FR3048491A1 - Procede et dispositif pour delivrer du froid sur des subtances alimentaires ou similaires - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour diffuser du froid à température notamment constante sur des substances diverses enfermées dans des emballages isothermes. L'invention consiste à placer dans un caisson (10) au moins trois accumulateurs de frigories choisis parmi les eutectiques ou produits équivalentes (1), (2) et (3), chacun des accumulateurs de frigories étant porté à des températures différentes Tm, Tn, Tp, les trois accumulateurs de frigories étant disposés dans le caisson (10) selon un agencement varié, l'agencement comportant une ou plusieurs enceintes (compartiments ou plaques telles que (4), les trois accumulateurs de frigories n'étant cependant pas au contact les uns des autres parce que placés, chacun, séparément dans l'une ou l'autre des enceintes par exemple, sous forme de microvolumes (ou poches) fermés tels que (7), étanches, rigides ou semi rigides. L'invention s'applique notamment au transport de produits alimentaires
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour délivrer du froid sur des substances alimentaires ou similaires.
Le but de l'invention réside en l'utilisation d'un ou plusieurs mélanges d'accumulateurs de froid (eutectiques ou eau ou composés similaires) de manière judicieuse afin de stocker du froid. Selon la nature des mélanges eutectiques mis en œuvre, ce froid peut être restitué à une seule température, notamment à température constante.
Le but de l'invention consiste non seulement à maintenir au froid diverses substances (ce qu'on sait faire dans l'art antérieur en utilisant des plaques froides ou dispositifs similaires) mais également à les conserver au froid à température avantageusement constante et sur des périodes prolongées et ce grâce à des associations d'accumulateurs de frigories dont les températures sont soigneusement déterminées et sélectionnées. L'invention concerne notamment un procédé et un dispositif pour diffuser du froid à température de préférence constante sur des substances diverses enfermés dans des emballages isothermes, l'invention consistant (voir figure 1) à placer dans un caisson (10) au moins trois accumulateurs de frigories dont ta température de fusion est inférieure à +8°C voire inférieure à +10°C environ et choisis parmi les eutectiques ou produits équivalentes (1), (2) et (3), chacun des accumulateurs de frigories étant porté à des températures différentes Tm, Tn, Tp, les trois accumulateurs de frigories étant disposés dans le caisson selon un agencement comportant plusieurs enceintes (compartiments, packs ou plaques ou multi-cavités (4), (5),(6)), les trois accumulateurs de frigories n'étant pas au contact les uns des autres parce que placés, chacun, séparément dans l'une ou l'autre des enceintes sous forme de micro-volumes (ou poches) fermés (7) (8), (9), étanches, rigides ou semi rigides. L'emploi de microcapsules (par exemple de billes) est également avantageusement indiquée pour remplir le dit caisson ou zone.
Dans la littérature, on décrit des moyens de conservation notamment de produits frais ou de substances médicamenteuses. Parmi ces moyens, il y en a qui consistent à utiliser des plaques d'eutectiques que l'on place à côté des produits à conserver au froid. L'inconvénient est que les eutectiques sont utilisés pour créer du froid mais sans trop se soucier du fait que peu à peu les eutectiques se ramollissent et/ou fondent et que le froid « diminue ». La protection des produits à conserver au froid n'est alors plus assurée. C'est le cas par exemple dans le brevet français FR2820196 qui propose ' l'utilisation d'un réservoir ou de plusieurs réservoirs froids (voir figure 4 de ce brevet) disposés côte à côte, lequel ou lesquels sont maintenus à des températures froides pour garder au frais ce qu'il y a sur les plateaux repas (sandwichs, fromages, pain ou viennoiseries). Le froid engendré dans le ou les réservoirs permet de garder au frais des piateaux repas dans un avion, le froid se transmettant sur les plateaux soit par un échange naturel soit par une ventilation. Les plateaux repas sont gardés ainsi frais dans les cuisinettes des avions. De plus, en mettant en outre un dispositif décrit dans le brevet à l'intérieur du chariot roulant lui-même qui se déplace dans les couloirs de l'aéronef, les plateaux repas restent au frais (chaîne du froid à peu près maintenue) jusqu'à ce qu'ils soient distribués sur les tablettes des passagers. Le temps de contact entre le ou les réservoirs n'a pas besoin d'être très long. Généralement ces réservoirs froids le sont à l'aide de glace carbonique. L'emploi de glace carbonique nécessite un grand espace et l'utilisation d'un compresseur en soute ou dans les plafonds. Le perfectionnement de ce brevet FR 2820196 consiste à ne plus utiliser de glace carbonique mais de mettre dans le ou les réservoirs un des eutectiques de l'art antérieur dont l'emploi est plus simple. L'eutectique congelé à sa mise en route perdra ensuite de son efficacité en se ramollissant puis en fondant. Mais les passagers auront tous été servis. Le brevet européen EP1447630 décrit également une méthode pour ne pas rompre la chaîne de froid pendant la préparation de repas initialement frais, et ce, depuis leur lieu de préparation, leur court lieu de stockage, et le temps de les acheminer dans un aéronef. Ici, la chaîne de froid s'arrête et les plateaux repas sont chauffés pour être servis aux passagers et aux membres d'équipage. Le maintien préalable au froid est assuré par l'introduction des plateaux-repas dans une enceinte contenant un adsorbant (par exemple une zéolite) qui en s'évaporant provoque la génération de froid qui se répand sur les plateaux-repas disposés dans un chariot. Mais ici, la fraîcheur des produits des repas n'a pas besoin d'être maintenue longtemps. En cas de d'escales, on utilisera des enceintes froides disponibles sur les ’ lieux d'escale et prêtes à l'emploi avec un autre adsorbant.
