EP1151836A1 - Centrifugal cutting machine with cooling system, and method for cooling cut products - Google Patents
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- B26D7/10—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting by heating
Definitions
- injection devices can also be retrofitted on existing and already existing centrifugal cutters installed in a production line.
- the injection devices are inexpensive, inexpensive bulky and do not lengthen the production line.
- the operation of the devices is safe and reliable.
Abstract
Description
L'invention concerne une coupeuse centrifuge, notamment pour des produits alimentaires, du type comprenant une turbine d'entraínement de produits entraínée en rotation autour d'un axe sensiblement vertical, une tête de coupe fixe sensiblement cylindrique disposée coaxialement autour de la turbine, et un carter entourant la turbine et la tête de coupe, le carter ayant une ouverture d'alimentation en produits non coupés sur sa partie supérieure, et une ouverture de sortie de produits coupés sur sa partie inférieure, la tête de coupe divisant l'espace défini par le carter en un espace des produits non coupés et en un espace des produits coupés.The invention relates to a centrifugal cutter, in particular for food products, of the type comprising a drive turbine of products rotated around a substantially vertical axis, a head of substantially cylindrical fixed cutting arranged coaxially around the turbine, and a housing surrounding the turbine and the cutting head, the housing having an opening for feeding uncut products on its upper part, and a cut product outlet opening on its lower part, the head of cutting dividing the space defined by the casing into a space of products not cut and in a space of cut products.
On connaít dans l'état de la technique des coupeuses centrifuges pour produits alimentaires.We know in the prior art centrifugal cutters for food products.
Une telle coupeuse comprend généralement une turbine qui est constituée d'un disque à axe vertical, disque sur lequel font saillie vers le haut des parois entraíneuses qui s'étendent radialement vers l'intérieur à partir de la circonférence du disque. La turbine est entraínée en rotation par un moto-réducteur.Such a cutter generally comprises a turbine which is consisting of a disc with vertical axis, disc on which project upwards entrained walls which extend radially inward from the circumference of the disc. The turbine is rotated by a gear motor.
Une coupeuse centrifuge comprend en outre une tête de coupe cylindrique disposée coaxialement autour de la turbine. La tête de coupe comporte des fentes radiales qui s'étendent sur toute la hauteur de la turbine. Des lames sont montées tangentiellement sur les fentes et font légèrement saillie vers l'intérieur.A centrifugal cutter further includes a cutting head cylindrical arranged coaxially around the turbine. The cutting head has radial slots which extend over the entire height of the turbine. Blades are mounted tangentially on the slots and slightly protruding inward.
La turbine et la tête de coupe sont entourées par un carter comportant une ouverture d'alimentation à son extrémité supérieure, et une ouverture de sortie à son extrémité inférieure.The turbine and the cutting head are surrounded by a housing comprising a feed opening at its upper end, and a outlet at its lower end.
Lors du fonctionnement, on alimente la coupeuse en produit alimentaire. Ce produit alimentaire tombe sur le disque, est entraíné radialement vers l'extérieur par la force centrifuge, est pressé contre les lames par les parois entraíneuses, et la lame coupe le produit en morceaux.During operation, the cutter is supplied with product food. This food product falls on the disc, is entrained radially outward by centrifugal force, is pressed against the blades by the driving walls, and the blade cuts the product into pieces.
Les morceaux tombent alors à travers l'ouverture de sortie, par exemple sur un convoyeur. The pieces then fall through the outlet opening, through example on a conveyor.
Les coupeuses centrifuges présentent l'inconvénient de chauffer fortement localement la périphérie du produit lors de la coupe. Cet effet engendre les inconvénients tels que le développement de bactéries ou le mottage des morceaux coupés.Centrifugal cutters have the disadvantage of heating strongly around the periphery of the product when cutting. This effect causes disadvantages such as the development of bacteria or clumping of cut pieces.
