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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.
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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.
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Les avanta';ú1 3p..iaux -le r'Zix;'ento n appliquée aux ïFîstail,.'v3
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de refroidissement ou de congélation où le produit est avancé à travers la
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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
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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.
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The present invention relates to a process for cooling animal and plant products, comprising the application of convection and radiation; it is understood that products containing a liquid, which are preferably unpackaged, are stored in one or more gases or mixtures thereof, so the process is distinct from so-called contact cooling or freezing where the products are brought into direct contact with cooling members in the form of plates or rays, sometimes even with the application of pressure. The process is also essentially different from what is called liquid freezing which is used for example for freezing fish. In this report, it is indicated that the process according to the invention in no way relates to the cooling of fish.
It is also stated that the present process relates to industrial and commercial cooling where animal products, such as pork, beef, veal, mutton, poultry and the like must be cooled, immediately after slaughter, from the meat. normal temperature to slightly above zero and must be kept cooled for storage at that temperature, or else plant products such as fruits and vegetables must be cooled and stored in large quantities. the process can be applied to products which are made from products of plant or animal origin, for example cheese.
The process according to the invention is also applicable to freezing, that is to say to cooling to the temperature at which the liquid or water contained in the treated product solidifies, as well as to a re-freezing. - subsequent cooling to a safe storage or preservation temperature, and maintaining the product at that temperature.In this connection, it must be said that, while by freezing temperatures slightly below zero are obtained, the Safe storage requires a temperature of, for example, -18 C or lower, depending on the nature of the product and the length of storage. For poultry, lower temperatures have even been used, for example -35 C. mention the fact, for comparison, that in slaughterhouses cooling is limited to 0-8 C, for example,
in Danish bacon factories 4-6 C.
As the temperature of the product must be lowered to the desired value before the expiration of a predetermined period for reasons of capacity and economy of the refrigeration installation, the cooling practiced by previously known methods has been accelerated by increasing the convection. the gas being made to lick the product and transfer the absorbed heat to the refrigeration device placed for example in a separate chamber. To obtain the maximum evacuation of the heat of the product by convection, one makes use of fans and gas is conducted on the exterior surfaces of the product.
As a general rule, according to the known methods, a relatively considerable difference in temperature is maintained between the surfaces of the product and the cooling member, often 10-20 C, and this difference in temperatures causes a difference in the partial voltages of the elements. vapors.
This involves vigorous vaporization of the liquid from the surface of the product, as a result of which the product deteriorates in quality, appearance, non-perishable quality and weight, so efforts have previously been concentrated on maintaining the difference between the tensions. partial vapor at the surfaces of the refrigeration unit and of the product to the lowest possible value and, for this purpose (since the difference in vapor pressures depends on the difference in temperature and relative humidity of the gas) the The method adopted was partly to maintain a small difference in temperature and partly to use a gas with high relative humidity.
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In order to limit the cooling period, however, it was previously necessary for a small difference in temperature to maintain a comparatively high gas velocity and the high velocity results in an increase in heat emission and therefore vaporization. The small difference in partial vapor pressures desirable for the reduction of evaporation is therefore counterbalanced by the increased convection. Theoretically, it should be possible to counteract evaporation by increasing the '' relative humidity of the gas, but in practice
a natural limit is imposed on the degree of humidity by the fact that the high degrees of humidity imply the use of larger refrigeration units and also that the surface of the cooled product must often be rather dry, which is due to the desire to restrict the multiplication of bacteria.
As, according to the processes of the nature described above, no heat is taken from the product by the transmission, as in the case of contact freezing, the quantity of heat removed can be considered as the product of three facors, that is to say, evaporation, convection and radiation. The present invention is based on the finding that when the evaporation and, therefore, the loss of heat by it, is to be maintained in- below a certain value, it is not advisable to compensate for this by an increase in convection, as was the practice previously, because the evaporation increases more in this case, but, on the contrary,
the contribution of the convection to the total cooling effect must be restricted and the cooling must be achieved by increasing the dissipation of heat by radiation.
The method according to the invention is therefore characterized in that the refrigerating effect by radiation is increased at the expense of convection, whereby faster cooling is obtained with regard to the loss of liquid from the product. As the product must be cooled. from a starting temperature to a substantially constant final temperature, a quantity of heat which is substantially constant must be removed from a predetermined product and it is easily understood that when the contribution of radiation is increased, the contribution of heat. convection is correspondingly reduced;
The method according to the invention makes it possible to suitably increase the contribution of radiation by arranging each individual part of the product with respect to the refrigeration units so that the room can impart its heat by direct radiation to the refrigeration unit.
