CH424447A - Appareil pour l'emmagasinage de matières animales et végétales périssables - Google Patents

Description

  Appareil pour l'emmagasinage de matières animales et     végétales        périssables       La présente invention a pour objet un appareil  pour l'emmagasinage de matières animales et végé  tales périssables. Ces matières peuvent être alimen  taires ou non alimentaires.    Les matières animales et végétales emmagasinées  commencent immédiatement à se détériorer par suite  de divers changements se     prpduisant    dans ces matiè  res.

   En général, ces changements sont causés par les  actions suivantes : physiologiques, par exemple dues  à des enzymes se rencontrant naturellement dans tou  tes les matières animales et végétales ;     microbiologi-          ques,    produites principalement par des micro-orga  nismes tels que des bactéries, des levures et des moi  sissures qui contaminent naturellement toutes les ma  tières animales et végétales ; biochimiques, produites  principalement par l'oxydation entraînant finalement  des effets tels que l'état rance et le brunissement non  enzymatique ; et physiques, par exemple par hydra  tation et plasmolyse.  



  La dégradation ou la détérioration physiologique  et     microbiologique    qui sont les causes principales des  déchets dus à ces dégradations ou détériorations dans  les matières animales et végétales emmagasinées dé  pendent toutes deux des activités respiratoires. Pen  dant l'activité respiratoire, l'oxygène est assimilé à  partir de l'atmosphère environnante, et du gaz car  bonique et de l'eau apparaissent comme produits de  dégradation. La dégradation majeure ou initiale est  un résultat d'une activité physiologique ou     microbio-          logique    qui est une fonction de la nature de la ma  tière première, du niveau et du type de contamina  tion, de la maturité des matières et de la température  d'emmagasinage.

   D'une façon générale, les matières  végétales se dégradent physiologiquement avant tout    changement     microbiologique    important, tandis que  l'opposé est vrai pour les matières animales.  



  La dégradation physiologique des matières végé  tales emmagasinées constitue un catabolisme libérant  de l'énergie en consommant de l'oxygène et en pro  duisant du gaz carbonique et de l'eau. La dégrada  tion     microbiologique,    qui est la cause principale de  dégradation et de détérioration dans les matières ani  males emmagasinées, comme la viande fraîche par  exemple, est produite largement par des micro-orga  nismes. Ceux-ci consomment aussi de l'oxygène et  produisent du gaz carbonique et de l'eau, comme les  matières végétales.

   Le processus de dégradation ou  de détérioration pour les matières animales et végé  tales peut être ainsi exprimé par l'équation suivante  représentant approximativement l'échange respira  toire       n0.        -I-        (CH70)"    >     nC09        -I-        nH.,O     Dans cette équation, qui exprime les réactions  chimiques impliquées,     (CH20),,    représente une molé  cule d'hydrate     @de    carbone qui est détruite pendant  le processus de dégradation et de détérioration,  comme expliqué plus haut, n étant un nombre entier  dépendant de la dimension de la molécule,

   cette  dimension dépendant à son tour du nombre d'unités       CH.#O    présentes. La limite inférieure pratique de n  est évidemment égale à 6, et dans ce cas la molécule  d'hydrate de carbone serait celle d'un sucre simple.  Pour des molécules beaucoup plus complexes, n peut  avoir une valeur très élevée, par exemple de 1000000  ou plus. Cependant, dans chaque cas, une molécule  d'oxygène est consommée pour chaque unité     Ch20     dans l'hydrate de carbone avec production d'une  molécule de gaz carbonique et d'une molécule d'eau.  Les hydrates de carbone sont présents également dans      les matières végétales et les micro-organismes envi  sagés plus haut ou peuvent être obtenus comme pro  duits finals à partir d'autres substances telles que les  protéines et les graisses.

   De toute façon, les change  ments apparaissant lors de l'emmagasinage des matiè  res animales et végétales en présence d'oxygène, tel  l'oxygène contenu normalement dans l'air, sont expri  més par l'équation de réaction     chimique    indiquée  ci-dessus.  



  Cette équation est évidemment simplifiée, car  l'hydrate de carbone qui est consommé passe ordi  nairement par toute une série de stades comprenant  un stade sucre, un stade acide et donne finalement  les produits de réaction indiqués, à savoir le gaz  carbonique et l'eau.  