Afin de minimiser cet effet, on a déjà proposé dans l'état de la technique de déposer par exemple de la neige carbonique sur les produits/les morceaux avant/après la coupeuse, ou d'injecter du fluide cryogénique dans le haut de la turbine. Cependant, ces mesures n'ont pas donné de résultats satisfaisants et présentent toujours les inconvénients suivants :
- il peut y avoir des hétérogénéités de refroidissement, et en conséquence, des problèmes de coupe ;
- lorsque le fluide cryogénique utilisé est du CO2, des grumeaux résiduels de CO2 peuvent endommager la coupeuse ou faire gonfler les sachets dans lesquels le produit est emballé ;
- l'absence de régulation peut être à la source d'ennuis techniques.
- there may be heterogeneities in cooling, and as a result, cutting problems;
- when the cryogenic fluid used is CO 2 , residual lumps of CO 2 can damage the cutter or cause the sachets in which the product is packed to swell;
- the lack of regulation can be the source of technical problems.
De plus, les refroidissements mentionnés ci-dessus ne permettent pas de traiter l'échauffement périphérique au niveau de la coupeuse. Ce phénomène assez mal maítrisé peut être un élément déterminant pour la qualité finale du produit et le mottage.In addition, the cooling mentioned above does not allow to treat the peripheral heating at the level of the cutter. This fairly poorly controlled phenomenon can be a determining factor for the final product quality and caking.
L'invention a pour but de pallier les inconvénients précités et de proposer une coupeuse centrifuge qui permette de réduire efficacement l'effet d'échauffement périphérique du produit.The invention aims to overcome the aforementioned drawbacks and offer a centrifugal cutter that effectively reduces the effect peripheral heating of the product.
A cet effet, l'invention a pour objet une coupeuse centrifuge du type précité, caractérisée en ce que la coupeuse centrifuge comporte en outre au moins un dispositif d'injection d'un liquide cryogénique dans l'espace des produits coupés.To this end, the invention relates to a centrifugal cutter of the type above, characterized in that the centrifugal cutter further comprises at minus a device for injecting a cryogenic liquid into the space of cut products.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le carter a une section transversale sensiblement circulaire, et la direction d'injection du dispositif d'injection est orientée sensiblement tangentiellement par rapport à cette section circulaire ;
- le sens d'injection est dirigé à l'opposé d'un arbre d'entraínement sensiblement radial de la turbine ;
- le sens d'injection du dispositif d'injection est dirigé sensiblement horizontalement et à contre-courant par rapport au sens de rotation de la turbine ;
- la coupeuse comporte un deuxième dispositif d'injection agencé sur le côté du carter opposé au premier dispositif d'injection, et le sens d'injection du deuxième dispositif d'injection est à co-courant par rapport au sens de rotation de la turbine ;
- le point d'injection du dispositif d'injection se trouve au-dessous du plan défini par la surface d'extrémité inférieure de la tête de coupe ;
- le carter comporte sensiblement sur toute sa surface une isolation thermique ;
- l'isolation thermique comprend une double enveloppe constituée de deux parois en acier inoxydable et une couche en mousse de matière plastique disposée entre les deux parois de la double enveloppe ;
- la coupeuse comprend en outre un dispositif d'évacuation du gaz cryogénique formé lors de l'injection, relié au carter ;
- le dispositif d'évacuation est disposé sur l'extrémité supérieure du carter ;
- la coupeuse comporte en outre un capteur de température qui mesure une température représentant la température à l'intérieur du carter, et il comporte en outre un dispositif de commande relié au capteur de température et au dispositif d'injection, le dispositif de commande pilotant le dispositif d'injection en fonction de la température captée par le capteur de température ;
- le liquide cryogénique est du CO2 liquide ou de l'azote liquide ; et
- le dispositif d'injection comprend une vanne d'arrêt débouchant dans une buse d'injection qui est reliée au carter, la vanne étant reliée en outre à une source de liquide cryogénique sous pression et étant actionnée par un actionneur, notamment électro-pneumatique.
