<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a trait à un procédé de refroidissement de produits animaux et végétaux,comportant l'application de la convection et de la radiation ; il est entendu que les produits contenant un liquide,qui sont de préférence non emballés,sont emmagasinés dans un ou plusieurs gaz ou mélanges de ceux-ci.Le procédé est donc distinct de ce qu'on appelle le refroidissement ou la congélation par contact où les produits sont mis en contact direct avec des organes refroidissants ayant la forme de plaques ou rayons,quelquefois même avec application de la pression.Le procédé est aussi essentiellement différent de ce qu'on appelle la congélation par li- quide qui est par exemple employée pour congeler le poisson.Sous ce rapport,il est indiqué que le procédé selon l'invention ne concerne d'aucune manière le refroidissement du poisson.
Il est aussi indiqué que le présent procédé a trait au refroi- dissement industriel et commercial où les produits animaux,tels que la viande de porc, boeuf, veau, mouton, volaille et analogue doit être refroidie, immédiatement après l'abattage, de la température normale jusqu'à légère- ment au-dessus de zéro et doit être tenue refroidie pour emmagasinage à cette température,ou encore des produits végétaux tels que les fruits et les légumes doivent être refroidis et emmagasinés en grandes quantités.On peut aussi concevoir que le procédé peut être appliqué aux produits qui sont faits de produits d'origine végétale ou animale,par exemple au fromage.
Le procédé selon l'invention est aussi applicable à la congéla- tion,c'est-à-dire au refroidissement à la température à laquelle le liquide ou l'eau contenue dans le produit traité se solidifie,de même qu'à un re- froidissement subséquent jusqu'à une température sûre d'emmagasinage ou de conservation, et au maintien du produit à cette température.A ce propos, il faut dire que,tandis que par la congélation on obtient des températures légèrement inférieures à zéro,l'emmagasinage sûr requiert une température de,par exemple, -18 C ou inférieure,selon la nature du produit et la durée de l'emmagasinage.Pour la volaille,on a même employé des températures plus basses,par exemple -35 C.On peut mentionner le fait,pour comparaison,que,dans les abattoirs,le refroidissement est limité à 0-8 C,par exemple,
dans les usines à lard danoises,on emploie 4-6 C.
Comme la température du produit doit être descendue à la valeur voulue avant l'expiration d'une période prédéterminée pour des raisons de capacité et d'économie de l'installation frigorifique,le refroidisse- ment pratiqué par les procédés antérieurement connus a été accéléré en aug- mentant la convection.le gaz étant amené à lécher le produit et à cédez la chaleur absorbée au dispositif frigorifique disposé par exemple dans une chambre séparée.Pour obtenir l'évacuation maximum de la chaleur du produit par la convection, one fait usage de ventilateurs et le gaz est conduit sur les surfaces extérieures du produit.
En règle générale,selon les procédés connus,une différence relati- vement considérable- de température est maintenue entre les surfaces du produit et l'organe de refroidissement,souvent 10-20 C, et cette différence des températures entraîne une différence des tensions partielles des vapeurs.
Cela implique une vigoureuse vaporisation du liquide de la surface du pro- duit,par suite de quoi le produit se détériore en qualité,aspect,qualité non périssable et poids.Des efforts ont donc été antérieurement concentrés sur le maintien de la différence entre les tensions partielles des vapeurs aux surfaces de l'organe frigorifique et du produit à la plus faible valeur possible et, à cet effet (étant donné que la différence des tensions de vapeur dépend de la différence des températures et de l'humidité relative du gaz) le procédé adopté visait partiellement à maintenir une faible diffé- rence des températures et partiellement à employer un gaz à forte humidité relative.
<Desc/Clms Page number 2>
Pour limiter la période de refroidissement,il a été toutefois antérieurement nécessaire,pour une faible différence des températures,de maintenir une vitesse comparativement élevée du gaz et la grande vitesse entraîne une augmentation de l'émission de la chaleur et donc de la vapori- sation delà-surface du produit.La petite différence des tensions de vapeur partielles, désirable pour la réduction de l'évaporation est donc contre- carrée par l'accroissement de la convection.Théoriquement,il devrait être possible de contrecarrer l'évaporation en augmentant l'humidité relative du gaz,mais en pratique,
une limite naturelle est imposée au degré d'humidité par le fait que les hauts degrés d'humidité impliquent l'emploi d'organes frigorifiques plus grands et aussi que la surface du produit refroidi doit souvent être plutôt sèche, ce qui est dû au désir de restreindre la multipli- cation des bactéries.
