FR2972608A1 - Installation, useful for cryogenically cooling or deep-freezing a food product to form crust on its surface using cooling support, comprises table having lower face and upper face on which product to be crusted extends, and injection unit - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine des procédés de refroidissement ou surgélation cryogénique de produits, tout particulièrement alimentaires, elle s'intéresse en particulier aux techniques de refroidissement des produits en surface, sur une ou plusieurs faces du produit. On utilise souvent le terme de « croutage » dans cette industrie. The present invention relates to the field of cryogenic deep-freezing or freezing processes for products, particularly foodstuffs, it is particularly interested in techniques for cooling the products on the surface, on one or more faces of the product. The term "crustage" is often used in this industry.
Pour réaliser de tels traitements de « croutage », les industriels de l'alimentaire utilisent le plus souvent les méthodes suivantes : - la dépose de neige carbonique, avec néanmoins l'inconvénient de i o devoir gérer l'extraction des gaz et le fait que la température obtenue est fixe, à -78°C. - une table de croutage mettant en oeuvre du froid mécanique : sole réfrigérée, sur laquelle les produits circulent, par exemple sur un film déroulant à usage unique, mais cette technique est alors limitée par une température de 15 refroidissement voisine de - 40°C. To carry out such "crouting" treatments, the food industry generally uses the following methods: - the deposit of dry ice, with the disadvantage of having to manage the extraction of gases and the fact that temperature obtained is fixed at -78 ° C. a crusting table employing mechanical cold: refrigerated sole, on which the products circulate, for example on a disposable drop-down film, but this technique is then limited by a cooling temperature close to -40 ° C.
Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer une nouvelle méthode de croutage de produits, utilisant une table à design modifié, pour réaliser le traitement par mise en oeuvre d'un fluide cryogénique, 20 préférentiellement d'azote liquide (pour des raisons bien connues de cout et praticité même si d'autres cryogènes peuvent être envisagés). One of the objectives of the present invention is then to propose a new method of crusting products, using a modified design table, to carry out the treatment by using a cryogenic fluid, preferably liquid nitrogen (for reasons of well known for cost and practicality even if other cryogens can be envisaged).
Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, l'invention propose une table de croutage dont la conception est spécifique : 25 - la table est de forme préférentiellement carrée ou rectangulaire (même si d'autres formes telle qu'une forme circulaire peuvent être envisagées), présentant une face inférieure et une face supérieure, face supérieure sur laquelle va s'effectuer le croutage des produits. - l'azote liquide ou autre cryogène est injecté à l'intérieur de la table, afin 30 d'obtenir une température de surface de la face supérieure de la table qui soit adéquate pour le traitement recherché (produits, température requise etc...), mais la structure interne de la table n'est pas quelconque : elle n'est pas vide, et elle n'est pas non plus constituée de simples tubes ou serpentins courant en son intérieur pour y faire circuler le cryogène selon les structures antérieures déjà connues : ici conformément à l'invention l'intérieur de la table est muni de moyens ou pièces mécaniques permettant de créer une structure de labyrinthe ou chicanes, structure au sein de laquelle circule le cryogène, entre une entrée du cryogène dans l'espace interne à la table, et une sortie du gaz de l'espace interne à la table vers l'extérieur . Cette notion de chicanes est bien connue de nombreux domaines techniques, comme devant s'entendre par le fait que la trajectoire du gaz à l'intérieur de la table subit, grâce aux pièces/parois présentes, des déflexions, des changements de trajectoire. On l'a dit les tables de c routage sont généralement carrées ou rectangulaires mais d'autres formes peuvent être envisagées, par exemple une forme circulaire, avec arrivée du cryogène par le dessous, et des chicanes en forme de spires peuvent alors être mises en oeuvre. - on régule la température de surface de la table - au moins indirectement- par la gestion de la hauteur d'azote liquide à l'intérieur de la table, en agissant sur l'injection du cryogène dans la table : par exemple directement en considérant la mesure d'une température de la face supérieure de la table, ou encore selon un mode préféré de l'invention par la prise en compte de la température des gaz sortant de la table (résultant de la vaporisation du cryogène à l'intérieur de la table), on a donc selon l'invention établi un lien entre le niveau de liquide dans la table et cette température de sortie des gaz, par exemple par l'expérience et l'établissement de diagrammes de comportement de la table. As will be seen in more detail in the following, the invention proposes a crusting table whose design is specific: - the table is of preferably square or rectangular shape (even if other shapes such as a circular shape may be envisaged), having a lower face and an upper face, upper face on which will be crusting products. the liquid nitrogen or other cryogen is injected inside the table, in order to obtain a surface temperature of the upper face of the table which is adequate for the desired treatment (products, required