EP2373936A1 - Procede et installation de fabrication de billes surgelees - Google Patents

Procede et installation de fabrication de billes surgelees

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EP2373936A1
EP2373936A1 EP09795488A EP09795488A EP2373936A1 EP 2373936 A1 EP2373936 A1 EP 2373936A1 EP 09795488 A EP09795488 A EP 09795488A EP 09795488 A EP09795488 A EP 09795488A EP 2373936 A1 EP2373936 A1 EP 2373936A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cryogenic liquid
product
cryogenic
liquid
installation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09795488A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Cémal OZTAS
Moez Tammar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP2373936A1 publication Critical patent/EP2373936A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00—Producing ice
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/36—Freezing; Subsequent thawing; Cooling
    • A23L3/37—Freezing; Subsequent thawing; Cooling with addition of or treatment with chemicals
    • A23L3/375—Freezing; Subsequent thawing; Cooling with addition of or treatment with chemicals with direct contact between the food and the chemical, e.g. liquid nitrogen, at cryogenic temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/04—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a gaseous medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/18—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic using a vibrating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air

Definitions

  • the present invention relates to the field of processes and installations for the cryogenic treatment of products, in particular food, pharmaceutical or cosmetic products, the targeted processes being in particular the so-called processes of "spheronization” i.e of manufacture of solid particles (it is often said
  • Solids in this industry, from a liquid or semi-liquid composition, especially in food applications (such as ice cream particles) or ferments, including lactic, or for example beads used in manufacturing cosmetic products.
  • the present invention seeks to propose a new solution for the production of such particles, which is simple, which allows both to meet the technical specifications posed while being of moderate cost, or even allowing adapt easily and inexpensively to existing equipment.
  • the Applicant has proposed in EP-A-505 222 a new concept of a process for freezing food products, according to which the product is brought into contact with a cooling surface, which results from the use of a vibrating support and a liquefied gas, the cooling surface consisting of a liquefied gas film disposed on the support.
  • this system works as follows: a large quantity of liquid nitrogen is injected into the tank, which is, for example, in a slightly rising slope configuration. The overflow of liquid comes out of the device with the products. The nitrogen is then separated from the products by a grid located at the device outlet. The nitrogen thus recovered is recycled: it is collected in a reserve and then pumped back into the treatment tank.
  • the nitrogen level is traditionally kept substantially constant in the reserve by a valve controlled by a probe which measures the level of liquid nitrogen.
  • the nitrogen circulates in semi-closed circuit, it leaves the circuit only by evaporation in contact with the products, this nitrogen outlet is permanently compensated by the supply of the reserve.
  • the products make only one passage in the tank.
  • the intensity of treatment can be adjusted by changing the slope of the tray
  • the duration of the treatment can be adjusted by modifying the amplitude of the vibrations
  • injection rate pump flow
  • the present invention relates to an installation for manufacturing solid particles, from a liquid or semi-liquid composition, implementing a spheronization device (bead formation), then a step of freezing total or partial products.
  • the present invention is based on the implementation of three steps:
  • the dosage or the formation of drops of product can be achieved by a standard device (peristaltic pumps, injectors controlled by PLCs, or other), to generate substantially identical drops, well calibrated, and preferably with a system of adjustment of the injection timing to satisfy the requested production rate.
  • a standard device peristaltic pumps, injectors controlled by PLCs, or other
  • the installation also comprises a system (preferably a percolator type) for supplying cryogenic liquid, by gravity, from each of the channels, the dosing / production system of the product drops being positioned in the immediate vicinity of the percolator to allow each drop produced meets the jet of cryogenic liquid produced by one of the orifices of the cryogen supply system (for example a percolator) and is driven by this jet to the corresponding channel and the cryogenic film circulating therein.
  • a system preferably a percolator type
  • Adjusting the inclination of the slide makes it possible to adjust the speed of advance of the drops (beads) and the residence or spheronization time, also based on the diameter of the openings of the percolator (flow of cryogenic liquid).
