EP2425191A1 - Procede et installation de melange et de refroidissement d'un produit - Google Patents

Procede et installation de melange et de refroidissement d'un produit

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EP2425191A1
EP2425191A1 EP10723680A EP10723680A EP2425191A1 EP 2425191 A1 EP2425191 A1 EP 2425191A1 EP 10723680 A EP10723680 A EP 10723680A EP 10723680 A EP10723680 A EP 10723680A EP 2425191 A1 EP2425191 A1 EP 2425191A1
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EP
European Patent Office
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product
blunderbuss
cooling
mixing
receptacle
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Withdrawn
Application number
EP10723680A
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German (de)
English (en)
Inventor
Franck Cousin
Philippe Claude
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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
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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 EP2425191A1 publication Critical patent/EP2425191A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F25D3/12—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using solidified gases, e.g. carbon-dioxide snow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
    • A23B4/00—General methods for preserving meat, sausages, fish or fish products
    • A23B4/06—Freezing; Subsequent thawing; Cooling
    • A23B4/08—Freezing; Subsequent thawing; Cooling with addition of chemicals or treatment with chemicals before or during cooling, e.g. in the form of an ice coating or frozen block
    • A23B4/09—Freezing; Subsequent thawing; Cooling with addition of chemicals or treatment with chemicals before or during cooling, e.g. in the form of an ice coating or frozen block with direct contact between the food and the chemical, e.g. liquid N2, at cryogenic temperature
    • 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
    • F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/28—Quick cooling

Definitions

  • the present invention relates in particular to the field of the food industry, and is particularly interested in the fact of being able to propose a new process for simultaneously mixing and cooling a product, this being deposited in a container, at the same time, the product and dry ice, homogeneously.
  • This type of process has applications for example in the field of dough products, or meat, and for illustrative purposes, considering the example of meat, this way of proceeding makes it possible to avoid overheating and to prepare the meat at a later stage of forming
  • this period of storage it is advantageous or necessary to use this period of storage to also perform the cooling of the product or its maintenance in cold.
  • the meat when the meat is boned before further processing, during the boning process the meat reaches a temperature which is higher than the optimum temperature which must be respected for its storage (for obvious health reasons).
  • the meat is located in large containers which it is not easy to cool the contents, and the transfer of frigories to the product is very slow and inefficient.
  • One of the objectives of the present invention is then to propose a new system for mixing and cooling a product, this by coming to deposit in a container, at the same time, the product and dry ice, homogeneously, new system more effective than the less sophisticated systems of the prior art that use simple CO2 sticks, and simpler than some other previous systems described above which are penalized by their too complex and difficult to clean.
  • the present invention provides a very original system, where the overall operation referred to here is achieved by the use of a blunderbuss equipped with a double jacket, to mix the snow carbonic acid and the product to be cooled or kept cold.
  • the product to be cooled passes into the double jacket (while the CO2 is produced and extracted from the inside of the blunderbuss), and falls into the tank or collection container with the snow which sublimates and which transfers its frigories to the product. .
  • the present invention thus relates to a method for mixing and cooling a product, during which the product and carbon dioxide snow is deposited in a receptacle simultaneously, which is characterized in that a blunderbuss equipped with an outer double jacket, the product to be cooled passing through the outer jacket while the dry ice is produced and extracted from inside the blunderbuss, the product thus falling into the receptacle at the same time as the snow, which sublimates and transfers its frigories to the product.
  • the gases formed in the receptacle are extracted and discharged to the outside;
  • the present invention also relates to an installation for mixing and cooling a product, intended to deposit in a receptacle, simultaneously, the product and dry ice, homogeneously, characterized in that it comprises a blunderbuss equipped with an outer double jacket, able to receive the product to be cooled in the outer jacket, and to be supplied with liquid CO2 to produce snow from inside the blunderbuss, and thus to drop the product into the receptacle at the same time as the snow, which sublimates and transfers its frigories to the product.
  • the installation comprises an insulation positioned between the outer jacket and the central portion of the CO 2 production blunderbuss.
