. L'enveloppe de condenseur peut se trouver 25 au-dessus ou en dessous du récipient d'extraction de chaleur. On fait fonctionner le condenseur à une température inférieure au point d'ébullition normal de l'agent de congélation liquide. Le niveau-d'interface dans le récipient d'extraction de chaleur tend à s'élever et à s'abaisser lorsque la charge de congélation 30 varie et se maintient en dessous du niveau de tous les parcours menant à l'atmosphère extérieure et communiquant librement pour la vapeur avec la zone d'extraction de chaleur du récipient, et au-dessus du niveau où les articles entrent en contact direct avec l'agent de congélation liquide. L'enveloppe de .condenseur 35 contient aussi un.e interface dont le niveau tend à monter et à descendre lorsque la charge varie. L'interface est maintenue en dessous du niveau de tous parcours menant de l'intérieur de l'enveloppe-de condenseur à l'atmosphère extérieure. Par "niveau d'un parcours menant à l'atmosphère extérieure", on entend le 70 44504 n 2070800 niveau le plus élevé où la vapeur d'agent de congélation doit s'élever pour passer de l'intérieur du récipient et/ou de l'enveloppe à l'atmosphère extérieure, le plus communément, le parcours menant à l'atmosphère extérieure est me ouverture exté-5 rieure du récipient ou de l'enveloppe. Par "gaz non coridensable" on entend un gaz qui n'est pas condensable dans les conditions qui régnent à la surface du condenseur de vapeur. Un tel gaz non condensable doit avoir une densité qui ne dépasse pas la moitié de celle de la vapeur 10 d'agent de congélation à la même température. Dans le fonctionnement normal, le gaz non condensable est l'air qui, d'après la définition de l'agent de congélation, a la densité nécessaire. Dans l'interface entre gaz non condensable et vapeur d'agent de congélation, la couche de gaz non condensable est une 15 couche supérieure contenant une quantité détectable de gaz non condensable. Une interface est le niveau le plus élevé auquel on détecte de la vapeur d'agent de congélation à 100% ou le niveau le plus bas auquel on détecte du gaz non condensable. Etant donné que le gaz non condensable est normalement l'air, on par-20 lera d'air ci-après dans la description de l'invention. Une fois que l'équilibre s'est établi pendant le fonctionnement, l'air situé au-dessus d'une interface contient de la vapeur d'agent de congélation à un gradient de concentration qui diminue de 10Cçi à l'interface à Ofa au niveau d'un par-25 cours menant à l'atmosphère extérieure. Ce gradient est causé par la diffusion moléculaire de la vapeur d'agent de congélation plus lourde de l'interface vers l'air situé au-dessus et par la circulation de l'air au-dessus de l'interface sous l'effet, de la convection thermique. Dans les conditions de fonctionne-30 ment, la turbulence dans la région d'une interface, particulièrement dans l'air au-dessus d'une interface, cause un mélange supplémentaire de vapeur d'agent de congélation avec l'air au-dessus de l'interface ce qui augmente encore la quantité de vapeur d'agent de congélation dans cet air. 35 3tant donné que le mouvement de l'agent de congéla tion vers le haut, qui se traduit par de petites pertes de vapeur d'agent de congélation par les ouvertures extérieures dans la région supérieure du récipient, est généralement plus rapide que la vitesse à laquelle l'air diffuse et se mélange vers bad ORIGNAL 70 44504 12 2070800 le bas à la vapeur d'agent de congélation en dessous d'une interface, l'air ne subit aucun accroissement net de mouvement descendant relativement à l'interface. Par suite, on a trouvé qu'il est possible de maintenir une interface entre air et vapeur d'a-5 gent de congélation dans le récipient d'extraction de chaleur et l'enveloppe de condenseur de l'invention. Le niveau de l'interface entre air et vapeur d'agent de congélation doit être maintenu en dessous du niveau de tous les parcours menant du récipient ou de l'enveloppe à l'atmosphè-10 re extérieure. En maintenant l'interface en dessous de ce niveau, on évite que de grandes quantités de vapeur d'agent de congélation ne se perdent dans 1 ""atmosphère, comme ce serait le cas si l'interface se trouvait au niveau d'un parcours menant à l'atmosphère extérieure ou au-dessus de ce niveau. 15 II faut maintenir le niveau de l'interface entre air et vapeur d'agent de congélation dans la zone d'extraction de chaleur au-dessus du niveau où les articles entrent en contact direct avec l'agent de congélation liquide. Si l'on maintenait l'interface en dessous du niveau du contact direct, les vapeurs 20 d'agent de congélation dégagées pendant l'extraction de chaleur causeraient une turbulence de l'air au-dessus de l'interface et se mélangeraient à l'air. Le maintien de l'interface au-dessus du niveau de contact direct évite cette cause de mélange entre la vapeur d'agent de congélation et l'air. La distance 25 de l'interface au-dessus du niveau de contact direct est relativement peu importante du moment qu'elle est suffisante pour que les vapeurs d'agent de congélation dégagées ne perturbent pas notablement l'interface. Le niveau de l'interface dans le récipient d'extrac-30 tion de chaleur est maintenu par un condenseur de vapeur logé séparément et situé hors du récipient d'extraction de chaleur. L'enveloppe est reliée à la zone d'extraction de chaleur située à l'intérieur du récipient par un conduit à vapeur d'agent de congélation et un dispositif de retour d'agent de congélation 35 liquide. De la vapeur passe de façon réglable à travers le conduit sous l'action d'un régulateur d'amenée de vapeur qui amène au condenseur de vapeur de la vapeur d'agent de congélation dégagée dans la zone d'extraction de chaleur. Le régulateur d'amenée de vapeur peut être un ventilateur ou une soufflerie situé BAD ORIGINAL 70 44504 13 2070800 soit à l'intérieur du conduit à Tapeur soit au-dessus du condenseur dans un parcours menaat à l'atmosphère extérieure. Le conduit d'amenée de vapeur peut être un tuyau d'amenée de vapeur. Le niveau de l'interface dans la zone d'extraction 5 de chaleur est déterminé par un détecteur de composition de vapeur qui, par coopération avec tous moyens de réglage appropriés, règle le régulateur d'amenée de vapeur de la façon nécessaire pour maintenir l'interface au niveau désiré. L'agent de congélation liquide venant du condenseur est ramené à la zone 10 d'extraction de chaleur par un conduit à liquide tel qu'un tuyau. Le liquide peut être conduit à la zone d'extraction de chaleur par gravité ou au moyen d'une pompe et on l'utilise pour extraire de la chaleur des articles par contact direct. Etant donné que l'enveloppe de condenseur est séparée du récipient 15 d'extraction de chaleur, il est possible de fermer tous les passages entre les deux enceintes et de laisser seulement s'échauffer, pendant le nettoyage, celui qui a besoin d'être nettoyé. Afin de maintenir l'interface dans l'enveloppe de condenseur en dessous du niveau de tous les parcours menant à l'at-20 mosphère