  • the height of the cryogenic liquid in the different channels is also adjustable by the diameter of the orifices, the flow rate of the cryogenic liquid pump and the inclination of the slide.
  • the balls fall into the trough of a treatment tank, thus coming into contact with a cooling surface that results from the use of a vibrating support and a film of a cryogenic liquid disposed on said support, and where the overflow of cryogenic liquid leaves the apparatus with the products and is separated from the products by a separator system located at the device outlet, the cryogenic liquid thus recovered being collected and then pumped by a pump to go back -power the percolator or other system of supply of the installation in cryogenic liquid.
  • the present invention thus relates to an installation for manufacturing solid particles, from a liquid or semi-liquid composition, implementing a device for freezing total or partial product, of the type where it puts in contact the produced in a treatment tank with a cooling surface which results from the use of a vibrating support and a film of a cryogenic liquid disposed on said support, and where the overflow of cryogenic liquid leaves the device with the products and is separated from the products by a separating system located at the device outlet, the cryogenic liquid thus recovered being collected then pumped by a pump to be reused in the installation, characterized by the implementation of the following measures:
  • the installation comprises at least one slide, having over all or part of its length a channel structure; the installation comprises a system for producing and depositing drops of said composition in each of said channels;
  • the installation comprises a cryogenic liquid supply system of each of said channels,
  • the drop production system being positioned in the immediate vicinity of the cryogenic liquid supply system, in order to allow each drop produced by the drop production system to meet the jet of cryogenic liquid produced by one of the orifices of said system of droplets; supply of cryogenic liquid and is driven by this jet to the channel corresponding thereto and the cryogenic film circulating therein; the particles at the outlet of a slide falling into the vibrating support treatment tank;
  • cryogenic liquid collected and then pumped is re-directed to said cryogenic liquid supply system of the slide.
  • toboggan systems there are several toboggan systems in parallel and superimposed thereby in particular to increase the production rate. It is also conceivable that the cold gases or lower slides advantageously serve to cool the slide above and thus to avoid problems of deformation of the plates.
  • FIG. 1 is a schematic view of a vibrating support freezing installation according to the prior art
  • FIG. 2 is a general schematic view of an installation according to the invention.
  • FIG. 3 is an illustration of one embodiment of the invention implementing several superimposed toboggans for increasing the production rate
  • FIG. 4 is a schematic and partial representation of an embodiment of the system for producing (depositing) balls of the product, in which hot nitrogen gas, preferably in the form of a laminar flow, circulates in coaxial pipes. to the product injection lines.
  • hot nitrogen gas preferably in the form of a laminar flow
  • Figure 1 there is shown a schematic view of a vibrating support freezing installation according to the prior art as illustrated by EP-A-505222 mentioned above in the present description.
  • This schematic view shows the tank 21 (whose vibration means have not been shown here for the sake of clarity), supplied with products 22 to be frozen, and liquid nitrogen via the inlet means 24.
  • the tray is for this embodiment in an upward slope situation.
  • the overflow of cryogenic liquid comes out of the unit with the products.
  • the nitrogen is then separated from the products by a grid system 25.
  • the nitrogen thus recovered is recycled (loop 23) in the following manner: the nitrogen is collected in a reserve (20). ) and then pumped by a piston pump and thus returns to the treatment tank (return line 26).
  • the level of nitrogen is kept substantially constant in the reserve by a valve 27 controlled by a probe 28 which measures the level of liquid nitrogen.
  • FIG. 2 is a schematic overall view of an installation according to the invention:
  • the slide 6 consists of channels extending in the direction of progression of the products and in the opposite direction of the direction of progression of the cryogenic liquid in the trough with vibrating support 10;
  • the percolator 4 is located near the slide it supplies cryogenic liquid, by gravity, in each of the channels through orifices preferably positioned above the middle of each channel;
  • the system 2 for dosing and producing drops of product is positioned in the immediate vicinity of the percolator, downstream, in order to allow each drop produced to meet the jet of cryogenic liquid produced by one of the orifices of the percolator and be driven by this jet to the corresponding channel and the cryogenic film circulating there.