- the casing has a substantially circular cross section, and the injection direction of the injection device is oriented substantially tangentially with respect to this circular section;
- the direction of injection is directed opposite a substantially radial drive shaft of the turbine;
- the direction of injection of the injection device is directed substantially horizontally and against the current with respect to the direction of rotation of the turbine;
- the cutter comprises a second injection device arranged on the side of the casing opposite to the first injection device, and the direction of injection of the second injection device is co-current with respect to the direction of rotation of the turbine;
- the injection point of the injection device is below the plane defined by the lower end surface of the cutting head;
- the casing comprises substantially over its entire surface thermal insulation;
- the thermal insulation comprises a double envelope made up of two stainless steel walls and a layer of plastic foam placed between the two walls of the double envelope;
- the cutter further comprises a device for evacuating the cryogenic gas formed during the injection, connected to the casing;
- the discharge device is arranged on the upper end of the casing;
- the cutter further comprises a temperature sensor which measures a temperature representing the temperature inside the casing, and it further comprises a control device connected to the temperature sensor and to the injection device, the control device controlling the injection device as a function of the temperature sensed by the temperature sensor;
- the cryogenic liquid is liquid CO 2 or liquid nitrogen; and
- the injection device comprises a stop valve opening into an injection nozzle which is connected to the casing, the valve being further connected to a source of pressurized cryogenic liquid and being actuated by an actuator, in particular electro-pneumatic.
L'invention a également pour objet un procédé de refroidissement de produits coupés par une coupeuse centrifuge telle que définie ci-dessus, caractérisé en ce qu'on injecte du liquide cryogénique dans l'espace des produits coupés du carter de la coupeuse centrifuge.The invention also relates to a method of cooling products cut by a centrifugal cutter as defined above, characterized in that cryogenic liquid is injected into the space of products cut from the centrifugal cutter housing.
Le procédé selon l'invention peut comporter les étapes suivantes :
- on injecte au moins une partie du liquide cryogénique à contre-courant du sens de rotation de la turbine de la coupeuse centrifuge ;
- on évacue le gaz cryogénique, formé lors de l'injection, vers le haut du carter.
- injecting at least part of the cryogenic liquid against the current of the direction of rotation of the turbine of the centrifugal cutter;
- the cryogenic gas formed during the injection is evacuated to the top of the casing.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de face d'une coupeuse centrifuge selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue de plan de la coupeuse de la figure 1, partiellement coupée selon la ligne II-II de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue du détail III de la figure 1 à plus grande échelle, et partiellement en coupe.
- Figure 1 is a front view of a centrifugal cutter according to the invention;
- Figure 2 is a plan view of the cutter of Figure 1, partially cut along line II-II of Figure 1;
- Figure 3 is a view of detail III of Figure 1 on a larger scale, and partially in section.
Sur la figure 1, on a représenté une coupeuse centrifuge 2 selon
l'invention.In FIG. 1, a
La coupeuse centrifuge 2 comporte un carter 4 renfermant un
mécanisme de coupe 6. Elle comporte en outre un boítier 8 comprenant un
moto-réducteur 10 auquel est relié un dispositif de commande et
d'alimentation en courant 12.The
Le carter 4 comprend une partie inférieure 14 de forme tronconique à
axe vertical X-X, se rétrécissant vers le bas et qui est fixée de façon amovible
au boítier 8 du moto-réducteur 10. La partie inférieure 14 du carter est ouverte
vers le bas en 15 afin de permettre la sortie du produit coupé.