extérieure, le sommet du cohdenseur est de préférence situé en dessous du niveau de tous ces parcours. La configuration optimum du condenseur de vapeur varie selon le degré de fluctuation de la charge de congélation. Dans ces conditions de charge constante c'est-à-dire dans des conditions qui n'amènent 25 pas l'interface à monter ni à descendre, la configuration la plus avantageuse est un condenseur mince et haut qui permet de diminuer l'aire de l'interface, diminuant ainsi la diffusion. Toutefois, dans les conditions de Charge fluctuante c'est-à-dire dans des conditions qui amènent l'interface à monter et à des-30 cendre, la configuration la plus avantageuse est un condenseur aussi court en direction verticale et aussi long et large dans le plan horizontal qu'il est possible. Oette disposition diminue la distance verticale dont l'interface monte et descend pendant le fonctionnement du système» En diminuant cette distan-35 ce verticale, on réduit la vitesse à laquelle l'interface se déplace sous l'effet des variations dans les conditions de fonctionnement du système, ce qui entraîne une diminution du mélange au-dessus de l'interface. Ainsi, la configuration du condenseur de vapeur est généralement un compromis entre les consi 70 44504 H 2070800 dérations de charge constante et de charge fluctuante. Le condenseur de vapeur peut être un seul dispositif de grandeur appropriée ou une combinaison de deux ou plusieurs dispositifs. Dans le fonctionnement du système ouvert d'extraction 5 de chaleur selon l'invention, on peut diminuer les pertes de vapeur d'agent de congélation en maintenant aussi invariable que possible le volume d'air au-dessus d'une interface entre air et vapeur d'agent de congélation. Une turbulence dans ce volume d'air perturbe l'interface ce qui fait que l'air se mélange à 10 des quantités supplémentaires de vapeur d'agent de congélation, supérieures à la quantité qui se trouve déjà dans l'air par suite de la diffusion et de la convection thermique. Si le détecteur de composition de vapeur décrit plus haut et le régulateur d'amenée de vapeur qui coopère avec lui 15 sont suffisamment sensibles, la quasi-totalité de la fluctuation d'interface dans le récipient d'extraction de chaleur pendant le■fonctionnement peut être transférée à l'enveloppe de condenseur de vapeur. On peut diminuer le mélange de vapeur d'agent de con-20 gélation et d'air en réduisant au minimum la turbulence causée par l'introduction d'articles dans le récipient et leur retrait. Il faut introduire les articles dans la zone d'extraction de chaleur pratiquement sans perturber l'air au-dessus de l'interface et pratiquement sans introduire d'air en dessous de l'in-25 terface. Il faut aussi retirer les articles du récipient pratiquement sans perturber l'air au-dessus de l'interface. Un procédé approprié d'introductioh des articles consiste à les faire passer par une ouverture d'entrée qui communique librement pour la vapeur avec la zone d'extraction de cha-30 leur. Une fois que les articles ont été introduits, on les fait descendre de l'ouverture d'entrée à travers l'interface pour les amener dans la zone d'extraction de chaleur. Une communication libre entre l'atmosphère extérieure et la zone d'extraction de chaleur est importante parce qu'elle pexmet à la vapeur 35 d'agent de congélation de déplacer l'air qui entoure les articles pendant qu'ils passent par l'interface pratiquement sans perturber l'interface ni introduire une quantité notable d'air en dessous de l'interface. On réduit la turbulence au minimum pendant l'introBAD ORIGINAL 70 kk50k 15 2070800 duction des articles par l'ouverture d'entrée en les faisant arriver lentement de l'ouverture d'entrée à l'interface, les vitesses appropriées varient selon la grandeur et la forme des articles introduits, Généralement, il est préférable que les 5 articles se meuvent de l'ouverture d'entrée à l'interface à une vitesse qui ne dépasse pas 30,48 mètres par minute. De préférence, les articles passent de l'ouverture d'entrée à l'interface à une vitesse inférieure à 15,24 mètres par minute. De préférence, il n'y a pas non plus de mouvement de retournement pouvant 10 créer une turbulence. On fait de préférence passer les articles de l'ouverture d'entrée à l'interface par un passage d'entrée, le rôle du passage d'entrée est de limiter plus ou moins la surface ouverte dans la zone d'entrée ce qui réduit les courants de con-15 vection et le volume d'air poussé à l'extérieur par l'ouverture d'entrée dans des conditions déchargé fluctuante . le passage tend aussi à réduire l'effet des courants d'air ambiants. [Toutefois, ce passage ne doit pas restreindre la communication pour la vapeur entre la zone d'extraction de chaleur et l'ouver-20 ture d'entrée. On peut utiliser plusieurs dispositifs de transport, pour transporter les articles de l'ouverture d'entrée à la zone d'extraction de chaleur, les transporteurs propres à manipuler des articles solides comprennent des transporteurs à courroie 25 tels que des courroies de toile métallique et d'autres courroies perforées et des courroies imperméables, les transporteurs à vis d'Archimède, les transporteurs vibratoires à course courte, etc.. Il faut choisir les transporteurs de manière à réduire au minimum la turbulence de l'air au dessus de l'interface entre 30 air et vapeur d'agent de congélation et à permettre la communication libre entre l'atmosphère extérieure et la zone d'extraction de clialeur. On peut introduire des produits liquides par l'ouverture d'entrée par exemple en les faisant descendre par une auge ou un conduit d'où ils tombent dans un bain d'agent 35 de corrélation. Une fois le liquide congelé, on peut le manipuler co:.mie un solide. Pour manipuler les liquides qui doivent être refroidis et non congelés, le plus facile a± de les enfermer d'abord dans un récipient. Un autre procédé d'introduction des articles dans la 70 44504 16 2070800 zone d'extraction de chaleur qui convient aux liquides et aux semi-solides consiste à les refouler en dessous de l'interface par un tuyau qui ne communique pas avec l'atmosphère. Quand on introduit des articles de cette façon, il est important que le 5 tuyau scit rempli d'un courant continu des articles de sorte qu'on n'introduit pratiquement pas d'air ni autre gaz non condensable en dessous de l'interface. L'introduction d'air en dessous de l'interface cause un mélange d'air et de vapeur d'agent de congélation. Toute pompe ordinaire servant à la manipulation 10 de denrées alimentaires peut servir aux articles relativement fluides et on peut utiliser des dispositifs d'extrusion appropriés pour les semi-solides comme la pâte à pâtisserie. Une fois qu'on a fait passer les articles à travers la zone d'extraction de chaleur, oh peut les retirer du récipient 15 en les faisant monter à travers l'interface et en les faisant sortir du récipient par une ouverture de sortie qui est en communication libre pour la vapeur avec la zone d'extraction de chaleur. On réduit la turbulence