Already if each piece of product is arranged in such a way that more than 10% of its outer surface can radiate heat to the refrigerant organ, an appreciable reduction in the loss of liquid is obtained by the present process, since the radiation does not involve any evacuation of liquid evaporated from the product. The reduction is further improved if more than a third of the outer surface of the part of the product radiates heat towards the refrigeration device.
The invention also relates to a refrigeration installation intended to implement the new method; according to the invention, such an installation is mainly characterized in that the refrigeration unit of the refrigeration installation is constructed and arranged relative to the individual products and their support members so that the emission of heat from each individual product towards the refrigerating organ by radiation is increased at the expense of convection.
The details of the invention appear on reading the following description which refers to the accompanying drawings.
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FIG. 1 schematically represents a cross section of part of a construction form of the refrigeration installation, intended to implement the method according to the invention.
Figure 2 is a second construction form of the installation.
FIG. 3 likewise represents a third embodiment.
Figure 4 is a fourth embodiment.
FIG. 5 shows, on a large scale, a fragment of a refrigeration unit placed near a product to be cooled.
Fig. 6 is a graph showing the cooling effect.
The refrigeration installation shown in Figure 1 comprises a cold room whose ceiling, floor and walls are indicated by 1, 2 and 3, respectively, and in the cold room are provided in the usual way rails 4 which are suspended. products 5 to be cooled or frozen. If the products 5 are, as the figure supposes, caracasses of pords, they can be suspended by their hind legs from brackets 6 which chains 7 connect to rollers, not shown. felt, which roll on the lower wings of 4 U-shaped rails.
The lower part of the cold room is divided by means of partitions8 serran !; refrigeration units, in small compartments 9 so that each product 5 is surrounded by elements 8. According to the shape of the product, it is possible to have other refrigeration elements, not shown.
In the embodiment shown, the refrigeration members 8 are arranged as vertical partitions and comprise plates 10, projecting substantially horizontally, or other stop members suitably constructed to prevent the movement of the gas contained in the chamber. If the refrigeration units are arranged substantially horizontally, for example as in Figure 4, the tendency for gas to flow is so small that these shut-off members can be omitted in some cases.
In the upper part of the chamber, the partitions 8 can be extended by partition elements 11 which are attached to a false ceiling 12, so that each product has a separate compartment 9. As shown in Figure 1, refrigeration elements 13 can also be arranged above the product.
When the gas contained in the compartment 9 receives the heat from the product 5, it tends to rise, but this flow is thwarted by the cooling of the gas in the upper part of the chamber, by the contact with the elements 13 and it The convection in compartment 9 is thus suppressed by means of elements 13.
On the walls 3 of the cold room there may be refrigeration units 14, provided with stop plates 15 to prevent the circulation of gas between the wall and the refrigeration element, due to the penetration of heat through the wall. 3.The space 16, enclosed between the wall 3 and the refrigeration element 14, can also be completely closed, for example, in a manner similar to that of the individual compartments 9 between the refrigeration elements 8, by extending the element 14 up to 'to the false ceiling 12 by means of a partition element 17.
The false ceiling 12 can extend horizontally to the wall 3, but preferably extends to the corner where the wall 3 and the ceiling 1 meet by means of an inclined connecting element 18. so that the refrigeration unit 14 also contributes to balance the heat coming from the vicinity of the cold room and passing through the wall 3
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above ceiling level 12
During the operation of the refrigeration installation shown in figure 1, the products 5, for example pig carcasses, after having been suspended from the brackets 6, are moved in the installation when the chains 7 are moved towards the end. 'forward, in the longitudinal direction of the rails The product is, in fact, moved in a straight path - through the installation.
preferably in order to avoid too long an installation, the product is advanced in a winding path, for example first through the compartment 9, shown on the left, FIG. 1, and then back through the next compartment 9. In a Alternatively, the product can then be advanced through the third compartment 9 and, if desired, back through the fourth compartment 9, as desired.Whether the product is moved by one or two or more compartments, the cooling operation is carried out can be regulated by giving different temperatures to the refrigeration units 5 which the product encounters as it moves forward through the installation. However, it is conceivable that the installation be conducted so that the products are simply suspended between the refrigeration units,
the temperatures of which are then modified so as to obtain the desired cooling process.
Each individual refrigeration unit 8 can, if desired, also be subdivided into sections, in the vertical direction, sections which are separated from each other so that each section can be maintained at a temperature different from those of the section or sections. neighboring sections In this case, the temperatures are also adjusted so that each section of the refrigeration unit 8 has a different temperature from that of the overlying section.
By properly subdividing the refrigerant member 8 into sections it is possible to achieve that the heights of the sections become so small that the tendency of the gas contained in the compartment 9 to circulate and transmit heat from the product 5 to the gas. cooling unit 8 by convection is negligible o
Obviously, it is possible to subdivide the refrigeration device into vertical sections and to employ a refrigeration device arranged in the direction of advance of the product with different temperatures.