Dans le cadre de la présente invention et dans le but d'améliorer les techniques antérieures, -une première idée est de fabriquer une climatisation par plaque contenant un accumulateur de frigories en isolant une plaque d'accumulateurs de frigories dans un > caisson isotherme à forte capacité thermique (en polyuréthane par exemple) et de faire une ventilation (en soufflant de l'air dans le caisson) et en faisant ressortir l'air froid sur des substances à garder froides. -Une autre idée est de créer du froid par convection naturelle dans le caisson isotherme, donc ici sans ventilation. Les substances à refroidir sont dans le caisson rentre les plaques ou au fond du caisson.
On utilise un accumulateur de frigories liquide ou gélifié qui est introduit en vrac dans une ou plusieurs plaques ou qui est introduit dans le caisson sous forme de microcapsules.
La présente invention est donc un nouveau procédé et un nouveau dispositif axés légalement sur l'emploi d'accumulateurs de frigories (notamment des eutectiques) disposés de façon particulière dans un caisson isotherme, l'invention consistant à combiner trois facteurs : -un choix d'accumulateurs de frigories -une disposition particulière des accumulateurs de frigories dans le caisson, ces accumulateurs de frigories, étant répartis de façon appropriée dans des enceintes (plaques, compartiments, packs) eux-mêmes disposés dans le dit caisson -La mise en forme des accumulateurs de frigories dans les dites enceintes, ces accumulateurs étant favorablement placés dans le dispositif sous des formes variées : micro- capsules ou micro poches, par exemple sous la forme de billes, cubes etc....
Les différents accumulateurs de frigories qui peuvent être côte à côte, ne doivent cependant jamais être en contact physique les uns avec les autres.
Dans le présente invention, on propose ainsi un système d'emploi sélectifs d'accumulateurs de frigories, notamment les eutectiques, l'eau ou produits équivalents tels que des paraffines. Ces accumulateurs de frigories interfèrent et permettent de délivrer une température de préférence constante pendant de longues périodes avant de perdre, mais lentement, leur pouvoir de conserver du froid avant d'être régénérés. A noter que l'on peut aussi utiliser d'autres produits (accumulateurs de froid) adaptés à produire du froid. On citera à titres d'exemples de produits réfrigérants, des substances naturelles telles que des charges végétales, des produits à base de pétrole comme les cires paraffiniques ou produits similaires, des substances aqueuses du type substances minérales (sels hydratés etc...)
Le but de l'invention réside en l'utilisation de plusieurs mélanges d'accumulateurs de froid (eutectiques ou eau ou composés similaires) de manière Judicieuse afin de stocker du froid. Selon la nature des mélanges eutectiques mis en œuvre, ce froid peut être restitué à une seule température. Leurs points de fusion sont par exemple inférieurs à +25°C ou +8° C environ, voire +10°C mais également inférieurs à 0“C. Un eutectique notamment est un mélange de deux ou plusieurs constituants; lors du changement de phase liquide-solide ou solide-liquide par variation de la température, la composition de la phase solide reste la même que celle de la phase liquide (pas de démixtion). Par ailleurs, ce changement de phase s'effectue à température constante. L’accumulateur de frigories se solidifie donc pendant la phase de congélation. Une fois solidifiée, elle délivrera instantanément vme source de firoid afin d'assurer une liaison froide à la température requise. Cet effet se produira tant que l'eutectique n'aura pas fondu complètement pour retrouver son état initial à la température ordinaire, liquide ou état gélifié. L'enceinte ou l'enveloppe ou le sachet est, à titre d'exemple, en polyéthylène transparent (d’épaisseur à titre d’exemple non limitatif entre de 80 et 200 microns) ou tout autre » matériau souple dit consommable . Il est rempli du liquide ou du gel puis soudé selon toute technique adéquate spécifique. Le liquide ou le gel est, toujours à titre d'exemple. une solution eutectique (ou d'eau pure).