au minimum pendant le retrait des articles en les faisant monter lentement de l'interface 20 à l'ouverture de sortie. De préférence, on fait monter les articles aux mêmes vitesses qui sont prescrites pour les amener de l'ouverture d'entrée à l'interface. A mesure que les articles montent, la vapeur d'agent de congélation est remplacée par de l'air. Les transporteurs qui servent à retirer les arti-25 cles du récipient peuvent être tous les transporteurs mentionnés comme permettant d'amener des articles solides de l'ouverture d'entrée à la zone d'extraction de chaleur. Toujours par analogie avec les méthodes, décrites plus haut pour l'introduction d'articles dans le récipient, on peut retirer les articles 30 de la zone d'extraction de chaleur et/ou du récipient par tous moyens qui ne perturbent pratiquement pas l'air au-dessus de l'interface et qui n'introduisent pratiquement pas d'air en dessous de l'interface. Par exemple, il a été dit que l'on peut introduire en dessous de l'interface des liquides et des semi-35 solides à congeler en les faisant passer par un tuyau qui ne communique pas avec l'atmosphère. De même, on peut retirer des articles de la zone d'extraction de chaleur et/ou du récipient par un tuyau. En pareil cas, le liquide ou le semi-solide qui assure l'étanchéité entre l'intérieur du récipient et l'atmos- BAD ORIG'NAL 70 44504 17 2070800 phère extérieure n'est pas nécessairement l'article à traiter. On peut utiliser tout liquide ou semi-solide approprié pour former le joint, les articles traités étant retirés de la zone d'extraction de chaleur et/ou du récipient dans ou à travers le 5 liquide ou le semi-solide. On peut aussi réduire les pertes de vapeur d'agent de congélation vers l'atmosphère en augmentant la distance entre une interface et les ouvertures extérieures, ce qui assure un plus long parcours des vapeurs d'agent de congélation qui s'é-10 chappent par diffusion, la mesure dans laquelle cette dimension verticale est accrue dépend des considérations économiques. Etant donné que la quantité de vapeur d'agent de congélation /de* "rend d'une interface à l'air au-dessus de l'interface est fonction de l'aire de l'interface, les pertes de vapeur 15 d'agent de congélation tendent aussi à diminuer par le fait que la section horizontale de la poche de vapeur située à l'intérieur du récipient d'extraction de chaleur diminue. On peut y parvenir en- remplissant ou en "bouchant autrement toute poche de vapeur superflue qui est traversée par l'interface dans le réci-20 pient d'extraction de chaleur. Etant donné qu'il est nécessaire que le condenseur de vapeur couvre une aire horizontale assez large, la section horizontale minimum de la poche de vapeur à l'intérieur de l'enveloppe de condenseur est généralement déterminée par la surface occupée par le condenseur de vapeur. 25 On peut aussi diminuer les pertes de vapeur d'agent de congélation en stabilisant le niveau d'une interface entre air et vapeur d'agent de congélation. Si une interface monte et descend constamment, il en résulte un mélange accru d'air et de vapeur d'agent de congélation. D'autre part, lorsqu'une 50 interface monte, de l'air, qui peut contenir des quantités relativement grandes de vapeur d'agent de congélation, est refoulé à l'extérieur par les ouvertures extérieures. On peut stabiliser le niveau d'une interface en amenant les articles à un débit constant dans le récipient d'extraction de chaleur,, 55 On peut aussi réduire les pertes de vapeur d'agent de congélation en diminuant l'effet des courant d'air ambiants sur l'air situé au-dessus d'une interface. On peut obtenir cette diminution en prévoyant un couvercle supérieur contenant la surface .minimum d'ouverture extérieure nécessaire au fonction- 70 44504 2070800 nement approprié du système. Dans des conditions de charge constante, plus l'aire de l'ouverture extérieure est petite, plus petites seront les pertes par diffusion à travers l'ouverture. Par contre, quand on travaille dans des conditions de charge 5 fluctuante, il est préférable que l'aire de l'ouverture soit assez grande pour que l'air atmosphérique, qui descend à travers l'ouverture pendant que l'interface descend n'entre pas à une vitesse telle qu'il en résulte une turbulence notable dans l'air au-dessus de l'interface. 10 Afin d'assurer l'égalisation de pression dans des con ditions de charge fluctuante tout en évitant en même temps la turbulence causée par la convection thermique et les courants d'air ambiants, il est préférable qu'il existe au-dessus de l'interface une zone calme contenant une masse d'air calme qui ne 15 se meut pratiquement que sous l'effet du mouvement vertical de l'interface et au-dessus de laquelle se trouve un parcours menant à l'atmosphère extérieure, par exemple une ouverture extérieure qui communique librement pour la vapeur avec l'interface appropriée. En disant que l'air ne se meut pratiquement que sous 20 l'effet du mouvement vertical de l'interface, on. entend qu'il n'y "a pas de mouvement notable d'air à l'intérieur de la zone calme sous l'effet de là convection thermique ou des courants d'.air ambiants, le seul mouvement de l'air se faisant pratiquement dans la direction verticale et essentiellement sous l'effet du 25 mouvement ascendant et descendant de l'interface. Quand une zone calme a un volume suffisant, elle a pour effet de permettre au système de tolérer des variations notables dans le débit auquel les articles sont introduits sans augmenter notablement les pertes de vapeur d'agent de congéla-30 tion. Une grande zone calme présente dans sa région inférieure une réserve d'air qui monte et descend avec une interface mais ne passe jamais par une ouverture extérieure. Etant donné l'absence pratique de mélange dans la zone calme, l'air qui se trouve dans la région supérieure de la zone et qui passe par l'ou-35 verture extérieure au-dessus de la zone quand l'interface monté contient une concentration relativement faible de vapeur d'agent de congélation. Afin de rendre maximal l'effet de stabilisation de la masse d'air calme située au-dessus du condenseur de vapeur 70 44504 19 2070800 dans l'enveloppe de condenseur, il faut que la masse d'air ait un volume représentant au moins la moitié environ du volume de la poche de vapeur dans l'enveloppe de condenseur entre le niveau le plus bas de l'interface pendant le fonctionnement lors-5 qu'il ne passe pas d'articles à travers la zone d'extraction de chaleur et le niveau le plus haut de l'interface pendant le fonctionnement lorsqu'il passe à travers la zone d'extraction de chaleur un débit nominal maximum d'articles. De préférence encore, cette -.