  • the balls fall into the trough of a treatment tank 10, thus coming into contact with a cooling surface that results from the use of a vibrating support and a film or bath d a cryogenic liquid disposed on said support, and where the overflow of cryogenic liquid leaves the apparatus with the products and is separated from the products by a separating system (gate 7) situated at the device outlet, the cryogenic liquid thus recovered being collected and pumped (8) by a pump to re-feed the percolator (4).
  • a separating system gate 7
  • the percolator 4 consists of two zones: the first zone is designed to receive the liquid nitrogen from the pump 8 while the second zone is designed to avoid the eddy and have a liquid nitrogen " calm "(franc).
  • FIG. 3 illustrates a possible and advantageous embodiment of the invention, using a superposition of several slides to increase the production rate, which makes it possible to have a variable and extensible production rate machine.
  • FIG. 4 shows, in a schematic and partial representation, an advantageous embodiment of the system for producing (depositing) beads of the product in the channels, where hot nitrogen gas (but other gases can be envisaged it will have been understood), preferably in the form of a laminar flow, circulates in coaxial pipes to the injection pipes of the product.
  • hot nitrogen gas but other gases can be envisaged it will have been understood
  • This production / injection system where the output of product balls is in a certain way protected by a sleeve (sweep) of hot gas, avoids the phenomena of plugging of the orifices, clogging of the orifices which is essentially due to the low temperature of the bath of liquid nitrogen located below and the rise of cold gases from the evaporation of liquid nitrogen during the injection of the drops.
  • the production / injection system consists of:
  • a heating resistor on the lower part and around the injection ports of a nitrogen gas injection chamber in the preferred form of a laminar flow that flows in coaxial pipes to the injection lines (removal) of the product. During the injection of the product, this laminar flow prevents the rise of cold gases and also allows the inerting of the product during injection.
  • the nitrogen gas injection chamber is located for example in the upper part of the injection system.

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Abstract

Une installation de fabrication de particules solides, à partir d'une composition (1 ) liquide ou semi-liquide, mettant en œuvre un dispositif de surgélation totale ou partielle d'un produit, du type où l'on met en contact le produit dans un bac (10) de traitement avec une surface réfrigérante qui résulte de l'utilisation d'un support vibrant et d'un film d'un liquide cryogénique disposé sur ledit support, et où le trop plein de liquide cryogénique sort du dispositif avec les produits et est séparé des produits par un système séparateur (7) situé en sortie de dispositif, le liquide cryogénique ainsi récupéré étant collecté puis pompé par une pompe (8) pour être réutilisé dans l'installation, se caractérisant par la mise en œuvre des mesures suivantes : - l'installation comporte au moins un toboggan (6), comportant sur tout ou partie de sa longueur une structure de canaux; l'installation comporte un système (2) de production et de dépose de gouttes de ladite composition dans chacun desdits canaux; l'installation comporte un système d'alimentation en liquide cryogénique, de chacun desdits canaux; le système de production de gouttes étant positionné dans le voisinage immédiat du système d'alimentation en liquide cryogénique, afin de permettre que chaque goutte produite par le système de production de gouttes rencontre le jet de liquide cryogénique produit par un des orifices dudit système d'alimentation en liquide cryogénique et soit entraînée par ce jet vers le canal lui correspondant et le film cryogénique y circulant.

Description

PROCÉDÉ ET INSTALLATION DE FABRICATION DE BILLES SURGELEES
La présente invention concerne le domaine des procédés et installations de traitement cryogénique de produits, notamment alimentaires, pharmaceutiques ou encore cosmétiques, les procédés visés étant en particulier les procédés dits de « sphéronisation » i.e de fabrication de particules solides (on dit souvent
« pellets » dans cette industrie), à partir d'une composition liquide ou semi-liquide, notamment dans des applications alimentaires (telles les particules de crème glacée) ou de ferments, notamment lactiques, ou encore par exemple de billes entrant dans la fabrication de produits cosmétiques.