Comme ,selon les procédés de la nature décrite ci-dessus, aucune chaleur n'est prise au produit par la transmission,comme dans le cas de la congélation par contact,la quantité de chaleur évacuée peut être considérée comme le produit de trois faceurs, c'est-à-dire l'évaporation,la convection et la radiation.La présente invention se fonde sur laconstatation que lorsque l'évaporation et,donc,la perte de la chaleur par celle-ci,doit être mainte- nue en-dessous d'une certaine valeur,il ne convient pas de compenser cela par une augmentation de la convection,comme c'était la pratique antérieurement, car l'évaporation augmente davantage dans ce cas,mais , au contraire,
la contribution de la convection à l'effet frigorifique total doit être restreinte et le refroidissement doit être réalisé par l'augmentation de l'évacuation de la chaleur par radiation.
Le procédé selon l'invention est donc caractérisé en ce que 1' effet frigorifique par radiation est augmenté aux dépens de la convection, par quoi l'on obtient un refroidissement plus rapide eu égard à la perte de liquide du produitoComme le produit doit être refroidi depuis une tempé- rature de départ jusqu'à une températures finale sensiblement constante, une quantité de chaleur qui est pratiquement constante doit être évacuée d'un produit prédéterminé et on comprend aisément que lorsque la contribution de la radiation est augmentée, la contribution de la convection est diminuée de manière correspondante;
Le procédé selon l'invention permet d'augmenter convenablement la contribution de la radiation en disposant chaque pièce individuelle du produit par rapport aux organes frigorifiques de manière que la pièce puisse donner sa chaleur par radiation directe à l'organe frigori- fique .
Déjà si chaque pièce de produit est disposée de manière que plus de 10% de sa surface extérieure puisse Irradier la chaleur à l'organe fri- gorifique,une réduction appréciable de la perte de liquide se trouve obte- nue par le présent procédé,car la radiation n'implique aucune évacuation de liquide évaporé du produitoLa réduction est encore améliorée si plus d'un tiers de la surface extérieure de la pièce de produit irradie la cha- leur vers le dispositif frigorifique,.
L'invention a également trait à une installation frigorifique destinée à mettre en oeuvre le nouveau procédé ; selonl'invention,une telle installation est principalement caractérisée en ce que l'organe frigorifique de l'installation frigorifique est construit et disposé par rapport aux produits individuels et à leurs organes de support de manière que l'émission de la chaleur de chaque produit individuel vers l'organe frigorifique par radiation soit augmentée aux dépens de la convection.
Les détails de l'invention apparaissent à la lecture de la description qui suit qui se réfère aux dessins annexés.
<Desc/Clms Page number 3>
La figure 1 représente schématiquement une section transversale d'une partie d'une forme constructive de l'installation frigorifique,des- tinée à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention.
La figure 2 est une seconde forme constructive de l'installation.
La figure 3 représente pareillement une troisième réalisation.
La figure 4 est une quatrième réalisation.
La figure 5 représente, à grande échelle,un fragment d'un organe frigorifique disposé à proximité d'un produit à refroidir.
La figure 6 est un graphique représentant l'effet frigorifique.
L'installation frigorifique représentée figure 1 comprend une chambre froide dont le plafond,le plancher et les murs sont indiqués par 1,2 et 3, respestivement,et, dans la chambre froide se trouvent prévus de manière habituelle des rails 4 auxquels sont suspendus les produits 5 à refroidir ou à congeler.Si les produits 5 sont,comme le suppose la figure, des caracasses de pords,elles peuvent être suspendues par leurs pattes de derrière à des étriers 6 que des chaînes 7 relient à des galets,non repré- sentés,qui roulent sur les ailes inférieures de rails 4 en U.
La partie inférieure de la chambre froide est divisée au moyen de cloisons8 serran!; d'organes frigorifiques, en petits compartiments 9 de manière que chaque produit 5 soit entouré d'éléments 8.D'après la forme du produit, on peut disposer d'autres éléments frigorifiques,non représentés.