-liasse d'air calme doit avoir un volume au moins à 10 peu près égal au volume de la poche de vapeur entre ces deux niveaux. Quand la masse d'air calme est de cette dimension, on obtient un avantage supplémentaire. Elle est suffisamment grande pour que, lorsque l'interface descend de son niveau le plus haut à son niveau le plus bas, l'air venant de l'atmosphère ex-15 térieure et aspiré dans la zone calme n'atteint jamais les surfaces d'échange de chaleur du condenseur de vapeur. Ainsi, même quand l'atmosphère extérieure est humide, on évite un givrage excessif du condenseur. On dispose de divers moyens de tranquillisation qui 20 suppriment la convection thermique et les courant d'air ambiants dans une zone calme tout en permettant à une masse d'air de se mouvoir sous l'effet du mouvement vertical d'une interface. Un moyen de tranquillisation doit aussi pemettre une communication libre peur la vapeur entre l'intérieur du récipient ou 25 de l'enveloppe et l'atmosphère extérieure, les moyens appropriés comprennent des déflecteurs appropriés, une matière faiblement tassée telle que des fibres de laine de verre et des structures en nid d'abeilles. Il est préférable que les moyens de tranquillisation limitent la direction générale d'écoulement dans la 30 zone calme à la direction verticale sans causer de variation notable de la. vitesse ou de la direction lorsque l'air se meut à travers la zone calme car ces variations tendant à causer une turbulence. En conséquence, le moyen préféré de tranquillisation est une structure en nid d'abeilles placée verticalement qui 35 ressemble à mie série de tubes parallèles de diamètre relativement petit, entasses étroitement, placés en direction verticale. Généralement, le volume d'une zone calme est défini par le volume à l'intérieur duquel se trouvent les moyens de tranquillisation. 70 44504 2070800 L'aire de l'ouverture au-dessus d'une zone calme n'a pas d'importance à condition qu'elle soit suffisamment grande pour qu'il ne se produise pas de différences notables de pression de part et d'autre de l'ouverture. De telles différences 5 de pression auraient pour effet que de l'air extérieur passerait à travers l'ouverture à grande vitesse, causant ainsi une turbulence. De-préférence, l'aire d'une ouverture au-dessus d'une zone calme est d'au moins 1/100 environ de la section horizontale de la poche de vapeur située dans la zone calme. 10 Si le régulateur d'amenée de vapeur décrit, plus haut est une soufflerie à vitesse variable située dans un parcours menant à l'atmosphère extérieure au-dessus du condenseur, il n'y a pas de couvercle supérieur séparé pour l'enveloppe de condenseur et la condition susdite d'aire minimum d'ouverture ne 15 s'applique pas. Un moyen de tranquillisation est de préférence prévu dans la zone calme pour réduire au minimum les effets de la turbulence dans l'air au-dessus de l'interface. A mesure que l'échappement de vapeur d'agent de congélation dans l^feone d'extraction de chaleur augmente et diminue conformément aux varia-20 tions de charge du système de congélation, le débit de la soufflerie à vitesse variable augmente ou diminue sous l'action des moyens de commande et de l'air sort de l'enveloppe de condenseur ou y entre dans la mesure voulue pour maintenir l'équilibre de pression avec l'atmosphère. 25 Le niveau de l'interface entre air et vapeur d'agent de congélation n'est généralement pas le même dans tout le récipient d'extraction de chaleur. Par exemple, quand le récipient est subdivisé en zones, notamment s'il existe des passages d'entrée et de sortie, le niveau de l'interface dans la zone d'ex-30 traction de chaleur tend à se trouver en dessous du niveau de l'interface dans les zones d'entrée et de sortie. Oes différences de niveau résultent de différences dans la température et la résistance au courant de vapeur dans les différentes zones. La température à tout niveau du récipient n'est pas 35 nécessairement la même dans toutes les zones. Etant donné que le contact avec l'agent de congélation liquide s'effectue dans la zone d'extraction de chaleur, la température" dans cette zone tend à être un peu inférieure à la température des zones d'entrée et de sortie. La grandeur.de cette différence de tempéra- BAD ORIGINAL 70 44504 21 2070800 ture est influencée par le degré d'isolement entre les zones, c'est-à-dire par le fait qu'il existe ou non des passages d'entrée et de sortie. La température dans la zone d'entrée est encore accrue par les articles relativement chauds qu'on introduit 5 à travers celle-ci. Etant donné l'effet de la température sur la densité des gaz, les gaz plus chauds qui se trouvent dans les zones d'entrée et de sortie sont notablement moins denses que les gaz situés dans la zone d'extraction de chaleur. La densité des gaz 10 entre 10 et 20°C par exemple représente seulement environ 80$ de la densité des mêmes gaz à une température type de condenseur de vapeur de -43°C. Etant donné que les gaz plus denses situés dans la zone d'extraction de chaleur ont une hauteur de pression statique plus grande que les gaz moins denses situés dans les 15 zones d'entrée et de sortie, le niveau de l'interface dans la zone d'extraction de chaleur tend à être plus bas que dans les, zones plus chaudes. Dans l'invention, en retirant de la vapeur d'agent de congélation du récipient d'extraction de chaleur, on arrive à maintenir suffisamment bas les niveaux de vapeur dans 20 les zones d'entrée et de sortie pour qu'on n'ait pas besoin de passages élevés pour les transporteurs d'entrée et de sortie. Dans l'invention, le récipient d'extraction de chaleur peut contenir une seule ouverture extérieure. Cette unique ouverture peut résulter de l'absence d'un couvercle supérieur sur 25 le récipient ou d'un couvercle supérieur contenant une seule ouverture extérieure. L'ouverture unique peut être une ouverture de sortie quand les articles sont introduits dans la zone d'extraction de chaleur par un tuyau ou bien elle peut être une ouverture par laquelle des articles sont aussi bien introduits que 30 retirés. Quand on congèle des aliments solides dans un récipient couvert, il est préférable qu'il existe ai moins deux ouvertures extérieures, l'une pour 1'introduction des aliments et l'autre pour leur retrait. Etant donné que généralement les 35 aliments ont une teneur notable en humidité, il n'est pas désirable de faire entrer des aliments dans le récipient et de les en faire sortir par la même ouverture étant donné que la vapeur d'eau qui entoure les aliments introduits tend à se condenser sur les aliments congelés que l'on retiré. Il s'ensuit la forma 70 44504 ^ 2070800 tion d'une couche indésirable de givre sur les aliments congelés. Quand le récipient d'extraction de chaleur contient une zone calme, il est préférable qu'il y ait au moins deux ouvertures extérieures. Il est peu pratique d'utiliser l'ouverture § située au-dessus de la zone calme pour introduire ou retirer des articles, car cela pourrait contrarier les moyens de tranquillisation, De préférence, il n'y a pas plus de trois ouvertures extérieures car les ouvertures supplémentaires peuvent augmenter les pertes de vapeur d'agent de congélation vers l'atmosphère. 