La forme du conteneur ou plaque ou "pack" dans lequel va être placé ce mélange eutectique ainsi défini permettra, si elle est judicieusement choisie, de: -contrôler la vitesse de cristallisation en phase d'accumulation de froid, -maîtriser la cinétique de fusion en phase de survie ou de restitution du froid stocké (par exemple à -30“C) -optimiser la conductivité thermique de la phase solide à la surface géométrique d'échange. Le conteneur ou plaque ou « pack » est un récipient creux fermé, substantiellement étanche, rigide ou semi-rigide ayant de préférence une conductivité thermique substantielle. Il est réalisé en matériau de préférence rigide ou semi- rigide pour résister aux variations de pression; ce conteneur est étanche ou comporte un obturateur. Le matériau doit avoir une conductivité thermique appréciable et pourra être en métal, en matériau plastique, etc. On peut utiliser de préférence un matériau plastique en raison de sa conductivité thermique intermédiaire entre celle d'un métal et celle d'un Isolant et qui permet donc une fourniture contrôlée de frigories. A l'intérieur des espaces fermés, ou conteneurs, on a introduit donc, comme expliqué plus haut, plusieurs mélanges de composés réfrigérants et notamment des eutectiques, de l'eau pure etc... associés de manière judicieuse afin de stocker du froid et ce, selon la nature des mélanges eutectiques mis en œuvre. A titre d'exemples, on citera plusieurs formules eutectiques dont un constituant est l'eau et dont les points de cristallisation (ou de fusion) sont compris par exemple encore entre -30”C et environ 0“C ou entre des températures inférieures à 0“C et des températures supérieures à 0°. On peut citer des mélanges de sels minéraux et d'eau ou de composés organiques et d'eau. Toujours à titre d'exemples non limitatifs, on citera les mélanges renferment, en poids, par exemple 60 à 80 % d'eau et 20 à 40 % de carbamide (ou carbonyl diamide: CON2H4!. Un tel mélange eutectique est choisi de façon à avoir un point de cristallisation assez bas. A température ordinaire, ce mélange est liquide. Ce mélange, au cours de sa chute de température, passera à une température intermédiaire au cours de laquelle il va cristalliser et passer à l'état solide. > Une fois solide, le mélange va jouer le rôle d'un accumulateur de frigories par utilisation de la chaleur latente. En effet, au cours du changement de phase liquide-solide, le froid est stocké par chaleur latente. Cette quantité de froid sera récupérée pour maintenir au froid des produits frais. Beaucoup plus tard il y aura un changement inverse de phase solide-liquide à une température constante largement inférieure à "0“C.. La quantité d'énergie stockée sous forme de froid à cette température est considérable: 360 kJ par litre de solution ) soit 79 Kcal ou 92 Wattheures par litre de solution).
Comme déjà indiqué plus haut, on peut donc une zone qui renferme au moins trois enceintes ou conteneurs, chaque enceinte renfermant un seul eutectique différent de l'eutectique enfermé dans les autres enceintes ou conteneurs. On a ainsi au moins trois eutectiques différents qui sont indépendants entre eux quoique demeurant en contact d'échange thermique à travers une paroi (espaces contigus) qui sépare les enceintes les unes des autres. On citera ici à titre d'exemple, un premier eutectique à base d'un mélange d'eau-carbamide porté ensuite à une température beaucoup plus basse, un deuxième eutectique à base d'un mélange contenant, par exemple, un sulfure de magnésium heptahydraté et de l'eau et un troisième diffuseur de frigories qui, à titre d'exemple, pourrait être de l'eau dont la température est entre 0°C et + 2°C. Cette association permet le transfert des frigories de chaleur latente du premier mélange au second mélange qui restera toujours solide. Toujours à titre d'exemple, on citera une zone contenant 3 jeux distincts de distributeurs de frigories, le premier jeu étant le mélange ci-dessus, le deuxième jeu étant également le deuxième jeu ci-dessus ', le troisième jeu étant de l'eau autour de 0°C. Ici, le transfert des frigories se fait avec 3 paliers, chacun d'entre eux pouvant correspondre à la température de fusion-solidification individuelle de chacun des trois jeux. Il en résulte une délivrance constante de froid pendant de longues périodes sur les produits à conserver au froid.
La présence d'un agent nucléant dans les mélange eutectiques permet une cinétique de cristallisation et fusion beaucoup plus grande et plus homogène. A titre d'agent nucléant, on peut citer les composés de type aluminate de nickel silicates de nickel ou cobalt avec une teneur de l'ordre de 0,1 à 10 % en poids par rapport à l'eutectique. Ce type d'agent nucléant convient tant pour un eutectique à base de sulfate de magnésium que pour un eutectique à base de carbamide. Un ajout d'agent nucléant convient également pour un mélange d'eau H20 et de KN03 ou pour un mélange d'eau et de KCL.
Dans chacun de ces deux derniers couples, on peut ici ajouter un agent nucléant du type silicate de cobalt spinellisé. Par ailleurs si l'on utilise ce mélange eutectique eau-carbamlde, il peut être intéressant de rajouter, en plus de cet agent nucléant, un ' composé du type acide organique, par exemple acide benzoique, acide acétylsalicylique, acide acétique dont le rôle essentiel est de maintenir le pH du mélange inférieur à 7. Un acide minéral peut aussi être utilisé dans les mêmes proportions.
