WO2012175898A1 - Procede et dispositif de refrigeration par le vide - Google Patents

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WO2012175898A1
WO2012175898A1 PCT/FR2012/051453 FR2012051453W WO2012175898A1 WO 2012175898 A1 WO2012175898 A1 WO 2012175898A1 FR 2012051453 W FR2012051453 W FR 2012051453W WO 2012175898 A1 WO2012175898 A1 WO 2012175898A1
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cold battery
temperature
power
enclosure
evaporator
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PCT/FR2012/051453
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Philippe Christian BOUCHERIE VITEL
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Boucherie Vitel Philippe Christian
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D16/00—Devices using a combination of a cooling mode associated with refrigerating machinery with a cooling mode not associated with refrigerating machinery
    • 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
    • F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D2317/00—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2317/04—Treating air flowing to refrigeration compartments
    • F25D2317/043—Treating air flowing to refrigeration compartments by creating a vacuum in a storage compartment

Definitions

  • the present invention relates to a method of refrigerating products by vacuum.
  • the field of the invention is more particularly but not limited to that of rapid pre-cooling, consisting of lowering the temperature of products before they are transferred to a low temperature storage unit, such as a refrigerator or a means of transport refrigerated.
  • vacuum refrigeration device of the specified type
  • vacuum refrigeration device of the specified type
  • Such a device allows the implementation of a "vacuum cooling method of the specified type" which is based on a boiling phenomenon of the water mass present in the enclosure and in particular on the surface of the products, re-condensing at least a portion of the water vapor on the cold battery in the enclosure, and extracting air and vapor by the vacuum pump to establish and maintain a vacuum in the enclosure.
  • a vacuum cooling method of the specified type which is based on a boiling phenomenon of the water mass present in the enclosure and in particular on the surface of the products, re-condensing at least a portion of the water vapor on the cold battery in the enclosure, and extracting air and vapor by the vacuum pump to establish and maintain a vacuum in the enclosure.
  • Refrigeration by vacuum consists in establishing in the enclosure, containing the products to be cooled such as foodstuffs, a low pressure for which the boiling temperature of the water substantially corresponds to the desired temperature for the products.
  • the function of the cooling coil is to re-condense the steam thus produced, so as to reduce the volumes to be extracted by the vacuum pump, the recondensation being less expensive in energy than the extraction of the steam.
  • the cold battery absorbs the heat of convection or radiation of the products or the interior surfaces of the enclosure.
  • the vacuum refrigeration method of the known type known does not give any satisfaction. Some products are not efficiently refrigerated. Others are degraded by the phenomenon called "edging", consisting of the edges of a product being degraded by cold or desiccation. For example, the edges of the salad leaves are yellowed.
  • Another disadvantage is excessive water loss of some products. Yet another disadvantage is high power consumption, which also requires the provision of powerful vacuum pumps.
  • the object of the present invention is to provide a method and a vacuum refrigeration device which at least partially overcomes these disadvantages.
  • the method of refrigerating products by vacuum in which the products are placed in a sealed enclosure, the inside of the enclosure is subjected to a depression while activating a battery of cold inside the enclosure.
  • the enclosure is characterized in that a weighting of the refrigeration is carried out by regulating in a decoupled manner the vacuum applied in the enclosure in steady state and at least one parameter relating to the cold produced by the cold battery when the vacuum is substantially at a steady state value.
  • the "decoupled" setting means that the invention eliminates any immutable relationship between the depression applied in the enclosure and the cold production. For each depression value, one can choose several values of a cold parameter, for example choose between several temperature values of the cold battery, and / or between several values of the power of the cold battery.
  • Some products such as carrots, require a high vacuum so that water appears on the surface and the amounts of water are always quite low. It is therefore possible to provide in the cooling coil, a temperature which is only moderately lower than that of the enclosure, and / or a moderate cooling power.
  • the weighting is chosen in particular according to the nature of the products to be refrigerated, in a sense of product preservation and energy and functional optimization.
  • the realization of the weighting comprises a separate adjustment of the vacuum in the chamber and the temperature of the cold battery.
  • these two settings correspond to separate commands accessible to the operator.
  • the power and the temperature of the cold battery are decoupled.
  • some products may require re-condensing large amounts of water at a moderately low temperature.
  • At least one of the power and temperature settings of the cold battery can be automatic, particularly in the context of a regulation, as will be seen later.
  • the vacuum in the chamber is regulated by varying an operating parameter of a vacuum pump.