  L'appareil envisagé ici est basé sur la découverte  que le développement de cette réaction peut être  retardé de manière à ralentir le processus de vieillis  sement des matières animales et végétales emmaga  sinées, premièrement en contrôlant l'atmosphère à  laquelle les matières sont soumises, et secondement  en renouvelant continuellement cette atmosphère pen  dant l'emmagasinage. Il est virtuellement     impossible     pratiquement     d'arrêter    le développement de la réac  tion pour les matières     emmagasinées    et en outre cet  arrêt n'est pas recherché car les matières emmagasi  nées ne respireraient pas et la respiration est néces  saire pour maintenir leurs caractéristiques de fraî  cheur.

   Toutefois, la période     d'emmagasinage    peut  être fortement étendue en maintenant l'apparence des  matières fraîchement emmagasinées, en ralentissant  la réaction.  



  Pour retarder le développement de cette réaction,  l'atmosphère d'emmagasinage peut présenter une  teneur réduite en oxygène et une teneur augmentée  en gaz carbonique par rapport à l'air normal. L'oxy  gène étant consommé dans la réaction, la quantité  d'oxygène peut     être    maintenue à une valeur inférieure  à celle trouvée dans l'air ordinaire. Le gaz carboni  que étant engendré dans la réaction, la quantité de  ce gaz dans l'atmosphère     d'emmagasinage    peut être  supérieure à celle normalement rencontrée dans  l'air. Ainsi, d'une     part    la condition d'emmagasinage    affame  l'hydrate de carbone, de sorte que sa  vitesse de détérioration est diminuée.

   D'autre part,  l'hydrate de carbone est   submergé   de gaz carbo  nique, ce qui contribue encore à retarder la réaction.  Ainsi, la quantité d'oxygène et la     quantité    de gaz  carbonique servent toutes deux à retarder la vitesse  de réaction et par conséquent à étendre la durée  d'emmagasinage.  



  Il est évident d'après ce qui précède que les  quantités d'oxygène et de gaz carbonique ne sont pas  importantes tant     qu'il    y a suffisamment d'oxygène  présent pour permettre le développement de la res  piration selon l'équation donnée, mais à un débit de  respiration plus faible. Si on désire une période  d'emmagasinage maximum, cette quantité d'oxygène  peut être juste     suffisante    pour maintenir la respira-         tion    des matières     emmagasinées.    Si on veut seulement  une très légère extension de la période d'emmaga  sinage, la quantité d'oxygène peut être seulement  légèrement inférieure à celle existant dans l'air nor  mal.

   Il est bien connu que l'air normal contient     ordi-          nairement        environ        21        %        d'oxygène        et        0,03        %        de        gaz     carbonique en volume, le reste étant constitué par de  l'azote et, en moindres quantités, par d'autres gaz  inertes.  



  La combustion du combustible non seulement  produit l'atmosphère protectrice recherchée mais       fournit    aussi de l'énergie pour assurer une réfrigéra  tion. Ce point est utile pour soumettre les matières  périssables, qui sont conservées au mieux en utili  sant à la fois une réfrigération et une atmosphère  contrôlée, à l'atmosphère protectrice contrôlée puis  au refroidissement. La combustion du combustible  produit aussi une forte teneur en humidité dans  l'atmosphère. La quantité d'humidité peut être faci  lement contrôlée par des méthodes connues, par  exemple par retrait de la condensation.  



  L'invention a donc pour but de fournir un appa  reil d'emmagasinage de     matières    animales et végéta  les périssables dans lequel un combustible carboné  est brûlé en présence d'oxygène pour produire une  atmosphère protectrice contrôlée pour ces matières.  



  La figure unique du dessin annexé représente  schématiquement en coupe, à titre d'exemple, une  forme d'exécution de l'appareil objet de     l'invention.     



       L'appareil    représenté comprend une chambre       d'emmagasinage    10 constituée par le récipient d'em  magasinage des     aliments    dans un réfrigérateur à gaz  de type connu, et une unité de réfrigération 11 à gaz,  également de type connu. Seule la chaudière 12 de  l'unité de réfrigération est représentée avec la struc  ture associée. La chaudière est utilisée de la manière  ordinaire pour produire par ébullition de l'ammoniac  à partir d'une solution d'ammoniaque et d'eau riche  en ammoniac. Cette opération est courante dans  l'unité à chaudière d'un dispositif de réfrigération à  gaz. Le gaz ammoniac s'écoule vers le haut dans un  conduit 13 et dans le reste du dispositif de réfrigéra  tion non représenté.  