temperature, etc.) ), but the internal structure of the table is not arbitrary: it is not empty, nor is it made of simple tubes or coils running inside to circulate the cryogen according to the previous structures already known: here according to the invention the interior of the table is provided with means or mechanical parts for creating a labyrinth structure or baffles, structure within which circulates the cryogen, between a cryogen inlet in space internal to the table, and a gas outlet from the internal space to the table to the outside. This concept of baffles is well known in many technical fields, as to be understood by the fact that the trajectory of the gas inside the table undergoes, thanks to the parts / walls present, deflections, changes of trajectory. It has been said that the routing tables are generally square or rectangular, but other forms may be envisaged, for example a circular shape, with the arrival of the cryogen from below, and baffles in the form of turns may then be set up. artwork. - the surface temperature of the table is regulated - at least indirectly - by the management of the liquid nitrogen height inside the table, by acting on the injection of the cryogen into the table: for example directly considering measuring a temperature of the upper face of the table, or according to a preferred embodiment of the invention by taking into account the temperature of the gases leaving the table (resulting from the vaporization of the cryogen inside the the table), it is therefore according to the invention established a connection between the liquid level in the table and the gas outlet temperature, for example by the experiment and the establishment of behavior charts of the table.
Comme on l'explicitera plus en détail dans ce qui suit, les expérimentations effectuées par la Demanderesse ont permis de démontrer de nets avantages à une telle infrastructure : - la structure interne de labyrinthe ou chicanes permet d'atteindre une bien meilleure homogénéité de la température à la surface de la table par rapport aux tables existantes. On peut avancer l'explication selon laquelle chaque chicane remonte des frigories à la face supérieure de la table, en fonction de la hauteur de son immersion dans l'azote liquide. On peut, pour mieux expliquer cela, évoquer le « parallèle » de la grande cuillère métallique que l'on plonge plus ou moins dans une réserve d'eau qui bout : la plonger de quelques mm voire quelques centimètres n'entrainera aucune sensation de brulure aux doigts, même si la plongée se prolonge (les entrées de froid générées par la température ambiante neutralisent le peu de calories qui remontent de l'eau bouillante), tandis que si l'on plonge cette cuillère sur par exemple 20 ou 30 cm, il est quasi impossible de maintenir cette cuillère dans sa main, elle est trop chaude, trop de calories remontent le long de la cuillère pour être « contrées » par les frigories de l'air ambiant. - Les chicanes sont disposées de façon à ne pas bloquer les gaz vaporisés (le fluide s'écoule de l'entrée à la sortie, certes avec des changements de direction, mais sans aucun obstacle définitif). - la conception de l'intérieur de la table selon l'invention, en comparaison de tables traditionnelles où courent de simples canalisations, permet de bien mieux gérer le changement d'état de l'azote liquide : rappelons pour mieux visualiser le problème qu'un litre d'azote liquide à -196°C donne lieu à la production de 0,68 m3 de gaz Le 680 litres gazeux, imaginons alors les difficultés de dimensionnement quand on entre dans la table avec un diamètre par exemple voisin de 10 mm, pour pouvoir maintenir la vitesse du fluide (obligation de réaliser des montages et T etc...complexes et couteux à construire). As will be explained in greater detail in the following, the experiments carried out by the Applicant have demonstrated clear advantages to such an infrastructure: - the internal structure of labyrinth or baffles can achieve a much better temperature homogeneity on the surface of the table compared to existing tables. We can advance the explanation that each baffle goes up frigories to the upper face of the table, depending on the height of its immersion in liquid nitrogen. To better explain this, we can evoke the "parallel" of the large metal spoon that is plunged more or less into a supply of boiling water: the plunge of a few mm or even a few centimeters will not cause any burning sensation to the fingers, even if the dive is prolonged (the cold entrances generated by the ambient temperature neutralize the few calories coming back from the boiling water), whereas if we dip this spoon on for example 20 or 30 cm, it is almost impossible to keep this spoon in his hand, it is too hot, too many calories go up the spoon to be "countered" by the frigories of the ambient air. - The baffles are arranged so as not to block the vaporized gases (the fluid flows from the entrance to the exit, certainly with changes of direction, but without any definite obstacle). the design of the interior of the table according to the invention, in comparison with traditional tables where run simple pipes, allows to better manage the change of state of liquid nitrogen: remember to better visualize the problem than one liter of liquid nitrogen at -196 ° C gives rise to the production of 0.68 m3 of gas The 680 liters of gas, imagine then the difficulties of dimensioning when one enters the table with a diameter for example close to 10 mm, to be able to maintain the speed of the fluid (obligation to make assemblies and T etc ... complex and expensive to build).