10 le fonctionnement de l'invention ne dépend pas d'une méthode particulière de mise en contact directe des articles avec l'agent de congélation, liquide. On peut par exemple mettre les articles en contact par immersion dans un bain d'agent de congélation liquide, en y pulvérisant de l'agent de congélation 15 liquide, etc.. On peut effectuer l'extraction de chaleur soit en mettant les articles en contact en continu avec l'agent de congélation liquide jusqu'à ce que la quantité de chaleur désirée ait été extraite ou bien par une technique de congélation interrompue dans laquelle on commence par mettre les articles 20 en contact avec l'agent de congélation liquide jusqu'à ce qu'une partie seulement de la quantité de chaleur désirée soit extraite, puis on les retire du contact avec le réfrigérant, laissant ainsi la coquille de glace fluer à froid et dissiper les contraintes internes avant de reprendre le contact avec l'agent de congéla-25 tion. Dans l'invention, on peut faire passer les aliments à travers la zone d'extraction de chaleur en utilisant des moyens de transport appropriés. Des moyens appropriés au mouvement des articles à travers la zone ds extraction de chaleur comprennent 30 un courant de réfrigérant liquide, un jet gazeux traversant la surface d'une masse d'agent de congélation liquide, une vis d'Ar-chimède, une courroie perforée, etc.. Quand le premier contact entre les aliments solides et l'agent de congélation liquide doit se faire sur un transporteur à courroie, le transporteur 35 doit présenter une surface de contact minimum avec les aliments de manière à réduire au minimum l'adhérence des aliments au transporteur par gel. Un transporteur approprié à cet effet est un transporteur à toile métallique qui a un contact ponctuel avec les aliments. Des transporteurs à toile métallique portant un 70 kk50k 23 2070800 revêtement non adhérent, par exemple de poly tétrafluor éthylène, peuvent aussi convenir. Pour illustrer un mode d'exécution particulier de l'invention, l'appareil représenté sur le dessin annexé sera décrit 5 en supposant qu'il sert à congeler des particules solides de denrées alimentaires. L'appareil de congélation d'aliments comprend un récipient de congélation ouvert et isolé 1 qui contient une zone d'entrée 2, une zone d'extraction de chaleur 3 et une zone de sortie 4. Des particules alimentaires 5 sont introdui-10 tes par l'ouverture d'entrée 6 et entraînées vers le "bas et dans le passage d'entrée 7 par un transporteur d'entrée 8 qui a une structure en toile métallique et porte des tasseaux 9 ayant la hauteur et l'espacement appropriés aux aliments manipulés. Les particules alimentaires se dirigent vers le bas 15 à travers l'interface entre air et vapeur d'agent de congélation 10 et tombent en chute libre dans une masse d'agent de congélation liquide 11 contenue dans le plateau de congélation rapide. 12. A mesure que les aliments sont transportés vers le bas, l'air contenu dans les interstices des particules alimen-20 taires est remplacé par de la vapeur lourde d'agent de congélation. Les particules alimentaires qui tombent en chute libre du transporteur 8 plongent généralement sous la surface de l'agent de congélation liquide. Par suite, il se forme rapidement une croûte ou coquille congelée sur les particules alimentai-25 res. Les particules montent alors et flottent à la surface de l'agent de congélation liquide qui a une densité supérieure à celle des aliments. L'action vigoureuse d'ébullition de l'agent de congélation lorsqu'il est vaporisé par la chaleur extraite sépare les particules alimentaires qui pourraient autrement se 30 congeler ensemble en plongeant dans l'agent de congélatioh. line fois que la croûte gelée est formée à la surface des particules alimentaires, elles n'ont plus tendance à adhérer entre elles. La formation rapide de la croûte gelée assure aussi que des liquides naturels et additifs ne soient pas perdus par les 35 particules alimentaires. La profondeur du liquide dans le plateau 12 doit être suffisante pour que des particules alimentaires tombant en chute libre du transporteur ne touchent pas le fond du plateau. L'agent de congélation liquide est amené au plateau 12 par une pompe 70 44504 24 2070800 de circulation réglable 13. Un courant constant à la surface de l'agent de congélation contenu dans le plateau est causé par le déflecteur 14 ce qui assure un mouvement rapide des aliments de la zone de chute libre vers le point de déversement 15» sans 5 recyclage en aucune partie du plateau. En réglant le laps de temps pendant lequel les aliments restent dans le plateau, on peut obtenir le degré de congélation désiré. Le courant d'agent de congélation liquide venant du plateau 12 entraîne les aliments sur le transporteur de sortie 10 16 qui est aussi en toile métallique et qui est plus large et présente des tasseaux 17 plus hauts que le transporteur d'entrée 8 mais est par ailleurs similaire. Etant donné que l'on peut maintenant empiler les aliments congelés sans qu'ils adhèrent ensemble, le transporteur de sortie 16 se déplace plus lentement 15 que le transporteur d'entrée 8. A mesure que les aliments congelés sont transportés vers le haut à travers l'interface entre air et vapeur d'agent de congélation 10, en passant par le passage de sortie 18 pour aller vers l'ouverture de sortie 19» la vapeur lourde d'agent de congélation qui se trouve dans les in-20 terstices des particules alimentaires est remplacée par de l'air et S"1 écoule vers le bas en direction de la zone d'extraction de chaleur. L'agent de congélation liquide qui s'écoule à travers le transporteur de sortie est recueilli dans la cuvette 20. La vapeur d'agent de congélation dégagée dans le plateau 25 de congélation 12 ou ailleurs est retirée du récipient de congélation 1 par l'orifice 21 sous l'action de la soufflerie à vitesse variable 22 pour être amené à 1'enveloppe de condenseur 23 qui est aussi un récipient ouvert isolé. L'enveloppe de condenseur peut se trouver au-dessus ou en dessous du récipient d'ex-30 traction de chaleur, en tout endroit approprié aux besoins de l'installation. La vapeur d'agent de congélation est condensée par le condenseur à faisceau de tubes parallèles à ailettes 24. Le condensetir est 1 ' évaporateur d'un système classique de réfrigération utilisant comme.réfrigérant l'ammoniac ou un fluorocar-35 bure et donne une température de surface appropriée à la condensation des vapeurs d'agent de congélation venant du récipient de congélation. L'agent de congélation liquide condensé par le condenseur de vapeur 24 est renvoyé à la cuvette 20 par la pompe 25. Facultativement, la soufflerie 22 peut être située au-dessus BAD ORIGINAL 70 44504 25 2070B00 du condenseur dans un parcours menant à l'atmosphère extérieure. Etant donné que le débit auquel la vapeur d'agent de congélation se dégage varie selon le débit auquel les aliments sont introduits, le niveau de l'interface 10 tend à monter et 5 à descendre. Le point d'échantillonnage de l'analyseur de composition de vapeur 26 est situé dans la zone d'extraction de chaleur à une hauteur appropriée pour permettre de maintenir l'interface au niveau désiré par réglage de la vitesse de la soufflerie au moyen du système de commande 27. 