  • the installation comprises:
  • An extractor system able to extract and evacuate to the outside gases forming in the container; a temperature probe capable of measuring the temperature of the gases in the extractor,
  • a system for acquiring and processing data able to receive and process this temperature information, and to feed back to regulate the injection of liquid CO2 into the blunderbuss.
  • FIG. 1 shows schematically and partially a view of the double-bladed trombone according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic overall view of an installation according to the invention for mixing and cooling a product, performing the deposition in a container, simultaneously, the product and dry ice, homogeneously.
  • FIG. 1 The reading of FIG. 1 is better understood by the double-envelope conical blunderbuss structure used:
  • Figure 2 allows for better visualization of an example of an installation according to the invention for mixing and cooling a product, performing the deposition in a container, simultaneously, product and dry ice, homogeneously and implementing such a jacketed blunderbuss. We then visualize well:
  • the installation also has an extractor system, able to extract and evacuate to the outside gases forming in the container; according to an advantageous mode of implementation of the invention, the installation comprises a temperature probe able to measure the temperature of the gases in the extractor, and comprises a data acquisition and processing box, able to receive and process this temperature information, and retroact to regulate the injection of liquid CO 2 into the blunderbuss.
  • an embodiment of this regulation is described below:
  • the acquisition cabinet receives a commissioning order (for example by starting a pump) and receives a temperature data of the product entering the double envelope of the blunderbuss (for example 7 ° C) and the desired final temperature is entered / programmed in the cabinet (eg 4 ° C).
  • a commissioning order for example by starting a pump
  • a temperature data of the product entering the double envelope of the blunderbuss for example 7 ° C
  • the desired final temperature is entered / programmed in the cabinet (eg 4 ° C).
  • the difference in temperature will cause the action on the rate of injection / pause of CO 2 , for example over a period of 1 minute CO 2 injection will be 30 seconds for 70 seconds of waiting).
  • a temperature probe placed in the extraction duct (at the suction) makes it possible to secure the injection: case of malfunction, adjustment or the downstream process, the temperature of the extraction gas will drop (for example if too much snow is injected the product will not be able to absorb the frigories and the temperature of the gases will inevitably fall) .
  • an IMAGO 500 Multichannel Controller from JUMO makes it possible to set up such functions and also makes it possible to manage recipes, for example for different types of meat that have different specific heats.
  • a CO 2 nozzle of 1.5 mm is used.
  • a 2000 m 3 / h extractor is installed to recover the formed gases (CO2) with an air dilution to maintain an acceptable temperature for the extractor.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé de mélange et de refroidissement d'un produit, durant lequel on vient déposer dans un réceptacle, de façon simultanée, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène, ce caractérisant en ce que l'on met en oeuvre un tromblon équipé d'une double enveloppe extérieure, le produit à refroidir passant dans la double enveloppe extérieure tandis que la neige carbonique est produite et extraite par l'intérieur du tromblon, le produit tombant ainsi dans le réceptacle en même temps que la neige, qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit.

Description

Procédé et installation de mélange et de refroidissement d'un produit
La présente invention concerne notamment le domaine de l'industrie alimentaire, et s'intéresse plus particulièrement au fait de pouvoir proposer un nouveau procédé permettant d'effectuer simultanément le mélange et le refroidissement d'un produit, ceci en venant déposer dans un récipient, en même temps, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène.
Ce type de procédé trouve des applications par exemple dans le domaine des produits de la pâte, ou encore des viandes, et à titre illustratif en considérant l'exemple de la viande, cette façon de procéder permet d'éviter les échauffements et de préparer la viande à une étape ultérieure de formage
(baisse de la température au point de formage en aval).
En effet, dans l'industrie alimentaire, il est fréquemment nécessaire de stocker temporairement des produits, entre deux étapes d'un procédé global, ou encore pour créer une capacité de stockage afin que le produit soit disponible à tout moment pour alimenter différents postes de l'installation.