La présente invention concerne alors une installation de refroidissement ou surgélation cryogénique de produits, visant à réaliser le croutage d'au moins une des surfaces du produit par la mise en contact de cette surface du produit avec la surface d'un support refroidi se caractérisant par la mise en oeuvre des mesures suivantes : - elle comprend une table de forme préférentiellement sensiblement carrée ou rectangulaire, présentant une face inférieure et une face supérieure, face supérieure sur laquelle va s'effectuer le croutage des produits ; - elle comprend des moyens d'injection d'un fluide cryogénique, préférentiellement d'azote liquide, à l'intérieur de la table, et des moyens d'évacuation hors de la table des gaz résultant de la vaporisation du cryogène dans la table ; - l'intérieur de la table est muni d'une structure de chicanes, structure au sein de laquelle peut circuler le cryogène, entre une entrée du cryogène dans la table, et une sortie du gaz résultant de la vaporisation du cryogène dans la table vers l'extérieur. The present invention thus relates to a cryogenic cooling or deep freezing of products, aimed at crusting at least one of the surfaces of the product by contacting this surface of the product with the surface of a cooled support characterized by the implementation of the following measures: - it comprises a table of preferably substantially square or rectangular shape, having a lower face and an upper face, upper face on which will be crusting products; it comprises means for injecting a cryogenic fluid, preferably liquid nitrogen, into the interior of the table, and means for evacuating the table of gases resulting from the vaporization of the cryogen in the table; the inside of the table is provided with a structure of baffles, structure within which the cryogen can circulate, between an inlet of the cryogen in the table, and an outlet of the gas resulting from the vaporization of the cryogen in the table towards outside.
Selon un des modes de mise en oeuvre de l'invention, l'installation comprend des moyens de régulation de la température de surface de la face supérieure de la table, régulation prenant en compte une hauteur du liquide cryogénique à l'intérieur la table (qui peut être mesurée par une sonde de niveau) pour rétroagir en fonction de cette mesure sur la quantité de cryogène alimentant la table. According to one of the embodiments of the invention, the installation comprises means for regulating the surface temperature of the upper face of the table, regulation taking into account a height of the cryogenic liquid inside the table ( which can be measured by a level probe) to retroact according to this measurement on the quantity of cryogen feeding the table.
Selon un autre des modes de mise en oeuvre de l'invention, l'installation comprend des moyens de régulation de la température de surface de la face supérieure de la table, moyens de régulation qui comprennent des moyens de mesure de la température des gaz sortant de la table, ainsi qu'une unité d'acquisition et de traitement de données apte, en fonction de la dite mesure de température des gaz sortant de la table, à rétroagir sur le débit de cryogène alimentant la table pour rétablir une valeur de température des gaz sortant au niveau d'une consigne. According to another of the embodiments of the invention, the installation comprises means for regulating the surface temperature of the upper face of the table, regulation means which comprise means for measuring the temperature of the outgoing gases. of the table, and a data acquisition and processing unit adapted, depending on the said temperature measurement of the gases leaving the table, to feedback on the flow of cryogen feeding the table to restore a temperature value gases leaving at a setpoint.