En ce qui concerne les enceintes (compartiments, conteneurs, plaques, bacs, packs), quel que soit le nombre des enceintes (trois ou plus), la forme est de préférence, ' approximativement, celle d'un parallélépipède rectangle dont les surfaces peuvent être, par exemple, planes, alvéolées ou légèrement arrondies et comporter éventuellement des décrochements facilitant par exemple l'empilage ou une juxtaposition Pour chaque compartiment d'un ensemble, le rapport épaisseur sur longueur est, à titre d’exemples non limitatifs, de 0,02 à 0,4, voire 0,05 à 0,2, et le rapport largeur sur longueur est par exemple 0,1 à 1, voire 0,15 à 0,6.
La dite zone ou espace ou caisson est un espace fermé. De même les dites enceintes qu'on appelle aussi conteneur(s) ou plaque(s) ou pack(s) sont également étanches.
On précise que les substances que l'on maintient au froid à une température avantageusement constante sont généralement ici destinées à être déplacées avec le caisson ou à côté du caisson pendant des temps plus ou moins longs et sur des trajets plus ou moins longs dans tout moyen approprié de transport (voiture, camion, avion, bateau etc...) et que ces substances sont, à titre d'exemple, des produits alimentaires, des substances médicamenteuses, du sang, des sérums, des organes pour greffes de malades etc....
La durée de la chaîne du froid dans la présente invention avec telle ou telle plages de températures peut représenter plusieurs jours (jusqu'à 120 heures). C'est la raison pour laquelle, on optimise ainsi ici la capacité thermique de nos eutectiques.
Le procédé selon l'invention, pour garder au froid, des substances placées dans des emballages isothermes, à partir d'au moins une zone de froid ou espace [caisson,] se caractérise en ce que le froid est engendré dans la dite zone ou espace [caisson] au moyen d'au moins trois enceintes [compartiments ou plaques] contenant chacune, séparément, au moins trois accumulateurs de frigories, lesquels accumulateurs de frigories se trouvant ainsi chacun dans une des trois enceintes, les trois accumulateurs de frigories étant de préférence choisis parmi les eutectiques, l'eau ou des produits similaires (lesquels sont liquides ou gélifiés) leur agencement dans les enceintes étant tel que, par un choix approprié et sélectif des températures Tm, Tn, Tp, de chacun des trois accumulateurs de frigories, on délivre du froid à température généralement constante inférieure à +25“C ou à +10“C ou à +8°C, ou à + 0°C (selon la nature des dites substances) sur les dites substances placées à proximité immédiate de la dite zone ou espace [caisson], (dans le but de maintenir les dites substances à une température froide ou à une température froide sensiblement constante) ces substances étant disposées : -soit dans la dite zone ou espace [caisson] au milieu ou au fond de ou des enceintes [plaque ou compartiment], auquel cas, le froid est distribué par convection naturelle sur les dites substances enfermées dans un ou plusieurs emballages isothermes, -soit à l'extérieur de la dite zone ou espace [caisson] et au voisinage immédiat de cette zone, auquel cas, on crée un système de ventilation qui souffle sur les substances enfermées dans un ou plusieurs emballages isothermes.
Quant au dispositif de l'invention pour garder au froid, des substances placées dans des emballages isothermes, il comporte au moins un caisson, et se caractérise ainsi en ce que ce caisson renferme : au moins trois plaques (ou compartiments ou conteneurs ou bacs ou packs) contenant chacune, séparément, au moins trois accumulateurs de frigories, lesquels accumulateurs de frigories se trouvant ainsi chacun dans une des trois plaques.
Les substances qui reçoivent du froid à l'aide des trois accumulateurs de frigories sont placées à proximité Immédiate du dit caisson], ces substances étant disposées : -soit dans le dit caisson aux abords de ou des plaques ou à l'intérieur de ou des plaques, auxquels cas, le froid est distribué par convection sur les dites substances enfermées dans un ou plusieurs emballages isothermes -soit à l'extérieur du dit caisson et au voisinage immédiat de ce caisson, auquel cas, on crée un système de ventilation qui souffle sur les substances enfermées dans un ou plusieurs emballages isothermes. D'une façon préférée, les accumulateurs de frigories disposés dans la ou les dites plaques (compartiments ou packs etc...) sont enfermés séparément les uns des autres dans des micro-volumes (ou micro-poches, micro pastilles , microcapsules ou similaires) étanches, rigides ou semi-rigides choisis dans le groupe constitué par des billes, gélules, pastilles, cubes, hexagones, boules, parallélépipèdes, poches, sachets etc...ou volumes géométriques similaires.
Ainsi, les trois accumulateurs de frigories sont tous les trois enfermés dans des microvolumes ou microcapsules ou micro-poches de même forme ou sont tous les trois enfermés dans des micro-volumes ou microcapsules ou micro-poches de formes différentes. L'utilisation de micro capsules a déjà été proposé, notamment dans le brevet français FR 2995315 (MCI) qui décrit l'utilisation de microcapsules ((104) sur une des figures) lesquelles renfermant un eutectique ou un produit similaire. Mais ces microcapsules sont ici placées dans une plaque de chauffage ou enceinte ((100) sur une des figures) de type radiateur électrique dans laquelle on noie une charge thermiquement conductrice ((106) sur les figures), cette charge étant minérale, métallique ou organique. Rien de tel dans notre procédé ou dispositif.