Les documents suivants illustrent la littérature très abondante et parfois ancienne, qui a été consacrée à cette question : EP-919 279, US-4 655 047, GB-2 092 880 , ou encore US-4 982 577.
Les solutions existantes sont pour certaines insuffisantes pour produire des particules bien régulières et dans la gamme de diamètre recherchée (par exemple 3 à 6 mm), ou au contraire sont très performantes mais bien trop coûteuses voire très complexes, ce qui rebute certains sites producteurs (par exemple 200 à 300000 euros, ce qui est considéré comme exorbitant par certains producteurs).
La présente invention s'attache alors à proposer une nouvelle solution de production de telles particules, qui soit simple, qui permette à la fois de répondre au cahier des charges techniques posé tout en étant d'un coût modéré, voire même qui permette de s'adapter de façon simple et peu coûteuse à un matériel existant.
La congélation de tels produits se fait habituellement dans des tunnels de congélation où le froid est obtenu par des moyens mécaniques. Ces produits que l'on cherche à congeler sont souvent collants et adhèrent au tapis du tunnel de congélation sur lequel ils sont convoyés, posant ainsi un problème d'entretien et d'hygiène.
De plus, ces produits peuvent être peu compacts et se disloquent facilement, perdant de ce fait, lors de leur manutention, la forme qu'on veut leur conférer.
La Demanderesse avait proposé dans le document EP-A-505 222 un nouveau concept de procédé de congélation de produits alimentaires, selon lequel on met en contact le produit avec une surface réfrigérante, qui résulte de l'utilisation d'un support vibrant et d'un gaz liquéfié, la surface réfrigérante étant constituée d'un film de gaz liquéfié disposé sur le support.
Selon ce procédé antérieur, les produits, même très collants, n'adhèrent aucunement au support, ceci malgré une épaisseur du film qui peut être très faible, on estime en fait que selon toute vraisemblance le produit ainsi traité flotte à la surface du film de gaz liquéfié par un phénomène de caléfaction, et se retourne régulièrement dans ce film, obviant ainsi tout risque d'adhésion sur le support.
Typiquement, ce système fonctionne ainsi : on injecte une quantité importante d'azote liquide dans le bac, qui est par exemple en configuration de pente légèrement montante. Le trop plein de liquide sort de l'appareil avec les produits. L'azote est alors séparé des produits par une grille située en sortie de dispositif. L'azote ainsi récupéré est recyclé : il est collecté dans une réserve puis pompé et repart dans le bac de traitement.
Le niveau d'azote est traditionnellement maintenu sensiblement constant dans la réserve grâce à une vanne pilotée par une sonde qui en mesure le niveau d'azote liquide.
Ainsi l'azote circule en circuit semi fermé, il ne sort du circuit que par évaporation au contact des produits, cette sortie d'azote est compensée en permanence par l'alimentation de la réserve. Les produits ne font qu'un seul passage dans le bac.
Il faut souligner que ce système antérieur présente de nombreux avantages parmi lesquels : - Le niveau d'azote liquide est stable ;
- Le traitement des produits est régulier ;
- L'intensité du traitement peut être ajustée en modifiant la pente du bac ;
- La durée du traitement peut être ajustée en modifiant l'amplitude des vibrations ;
- Le principe est simple, facile à mettre en œuvre et facile à régler ;
- La forte injection d'azote dans le bac (débit d'injection = débit de la pompe) permet d'obtenir un traitement très efficace des produits.
La présente invention concerne une installation de fabrication de particules solides, à partir d'une composition liquide ou semi-liquide, mettant en œuvre un dispositif de sphéronisation (formation des billes), puis une étape de surgélation totale ou partielle des produits.
La présente invention est basée sur la mise en œuvre de trois étapes :
- le dosage et la formation des gouttes de produit,
- la sphéronisation des gouttes de produits pour leur donner une forme de billes sensiblement rigoureuse,
- la surgélation totale ou partielle des billes.
Les éléments essentiels constitutifs de la présente invention peuvent être résumés dans ce qui suit.