Dans la réalisation représentée,les organes frigorifiques 8 sont disposés en tant que cloisons verticales et comportent des plaques 10,sail- lant sensiblement horizontalement,ou d'autres organes d'arrêt convenable- ment construits pour empêcher le mouvement du gaz contenu dans la chambre froide.Si les organes frigorifiques sont disposés sensiblement horizonta- lement,par exemple comme figure 4,la tendance du gaz à circuler est si petite que ces organes d'arrêt peuvent être supprimés dans certains cas.
Dans la partie supérieure de la chambre,les cloisons 8 peuvent se prolonger par des éléments de cloison 11 qui sont attachés à un faux plafond 12,de sorte que chaque produit dispose d'un compartiment séparé 9.Comme le montre la figure 1,des éléments frigorifiques 13 peuvent aussi être disposés au-dessus du produit.
Lorsque le gaz contenu dans le compartiment 9 reçoit la chaleur du produit 5,il tend à monter,mais cet écoulement est contrecarré par le refroi- dissement du gaz dans la partie supérieure de la cha mbre,par le contact avec les éléments 13 et il tend donc à descendre.La convection dans le comparti- ment 9 est ainsi supprimée au moyen des éléments 13.
Aux murs 3 de la chambre froide peuvent se trouver des organes frigorifiques 14,pourvus de plaques d'arrêt 15 pour empêcher la circula- tion du gaz entre la paroi et l'élément frigorifique,due à la pénétration de la chaleur à travers le mur 3.L'espace 16, enfermé entre le mur 3 et l'élément frigorifique 14,peut aussi être entièrement fermé,par exemple, de manière semblable à celle des compartiments individuels 9 entre les éléments frigorifiques 8,en étendant l'élément 14 jusqu'au faux plafond 12 au moyen d'un élément de cloison 17.
Le faux plafond 12 peut s'étendre horizontalement jusqu'au mur 3, mais s'étend de préférence jusqu'au coin où se rencontrent le mur 3 et le plafond 1 au moyen d'un élément de raccord incliné 18.On obtient de cette façon que l'organe frigorifique 14 contribue aussi à équilibrer la chaleur provenant du voisinage de la chambre froide et passant à travers le mur 3
<Desc/Clms Page number 4>
au-dessus du niveau du plafond 12
Pendant le fonctionnement de l'installation frigorifique repré- sentée figure 1,les produits 5,par exemple des caracasses de porc,après avoir été suspendues aux étriers 6,sont déplacés dans l'installation lors- qu'on déplace les chaînes 7 vers l'avant,dans la direction longitudinale des rails La produit est,de fait,déplacé suivant un parcours rectiligne - à travers l'installation.Toutefois,
de préférence afin d'éviter une installation trop longue,le produit est avancé suivant une course sinueuse, par exemple d'abord par le compartiment 9,représenté sur la gauche,figure 1,et ensuite de retour par le compartiment 9 suivant.Dans une variante,le produit peut alors être avancé par le troisième compartiment 9 et,si l'on veut,de retour par le quatrième compartiment 9, comme on le désire.Que le produit soit déplacé par un ou deux ou plusieurs compartiments gela marche du refroidissement peut être réglée en donnant différentes températures aux organes frigorifiques 5 que le produit rencontre en avançant dans l'in- stallation.Toutefois,il est concevable que l'installation soit conduite de manière que les produits soient simplement suspendus entre les organes frigorifiques,
dont les températures sont alors modifiées de manière à obte- nir la marche de refroidissement voulue.
Chaque organe frigorifique individuel 8 peut,si on le désire, être aussi subdivisé en sections,dans la direction verticale,sections qui sont séparées entre elles de manière que chaque section puisse être main- tenue à une température différente de celles de la section ou des sections voisinesoDans ce cas,les températures sont aussi réglées de manière que chaque section de l'organe frigorifique 8 ait une température différente de celle de la section sur jacente.