Par la suite, on utilisera indifféremment les termes « accumulateurs de frigories » ou « eutectiques » car les eutectiques sont nos accumulateurs de frigories préférés.
De même, on utilisera indifféremment pour désigner la ou les enceintes dans lesquelles on introduit les accumulateurs de frigories (eutectiques) par les mots plaques, conteneurs, bacs, packs, compartiments, cavités.
Discussion :
Le transfert thermique entre 3 eutectiques est important.
On verra plus loin également l'importance du conditionnement le plus adapté pour ce type de transfert thermique et notamment l'utilisation de micro-capsules ou micropoches et par exemple l'utilisation de billes, cubes ou parallélépipèdes où seront enfermés les accumulateurs de frigories (eutectiques en particulier).
Il faut ici, selon l'invention, savoir réaliser le meilleur transfert thermique possible en jouant avec les échelles de températures des trois différents accumulateurs de frigories (ou eutectiques) utilisés. Il faut donc bien noter que les plaques ou packs ou conteneurs utilisés utilisées (dans lesquels on répartira les trois types d'eutectiques) doivent au maximum être adjacents pour favoriser la diffusion du froid entre eux.
Les plaques, packs ou conteneurs dans lesquels seront distribués les eutectiques sont généralement préalablement congelés ou refroidis, sont placés dans un caisson isotherme afin de bien restituer ensuite le froid capable de conserver les substances à la bonne température.
Deux possibilités (signalées plus haut) existent pour conférer du froid aux substances à maintenir froides qui seront détaillées ci-dessous (délivrance de froid par ventilation ou par convection).
Bref, l'idée est de fabriquer une climatisation dans une enceinte qui est une plaque ou un compartiment, cette enceinte distribuant du froid. Ainsi, on isole au moins trois plaques ou compartiments, généralement sensiblement parallélépipédique ou rectangulaire ou de forme similaire, renfermant un agent froid. Et l'on dispose plaques ou compartiments dans une zone, par exemple un caisson isotherme à forte capacité thermique (en polyuréthane par exemple). A proximité immédiate du caisson ou dans le caisson lui-même, on place des produits à garder au frais (produits alimentaires, substances médicamenteuses, boissons, sang, organes humains pour greffes etc.). La proximité immédiate de la ou des plaques ou compartiments utilisées remplissent leur rôle de réfrigérant.
Comme indiqué plus haut, si les substances à maintenir au froid sont placées dans le caisson (la dite zone), le froid est maintenu par convection. Si les substances à maintenir au froid sont placées en dehors du caisson (mais bien sûr à proximité immédiate du caisson), le froid est alors obtenu par ventilation en faisant souffler de l'air sur les accumulateurs de frigories, enfermés dans le caisson, pour le faire ressortir directement sur les substances à maintenir au froid, (on peut utiliser dans ce but, à titre d'exemple, un petit ventilateur alimenté par exemple par un circuit électrique ou même par un cadran solaire).
Ici, dans les deux cas (convection ou ventilation), on obtient autour de la dite zone (ou caisson) une température froide constante sur des durées assez longues en évitant des méthodes rudimentaires (pourtant astucieuses) qui rapidement ne font plus d'effet si l'on veut maintenir la chaîne du froid ( par exemple congeler des bouteilles d'eau et les placer devant un ventilateur. Dans le présente invention afin d'augmenter la capacité en froid et surtout de maintenir une température constante autour des produits à conserver frais, on fait un jumelage de plusieurs accumulateurs de frigories (par exemple eutectiques) en chaine. On est ainsi en présence d'enceintes ou de plaques ou de compartiments c'est-à-dire : d'un caisson (zone) renfermant au moins trois enceintes (ou plaques) lesquelles renferment chacune un accumulateur de frigories différent, donc un seul accumulateur de frigories par enceinte, compartiment ou plaque.
Ainsi, l'invention est la conception d'une zone ou d'un caisson renfermant plusieurs (au moins trois) enceintes ou plaques ou compartiments, par exemple, sensiblement rectangulaires ou parallélépipédiques qui chacune renferme un accumulateur de frigories distinct (un accumulateur seulement par enceinte, plaque, ou compartiment). Il convient de ne pas mélanger les différents accumulateurs de frigories (par exemple des eutectiques) et d'éviter des bouchages. Quant aux produits à maintenir au froid, ils sont, juste à l'extérieur du caisson ou souvent de préférence à l'intérieur du caisson près du ou des plaques ou compartiments.
Chaque zone ou caisson contiendrait, à titre d'exemple, un Jeu d'au moins trois ) enceintes, plaques ou compartiments. Chaque enceinte contient l'un des trois accumulateurs de calories (et un seul par enceinte).