  La chaudière 12 est chauffée par une     flamme    de  gaz d'un     brûleur    14 comportant un tuyau 15 d'entrée  du gaz dont le débit est     commandé    par une vanne 16.  De l'air est envoyé au brûleur 14 par un tuyau 17  commandé par une vanne 18.  



  Comme à l'ordinaire, les produits gazeux de la  combustion passent à travers un tuyau 19 dans la  chaudière 12, puis vers l'extérieur à travers un con  duit 20.     L'écoulëment    à travers le conduit 20 est  forcé au moyen d'un ventilateur électrique 21. Du  côté haute pression du ventilateur 21, une     dérivation     20a du conduit 20 débouche dans l'atmosphère à  travers une vanne 20b. Cette construction est néces  saire parce qu'une partie seulement des produits de  combustion formés par le brûleur 14 est nécessaire  pour la production d'une atmosphère protectrice. La      pression du gaz dans le conduit 20 est commandée  par une soupape d'échappement 22 qui s'ouvre auto  matiquement sous une pression déterminée.  



  Le conduit 20 s'étend à travers la paroi isolée  23 de la chambre 10 et forme un serpentin dans cette  chambre 10 constituant un condenseur 24. Ce     con-          denseur    24 est refroidi par la basse température dans  la chambre de réfrigération, l'humidité tend à se con  denser à partir des gaz, de sorte que l'excès     d7humi-          dité    est éliminé, laissant un gaz     pratiquement    saturé  à la basse température à laquelle il est refroidi. L'hu  midité condensée se rassemble dans un siphon 25 et  peut s'écouler dans une zone de décharge qui peut  être la même que celle utilisée pour l'eau de dégi  vrage du réfrigérateur lui-même.

   Le but de la sou  pape d'échappement 22 est de permettre au gaz de  s'échapper si le     réfrigérateur    devenait accidentelle  ment trop froid et permettait à l'eau de se congeler  dans le condenseur 24, ce qui arrêterait l'écoulement.  La pression normale dans le conduit 20 peut être  d'environ 2,5 cm d'eau ou moins et la soupape  d'échappement 22 peut être réglée pour s'ouvrir à  une pression légèrement supérieure à cette valeur.  



  Depuis le condenseur 24, les gaz refroidis passent  à travers un récipient 26 qui contient un milieu fil  trant, par exemple du charbon activé qui peut pré  senter une dimension moyenne de particules corres  pondant à un tamis de 0,8 à 1,6 maille/cm jusqu'à  12 mailles/cm environ. Pour un réfrigérateur d'un  volume de 285 litres, par exemple, on utilise de pré  férence environ 2,3 kg de charbon. Dans cet exem  ple, l'écoulement des gaz peut avoir un débit de       431itres/h.    Le milieu filtrant élimine les impuretés  des gaz qui semblent être     constituées    par divers oxy  des d'azote et par des gaz combustibles non brûlés  ou partiellement brûlés.  



  Un conduit 28 part du récipient 26 et conduit à  un récipient d'emmagasinage 29 qui peut être le réci  pient ordinaire pour emmagasiner les légumes. Le  récipient 29 est muni d'un couvercle 30 qui s'ajuste  de manière lâche de façon à permettre l'écoulement  d'un     fluide    entre le récipient et le couvercle. Le con  duit 28 présente des ouvertures 31 dans le récipient  29 de sorte que les gaz s'écoulent par ces ouvertures,  traversent le récipient 29 et s'écoulent ensuite en  dehors dans l'espace réfrigéré 32 du réfrigérateur.

   Ce       dernier    présente les ouvertures habituelles formées  par les assemblages à vis et à boulons aussi bien que  les     imperfections    de la fermeture de la porte, ce qui  constitue plusieurs orifices de sortie représentés sché  matiquement par une ouverture 33, de sorte que  l'atmosphère protectrice qui remplit l'espace 32  s'écoule continuellement hors de la chambre 10 et est  renouvelé par les gaz provenant du tuyau 19.  



  Le condenseur 24, le récipient de filtration 26 et  le conduit 28 sont contenus avantageusement dans  l'espace réfrigéré 32, de sorte que les gaz qui s'écou  lent à travers ces éléments sont refroidis sensible  ment à la même température que ceux de l'espace    réfrigéré avant que ces gaz soient éjectés à travers  l'ouverture 31.  