Dans certains cas il est avantageux ou nécessaire d'utiliser cette période de stockage pour effectuer également le refroidissement du produit ou son maintien en froid. A titre illustratif, dans le cas de la viande, quand la viande est désossée avant une transformation ultérieure, pendant le processus de désossement la viande atteint une température qui est plus élevée que la température optimale qu'il convient de respecter pour son stockage (pour des raisons sanitaires évidentes). Durant ce stockage, la viande est située dans de grands conteneurs dont il est peu aisé de refroidir le contenu, et le transfert de frigories au produit y est très lent et inefficace.
Dans l'état actuel de la technique on a proposé l'utilisation de sticks de neige carbonique, introduits de façon aléatoire dans le produit à refroidir, mais on conçoit que cette manière de faire soit peu optimale. On pourra également examiner le document WO 2007057331 qui propose une méthode de remplissage d'un conteneur avec un produit, et avec un cryogène, selon des modes de distribution du cryogène concomitant et anti-cyclique du dépôt de produit, afin de réaliser des piles successives dans le conteneur, ainsi que le document EP-632 966 qui concerne le stockage et refroidissement de produits alimentaires dans un conteneur, document qui propose une autre solution technique à la question de la répartition homogène des produits dans le conteneur puisqu'elle est résolue selon ce document par un système de double roues crantées alimenté par un convoyeur en respectant des intervalles de temps, système de double roues que l'on peut juger très complexe et difficile en termes de nettoyabilité , la question de l'homogénéité de la répartition du cryogène est résolue selon le document par le fait que l'injection du cryogène suit la rotation d'une des roues.
Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer un nouveau système de mélange et refroidissement d'un produit, ceci en venant déposer dans un récipient, en même temps, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène, nouveau système plus efficace que les systèmes les moins élaborés de l'art antérieur qui utilisent de simples bâtonnets de CO2, et plus simples que certains autres des systèmes antérieurs décrits ci-dessus qui sont pénalisés par leur trop grande complexité et leur difficulté de nettoyage.
Comme on le verra plus en détail dans ce qui suit, la présente invention propose un système très original, où l'opération globale visée ici est réalisée par l'utilisation d'un tromblon équipé d'une double enveloppe, permettant de mélanger la neige carbonique et le produit à refroidir ou à maintenir en froid. Pour cela le produit à refroidir passe dans la double enveloppe (tandis que le CO2 est produit et extrait par l'intérieur du tromblon), et tombe dans le bac ou conteneur de récupération avec la neige qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit.
L'homme du métier sait que le dioxyde de carbone CO2 conditionné sous forme liquide devient neige carbonique lorsqu'il est détendu à pression atmosphérique, et qu'un tromblon raccordé par exemple à une bouteille de CO2 avec tube plongeur (de façon à accéder à la phase liquide du CO2) permet la production de neige carbonique, la notion de tromblon de production de CO2 ne présente donc pas d'ambiguïté pour l'homme du métier. C'est en revanche le mérite et la grande originalité de la présente invention de proposer l'utilisation d'un tromblon à double enveloppe.
La présente invention concerne alors un procédé de mélange et de refroidissement d'un produit, durant lequel on vient déposer dans un réceptacle, de façon simultanée, le produit et de la neige carbonique de façon homogène, ce caractérisant en ce que l'on met en œuvre un tromblon équipé d'une double enveloppe extérieure, le produit à refroidir passant dans la double enveloppe extérieure tandis que la neige carbonique est produite et extraite par l'intérieur du tromblon, le produit tombant ainsi dans le réceptacle en même temps que la neige, qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit. Selon une des mises en œuvre de l'invention : - on procède à l'extraction et l'évacuation vers l'extérieur des gaz formés dans le réceptacle ;
- on procède à une mesure de la température des gaz dans l'extracteur, et
- on effectue une régulation de la quantité de CO2 liquide injectée dans le tromblon en fonction de cette mesure de température.
La présente invention concerne également une installation de mélange et de refroidissement d'un produit, visant à venir déposer dans un réceptacle, de façon simultanée, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène, ce caractérisant en ce que qu'elle comporte un tromblon équipé d'une double enveloppe extérieure, pouvant recevoir le produit à refroidir dans la double enveloppe extérieure, et à être alimenté en CO2 liquide pour produire de la neige par l'intérieur du tromblon, et ainsi faire tomber le produit dans le réceptacle en même temps que la neige, qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit.