La présente invention concerne également un procédé de refroidissement ou surgélation cryogénique de produits, visant à réaliser le croutage d'au moins une des surfaces du produit par la mise en contact de cette surface du produit avec la surface d'un support refroidi se caractérisant par la mise en oeuvre des mesures suivantes : - on met en contact, direct ou indirect au travers par exemple d'un film déroulant, les produits avec la face supérieure d'une table de croutage, table de forme préférentiellement sensiblement carrée ou rectangulaire présentant une face inférieure et une face supérieure, table de croutage qui est munie de moyens d'injection d'un cryogène liquide, préférentiellement d'azote liquide, à l'intérieur de la table, et de moyens d'évacuation hors de la table des gaz résultant de la vaporisation du cryogène dans la table ; - l'intérieur de la table est muni d'une structure de chicanes, structure au sein de laquelle on fait circuler le cryogène, entre une entrée du cryogène dans la table, et une sortie vers l'extérieur des gaz résultant de la vaporisation du cryogène dans la table. The present invention also relates to a process for cryogenic cooling or deep freezing of products, aimed at crusting at least one of the surfaces of the product by bringing this surface of the product into contact with the surface of a cooled support characterized by the implementation of the following measures: - contact, direct or indirect through for example a drop-down film, the products with the upper face of a crusting table, table of preferably substantially square or rectangular shape having a lower face and an upper face, crusting table which is provided with means for injecting a liquid cryogen, preferably liquid nitrogen, inside the table, and means of evacuation out of the gas table resulting from the vaporization of cryogen in the table; the inside of the table is provided with a structure of baffles, structure within which the cryogen is circulated, between an inlet of the cryogen in the table, and an outward exit of the gases resulting from the vaporization of the cryogen in the table.
Selon un des modes de mise en oeuvre de l'invention, on régule la température de surface de la face supérieure de la table en prenant en compte une hauteur du liquide cryogénique à l'intérieur de la table. According to one of the embodiments of the invention, the surface temperature of the upper face of the table is regulated by taking into account a height of the cryogenic liquid inside the table.
Selon un autre des modes de mise en oeuvre de l'invention, on régule la température de surface de la face supérieure de la table de la manière suivante : - on mesure la température des gaz sortant de la table ; - on dispose d'une unité d'acquisition et de traitement de données apte, en fonction de la dite mesure de température des gaz sortant de la table, à rétroagir sur le débit de cryogène alimentant la table pour rétablir une valeur de température des gaz sortant au niveau d'une consigne. According to another of the embodiments of the invention, the surface temperature of the upper face of the table is regulated as follows: the temperature of the gases leaving the table is measured; a data acquisition and processing unit is available which, as a function of the so-called temperature measurement of the gases leaving the table, retroact on the flow of cryogen supplying the table to restore a temperature value of the gases leaving at the level of a deposit.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description suivante, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés pour lesquels : - la figure 1 illustre par des vues schématiques partielles de haut et de coté une table de croutage entrant dans la composition d'une installation conforme à l'invention ; - la figure 2 détaille un mode de réalisation des moyens de régulation de la température de surface appliqués à la table de croutage de la figure 1. Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly in the following description, given by way of illustration but in no way limiting, in relation to the appended drawings for which: FIG. 1 illustrates by partial schematic views of the top and side a crust table used in the composition of an installation according to the invention; FIG. 2 details an embodiment of the means for regulating the surface temperature applied to the crusting table of FIG. 1.
On reconnaît sur la figure 1 en vue a) de dessus une table T de croutage, de force sensiblement rectangulaire, munie d'une arrivée 1 d'azote liquide à l'intérieur de la table, et d'une sortie 2 d'évacuation hors de la table des gaz résultant de la vaporisation de l'azote liquide dans la table. On visualise bien dans cette vue de dessus le fait que l'intérieur i o comprend une structure de chicanes 3 (Le de parois parallèles décalées), structure au sein de laquelle circule le cryogène, entre l'entrée 1 du cryogène dans la table, et la sortie 2 du cryogène gazeux de l'espace interne à la table vers l'extérieur. Au sein de cette structure de chicanes, le liquide remplit sensiblement 15 toute la surface de la table (sur une hauteur que nous discuterons plus loin), et sa trajectoire au sein de la table subit de nombreuses variations de trajectoires et donc de ralentissements. En remplissant sensiblement toute la surface de la table grâce à ce parcours, le liquide est en mesure de transmettre à l'ensemble ou quasi 20 l'ensemble de la surface supérieure de la table ses frigories. FIG. 1 shows in view a) from above a table T of crusting, of substantially rectangular force, provided with an inlet 1 of liquid nitrogen inside the table, and a discharge outlet 2 out of the table of gases resulting from the vaporization of the liquid nitrogen in the table. In this view from above, it is clear that the interior 10 comprises a structure of baffles 3 (The offset parallel walls), a structure within which the cryogen circulates, between the inlet 1 of the cryogen in the table, and the outlet 2 of the cryogen gas from the internal space to the table to the outside. Within this structure of baffles, the liquid fills substantially the entire surface of the table (on a height that we will discuss later), and its trajectory within the table undergoes many variations of trajectories and therefore slowdowns. By substantially filling the entire surface of the table through this course, the liquid is able to transmit all or almost all of the upper surface of the table its frigories.