  La teneur en gaz carbonique et en oxygène de  ces gaz provenant de la chaudière 12 peut être faci  lement contrôlée en contrôlant les courants de gaz et  d'air passant dans les vannes 16 et 18, de la manière  connue habituelle. Par exemple, un excès d'air de 20  à 25 % sur la quantité nécessaire à la combustion est  utilisé pour assurer la quantité correcte d'oxygène. En  contrôlant l'atmosphère d'emmagasinage de cette  manière, le développement de la réaction vers la  droite de l'équation donnée plus haut, qui est une  indication de la dégradation des matières, est retardé.

    Des essais ont montré que les matières animales et  végétales peuvent être emmagasinées pendant des  périodes beaucoup plus longues dans les conditions  assurées par le procédé et l'appareil décrits, pour une  dégradation égale, relativement aux conditions d'em  magasinage connues. Ainsi, les matières peuvent être  emmagasinées au moins quatre fois plus longtemps  dans l'atmosphère contrôlée que dans un réfrigérateur  ordinaire où les conditions de température sont les  mêmes.  



  Dans l'exemple décrit, les matières emmagasinées  peuvent être maintenues à la température de l'air  ambiant ou à une température     inférieure    ou supé  rieure à celle-ci en tenant compte de nombreux fac  teurs tels que la période d'emmagasinage, le type et  la source des matières à emmagasiner et la nature des  matières elles-mêmes. Un domaine pratique de tem  pérature peut aller de -1,6 à 490 C. Le maintien  de la température d'emmagasinage peut, dans certains  cas, nécessiter des moyens de chauffage afin de main  tenir même la température minimum si la température  de l'air environnant est trop basse. Pour emmagasi  ner des matières animales et végétales telles que de  la viande fraîche, par exemple, une température  d'emmagasinage comprise entre - 1,6 et 130 C est  préférée.  



  Dans une forme d'exécution préférée de l'appareil  décrit, les conditions de combustion sont contrôlées  de façon que la quantité d'oxygène dans l'atmosphère  produite soit maintenue entre 1 % et 10 % environ en  volume de l'atmosphère et la quantité de gaz carbo  nique entre 0,5 et 6 fois la quantité d'oxygène en  volume, le reste de l'atmosphère étant un gaz tel que  l'azote provenant de l'alimentation d'air, ce gaz étant  inerte vis-à-vis des matières emmagasinées et n'ayant  par conséquent aucun effet chimique mesurable sur  ces matières.

   Dans la plupart des cas, la quantité de  gaz carbonique est comprise de préférence entre 1 et       15        %        en        volume        quand        la        quantité        d'oxygène        est        com-          prise    entre 1 et 10 % en volume. Par exemple, une  atmosphère qui s'est révélée efficace pour la     plupart     des emmagasinages selon le procédé décrit contient  4 % d'oxygène, 10     %    de gaz carbonique et 86 %  d'azote.

   Certaines matières, par exemple certains  fruits, sont emmagasinées de manière plus satisfai  sante dans une atmosphère contenant 3 % d'oxygène,  2 % de gaz carbonique et 95 % de gaz inertes, tandis      que d'autres fruits peuvent donner de meilleurs résul  tats dans une atmosphère     d'emmagasinage    contenant       1%        d'oxygène,        5%        de        gaz        carbonique        et        94%        de        gaz     inertes.

   Il est évident qu'il est de la plus grande  importance que     l'atmosphère,    quelle que soit sa teneur  réelle en gaz, puisse s'échapper de l'espace     d7emma-          gasinage    pendant que l'atmosphère protectrice est  constituée, de manière que l'atmosphère fournie  renouvelle pratiquement continuellement l'atmosphère  dans     ledit    espace, cette dernière n'étant ainsi pas  statique.  



  Le renouvellement continuel de l'atmosphère dans  l'espace d'emmagasinage est nécessaire pour     éliminer     les produits de la respiration aussi bien que d'autres  produits provenant du     vieillissement.    On a trouvé que  si ces produits résultant de l'emmagasinage dans  l'atmosphère obtenue par le procédé décrit ne sont  pas éliminés, il se produit fréquemment un endomma  gement des matières emmagasinées. En outre, en sou  mettant les matières emmagasinées à des conditions  optimums qui comprennent le renouvellement continu  de l'atmosphère d'emmagasinage, l'apparence et la  qualité des matières emmagasinées peuvent être main  tenues à des niveaux satisfaisants pendant toute la  période d'emmagasinage.

   Ce renouvellement continu  peut être obtenu, comme indiqué plus haut, en ren  voyant dans l'atmosphère ambiante l'atmosphère de  la chambre d'emmagasinage quand une atmosphère       fraiche    est introduite.  