10 On réduit au minimum la perte de vapeur d'agent de congélation depuis la poche de vapeur de la zone d'échange de chaleur en retardant la convection thermique et les courants d'air ambiants dans cette zone. Une structure en nid d'abeilles en papier imprégnée de résine phénolique 28 est installée au-15 dessus de toute région de contact avec le liquide pour créer une zone calme. Un couvercle pare-poussière 29 situé au-dessus du haut de la structure en nid d'abeilles 28 est prévu pour diminuer l'entrée des impuretés véhiculées par l'air mais il ne . doit pas restreindre la respiration dans les passages des nida 20 d'abeilles. Les espacements situés au-dessus des passages d'entrée et de sortie et auprès de la structure en nid d'abeilles 28 sont remplis par des morceaux de matière isolante à cellules fermées ou autres barrières imperméables comme indiqué en 30 et 31. 25 Le niveau d'interface dans l'enveloppe de condenseur 23 tend aussi à monter et à descendre avec les variations du débit auquel les aliments sont introduits dans la zone d'échange de chaleur. Pendant le fonctionnement avec passage d'une quantité maximale nominale d'aliments à travers la zone d'échange 30 de chaleur, l'interface se trouve aux 2/3 environ de la hauteur du condenseur 24, comme l'indique le niveau 32. La portion du condenseur qui se trouve au-dessus du niveau 32 fournit un excès de surface de condensation pour les surpressions, perturbations et défauts de distribution de vapeur. Au repos, quand on ne fait 35 pas passer d'aliments à travers le récipient, l'interface se trouve juste au-dessus du fond du condenseur comme indiqué au niveau 33. On réduit au minimum la perte de vapeur d'agent de congélation depuis la poche dé vapeur située au-dessus du conden 70 44504 26 2070800 seur en retardant la convection thermique et les courants d'air ambiants dans cette région. Une structure en nids d'abeilles de papier imprégné de résine phénolique 34 est installée au-dessus de toute 3a région du condenseur pour créer une zone calme. 5 le couvercle pare-poussière 35 situé au-dessus de la structure en nid d'abeilles 34 est prévu pour réduire la pénétration d'impuretés véhiculées par l'air mais ne restreint pas la respiration dans les passages des nids d'abeilles. Si la soufflerie 22 est placée dans la position facultative au-dessus du conden-10 seur, il n'y a généralement pas de couvercle pare-poussière séparé au-dessus du sommet de l'enveloppe de condenseur. La congélation d'aliments à haute teneur en humidité, spécialement quand ils sont en morceaux ou en tranches ou bien la congélation immédiate d'aliments que 1*011 a blanchis ou trai-15 tés autrement par des saumures aqueuses ainsi qu'il est courant, peut entraîner une admission importante d'humidité dans le récipient de congélation» La vapeur de l'agent de congélation préféré, qui est le dichlorodifluorométhane, forme un hydrate cristallin ou semi-solide en présence de vapeur d'eau à des tempé-20 ratures comprises entre 0 et 7°0 environ. Si cet hydrate se forme sur les aliments pendant le processus de congélation, alors, pendant le dégel, il peut communiquer aux aliments une apparence mousseuse peu attrayante résultant de la décomposition de l'hydrate en vapeur de dichlorodifluorométhane et en eau. 25 L'encrassement du condenseur 24 par la glace ou l'hy drate diminue l'efficacité du condenseur et risque de limiter la durée de fonctionnement du procédé en obligeant à arrêter périodiquement l'appareil pour l'entretien. Si on le désire, on peut diviser le condenseur en sections dont on peut chauffer 30 certaines au moyen d'un courant intérieur de gaz chaud pour enlever la glace pendant que les autres sections restent en service. On peut aussi mettre hors service certaines des sections pendant les temps de fonctionnement à vide. Etant donné que le condenseur est placé selon l'inven-35 tion dans une enveloppe séparée, il est possible de nettoyer soit la section de condensation soit la section de congélation de l'appareil sans permettre à l'autre section de s'échauffer. En outre, par suite de cette disposition, les interruptions du processus de congélation pour le nettoyage sont réduites au i 70 44504 27 2070800 minimum. Quand en met initialement en route l'opération de congélation, on chasse de l'air de la zone d'échange de chaleur et de l'enveloppe de condenseur au moyen de vapeur d'agent de con-5 gélation qui entre dans le récipient 1 et provient de toute source appropriée telle qu'un réservoir ou une bouteille de transport 36 avant de refroidir le condenseur de vapeur 24 à la température de fonctionnement. De cette manière, l'air humide est éliminé de la région du condenseur sans formation de givre sur les 10 surfaces d'échange de chaleur. Quand le niveau de la vapeur d'agent de congélation atteint le sommet du condenseur de vapeur 24» on abaisse la température du condenseur en dessous du point d'ébullition de l'agent de congélation liquide. Dn introduit alors de l'agent de congélation dans le récipient sous forme de 15 liquide ou de vapeur, de préférence de liquide. On commence la congélation des aliments quand la quantité d'agent de congélation liquide est suffisante pour établir un écoulement de liquide à travers la pompe 13 et le plateau de congélation 12. Tout excès d'eau ou autre liquide introduit avec les aliments par 20 l'ouverture d'entrée 6 passe à travers le transporteur d'entrée 8 pour arriver dans la région de nettoyage 37 et est évacué par la vanne de vidange 38 » Pour entretenir l'appareil ou à la fin d'une opération de congélation, on retire l'agent de congélation du récipient 25 de congélation au moyen de la pompe de vidange 39. On refoule l'agent de congélation dans le réservoir 40 qui a une capacité suffisante pour contenir sous forme liquide tout l'agent de congélation du système de réfrigération et qui est conçu pour résister à la pression engendrée quand l'agent de congélation at-30 teint la température ambiante. Le réservoir 40 peut se trouver au-dessus ou en dessous du fond du récipient de congélation. Quand on reprend l'opération de congélation après un arrêt prolongé, on chasse de l'air de la zone d'échange de chaleur et de l'enveloppe de condenseur au moyen de vapeur d'agent 35 de congélation qui vient du réservoir 40 par la vanne de retour 41, avant de refroidir le condenseur de vapeur 24 à la température de fonctionnement. Quand le niveau de la vapeur d'agent de congélation atteint le sommet du condenseur 24» on ajuste la température du condenseur en dessous du point d'ébullition 70 44504 28 2070800 de l'agent de congélation liquide. Quand tout l'agent de congélation liquide contenu dans le récipient 40 est vaporisé, on peut éliminer par la vanne de vidange 42 toute boue ou tout résidu qui reste dans le récipient. On amène alors de l'agent de 5 congélation de complément venant du réservoir 36 selon les besoins. la boue ou le résidu qui restent dans le récipient 40 