Avantageusement, l'installation comprend un isolant positionné entre la double enveloppe extérieure et la partie centrale du tromblon de production de CO2. Selon une des mises en œuvre de l'invention l'installation comprend :
- un système d'extracteur, apte à extraire et évacuer vers l'extérieur les gaz se formant dans le conteneur ; - une sonde de température apte à mesurer la température des gaz dans l'extracteur,
- un système d'acquisition et de traitement de données, apte à recevoir et traiter cette information de température, et à rétroagir pour réguler l'injection de CO2 liquide dans le tromblon.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, d'exemples de modes de mise en œuvre de l'invention, faite notamment en référence aux figures annexées :
- La figure 1 représente de façon schématique et partielle une vue du tromblon à double enveloppe selon l'invention ;
- La figure 2 est une vue schématique globale d'une installation conforme à l'invention de mélange et refroidissement d'un produit, effectuant le dépôt dans un récipient, simultanément, du produit et de la neige carbonique, de façon homogène.
On comprend mieux à la lecture de la figure 1 la structure de tromblon conique à double enveloppe utilisée :
- le produit à refroidir passe dans la double enveloppe extérieure,
- la neige carbonique est produite et expulsée par la partie interne du tromblon ;
- on note la présence d'un isolant (par exemple du Téflon) positionné entre la double enveloppe extérieure et la partie centrale du tromblon de production de CO2.
La figure 2 permet quant à elle de mieux visualiser un exemple d'une installation conforme à l'invention de mélange et refroidissement d'un produit, effectuant le dépôt dans un récipient, simultanément, du produit et de la neige carbonique, de façon homogène et mettant en œuvre un tel tromblon à double enveloppe. On visualise alors bien :
- l'alimentation du tromblon en CO2 liquide par un flexible souple, isolé ;
- l'alimentation en produit (par exemple en viande) de la double enveloppe extérieure du tromblon ;
- le produit et la neige tombent ensemble dans le conteneur, la neige se sublime et transfert ses frigories au produit ;
- l'installation dispose par ailleurs d'un système d'extracteur, apte à extraire et évacuer vers l'extérieur les gaz se formant dans le conteneur ; - selon un mode avantageux de mise en œuvre de l'invention, l'installation comporte un sonde de température apte à mesurer la température des gaz dans l'extracteur, et comporte un coffret d'acquisition et de traitement de données, apte à recevoir et traiter cette information de température, et à rétroagir pour réguler l'injection de CO2 liquide dans le tromblon. A titre illustratif on décrit ci-dessous un mode de réalisation de cette régulation :
- Le coffret d'acquisition reçoit un ordre de mise en service (par exemple par la mise en marche d'une pompe) et reçoit une donnée de température du produit entrant dans la double enveloppe du tromblon (par exemple 7°C) et la température finale désirée est entrée/programmée dans le coffret (par exemple 4°C).
- L'écart de température va entraîner l'action sur la cadence d'injection/pause de CO2, par exemple sur un temps de 1 minute l'injection de CO2 va être de 30 secondes pour 70 secondes d'attente).
Cette notion d'injection/pause est connue de l'homme du métier des régulations cryogéniques, par exemple dans les tunnels et cellules CO2 de refroidissement cryogénique de produits alimentaires.
- Si l'écart de température est plus important le temps d'injection augmente au détriment du temps de pause.
- Une sonde de température placée dans la gaine d'extraction (à l'aspiration) permet de sécuriser l'injection : en cas de dysfonctionnement, du réglage ou encore du procédé en aval, la température des gaz d'extraction va chuter (par exemple si l'on injecte trop de neige le produit ne pourra pas absorber les frigories et la température des gaz va inévitablement chuter). - A titre illustratif, un Régulateur multicanal IMAGO 500 de la société JUMO permet de paramétrer de telles fonctions et permet également de gérer des recettes, par exemple pour différents types de viandes qui disposent de chaleurs spécifiques différentes.