In this way, it is possible to produce cooling or freezing with any practically desirable step. For example, meat can be cooled from normal temperature to a point slightly above zero, and in a subsequent step. , the product can be frozen and then, if desired, the product can be frozen, for example at -35 C if it is poultry
As stated above, it is important according to the invention that the cooling effect by radiation is increased at the expense of the cooling effect by convection. In order to achieve this, each individual piece of product must be placed, in relation to the radiating refrigeration device,
so that the part of the product can radiate heat by direct radiation towards the refrigeration unit arranged as close as possible to the surface of the product without touching it, however, if the refrigeration unit touches the product, discoloration will occur in the case of meat Obviously, this inconvenience has been avoided, but, on the other hand, the space offered to the gas between the refrigerating organ and the product must be as small as possible, so that there is there is no possibility for vigorous circulation and, moreover, the intensity of the radiation would naturally be reduced by too great a distance.
In the installation shown in Figure 1, a relatively small difference in temperature between the product and the refrigeration unit is sufficient because each product is exposed to the refrigeration units of all
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However, to increase the capacity of the installation it is possible to place two products 5 between each pair of refrigeration units 19, as shown in figure 2, except as regards the arrangement of the refrigeration units, the main parts of the installation are the same as in the embodiment according to figure 1, for seen, however, that the cooling unit 14, arranged near the outer wall 3, as shown in figure 1, is also omitted, in the section shown in figure 20
Figure 2,
each refrigeration unit 19 comprises a corrugated plate in the hollow parts of which are arranged tubes 20, alternately on either side of the plate, a refrigerant means flowing through these tubes. Each tube 20 can have its temperature clean, but preferably the tubes form sections comprising two or more tubes, so that each tube section constitutes a coil the temperature of which can be suitably regulated, not shown. of the installation according to the invention, roughly half of the external surface of each part of the product, is capable of radiating heat towards the cooling units 19,20 and this has proved to be very satisfactory.
it is often not necessary to carry out cooling as fast as the installation according to figure 2 can give, and it has been found that, having regard to capacity and economy, it is often satisfactory that more than 10% of the external surface of the product is capable of radiating heat towards the primary refrigeration units.
The constructive form of a refrigeration installation according to the invention, shown in FIG. 3, is therefore also very satisfactory from the point of view of capacity. In this form of the installation, several supports or rails 21 are arranged in one; cold room which includes a ceiling 1, a floor 2 and walls 3; these rails carry hooks 22 at the other ends of which the products are hung 5. Under the ceiling 1 of the cold room and above the rails 21 is mounted suitably a false ceiling 23, the ridges 24 of which are arranged above the rails 21 and the recesses 25, approximately at the level of the tops of the products 5, when the latter are suspended from the hooks 22.
A refrigeration unit 19,20 is disposed near the wall 3 "of the cold chamber and, between each pair of products following one another in the lateral direction, refrigeration units 26,27 are suspended from the recesses 25 of the false ceiling. , these members comprising corrugated plates 26 and tubes 27, similar to the refrigeration units 19, 20, but having a much lower height, so that only a third of the outer surface of each product radiates heat directly to the organs This embodiment gives rise to a somewhat increased convection compared to those which have been described, because the gas descends from the refrigerating bodies 26,27, between the products,
while the gas rises to the surface of the products because it is heated by them. Even if a certain quantity of heat is thus evacuated by convection of the product, the convection nevertheless remains much lower than that of convection installations previously known in part because of the shortening of the cooling period as a result of the intense radiation, so that convection does not have time to take effect, in part because the loss of heat through convection is reduced by the quantity of heat dissipated by radiation. In the installation of figure 3, the products 5 are suitably suspended so as to place the bulky parts in an opposite way to the refrigeration elements 26,27.
In the embodiments previously described, the refrigerant members are represented as being vertical walls and the products are moved in the installation by being suspended by brackets.
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or hooks. However, the installation according to the invention can be constructed as shown in FIG. 4 with an equally good effect. In the present case, the cold room also comprises a ceiling 1, a floor 2 and Walls 3 In walls 3 there are holes 28 and 29 through which the upper strand of a conveyor belt 30 passes Inside the cold room the belt 30 moves from right to left, figure 4 , passing over pulleys 31 and 32 which,
in the embodiment shown, have diameters so large that the lower end of the belt is located below the floor 2.