Une subdivision convenable de l'organe fri- gorifique 8 en sections permet d'obtenir que les hauteurs des sections de- viennent si petites que la tendance du gaz contenu dans le compartiment 9 à circuler et à transmettre la chaleur du produit 5 à l'organe de refroidisse- ment 8 par convection soit négligeableo
Il est évident qu'il est possible de subdiviser le dispositif fri- gorifique en sections verticales et d'employer un dispositif frigorifique disposé dans la direction d'avance du produit avec différentes températures.
De cette façon, il est possible de produire un refroidissement ou une congé- lation avec toute marche pratiquement désirableoPar exemple, la viande peut être refroidie de la température normale à un point légèrement au-dessus de zéro,et au cours d'une étape subséquente,le produit peut être congelé et,en- suite,si on le désire,le produit peut être congelé par exemple à -35 C s'il s'agit de volaille
Comme il a été exposé ci-dessus,il est important,selon l'invention, que l'effet frigorifique par radiation soit augmenté aux dépens de l'effet frigorifique par convection.Pour obtenir cela,chaque pièce de produit indi- viduelle doit être placée,par rapport au dispositif frigorifique à radiation,
de manière que la pièce de produit puisse émettre la chaleur par radiation directe vers l'organe frigorifique disposé aussi près que possible de la surface du produit sans toutefois le toucher.Si l'organe frigorifique touche le produit,il se produirait une décoloration dans le cas de la viandeoEvi- demment,cet inconvénient a été évité,mais, d'autre part, l'espace offert au gaz entre l'organe frigorifique et le produit doit être aussi petit que possible,de sorte-qu'il n'y ait pas de possibilité pour une circulation vigoureuse et,en outre, l'intensité de la radiation serait naturellement di- minuée par une distance trop grande.
Dans l'installation représentée figure 1,une différence des tem- pératures relativement faible entre le produit et l'organe frigorifique suffit car chaque produit est exposé aux organes frigorifiques de tous les
<Desc/Clms Page number 5>
côtés.Toutefois,pour augmenter la capacité de l'installation il est possible de placer deux produits 5 entre chaque paire d'organes frigorifiques 19, comme le montre la'figure 2.Sauf en ce qui concerne l'agencement des organes frigorifiques,les parties principales de l'installation sont les mêmes que dans la réalisation selon la figure 1,pour vu,toutefois,que l'organe frigo- rifique 14,disposé près du mur extérieur 3,comme le montre la figure 1,soit aussi supprimé,dans la section représentée figure 20
Figure 2,
chaque organe frigorifique 19 comprend une plaque ondulée dans les parties creuses de laquelle sont disposés des tubes 20,alternative- ment de part et d'autre de la plaque,un moyen réfrigérant s'écoulant par ces tubes.Chaque tube 20 peut avoir sa température propre, mais, de préfé- rence,les tubes forment des sections comprenant deux ou plusieurs tubes,de manière que chaque section de tubes constitue un serpentin dont la températu- re puisse être réglée de manière convenable,non représentée.Dans cette forme de construction de l'installation selon l'invention,grosso modola moitié de la surface externe de chaque pièce du produit,est apte à irradier la chaleur vers les organes réfrigérants 19,20 et cela s'est avéré très satis- faisant.Toutefois,
il n'est souvent pas nécessaire de pratiquer un refroidis- sement aussi rapide que peut le donner l'installation selon la figure 2 et l'on est arrivé qu'eu égard à la capacité et à l'économie,il est souvent satisfaisant que plus de 10% de la surface externe du produit soit apte à irradier la chaleur vers les organes frigorifiques primaires..
La forme constructive d'une installation frigorifique selon l'in- vention,représentée figure 3,est donc aussi très satisfaisante au point de vue de la capacité.Dans cette forme de l'installation,plusieurs supports ou rails 21 sont disposés dans une;chambre froide qui comprend un plafond 1,un plancher 2 et des murs 3;ces rails portent des crochets 22 aux autres extrémités desquels sont accrochés les produits 5.Sous le plafond 1 de la chambre froide et au-dessus des rails 21 se trouve monté de manière convena- ble un faux plafond 23 dont les faîtes 24 sont disposés au-dessus des rails 21 et les creux 25, environ au niveau des sommets des produits 5, lorsque ces derniers sont suspendus aux crochets 22.