Le dosage ou la formation de gouttes de produit peut être réalisé par un dispositif standard (pompes péristaltiques, injecteurs commandés par automates, ou autres), permettant de générer des gouttes sensiblement identiques, bien calibrées, et doté préférentiellement d'un système de réglage de la temporisation d'injection pour satisfaire le débit de production demandé.
Une fois émises et formées, les gouttes tombent sur un toboggan à travers un système d'injection, toboggan comportant sur tout ou partie de sa longueur plusieurs canaux (le toboggan peut être par exemple formé d'une plaque ondulée en forme de multiples V successifs, comme on le visualisera mieux dans le cadre des figures annexées). L'installation comporte par ailleurs un système (préférentiellement de type percolateur) d'alimentation en liquide cryogénique, par gravité, de chacun des canaux, le système de dosage / production des gouttes de produit étant positionné dans le voisinage immédiat du percolateur afin de permettre que chaque goutte produite rencontre le jet de liquide cryogénique produit par un des orifices du système d'alimentation en cryogène (par exemple un percolateur) et soit entraînée par ce jet vers le canal lui correspondant et le film cryogénique y circulant.
Le réglage de l'inclinaison du toboggan permet de régler la vitesse d'avance des gouttes (billes) et le temps de séjour ou de sphéronisation en se basant également sur le diamètre des orifices du percolateur (débit de liquide cryogénique).
La hauteur du liquide cryogénique dans les différents canaux est aussi réglable par le diamètre des orifices, le débit de la pompe de liquide cryogénique et l'inclinaison du toboggan. A la sortie du toboggan, les billes tombent dans l'auge d'un bac de traitement, entrant ainsi en contact avec une surface réfrigérante qui résulte de l'utilisation d'un support vibrant et d'un film d'un liquide cryogénique disposé sur ledit support, et où le trop plein de liquide cryogénique sort de l'appareil avec les produits et est séparé des produits par un système séparateur situé en sortie de dispositif, le liquide cryogénique ainsi récupéré étant collecté puis pompé par une pompe pour aller ré-alimenter le percolateur ou autre système d'alimentation de l'installation en liquide cryogénique.
La présente invention concerne alors une installation de fabrication de particules solides, à partir d'une composition liquide ou semi-liquide, mettant en œuvre un dispositif de surgélation totale ou partielle d'un produit, du type où l'on met en contact le produit dans un bac de traitement avec une surface réfrigérante qui résulte de l'utilisation d'un support vibrant et d'un film d'un liquide cryogénique disposé sur ledit support, et où le trop plein de liquide cryogénique sort du dispositif avec les produits et est séparé des produits par un système séparateur situé en sortie de dispositif, le liquide cryogénique ainsi récupéré étant collecté puis pompé par une pompe pour être réutilisé dans l'installation, se caractérisant par la mise en œuvre des mesures suivantes :
- l'installation comporte au moins un toboggan, comportant sur tout ou partie de sa longueur une structure de canaux ; - l'installation comporte un système de production et de dépose de gouttes de ladite composition dans chacun desdits canaux ;
- l'installation comporte un système d'alimentation en liquide cryogénique de chacun desdits canaux,
- le système de production de gouttes étant positionné dans le voisinage immédiat du système d'alimentation en liquide cryogénique, afin de permettre que chaque goutte produite par le système de production de gouttes rencontre le jet de liquide cryogénique produit par un des orifices dudit système d'alimentation en liquide cryogénique et soit entraînée par ce jet vers le canal lui correspondant et le film cryogénique y circulant ; - les particules en sortie de toboggan tombant dans le bac de traitement à support vibrant ;
- et ledit liquide cryogénique collecté puis pompé est re-dirigé vers ledit système d'alimentation en liquide cryogénique du toboggan.
Selon une des mises en œuvre de l'invention, on dispose de plusieurs systèmes de toboggans en parallèles et superposés permettant ainsi notamment d'augmenter le débit de production. On conçoit également que les gaz froids du ou des toboggans inférieurs servent avantageusement à refroidir le toboggan du dessus et ainsi à éviter les problèmes de déformations des plaques.