  • the power of the cold battery is varied to increase this power when the power of the vacuum pump exceeds a high threshold, and decrease the power of the cold battery when the power of the vacuum pump becomes lower than a low threshold.
  • a passenger pressure differential is readjusted in the enclosure by means of the vacuum pump.
  • the slow variations in steady state are treated by the adjustment of the cooling power, so that it tends constantly to reduce the amount of vapor to be extracted by the vacuum pump to a level such that the power of the pump empty is between a high threshold and a low threshold. It can thus have a relatively low power pump while still having the ability to make a setting in one direction and the other when the depression deviates from its set value.
  • said power variation of the cold battery is performed without changing the temperature of the cold battery.
  • the cold battery is the evaporator of a refrigerating machine further comprising a compressor, a condenser and a pressure reducer.
  • the temperature of the cold battery is regulated by regulating the pressure in the evaporator .
  • the pressure in the evaporator is controlled by controlling a variable opening valve placed between the evaporator and the compressor inlet.
  • the products are subjected to aqueous wetting by at least one of the two techniques.
  • the process according to the invention is applied to the pre-cooling, ie the process by which the temperature of the products is lowered before transferring them to a refrigerated storage facility.
  • a temperature probe is placed in the core of the product and the refrigeration process is interrupted when the core temperature of the product reaches a predetermined set point.
  • the temperature drop begins at the surface and then spreads to the core of the product.
  • the cooling process can be interrupted at the exact moment when the core of the product reaches the desired temperature.
  • the vacuum refrigeration refrigeration device in particular for carrying out the method according to the invention, is characterized in that it comprises a chamber closed by a sealed door and of which the is connected to the intake of a vacuum pump, a cold battery installed in the enclosure, and refrigeration weighting means that allow to adjust decoupled the vacuum prevailing in the enclosure and at least a parameter relating to the cold produced by the cold battery.
  • the weighting means comprise means which make it possible to regulate in a decoupled manner the temperature of the cold battery and the power of the the battery of cold. It is thus possible to activate the condensation heat absorption without reducing the condensation temperature, or on the contrary to slow the absorption of condensation heat without increasing the condensation temperature.
  • the cold battery is associated with the evaporator of a refrigerating machine further comprising a compressor, a condenser and a regulator.
  • the temperature of the cold battery by regulating the pressure in the evaporator, in particular by controlling a control valve interposed between the outlet of the evaporator and the inlet into the refrigerator. refrigerating compressor.
  • a control bulb of the expander is preferably placed in thermal contact with the outlet of the evaporator upstream of the control valve.
  • the vacuum refrigeration device comprises a closable air injector, opening into the interior of the chamber. 'pregnant. This allows the vacuum pump to function properly at the end of the cooling process, when steam production can become very low.
  • the vacuum refrigeration device comprises a forced convection fan in the enclosure.
  • a forced convection fan in the enclosure.
  • Such a fan makes it possible to homogenize the temperature in the enclosure and to introduce a cooling effect by convection between the cooling coil and the products.
  • the attached drawing is a diagram of a non-limiting example of a refrigeration device according to the invention and implementing a non-limiting example of the method according to the invention.
  • the refrigeration device comprises an enclosure 1 whose walls are insulated.
  • the enclosure 1 is closed by a sealed door 2, also insulated, for the introduction of the products to be cooled in the chamber 1, and their extraction after cooling.
  • the interior volume of the enclosure is typically several cubic meters.
  • the interior of the enclosure is connected to the inlet 3 of a vacuum pump 4 driven by a motor 6 with adjustable power.
  • the vacuum pump 4 is capable of lowering the absolute pressure in the chamber to a value typically less than 50 mbar (50 hPa).
  • the walls of the enclosure 1 are designed to withstand such depression.
  • a cold battery 7 is installed in the enclosure 1.
  • the cooling coil contains the evaporator of a refrigerating machine 8 further comprising, in the following order from the outlet 9 of the evaporator 7, a refrigerating compressor 11 driven by a combustion engine.
  • variable power 12 a refrigerating condenser 13
  • balloon 14 for the condensed refrigerant a balloon 14 for the condensed refrigerant
  • a pressure reducer 16 in which the condensed refrigerant 17 contained in the balloon 14 loses its pressure before reaching the inlet 18 of the evaporator 7.
  • the pressure in the chamber defines the boiling temperature of the water in the chamber. As long as the temperature of the products is higher than this boiling point, the water on the surface of the products is boiling. This highly endothermic boiling absorbs the heat of the products, first on the surface, then more and more at the heart.