Un organe frigorifique 19,20 est disposé près du mur 3" de la cham- bre froide et, entre chaque paire de produits se succédant dans la direc- tion latérale,sont suspendus des organes réfrigérants 26,27 depuis les creux 25 du faux plafond,ces organes comprenant des plaques ondulées 26 et des tubes 27,semblables aux organes frigorifiques 19,20,mais ayant une hauteur bien inférieure,si bien qu'un tiers seulement de la,surface externe de chaque produit irradie la chaleur directement vers les organes frigorifiques.Cette réalisation donne lieu à une convection quelque peu accrue par comparaison avec celles qui ont été décrites,car le gaz descend depuis les organes fri- gorifiques 26,27,entre les produits,
tandis que le gaz monte à la surface des produits du fait qu'il est chauffé par ces derniers.Même si une certaine quantité de chaleur est ainsi évacuée par convection du produit,la convec- tion reste néanmoins bien inférieure à celle des installations à convection antérieurement connues en partie à cause du raccourcissement de la période de refroidissement par suite de la radiation intense,si bien que la convec- tion n'a pas le temps de produire ses effets,en partie à cause du fait que la perte de chaleur par convection est diminuée par la quantité de chaleur évacuée par radiation.Dans l'installation de la figure 3,les produits 5 sont convenablement suspendus de manière à en placer les parties volumineu- ses de manière opposée aux organes frigorifiques 26,27.
Dans les réalisations antérieurement décrites,les organes fri- gorifiques sont représentés comme étant des parois verticales et les pro- duits sont déplacés dans l'installation en étant suspendus par des étriers
<Desc/Clms Page number 6>
ou des crochets.Toutefois,l'installation selon l'invention peut être construi- te comme le représente la figure 4 avec un effet tout aussi bonDans le pré- sent cas, la chambre froide comprend aussi un plafond 1,un plancher 2 et des murs 3.Dans les murs 3, se trouvent des orifices 28 et 29 par lesquels le brin supérieur d'un transporteur à courroie 30 passeoA l'intérieur de la chambre froide,la courroie 30 se déplace de la droite vers la gauche,figure 4, passant sur les poulies 31 et 32 qui,
dans la réalisation représentée,ont des diamètres si grands que le brin inférieur de la courroie est situé en- dessous du plancher 2.
La courroie transporteuse 30 peut consister en une toile métal- lique sans fin ou analogue,apte à porter les produits 33.A cet effet,il est possible de disposer des galets,non représentés, dans la chambre froide, ou encore la courroie peut glisser par ses bords sur des rails ou des galets de support,non reprsentésLa courroie 30 portant les produits 33 peut pénétrer dans la chambre froide par une ouverture droite 28,les pro- duits ouvrant,en la poussant, la porte 34 de l'ouverture; lorsque les produits arrivent à l'ouverture gauche 29,ils ouvrent,en la poussant,sa porte 35 Lorsqu'un produit a passé par une dss portes 34 ou 35,catte dernière revient à sa place de manière que la chambre froide soit tenue fermée autant que possible.
Dans la partie inférieure de la chambre froide,sous le brin de la courroie,est disposé un organe frigorifique comprenant une plaque ondulée 36 dans les ondulations de laquelle sont disposés destubes frigorifiques 37 alternativement des côude 'supérieur et inférieuroUn moyen frigorifique s'écoule par ces tubes frigorifiques 37,soit séparément,soit en groupes,de manière que des températures prédéterminées puissent être maintenues,comme on le désire, dans différentes parties de la chambre froide,dans sa direc- tion longitudinale.
EMI6.1
Pendant le passage de la 00urûe transporteuse dans la chambre froide, il n'y a pas de risque de co¯ :c ;.ion à travers la toile métallique, de la face inférieure au pro.--., ter j.9 organe frigorifique 36,37, car cet 0rgane ,)"}, aans la dv.3i... - - ¯...¯ ¯-.eu. aLep9ais la faoa supérieure du produite le ba cliîiw.jJ'1 - pi=u.'., .o - ##"-# - u¯ .><±# .....,," qtl .1.,1L."lv \j,c;.1. GêI..Lae quantité (ie chaleur peut monter u.u pr ot 9 s o : omission d0 chaleur peut être suffi- samment contrecarrée par 1.1:. .¯..e:en.; convenable,non représenté, du plafond et peut-être aussi des ntL's ù.G la chambre froiae,d3 lanière qu'ils prennent rapidement la température produits ou, si on le désire, des organes fri- gorifiques supérieurs pru#rm .$tre prévus iTIllli(1.a"tehlGn';; au-dessus das pro- duits,comme les organes f3, figure 1.