De cette manière, on obtient grâce à l'utilisation de trois enceintes (trois plaques) contenant chacune un des trois accumulateurs de calories (par exemple deux eutectiques et de l'eau gélifiée) une bien meilleure capacité thermique à restituer du froid par effet ‘de transfert par rapport à l'art antérieur. L'ensemble des plaques fondra moins vite que l'utilisation d'un seul eutectique ou même de deux eutectiques même portés à température très froide. L'exemple donné ici est un système à trois plaques mais peut contenir davantage de plaques dans la dite zone ou caisson.
Ce système permet d'obtenir de préférence une température constante sur les produits à garder froid) et donne des résultats très appréciables.
On a donné un exemple avec des températures de fusion cristallisation autour de -12“C et -3°C, mais en fonction des accumulateurs d'énergie (notamment de eutectiques) ou de l'eau gélifiée, on peut choisir toute une gamme de point de cristallisation par exemple descendre en dessous de -20“C, voire -AO^C. Des exemples de compositions d'eutectiques sont donnés supra.
Par ailleurs, le procédé ou le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté au transport des produits de la pêche de petits producteurs (poissons, crustacés ou autres produits de la mer ou de rivières) depuis les lieux de pêches ou de stockage, par exemple les étals à la criée, jusqu'à des lieux de de vente ou de distribution de petite taille par > rapport aux grandes surfaces.. On pourrait aussi citer, à titre illustratif, dans le domaine du tourisme, les promenades de quelques heures, en bateau de faible taille, pour touristes, en mer ou sur les fleuves traversant des villes ou des lieux pittoresques, ces touristes ayant un repas servi au cours de la balade, repas pour lequel il faut faire transiter des repas chauds, tièdes ou froids (viandes, poissons, desserts etc...) à garder à Γtempérature relativement constante depuis des quais jusqu'à l'intérieur des bateaux en attendant l'heure des repas.
Figures non limitatives de l'invention :
La figure 1 représente un dispositif pour diffuser du froid à température notamment constante sur des substances diverses enfermées dans des emballages isothermes. On place dans un caisson (10) au moins trois accumulateurs différents de frigories (1), (2) et (3), chacun des accumulateurs de frigories étant porté à des températures différentes Tm°Q Tn°C, Tp°C, les trois accumulateurs de frigories étant disposés dans le caisson dans 3 enceintes (compartiments ou plaques ; on dit aussi « plaque multicavités) (4), (5), et (6), adjacentes les unes aux autres, les trois accumulateurs de frigories n'étant cependant pas au contact les uns des autres parce que placés, chacun, séparément dans les trois enceintes sous forme de micro-volumes (ou poches) fermés (7), (8) et (9), étanches, rigides ou semi rigides.
Ajoutons pour cette Plaque Multicavité, qu'il s'agit ici d'une plaque rectangulaire ou carrée, d'une certaine épaisseur, par exemple, de l'ordre de 60 mm, qui possède 3 cavités superposées ou disposées verticalement comme ici sur la figure 1, en couches indépendantes, donc avec 3 orifices de remplissage et de bouchage (15). Cela permet de remplir ces plaques avec 3 types de liquides ou gels eutectiques (ou produits équivalents) différents dans chaque plaque afin de produire un transfert thermique entre ces différents eutectiques. A titre d'exemple, la dite plaque pourra répondre à un objectif de température souvent recherché pour le transport de vaccins, c'est à dire entre +2°C et +8°C dans une glacière isotherme.
Effectivement, si l'on remplit ces 3 cavités avec au moins 2 liquides eutectiques différents qui possèdent des points de fusion gradués, ces 2 eutectiques vont retarder ia fusion d'un troisième eutectique. Ce dernier eutectique se maintient grâce à la fusion des 2 autres et ‘ sert de source de froid (en tenant compte des pertes thermiques).
La figure 2 représente trois enceintes (ou plaques ou conteneurs ou bacs) (4), (5) et (6) enserrées ensemble dans une même enveloppe (11) laquelle est enfermée dans le caisson principal isotherme (10) comme le caisson de la figure 1. Le haut du caisson est désigné par (20), le bas du caisson étant désigné par (21). Le caisson est muni de ses > bouchons (15) de remplissage et bouchages des eutectiques. Les trois enceintes contiennent chacune l'un de trois eutectiques (A) , (B) , et (C). Le sens du transfert thermique est indiqué par la flèche F c'est-à-dire ici de bas en haut de la figure 2 . La fixation des plaques eutectiques sur le caisson (10) est faite par les moyens d'accrochage (16). Les substances (17) à garder à température sensiblement constante sont disposées ici à l'intérieur du caisson principai (10). Sur cette figure 2 , les trois enceintes sont instaiiées horizontaiement. A titre d'exempie non iimitatif, ies 3 eutectiques disposés dans le caisson peuvent peser respectivement de haut en bas 380, 350 et 330 grammes.