  La plupart des matières     animales    et végétales sont       emmagasinées    dans une humidité relative de 85 à       100        %.        Avec        certaines        matières        comme        les        oignons,     les graines et les     noix,    l'humidité peut être inférieure  à celle obtenue dans les conditions ambiantes. Ainsi,  l'humidité relative peut descendre jusqu'à 25 0/0 ou  moins et monter jusqu'à 100 0/0.  



  Dans les conditions d'emmagasinage exposées et  quand l'emmagasinage se fait dans un     réfrigérateur     domestique, la concentration en oxygène et gaz carbo  nique dans le réfrigérateur peut évidemment varier de  temps à autre quand la porte du réfrigérateur est       ouverte    et fermée pour insérer ou retirer des matières  alimentaires. Normalement dans un ménage les essais  ont montré que la     porte    est ouverte environ 88 fois  pendant chaque période de 24 heures.

   Chaque fois  que la porte est ouverte, le pourcentage d'oxygène  augmente, car une quantité supplémentaire d'oxygène  est admise depuis l'atmosphère ambiante, tandis que  la quantité de gaz carbonique diminue par suite de la       fuite    d'une partie de ce gaz contenu dans l'atmosphère       d'emmagasinage.    Toutefois, ces changements dans le       réfrigérateur    n'ont apparemment aucun effet     mesura-          ble    sur la durée d'emmagasinage des matières anima  les et végétales dans le     réfrigérateur    quand on com  pare au résultat obtenu dans un essai au cours duquel  la porte reste     fermée    pendant toute la durée d'em  magasinage.  



  En     utilisant    l'appareil     décrit;-    on a trouvé que de  nombreuses matières alimentaires peuvent être emma  gasinées dans un réfrigérateur de ménage, normale-    ment utilisé, pendant quatre semaines et plus sans  dégradation sérieuse.

   En fait, des baies telles que des  fraises et des framboises, par exemple, ont été emma  gasinées pendant quatre semaines complètes à 1,10 C       dans        une        atmosphère        initiale        contenant    4     %        d'oxy-          gène,        10        %        de        gaz        carbonique        et        86        %        d'azote,

          la     porte ayant été ouverte 88 fois par 24 heures, sans  perte excessive de la couleur, de la texture et du goût  des baies.  



  On peut citer à titre d'exemples de matières ani  males et végétales qui peuvent être emmagasinées  pendant de longues périodes dans les conditions indi  quées, des matières non alimentaires telles que des       fleurs    coupées, du tabac, des oignons de fleurs, et des  aliments tels que des pommes, des baies, des pêches,  des poires, des produits laitiers y compris le lait, du  beurre, du fromage, des oignons, du céleri, des carot  tes, des tomates, des oranges, de la viande et des pro  duits à base de viande, des     neufs,    des pommes de  terre, des bananes, des raisins, des asperges, des fèves,  des graines, des noix, des pois, etc.

Claims (1)

1. REVENDICATION Appareil pour l'emmagasinage de matière anima les et végétales périssables, sujettes à une détériora tion des échanges respiratoires par emmagasinage dans de l'air contenant des quantités normales d'oxy gène et de gaz carbonique, l'oxygène étant consommé et le gaz carbonique produit selon la réaction d'échan ges respiratoires approximative suivante n02 + (CHZD)n @- nC02 + nH20 dans laquelle (CH20),, représente une molécule d'hydrate de carbone provenant desdites matières,

   caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte conte nant un espace d'emmagasinage pour les matières à emmagasiner, un brûleur destiné à brûler un com bustible carboné en présence d'un excès d'oxygène pour alimenter l'espace d'emmagasinage, pendant la période d'emmagasinage, avec une atmosphère conte nant de l'oxygène et du gaz carbonique, des moyens pour faire circuler ladite atmosphère dans l'espace d'emmagasinage pendant la période d'emmagasinage, et une ouverture ménagée dans l'enceinte pour per mettre l'échappement de ladite atmosphère de l'espace d'emmagasinage.

   SOUS-REVENDICATION Appareil selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens hygrométriques destinés à maintenir une humidité relative comprise entre 25 et 100 % dans l'espace d'emmagasinage pendant la période d'emmagasinage, et un dispositif de réfrigé- ration à absorption comportant ledit brûleur et agen cés pour maintenir la température des matières entre -1,6 et 49- C.