Les expérimentations réalisées par la Demanderesse avec succès ont en effet permis de démontrer que grâce à la configuration adoptée, on peut atteindre les objectifs visés, par exemple de petites billes de 3-6 mm de diamètre avec une excellente régularité et qui sont surgelées individuellement sans collage, ceci avec un équipement au coût extrêmement avantageux par rapport aux équipements disponibles sur le marché. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'une installation de congélation à support vibrant selon l'art antérieur ;
- la figure 2 est une vue schématique globale d'une installation conforme à l'invention ;
- la figure 3 est une illustration d'un mode de réalisation de l'invention mettant en œuvre plusieurs toboggans superposés permettant d'augmenter le débit de production ;
- la figure 4 est une représentation schématique et partielle d'un mode de réalisation du système de production (dépose) de billes du produit, où de l'azote gazeux chaud, préférentiellement sous forme d'un flux laminaire, circule dans des conduites coaxiales aux conduites d'injection du produit.
Sur la figure 1 , on a représenté une vue schématique d'une installation de congélation à support vibrant selon l'art antérieur tel qu'illustré par le document EP-A-505222 évoqué plus haut dans la présente description.
On reconnaît sur cette vue schématique le bac 21 (dont les moyens de vibration n'ont pas été représentés ici pour des raisons de clarté), alimenté en produits 22 à congeler, et en azote liquide via les moyens d'arrivée 24.
Le bac est pour ce mode de réalisation en situation de pente ascendante.
Le trop plein de liquide cryogénique sort de l'appareil avec les produits. L'azote est alors séparé des produits par un système de grille 25. Comme on peut le visualiser sur la figure, l'azote ainsi récupéré est recyclé (boucle 23) de la manière suivante : l'azote est collecté dans une réserve (20) puis pompé par une pompe à piston et repart ainsi dans le bac de traitement (canalisation de retour 26).
Le niveau d'azote est maintenu sensiblement constant dans la réserve grâce à une vanne 27 pilotée par une sonde 28 qui mesure le niveau d'azote liquide.
En résumé : - L'azote circule en circuit semi fermé : il ne sort du circuit que par évaporation au contact des produits. Cette perte d'azote est compensée en permanence par l'alimentation de la réserve en liquide cryogénique frais (29).
- Les produits ne font qu'un seul passage dans le bac.
La figure 2 est une vue schématique globale d'une installation conforme à l'invention :
- le toboggan 6 est constitué de canaux s'étendant dans la direction de progression des produits et en sens contraire du sens de progression du liquide cryogénique dans l'auge à support vibrant 10 ;
- le percolateur 4 est situé à proximité du toboggan qu'il alimente en liquide cryogénique, par gravité, dans chacun des canaux aux travers d'orifices positionnés préférentiellement au dessus du milieu de chaque canal ;
- le système 2 de dosage et de production de gouttes de produit est positionné dans le voisinage immédiat du percolateur, en aval, afin de permettre que chaque goutte produite rencontre le jet de liquide cryogénique produit par un des orifices du percolateur et soit entraînée par ce jet vers le canal lui correspondant et le film cryogénique y circulant.
- A la sortie du toboggan 6, les billes tombent dans l'auge d'un bac de traitement 10, entrant ainsi en contact avec une surface réfrigérante qui résulte de l'utilisation d'un support vibrant et d'un film ou bain d'un liquide cryogénique disposé sur ledit support, et où le trop plein de liquide cryogénique sort de l'appareil avec les produits et est séparé des produits par un système séparateur (grille 7) situé en sortie de dispositif, le liquide cryogénique ainsi récupéré étant collecté puis pompé (8) par une pompe pour aller ré-alimenter le percolateur (4).
On note sur la figure que le percolateur 4 est constitué de deux zones : la première zone est conçue pour recevoir l'azote liquide venant de la pompe 8 tandis que la seconde zone est conçue pour éviter les remous et disposer d'un azote liquide « calme » (franc).