Additionnellement la coupeuse 2 peut comporter une trémie de sortie 16 fixée
au-dessous de l'ouverture de sortie 15, et se rétrécissant vers une station de
convoyage 18 disposée en-dessous. Une partie supérieure 20 du carter est
disposée de façon séparable sur la partie inférieure 14 et associée à un
dispositif de sécurité 21 connu. La partie supérieure 20 du carter comprend un
tube d'alimentation 22 en produit non-coupé muni d'une grille 24 de protection
de main classique.The
Comme on le voit sur la figure 3, la paroi 26 du carter 4 est constituée
d'une double enveloppe formée de deux parois 28 en tôle d'acier inoxydable
entre lesquelles est incorporée une couche thermiquement isolante 30 en
mousse de matière plastique.As seen in Figure 3, the
Le mécanisme de coupe 6 comprend une turbine 32 comportant un
disque 34 à axe vertical coïncidant avec l'axe X-X du carter 4. Des parois
entraíneuses 36 font saillie vers le haut sur la surface supérieure du disque
34. Elles sont disposées sur la circonférence du disque 34 et s'étendent
radialement vers l'intérieur. Les extrémités supérieures des parois
entraíneuses 36 sont reliées à un disque annulaire 38 et sont ainsi fixées les
unes aux autres.The cutting mechanism 6 comprises a
La face inférieure du disque 34 est solidaire d'une roue dentée
conique 40 qui coopère avec un pignon 42 conique de sortie du moto-réducteur.
Le pignon conique 42 est relié au moto-réducteur 10 par un arbre
44 qui est entouré d'un tube protecteur 46 solidaire du boítier 8. L'ensemble
de la turbine 32 et de la roue conique 40 est monté en rotation verticale sur un
palier 48.The underside of the
Une tête de coupe cylindrique 50 est disposée coaxialement autour
de la turbine 32, séparant l'enceinte du carter 4 en un espace des produits
non coupés 52 et en un espace des produits coupés 54. La tête de coupe 50
comporte des fentes radiales s'étendant sensiblement sur toute la longueur de
la turbine. Des lames de coupe 56 sont montées sur la tête de coupe dans les
fentes, de façon classique. La tête de coupe 50 est maintenue par un support
(non représenté) fixé sur le carter inférieur 14.A
La coupeuse centrifuge 2 comporte en outre deux dispositifs
d'injection 58, 59 d'un liquide cryogénique dans le carter inférieur 14 (voir
Fig. 3). Les deux dispositifs d'injection 58, 59 de liquide cryogénique sont
connus par exemple de la demande de brevet européenne EP-A-744 578. Ils
comportent chacun essentiellement une vanne à obturateur sphérique 60
reliée par un raccord de démontage rapide 62 à une buse d'injection 64. La
vanne à obturateur sphérique 60 est reliée dans cet exemple à une source 66
de CO2 liquide sous pression par une conduite 68 et pilotée par un actionneur
électro-pneumatique 70 relié au dispositif de commande par une ligne de
pilotage 72, 73 respective. La bùse d'injection 64 est entouré d'un manchon
thermiquement isolant 74.The
Il est à noter que les dispositifs d'injection 58, 59 sont disposés de
telle sorte que leurs directions d'injection D1, D2 soient dirigées sensiblement
tangentiellement par rapport à la circonférence circulaire du carter inférieur
14. En outre, les sens d'injection D1, D2 des deux dispositifs d'injection 58, 59
sont dirigés dans le sens opposé à l'arbre d'entraínement 44 du moto-réducteur
10, afin d'éviter l'agglomération de la neige carbonique et du produit
coupé sur le tube protecteur 46 de l'arbre d'entraínement.It should be noted that the
Le sens d'injection du dispositif d'injection 59 est dirigé à l'encontre du
sens de rotation R de la turbine 32, tandis que celui du dispositif d'injection
58 est dirigé dans ce sens de rotation.The injection direction of the
Un dispositif d'évacuation de gaz 80 est relié au tube d'alimentation
22 du carter supérieur.A
En outre, un capteur de température 82 est disposé sur le côté
intérieur de la trémie supplémentaire 16 inférieure afin de détecter la
température de sortie. Ce capteur 82 est relié au dispositif de commande 12
par une ligne de capteur 84.In addition, a
En variante, le capteur de température peut être placé à d'autres
emplacements, par exemple au-dessus de la turbine 32.Alternatively, the temperature sensor can be placed at other
locations, for example above the
La coupeuse centrifuge selon l'invention fonctionne de la façon suivante.The centrifugal cutter according to the invention works in the same way next.