La différence de poids est due au fait que les densités des liquides ou des gels ne sont pas les mêmes. EXEMPLES Exemple 1
Trois enceintes juxtaposées selon la figure 2 permettent de diffuser du froid à température constante pendant une durée plus longue qu'un même type d'enceinte remplie uniquement d'eau. Dans cet exemple, on décline le procédé sous différents objectifs de températures, ici au moins trois à savoir 0“C à +2°C (pour des produits frais sensibles), +2°C à +8°C (pour des produits frais non sensibles) et -18'’C(pour des produits congelés). Ici, le procédé est mis en œuvre dans le cadre d'un projet d'envergure de transport de poissons frais, crustacés, et produits issus du domaine de la poissonnerie, par exemple directement depuis les lieux de pêches ou de stockage jusqu'aux consommateurs ( objectif : par exemple: maintenir autour de 0°C à +2”C les produits de la pêche pendant 72h dans une boite isotherme en polypropylène expansé de 60 mm d'épaisseur, dans un volume de 25 litres). Ce projet permet de consommer du poisson frais sans devoir l'acheter uniquement en grande surface. Les poissonneries de détail peuvent ainsi s'approvisionner différemment. On a ainsi conçu une « super » plaque eutectique en terme de stockage de froid. Une alternative technique à cette innovation est matérialisée par une micro-encapsulation des eutectiques.
Exemple 2
On donne ici quelques précisions sur l'application de la présente invention A. INTRODUCTION :
On a fabriqué différents types de liquides eutectiques, chacun ayant une capacité thermique spécifique déterminée par son point de fusion (c'est la phase solide à liquide).
Différentes plaques particulières sont utilisées contenant des eutectiques différents.
Elles répondent à des caractéristiques telles que pour chaque plaque utilisable: - point de réfrigération -chaleur latente pour l’eutectique utilisé -Type de plaque -Poids total de la plaque
Actuellement ici, les liquides ou gels eutectiques sont conditionnés dans des plaques en plastique PEHD (polyéthylène haute densité qui est un type de plastique apte au contact alimentaire) de différentes dimensions puis soudées par ultrason pour une meilleure étanchéité (voir par exemple figure 1).
Pour la plupart, les dimensions des plaques sont dites « gastronormes », c'est-à-dire qu'elles ont des dimensions normées en relation avec les normes dans les cuisines professionnelles, collectives ou privées. Elles ont les mêmes dimensions de chargement que le four, le lave-vaisselle, les étuves, les bacs « gastro » en inox, les emballages isothermes, etc. B. EVOLUTION : 1. Introduction :
On peut utiliser d'autres gammes d'enveloppes pour contenir des liquides et gels eutectiques. On conçoit ainsi un nouveau type d'accumulateurs de froid, non plus seulement dans des plaques en plastiques PEHD de forme rectangulaires mais sous différentes autres formes en vue d'améliorer les capacités thermiques des accumulateurs de froids fabriqués. 2. Explication du principe de nouveauté :
Le principe actuel de l'utilisation des eutectiques COOL dédiés à la chaîne du froid portable (en froid négatif ou positif) avec des conteneurs isothermes réside dans le fait de devoir préalablement congeler ces « enveloppes » eutectiques afin d'obtenir par la suite la restitution d'un froid « constant » généralement compris entre deux valeurs de températures, comme par exemple : -de - 25”C à -18“C, -de 0°C à +2“C, -de +2“C à +8°C,
-de +15°C à + 25°C
La durée de cet objectif de chaîne du froid avec telle ou telle plage de température peut représenter plusieurs Jours (Jusqu'à 120 heures). C'est la raison pour laquelle, on optimise ainsi autant que possible la capacité thermique des accumulateurs de frigories. On observe en pratique qu'en associant entre eux différents types d'eutectiques, on augmente avantageusement la capacité thermique d'un des eutectiques faisant partie de l'association.
Ainsi lorsqu'on superpose une plaque eutectique dont la température est autour de -10°C sur une plaque eutectique dont la température est autour de -3°C, préalablement congelées, puis placées dans un conteneur ou dans un caisson isotherme lequel contient les substances à conserver situés au fond du conteneur ou du caisson, on obtient un « transfert thermique » entre les 3 plaques eutectiques qui se traduit de manière bénéfique pour l'objectif de chaine du froid recherché : soit en terme de plage de température cible, soit en terme de durée de l'objectif. C'est donc le transfert thermique d'un eutectique à un autre (ou d'une plaque à une autre) qui permet l'optimisation de la température dirigée. On rappelle que les molécules des eutectiques, quel que soit leurs emplacements ne sont Jamais en contact les uns avec les autres. 3. Innovation 01 : Procéder à une superposition de plaques en contact entre elles peut engendrer des pertes thermiques : On peut donc alors doubler les parois internes plastiques de la plaque en évitant le passage d'air entre les plaques, l'air faisant barrage au transfert thermique. Et avantageusement on peut utiliser une plaque « globale » intégrant en elle-même plusieurs cavités (plaques) qui contiennent chacune un liquide ou gel eutectique différent. C'est le cas sur la figure 2.