Selon i ßn;Tf¯" . ß..i f âv'S '}J.'.ar18,;:. ù i.i..ßa7'ï ¯.^.iz::. peuvent 5tre ru en combinaison avec U::-3 .1.1.>..:> <:::;"l.l.a.ton frigorifique L COfT'.'r.:.:3Cxx;G :. organes émettent la chaleur par oo:i'. 4viox et en absorbant de préférence par ralia- tion du produit.On peut obtenir cela, comme le mOT1,r-:3 la figure 5,en ondu- lant l'organe fr-i ;or-¯'.ca.: 38 de a..- e Que p ..:ace notais Áp03ée la convection (lorsqu'un :a:? ' :n': ga&3!.. :'L.,'v ldr.:.;;. .sur la surface, comme l'indique une flèche 3y ±0 plus gr118 aae ,.##*. surface e l'élément réfri- gérant en projection perI19L1.I}u.i..-'.l.:;':-::
9. :-¯ ü.zß" 3eas plaques a.'a.L'rt ont de préférence la même udrec-cion que les lignes ds projectiorio
La réalisation représentée figure 5 permet que l'organe frigori- fique ne doive pas être refroidi,contrairement aux installations ordinaires, par l'évaporation d'un moyen réfrigéran-c ou d un support de froid,vu. que la convection sur la surface fortement augmentés de 1cément frigorifique 28 peut devenir suffisante pour évacuer la chaleur reçue par radiation du pro- duit 5.
EMI6.2
Les avanta';ú1 3p..iaux -le r'Zix;'ento n appliquée aux ïFîstail,.'v3
<Desc/Clms Page number 7>
de refroidissement ou de congélation où le produit est avancé à travers la
EMI7.1
chambre froide continûment ou dis continûment, sont exposés en se référant à la figure 6.
Le produit est refroidi de la température T à la température t et, dans la plupart des cas, il est désirable que le refroidissement se pro- duise suivant une courbe comme la courbe A, figure 6, c'est-à-dire que,dans la première phase,on effectue un refroidissement rapide à une température t' et que le produit est alors soumis à un sur-refroidissement prolongé à la température finale to
Selon les procédés généralement connus du redroisissement par convection,le gaz de chambre froide balaie toutefois le produit de manière que le refroidissement se produise suivant une courbe plus uniforme B,ce qui est dû partiellement au changement d'état progressif du gaz par rapport à sa température et à sa teneur en humidité et partiellement à la circonstance que l'installation frigorifique,pour raisons d'économie,
est rarement dimen- sionnée d'après la charge maximum au commencement du refroidissement,mais d'après une température moyenne t" du produit.
Au contraire,l'installation frigorifique selon l'invention permet de maintenir différentes températures dans les organes frigorifiques ren- contrés dans la direction ce l'avance du produit à travers l'installation, si bien que,par un choix convenable des températures et des dimensions des premiers éléments frigorifiques,il est possible d'obtenir un refroidisse- ment à la température t'en un temps C.Les autres éléments réfrigérants peuvent être de ce fait rendus plus petits ou avoir des températures supéri- eures,de manière que le sur-refroidissement s'étende sur un intervalle de temps convenable jusqu'au moment D.
Il est entendu,à la lumière de ce qui précède,que les détails repré- sentés de l'installation frigorifique selon l'invention peuvent être modifiés et développés sous divers aspects si l'on augmente seulement l'émission de la chaleur par radiation,aux dépens de l'effet de convection et si l'instal- lation est construite et agencée de manière que les surfaces du produit puis- sent céder la chaleur par radiation aux organes frigorifiques,qui peuvent être placés verticalement ou horizontalement ou les deuxo
EMI7.2
R E V END l 0 A T ION So
1/ Procédé de refroidissement de produits animaux et végétaux comportant l'application de la convection et de la radiation,caractérisé en ce que l'effet de refroidissement par radiation est augmenté aux dépens de l'effet de convection.