A partir de la mise en service de la coupeuse 2, le dispositif de
commande 12 surveille, par l'intermédiaire du capteur 82, la température
régnant dans la trémie ou dans le carter 4 de la coupeuse. Lorsque la
température est supérieure à une température prédéterminée, par exemple
supérieure à -15°C, l'injection du CO2 liquide est démarrée par le dispositif de
commande 12. L'injection de CO2 est effectuée par des cycles courts
d'injection/de pause. Le CO2 est détendu, et il se transforme en neige
carbonique qui est projetée sur la paroi 26 du carter 4. Grâce à l'injection
tangentielle, il se forme alors un « brouillard » de neige et de gaz carbonique
à l'intérieur du carter. Lorsqu'on introduit du produit alimentaire dans la
coupeuse centrifuge 2, le produit est coupé par la tête de coupe 50, et tombe
à travers le brouillard. Ce dernier cède immédiatement et uniformément ses
frigories au produit coupé finement dispersé dans l'espace des produits
coupés 54 du carter. L'effet de réchauffement périphérique est ainsi fortement
diminué ainsi que la formation de grumeaux résiduels de neige carbonique.From the start of the
Le fait que l'injection se fasse à contre-courant par au moins un
dispositif d'injection 59 aide à la répartition de la neige carbonique à l'intérieur
du carter 4 et améliore encore l'efficacité du processus de refroidissement.The fact that the injection is done against the current by at least one
Le produit alimentaire coupé et refroidi tombe alors sur la station de convoyage 18 et peut être conditionnée avec un risque de mottage diminué.The cut and cooled food product then falls on the conveying 18 and can be conditioned with a reduced risk of caking.
La formation de gaz cryogénique inerte l'enceinte du carter 4 et évite
l'aspiration par l'ouverture inférieure 15 du carter d'air entraíné par la rotation
de la turbine 32 et par le dispositif d'évacuation 80. Ceci évite le
réchauffement du produit par l'air aspiré. Additionnellement, le refoulement du
gaz cryogénique vers le tube d'alimentation 22 augmente les échanges
thermiques et refroidit le produit avant découpe à cet emplacement.The formation of cryogenic gas inert the enclosure of the
Enfin, le gaz carbonique est aspiré par le dispositif d'aspiration 80 et
refoulé en dehors du bâtiment de fabrication afin d'éviter tout danger
d'asphyxie du personnel.Finally, the carbon dioxide is sucked in by the
En variante, la coupeuse centrifuge peut aussi être équipée d'un seul
dispositif d'injection de liquide cryogénique 59. Dans ce cas, le dispositif
d'injection 59 est disposé de façon à injecter à l'encontre de la rotation de la
turbine 32 et du côté opposé de l'arbre d'entraínement 44. Alternatively, the centrifugal cutter can also be equipped with a single
cryogenic
A la place de CO2 on peut aussi utiliser de l'azote liquide pour le refroidissement.Instead of CO 2, liquid nitrogen can also be used for cooling.
Il est à noter que les dispositifs d'injection peuvent également être montés après coup sur des coupeuses centrifuges existantes et déjà installées dans une ligne de production.It should be noted that the injection devices can also be retrofitted on existing and already existing centrifugal cutters installed in a production line.
On constate que les dispositifs d'injection sont peu coûteux, peu encombrants et n'allongent pas la chaíne de fabrication.It can be seen that the injection devices are inexpensive, inexpensive bulky and do not lengthen the production line.
L'exploitation des dispositifs est sûre et fiable.The operation of the devices is safe and reliable.
La coupeuse selon l'invention peut être utilisée pour produire les produits alimentaires suivants : des pommes en coupe plate ou ondulée, des noix, des choux émincés, des carottes râpées, des pommes de terre, des fromages râpés durs et mous et des allumettes de viande. Cette liste n'est bien entendu pas exhaustive.The cutter according to the invention can be used to produce the following food products: flat or wavy cut apples, walnuts, chopped cabbage, grated carrots, potatoes, hard and soft grated cheeses and meat matches. This list is not of course not exhaustive.
Claims (16)
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AU4029801A (en) | 2001-11-08 |
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DE60106512T2 (en) | 2005-11-24 |
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