Claims (3)
- REVENDICATIONS 1/ Procédé pour garder au froid, des substances placées dans des emballages isothermes, à partir d'au moins une zone de froid ou espace [caisson,] le procédé étant caractérisé en ce que le froid est engendré dans la dite zone ou espace [caisson] au moyen d'au moins trois enceintes [compartiments ou plaques] contenant chacune, séparément, au moins trois accumulateurs de frigories (portés à des températures différentes), lesquels accumulateurs de frigories se trouvant ainsi chacun dans une des trois enceintes, les trois accumulateurs de frigories étant choisis parmi les eutectiques, l'eau ou des produits similaires, leur agencement dans les enceintes ayant pour but de délivrer du froid (à une température généralement sensiblement constante) sur les dites substances.
- 2/ Procédé selon la revendication 1 dans lequel les trois accumulateurs de frigories utilisés se trouvent chacun à une température différente Tm, Tn, Tp dans le but de maintenir les dites substances à une température froide ou à une température froide sensiblement constante.
- 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel les dites substances sont disposées à proximité immédiate de la dite zone ou espace [caisson], à l'extérieur de la dite zone ou espace [caisson], auquel cas, on crée un système de ventilation qui souffle sur les substances enfermées dans un ou plusieurs emballages isothermes, 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel les dites substances sont disposées au milieu des enceintes [plaque ou compartiment], auquel cas, le froid est distribué par convection sur les dites substances enfermées dans un ou plusieurs emballages isothermes. 5/ Procédé selon l'une des revendication 1 à 4, dans lequel les accumulateurs de frigories disposés dans la ou les dites enceintes [compartiments ou plaques] sont enfermés séparément dans des micro-volumes (ou micro-poches) étanches, rigides ou semi-rigides choisis dans le groupe constitué par des billes, pastilles, gélules, cubes, hexagones, parallélépipèdes, ou volumes géométriques similaires, de façon à délivrer du froid sur des substances à une température généralement constante et inférieure soit à +25°C ou à +10“C ou à une température encore inférieure selon la nature des dites substances. 6/ Dispositif pour garder au froid, des substances placées dans des emballages isothermes, comportant au moins un caisson, le dispositif étant caractérisé en ce que le caisson renferme : au moins trois plaques (ou compartiments ou conteneurs ou bacs ou packs) contenant chacune, séparément, au moins trois accumulateurs de frigories, lesquels accumulateurs de frigories se trouvant ainsi chacun dans une des trois plaques, les trois accumulateurs de frigories délivrant du froid sur les dites substances placées à proximité immédiate du dit caisson, ces substances étant disposées soit dans le dit caisson aux abords de ou des plaques ou à l'intérieur de ou des plaques, auquel cas, le froid est distribué par convection sur les dites substances, soit à l'extérieur du dit caisson et au voisinage immédiat de ce caisson, auquel cas, on crée un système de ventilation qui souffle sur les dites substances. ' 7/ Dispositif selon la revendication 6 dans lequel en outre, les accumulateurs de frigories disposés dans la ou les dites plaques (compartiments ou packs etc...) sont enfermés séparément les uns des autres dans des micro-volumes (ou micro-poches, micro-cavités) étanches, rigides ou semi-rigides choisis dans le groupe constitué par des billes, cubes, pastilles, gélules, hexagones, parallélépipèdes, poches, sachets ou volumes ' géométriques similaires. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel on utilise une batterie d'au moins deux caissons. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8 appliqué notamment au transport des produits de la pêche depuis les lieux de pêches jusqu'aux lieux de vente ou de distribution.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0165857A1 (fr) * | 1984-06-18 | 1985-12-27 | SOCIETE COOL S.a.r.l. | Appareil de stockage de froid par utilisation de la chaleur latente |
| US4931333A (en) * | 1985-09-23 | 1990-06-05 | Henry D Lindley | Thermal packaging assembly |
| US5159973A (en) * | 1991-03-28 | 1992-11-03 | Plastics Manufacturing Co. | Dual temperature maintenance food serving compartment with pre-cooled cooling modules and heat storage pellets |
| EP0717946A1 (fr) * | 1994-12-07 | 1996-06-26 | Cidelcem Industries | Procédé de remise en température de plats cuisinés à l'avance, chariot de transport et de remise en température, et plateau pour plats cuisinés, et plateau pour plats cuisinés à l'avance |
| FR2759676A1 (fr) * | 1997-02-14 | 1998-08-21 | Sofrigam | Emballage isotherme |
| GB2465376A (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-19 | Kryotrans Internat Ltd | Container with phase change material (PCM) units for maintaining constant temperature |
| WO2013153545A1 (fr) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | Etablissementen Franz Colruyt | Récipient modulaire à réfrigération passive |
| US20150292787A1 (en) * | 2012-12-18 | 2015-10-15 | Va-Q-Tec Ag | Method for Preconditioning Latent Heat Storage Elements |
-
2016
- 2016-03-01 FR FR1600340A patent/FR3048491B1/fr active Active
Patent Citations (8)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3048491B1 (fr) | 2019-12-13 |
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