The conveyor belt 30 may consist of an endless wire mesh or the like, suitable for carrying the products 33. For this purpose, it is possible to place rollers, not shown, in the cold room, or else the belt may slide. by its edges on rails or support rollers, not shown. The belt 30 carrying the products 33 can enter the cold room through a straight opening 28, the products opening, by pushing it, the door 34 of the opening; when the products arrive at the left opening 29, they open, by pushing it, its door 35 When a product has passed through a door 34 or 35, the last catte returns to its place so that the cold room is kept closed as much as possible.
In the lower part of the cold room, under the strand of the belt, there is a refrigeration unit comprising a corrugated plate 36 in the corrugations of which refrigeration tubes 37 are arranged alternately of upper and lower coudes. refrigeration tubes 37, either separately or in groups, so that predetermined temperatures can be maintained, as desired, in different parts of the cold room, in its longitudinal direction.
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During the passage of the conveyor 00urûe in the cold room, there is no risk of cō: c; .ion through the wire mesh, from the underside to the pro .--., Ter j.9 organ refrigeration 36,37, because this 0rgane,) "}, in the dv.3i ... - - ¯ ... ¯ ¯-.eu. aLep9ais the upper faoa of the produced the ba cliîiw.jJ'1 - pi = u . '., .o - ## "- # - ū.> <± # ..... ,," qtl .1., 1L. "lv \ j, c; .1. HARM..Quantity (ie heat may rise uu pr ot 9 so: omission of heat may be sufficiently thwarted by 1.1 :. .¯..e: en .; suitable, not shown, from the ceiling and possibly also ntL's ù.G the cold chamber, so that they quickly take the temperature of the products or, if desired, superior refrigerating organs pru # rm. $ be provided iTIllli (1.a "tehlGn ';; au above the products, such as the f3 organs, figure 1.
According to i ßn; Tf¯ ". Ss..if âv'S '} J.'. Ar18,;:. Ù ii.ßa7'ï ¯. ^. Iz ::. Can be ru in combination with U :: - 3. 1.1.> ..:> <:::; "refrigeration unit L COfT '.' R.:.:3Cxx;G:. organs emit heat by oo: i '. 4viox and absorbing preferably by reaction of the product. This can be obtained, like the mOT1, r-: 3 in figure 5, by waving the organ fr-i; or-¯'.ca .: 38 de a ..- e Que p ..: ace noted Áp03ée the convection (when: a :? ': n': ga & 3! ..: 'L.,' v ldr.:. ;;.. on the surface, as indicated by an arrow 3y ± 0 plus gr118 aae,. ## *. surface e the cooling element in projection perI19L1.I} ui .- '. l.:;':- ::
9.: -¯ ü.zß "3eas a.'a.L'rt plates preferably have the same udrec-cion as the lines ds projectiorio
The embodiment shown in FIG. 5 allows the refrigeration unit not to be cooled, unlike ordinary installations, by the evaporation of a refrigeration medium or of a refrigeration support, vu. that the convection on the greatly increased surface of the cooling chamber 28 may become sufficient to remove the heat received by radiation from the product 5.
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The avanta '; ú1 3p..iaux -le r'Zix;' ento n applied to ïFîstail,. 'V3
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cooling or freezing where the product is advanced through the
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cold room continuously or say continuously, are exposed with reference to figure 6.
The product is cooled from temperature T to temperature t and, in most cases, it is desirable that the cooling should occur along a curve like curve A, Figure 6, that is, in the first phase, rapid cooling is carried out to a temperature t 'and the product is then subjected to prolonged over-cooling to the final temperature to
According to the generally known methods of convection redoing, the cold room gas however sweeps the product so that the cooling takes place along a more uniform curve B, which is partly due to the gradual change of state of the gas with respect to its temperature and its moisture content and partly on the fact that the refrigeration installation, for reasons of economy,
is seldom sized according to the maximum load at the start of cooling, but according to an average temperature t "of the product.
On the contrary, the refrigeration installation according to the invention makes it possible to maintain different temperatures in the refrigeration units encountered in the direction that the product advances through the installation, so that, by a suitable choice of temperatures and dimensions of the first refrigerating elements, it is possible to achieve cooling to the temperature t in one time C. The other refrigerating elements may thereby be made smaller or have higher temperatures, so that the over-cooling continues for a suitable time interval until time D.
It is understood, in the light of the foregoing, that the details shown of the refrigeration plant according to the invention can be modified and developed in various aspects if only the emission of heat by radiation is increased, at the expense of the convection effect and if the installation is constructed and arranged in such a way that the surfaces of the product can give up heat by radiation to the refrigerating units, which can be placed vertically or horizontally or both.
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R E V END l 0 A T ION So
1 / Process for cooling animal and plant products comprising the application of convection and radiation, characterized in that the cooling effect by radiation is increased at the expense of the convection effect.