sont de deux types, celui qui est soluble dans l'agent de congélation et celui qui est insoluble. Si on le désire, on peut éliminer ce dernier de l'agent de congélation entre le moment 10 où il quitte la cuvette 20 et le moment où il entre dans le récipient 40. Par exemple, on peut installer un filtre grossier entre la pompe 39 et- le récipient 40 pour éliminer les solidés pouvant être filtrés. Toutes les parties de l'appareil de congélation qui 15 entrent en contact avec les aliments doivent être faites en matériaux pouvant être nettoyés par les méthodes normalement employées pour nettoyer les appareils de manipulation d'aliments. On peut nettoyer le transporteur d'entrée 8 pendant le fonctionnement chaque fois que de la glace ou des débris d'aliments s'ac-20 cumulent sur la courroie transporteuse. On pulvérise une solution* détergente appropriée sur le brin de retour du transporteur au moyen d'un collecteur de pulvérisation 43 de manière à déloger les débris qui sont évacués de l'enveloppe par la vanne 38. On peut utiliser le collecteur à air 44 pour souffler de l'air 25 à travers la courroie transporteuse de manière à éliminer l'eau de la courroie avant de placer des aliments sur celle-ci. On peut commander manuellement la soufflerie à vitesse variable 22 pour retirer rapidement du récipient de congélation toute la vapeur d'agent de congélation et des orifices 30 auxiliaires à vapeur (non représentés) peuvent être prévus pour retirer la vapeur d'agent de congélation de la^uvette 20 quand on veut nettoyer le récipient de congélation. Des points d'échantillonnage supplémentaires (non représentés) peuvent être prévus pour l'analyseur de composition de vapeur 26 afin de contrÔ-35 1er le niveau de l'interface dans l'enveloppe de condenseur 23 de façon que de la vapeur d'agent de congélation ne soit pas refoulée hors de l'enveloppe par une vitesse excessive de la soufflerie. On peut aussi commander manuellement la soufflerie 22 quand on établit ou quand on rétablit le courant de vapeur 70 44504 29 2070600 d'agent de congélation. Si la soufflerie 22 ne se trouve pas dans la position facultative au-dessus du condenseur, de l'air venant du récipient de congélation peut être détourné de l'entrée de l'enveloppe de condenseur par une soupape de purge (non 5 représentée) quand on rétablit le courant de vapeur d'agent de congélation après le nettoyage du récipient de congélation. Un point d'échantillonnage de l'analyseur de composition de vapeur peut être prévu à l'endroit de la soupape de purge, auprès de l'enveloppe de condenseur, de manière à vérifier que le cou-10 rant de vapeur d'agent de congélation a été rétabli avant de rouvrir l'entrée de l'enveloppe de condenseur. 70 44504 30 2070800 REVENDICATIONS 1. Procédé pour extraire de la chaleur d'articles par contact direct avec un agent de congélation liquide en ébullition dans un récipient ouvert d'extraction de chaleur sans 5 perte notable de chaleur vers l'atmosphère, qui consiste : (A) à maintenir un agent de congélation liquide en ébullition, constitué par un halogénohydrocarbure saturé polyfluoré en C.j à G^, dans une zone d'extraction de chaleur du récipient, ledit agent de congélation ayant un point df ébullition nor- 10 mal d'environ 5 à -50°C et une densité de vapeur à son point d'ébullition normal qui est au moins à peu près double de celle de l'air à la même température, (B) à faire passer de façon réglable de la vapeur d'agent de congélation de la zone d'extraction de chaleur à une enveloppe 15 ouverte disposée à distance et contenant un condenseur de vapeur, (C) à maintenir une interface entre gaz non condensable et vapeur d'agent de congélation dans le récipient et dans l'enveloppe, en faisant fonctionner le condenseur de vapeur pla- 20 cé dans l'enveloppe à une température inférieure au point "d*ébullition normal de l'agent de congélation liquide, le niveau de l'interface dans le récipient se trouvant en dessous du niveau de tous les parcours qui mènent à l'atmosphère extérieure et qui sont en communication libre pour la va- 25 peur avec la zone d'extraction de chaleur mais au dessus du niveau où les articles entrent en contact direct avec l'agent de congélation liquide, et le niveau de l'interface dans l'enveloppe se trouvant en dessous du niveau de tous les parcours menant de l'intérieur de l'enveloppe à l'atmos- 30 phère extérieure, (D) à introduire dans la zone d'extraction de chaleur des articles pouvant être des liquides ou des solides et qui sont à une température supérieure au point d'ébullition normal de l'agent de congélation, pratiquement sans perturber le gaz 35 non condensable situé immédiatement au-dessus des interfaces et sans introduire une quantité notable de gaz non condensable en dessous des interfaces, (E) à faire passer les articles à travers la zone d'extraction de chaleur, 70 44504 2070800 (r) à extraire de la chaleur des articles dans la zone d'extraction de chaleur par contact direct avec l'agent de congélation liquide, et (G-) à retirer les articles du récipient par une ouverture de sor-5 tie pratiquement sans perturber le gaz non condensable au- dessus des interfaces et pratiquement sans introduire de gaz non condensable en dessous des interfaces. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'agent de congélation est le dichlorodifluorométhane. 10 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendica tion 2, dans lequel on extrait la chaleur des articles par une technique de congélation interrompue. 4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3» dans lequel le gaz non condensable est l'air. 15 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4t dans lequel le condenseur de vapeur est un condenseur de vapeur dont le sommet se trouve en dessous du niveau de tous les parcours menant à l'atmosphère extérieure. 6. Procédé selon la revendication 5* dans lequel 20 on maintient aussi une zone calme au-dessus de la zone d'extraction de chaleur et une zone calme au-dessus du condenseur, chaque zone calme contenant une masse calme de gaz non condensable qui ne se meut pratiquement que sous l'effet du mouvement vertical de l'interface correspondante, chaque zone calme étant 25 surmontée d'un parcours menant à l'atmosphère extérieure et qui communique librement pour la vapeur avec l'interface correspondante par l'intermédiaire de la zone calme. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la masse calme de gaz non condensable située dans la zone calme 30 au-dessus du condenseur a un volume qui représente au moins la moitié du volume de la poche de vapeur située dans l'enveloppe de condenseur entre le niveau le plus bas de l'interface pendant le fonctionnement sans passage d'articles à travers la zone d'extraction de chaleur et le niveau le plus haut de l'interface 35 pendant le fonctionnement avec passage d'une quantité nominale maximale d'articles à travers la zone d'extraction de chaleur. 