Le fond de la seconde zone est percé d'autant d'orifices que de canaux devant être alimentés sur le toboggan. La figure 3 illustre un mode de réalisation possible et avantageux de l'invention, utilisant une superposition de plusieurs toboggans pour augmenter le débit de production, ce qui permet de disposer d'une machine à débit de production variable et extensible.
La figure 4 permet de visualiser, dans une représentation schématique et partielle, un mode de réalisation avantageux du système de production (dépose) de billes du produit dans les canaux, où de l'azote gazeux chaud (mais d'autres gaz peuvent être envisagés on l'aura compris), préférentiellement sous forme d'un flux laminaire, circule dans des conduites coaxiales aux conduites d'injection du produit.
Ce système de production/d'injection, où la sortie de billes de produit est en quelque sorte protégée par un manchon (balayage) de gaz chaud, permet d'éviter les phénomènes de bouchage des orifices, bouchage des orifices qui est essentiellement dû à la basse température du bain d'azote liquide situé en contrebas et à la montée des gaz froids issus de l'évaporation d'azote liquide lors de l'injection des gouttes.
Selon un des modes de réalisation de l'invention, le système de production/d'injection est constitué :
• d'un ensemble de conduites dans une enceinte calorifugée pour l'injection (dépose) du produit
• le cas échéant d'une résistance chauffante sur la partie basse et autour des orifices d'injection d'une enceinte d'injection d'azote gazeux sous forme préférentielle d'un flux laminaire qui circule dans des conduites coaxiales aux conduites d'injection (dépose) du produit. Lors de l'injection du produit, ce flux laminaire empêche la remontée des gaz froids et permet par ailleurs l'inertage du produit lors de l'injection. L'enceinte d'injection d'azote gazeux est située par exemple dans la partie haute du système d'injection.

Claims

REVENDICATIONS
1. Une installation de fabrication de particules solides, à partir d'une composition liquide ou semi-liquide, mettant en œuvre un dispositif de surgélation totale ou partielle d'un produit, du type où l'on met en contact le produit dans un bac de traitement avec une surface réfrigérante qui résulte de l'utilisation d'un support vibrant et d'un film d'un liquide cryogénique disposé sur ledit support, et où le trop plein de liquide cryogénique sort du dispositif avec les produits et est séparé des produits par un système séparateur situé en sortie de dispositif, le liquide cryogénique ainsi récupéré étant collecté puis pompé par une pompe pour être réutilisé dans l'installation, se caractérisant par la mise en œuvre des mesures suivantes :
- l'installation comporte au moins un toboggan (6), comportant sur tout ou partie de sa longueur une structure de canaux ; - l'installation comporte un système (2) de production et de dépose de gouttes de ladite composition dans chacun desdits canaux ;
- l'installation comporte un système d'alimentation en liquide cryogénique, de chacun desdits canaux,
- le système de production de gouttes étant positionné dans le voisinage immédiat du système d'alimentation en liquide cryogénique, afin de permettre que chaque goutte produite par le système de production de gouttes rencontre le jet de liquide cryogénique produit par un des orifices dudit système d'alimentation en liquide cryogénique et soit entraînée par ce jet vers le canal lui correspondant et le film cryogénique y circulant ; - les particules en sortie de toboggan tombant dans le bac de traitement à support vibrant ;
- et ledit liquide cryogénique collecté puis pompé est dirigé vers ledit système d'alimentation en liquide cryogénique.
2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit système d'alimentation en liquide cryogénique est un percolateur d'alimentation en liquide cryogénique, par gravité, de chacun des canaux aux travers d'orifices positionnés sensiblement au dessus du milieu de chaque canal.
3. Installation selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le système de production et dépose de gouttes comprend un ensemble de conduites pour la dépose de gouttes de produit dans chacun desdits canaux, et comprend un ensemble de conduites coaxiales aux conduites de dépose du produit, conduites coaxiales aptes à recevoir un flux de gaz, préférentiellement de type laminaire, permettant ainsi de former autour des billes produites un manchon de gaz de balayage, apte ainsi à éviter les phénomènes de bouchage des orifices des conduites de dépose du produit.
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