On va maintenant décrire dans ce qui suit un exemple de mise en œuvre avec des données pratiques et concrètes, permettant de bien comprendre le fonctionnement de l'installation et l'apport d'un tel tromblon à double enveloppe. On a testé l'installation dans le cas suivant :
- Produit : viandes de volailles mécaniquement séparées.
- Chaleur spécifique au-dessus du point de congélation = 0,8Kcal/kg et par degré.
- Température la plus haute envisageable : 12°C. - Température désirée : 6°C.
- Chaleur latente du CO2 : 64Kcal/kg.
- Production horaire : 1 000 Kg.
- Soit un besoin en CO2 de 0,8 x 6 x 1000 = 4 800Kcal/heure.
- D'où : 4 800/64 = 75 Kg de CO2 par heure. On met en œuvre du CO2 liquide à 20 bars et - 200C dans le stockage.
- Pour une température de -78 0C à la détente, avec un diphasique estimé à 5%, soit une valorisation de la neige estimée à 47 % de solide (et 53 % de gaz). - Pour fabriquer les 75Kg de neige évoqués plus haut, il faut donc consommer 141 Kg de CO2 liquide.
- On utilise une buse de CO2 de 1 ,5 mm. - Un extracteur de 2000 m3/h est installé pour récupérer les gaz formés (CO2) avec une dilution à l'Air afin de maintenir une température acceptable pour l'extracteur.
A titre purement illustratif (car le tromblon devra être clairement adapté aux besoins de chaque site producteur) on a utilisé ici un tromblon dont les principales caractéristiques géométriques sont les suivantes :
- Diamètre de l'entrée produit du tromblon : 73 mm ;
- Diamètre du tromblon total (CO2 + produit) : 165 mm ; - Diamètre du tromblon CO2 : 115 mm ;
- Hauteur du tromblon CO2 : 360 mm.
Ces conditions opératoires ont permis de constater une très bonne formation du tube de viande autour du jet de neige carbonique, ce qui a engendré des températures homogènes dans le bac de réception.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de mélange et de refroidissement d'un produit, durant lequel on vient déposer dans un réceptacle, de façon simultanée, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène, se caractérisant en ce que l'on met en œuvre un tromblon équipé d'une double enveloppe extérieure, le produit à refroidir passant dans la double enveloppe extérieure tandis que la neige carbonique est produite et extraite par l'intérieur du tromblon, le produit tombant ainsi dans le réceptacle en même temps que la neige, qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit.
2. Procédé de mélange et de refroidissement d'un produit selon la revendication 1 , caractérisé par la mise en œuvre des mesures suivantes:
- on procède à l'extraction et l'évacuation vers l'extérieur des gaz formés dans le réceptacle ;
- on procède à une mesure de la température des gaz dans l'extracteur,
- on effectue une régulation de la quantité de CO2 liquide injectée dans le tromblon en fonction de cette mesure de température.
3. Installation de mélange et de refroidissement d'un produit, visant à venir déposer dans un réceptacle, de façon simultanée, le produit et de la neige carbonique, de façon homogène, se caractérisant en ce que qu'elle comporte un tromblon équipé d'une double enveloppe extérieure, pouvant recevoir le produit à refroidir dans la double enveloppe extérieure, et à être alimenté en CO2 liquide pour produire de la neige par l'intérieur du tromblon, et ainsi faire tomber le produit dans le réceptacle en même temps que la neige, qui se sublime et qui transfert ses frigories au produit.
4 Installation de mélange et de refroidissement d'un produit selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un isolant positionné entre la double enveloppe extérieure et la partie centrale du tromblon de production de CO2.
5 Installation de mélange et de refroidissement d'un produit selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un système d'extracteur, apte à extraire et évacuer vers l'extérieur les gaz se formant dans le conteneur ;
- une sonde de température apte à mesurer la température des gaz dans l'extracteur,
- un système d'acquisition et de traitement de données, apte à recevoir et traiter cette information de température, et à rétroagir pour réguler l'injection de CO2 liquide dans le tromblon.
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