8. Procédé selon la revendication 7» dans lequel la masse calme de gaz non condensable située dans la zone calme au-dessus du condenseur a un volume au moins égal au volume de 70 44504 32 2070800 la poche de vapeur située entre le niveau le plus "bas de l'interface pendant le fonctionnement sans passage d'articles à travers la zone d'extraction de chaleur et le niveau le plus haut de l'interface pendant le fonctionnement avec passage d'une quantité 5 nominale maximum d'articles à travers la zone d'extraction de chaleur. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le parcours qui commence au-dessus d'une zone calme et mène à l'atmosphère est une couverture extérieure dont l'aire est au moins 10 1/100 de la section horizontale de la poche de vapeur située dans lazone calme. 10. Procédé selon la revendication 9» dans lequel on introduit' les articles dans la zone d'extraction de chaleur en les refoulant en dessous de l'interface située dans le récipient 15 par un tuyau qui ne communique pas avec l'atmosphère, et on les retire du récipient en les faisant passer de l'interface située dans le récipient à 1'ouverture de sortie à une vitesse qui ne dépasse pas 30,48 mètres par minute. 11. Procédé selon la revendication 9» dans lequel on 20 introduit les articles dans la zone d'extraction de chaleur en les "introduisant d'abord dans le récipient par une ouverture d'entrée qui est en "communication libre pour la vapeur avec la zone d'extraction de chaleur, puis en les faisant descendre de l'ouverture d'entrée dans la zone d'extraction de chaleur à tra-25 vers l'interface, les articles se mouvant de l'ouverture d'entrée à l'interface à une vitesse qui ne dépasse pas 30,48 mètres par minute et on les retire du récipient en les faisant passer de l'interface située dans le récipient à l'ouverture de sortie à une vitesse qui ne dépasse pas 30,48 mètres par minute. 30 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel on introduit les articles dans la zone d'extraction de chaleur en les faisant passer par un passage d'entrée de l'ouverture d'entrée à l'interface à une vitesse inférieure à 15,24 mètres par minute, et on les retire du récipient en les faisant passer 35 par un passage de sortie de l'interface à l'ouverture de sortie à une vitesse inférieure à 15,24 mètres par minute. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel les articles sont des denrées alimentaires solides et l'agent de congélation présente à son point d'ébullition normal une den- BAD ORIGINAL 70 44504 33 207&800 sité de vapeur au moins trois fois supérieure à celle de l'air à la même température. 14. Procédé selon la revendication 15» dans lequel l'agent de congélation est le dichlorodifluorométhane. 5 15. Appareil d'extraction de chaleur comprenant : (A) un récipient ouvert et une enveloppe ouverte disposée à distance et destinée à un condenseur de vapeur, (B) une zone d'extraction de chaleur située à l'intérieur du récipient et contenant un agent de congélation liquide dont le 10 point d*ébullition à la pression atmosphérique normale est inférieur à la température ambiante, (G) des moyens pour introduire des articles dans la zone d'extraction de chaleur, (D) des moyens pour transporter les articles à travers la zone 15 d'extraction de chaleur, (E) des moyens, situés à l'intérieur de la zone d'extraction de chaleur, pour mettre les articles en contact direct avec l'agent de congélation liquide de manière à former de la vapeur de l'agent de congélation, 20 (F) des moyens pour amener de la vapeur d'agent de congélation — de la zone d'extraction de chaleur à l'enveloppe de conden seur de vapeur, (G) des moyens de condensation de vapeur, situés à l'intérieur de l'enveloppe de condenseur de vapeur, pour maintenir une 25 interface entre gaz non condensable et vapeur d'agent de congélation dans le récipient et dans l'enveloppe, ces moyens étant de dimension suffisante pour condenser pratiquement tout l'agent de congélation vaporisé dans la zone d'extraction de chaleur et conduit à l'enveloppe, le sommet de ces 30 moyens se trouvant en dessous du niveau de tous les parcours qui mènent de l'intérieur de l'enveloppe à l'atmosphère extérieure, (H) des moyens pour détecter la composition de vapeur dans la zone d'extraction de chaleur, afin de déterminer le niveau 35 de l'interface entre gaz lion condensable et vapeur d1 agent de congélation et de régler le débit de moyens de réglage d'amenée de vapeur, (I) des moyens de réglage d1 amenée de vapeur reliés fonctionnel-lement aux moyens de détection de composition de vapeur et 70 44504 34 2070800 aux moyens d'amenée de vapeur de manière à faire passer de la vapeur de façon réglable par les moyens d'amenée de vapeur, (J) des moyens servant à ramener de l'agent de congélation li- 5 quide de l'enveloppe à la zone d'extraction de chaleur, et (E) des moyens servant a amener les articles hors du récipient et de la zone d'extraction de chaleur. 16. Appareil selon la revendication 15» dans lequel les moyens de mise en contact direct des produits avec l'agent 10 de congélation liquide assurent un contact interrompu. 17. Appareil selon la revendication 15 ou la revendication 16, comprenant aussi, au-dessus de la zone d'extraction de chaleur et au-dessus du condenseur de vapeur, un dispositif de tranquillisation qui assure une zone calme et qui ne permet 15 pratiquement le mouvement'de la vapeur dans la-zone calme qu'en direction verticale et, au-dessus de chaque zone calme, un parcours menant à l'atmosphère extérieure et communiquant librement pour la vapeur avec l'interface correspondante à travers la zone calme. 20 18. Appareil selon la revendication 17» dans lequel le parcours menant d'au-dessus d'une zone calme à l'atmosphère extérieure est une ouverture extérieure dont 1'aire représente au moins 1/100 de la section horizontale de la poche de vapeur dans la zone calme, et 1-e dispositif de tranquillisation est une 25 structure en nid d'abeilles placée verticalement. 19. Appareil selon la revendication 18, dans lequel les moyens d'introduction des articles dans la zone d'extraction de chaleur-sont constitués par une pompe communiquant avec la zone d'extraction de chaleur par un tuyau. 30 20. Appareil selon la revendication 18, dans lequel les moyens d'introduction des articles dans la zone d'extraction de chaleur comprennent une ouverture d'entrée qui communique librement pour la vapeur avec la zone d'extraction de chaleur, et un dispositif pour transporter, les articles vers le bas de l'ou- 35 verture d'entrée à la zone d'extraction de chaleur. 21. Appareil selon la revendication 20, comprenant aussi un passage d'entrée s'étendant d'une ouverture d'entrée à la zone d'extraction de chaleur, et un passage de sortie s'étendant de la zone d'extraction de chaleur à l'ouverture de sortie. 3AD ORfQJNAl copy 70 44504 35 2070800 220 Des articles ou produits,' notamment des aliments refroidis ou congelés par extraction de chaleur au moyen d'un procédé selon une quelconque des revendications 1 à 14, ou d'un appareil selon une quelconque des revendications 15 à 210