Et la vue b), vue de coté selon l'ceil présent en regard de la figure 1 a), permet également de bien visualiser cette structure de chicanes 3, mise en place sur sensiblement toute l'épaisseur de la table (à 1 ou quelques millimètres 25 près), structure de chicanes qui laisse dégagés, sans chicanes, l'espace en regard de l'entrée 1 et l'espace en regard de la sortie 2. Il est en effet préférable que les chicanes ne touchent pas le fond de la table, ceci pour des questions de dilatation/rétractation des parois métalliques en fonction des variations de température, ceci avec l'objectif d'éviter les 3o phénomènes de pliage et autres rupture de soudures du fait de ces variations de températures. And the view b), seen from the side according to the eye present with reference to FIG. 1 a), also makes it possible to clearly visualize this structure of baffles 3, placed over substantially the entire thickness of the table (at 1 or a few millimeters 25), baffle structure that leaves clear, without baffles, the space opposite the entrance 1 and the space opposite the exit 2. It is indeed preferable that the baffles do not touch the bottom of the table, this for questions of expansion / retraction of the metal walls as a function of temperature variations, this with the aim of avoiding the 3o folding phenomena and other weld failure due to these temperature variations.
La figure 2 illustre alors un mode de réalisation des moyens de régulation de la température de surface appliqués à la table de croutage de la figure 1. Ce mode met en oeuvre : - une vanne cryogénique 4, apte à faire varier le débit de cryogène injecté dans la table ; - une sonde 5 de mesure de la température des gaz sortants ; - une unité d'acquisition et de traitement de données, par exemple un régulateur 6, apte à recevoir la mesure de température en provenance de la sonde 5 et à retroagir, en fonction de cette mesure, sur la vanne 4 pour modifier le débit de liquide alimentant la vanne afin de rétablir une consigne de température des gaz de sortie. FIG. 2 then illustrates one embodiment of the means for regulating the surface temperature applied to the crusting table of FIG. 1. This mode implements: a cryogenic valve 4, able to vary the flow rate of injected cryogen in the table ; a probe 5 for measuring the temperature of the outgoing gases; a data acquisition and processing unit, for example a regulator 6, able to receive the temperature measurement coming from the probe 5 and to react, as a function of this measurement, on the valve 4 to modify the flow rate of liquid supplying the valve to restore an output gas temperature setpoint.
A titre d'exemple de mise en oeuvre de l'installation de la figure 2, on peut citer les conditions opératoires suivantes : - on met en froid la table par palier de -20°C pendant un temps de 30 minutes, pour laisser le temps aux éléments de se rétracter de façon uniforme (paliers de -20°C de la température des gaz sortants). - on entre dans le régulateur la température désirée à l'échappement gaz de la table, par exemple - 100°C , ce qui correspond par l'expérience pour cette table donnée à une température de surface voisine de - 60°C. - le régulateur reçoit régulièrement les valeurs de température des gaz sortants, et rétroagit en ordonnant à la vanne 4 l'injection requise de cryogène. As an example of implementation of the installation of Figure 2, we can cite the following operating conditions: - the table is cold in stages of -20 ° C for a period of 30 minutes, to leave the time to the elements to retract uniformly (-20 ° C steps of the temperature of the outgoing gas). the desired temperature at the gas outlet of the table is entered into the regulator, for example -100 ° C., which corresponds by experiment for this given table to a surface temperature close to -60 ° C. - The regulator regularly receives the temperature values of the outgoing gas, and feedbacks by ordering the valve 4 the required injection of cryogen.
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2011
- 2011-03-18 FR FR1152260A patent/FR2972608B1/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20161130 |