  • Some products particularly harvesting products such as fruits and vegetables, tend to exude water under the effect of depression, which fuels the boiling phenomenon.
  • Some crop products, such as leafy plants, provide a lot of water under a relatively moderate depression, others like cores require lower pressure and yet provide less water.
  • the refrigeration device preferably comprises misting means 21 which make it possible to deposit water on the products at a certain stage of the refrigeration process. In principle, during the misting operation, the operation of the vacuum pump 4 is interrupted.
  • the intake 3 of the vacuum pump 4 is placed behind the cold battery 7 relative to the products 5 to be refrigerated so as to promote the condensation of vapor on the battery 7 in the gas stream attracted by the inlet 3 of the pump. empty.
  • the vacuum refrigeration device of the specified type comprises refrigeration weighting means which make it possible to regulate in a decoupled manner the negative pressure prevailing in the enclosure and at least one parameter relating to the cold produced by the battery of cold, in particular but not limited to the cold battery belonging to the refrigerating machine 8 of the type described above.
  • the idea underlying the invention is to be able to apply a moderate depression while having a high power of evacuation of calories by the battery. It is thus possible, for fragile products, cool moderately in temperature but fast and energy efficient. Another idea which is the basis of the invention is to be able to apply a stronger depression to more resistant products while appropriately limiting the action of the cold battery to avoid unnecessary energy consumption and limit the icing on the surface of the battery.
  • the idea underlying the invention consists in decoupled selection on the one hand the pressure in the chamber and on the other hand the action of the cold battery.
  • the cold battery its power and internal temperature are decoupled.
  • the power of the machine is regulated by adjusting the power of the motor 12 which drives the refrigerating compressor 11.
  • the internal temperature of the cold battery 7 is regulated by a variable opening valve 24 placed on the refrigerant circuit between the outlet 9 of the evaporator 7 and the inlet of the refrigerating compressor 11.
  • the variable opening valve 24 is placed downstream of the bulb 19.
  • the variable opening valve 24 introduces a pressure drop between the outlet 9 of the evaporator and the inlet of the compressor 11.
  • the weighting means comprise in particular control and regulation means 27 which in turn comprise a regulator 28 for the internal temperature of the battery of the internal temperature of the cold battery and a combined regulator 29 for the pressure in the chamber 1 and the power of the refrigerating machine 8.
  • control and regulation means 27 which in turn comprise a regulator 28 for the internal temperature of the battery of the internal temperature of the cold battery and a combined regulator 29 for the pressure in the chamber 1 and the power of the refrigerating machine 8.
  • These means are contained in an electronic box 31.
  • a pressure sensor 32 placed at the inlet of the evaporator transmits a pressure signal in the evaporator . This signal is sent on the one hand to a display 33 and on the other hand to an input 34 of the regulator 28.
  • the regulator 28 is equipped with an adjustment knob 36 for displaying an internal temperature setpoint of the cold battery 7 or respectively a pressure set point in the evaporator.
  • the regulator 28 further comprises an output 37 for a control signal on a line 38 connected to a control input of the variable opening valve 24.
  • the regulator 28 controls the variable opening valve 24 to continuously tension to establish equality between the actual pressure measured by the probe 32 and the set pressure set by the adjustment knob 36.
  • the refrigeration device comprises a pressure sensor 39 placed in the chamber 1 which delivers a pressure signal provides on the one hand to a display 41 and on the other hand to a signal input 42 of the combined regulator 29.
  • the refrigeration device further comprises a temperature sensor 43 which outputs a temperature signal to a display 44 and to a second signal input 46 of the combined regulator 29.
  • the temperature probe 43 is placed in the heart of the product to be cooled. If the product to be cooled is a batch of packets, the probe can be placed at the heart of this batch. If it is bulk commodities, it can be placed in the middle of the lot, or even put in a test product. For example, you can prick the probe in a cauliflower if it is a lot of cauliflower. In general, the probe is placed as best as possible so that it reflects the temperature in the product zone which will be the last to reach the desired temperature.
  • the combined regulator 29 comprises an output 47 connected to a control input of the power of the motor 6 of the vacuum pump 4 and an output 48 connected to a control input of the power of the motor 12 of the refrigerating compressor 11.
  • the combined regulator 29 comprises an adjustment knob 49 allowing the operator to set a set point for the pressure in the chamber 1.
  • the combined regulator 29 controls a corresponding variation in the power of the motor 6 of the vacuum pump 4.
  • the combined regulator 29 controls an increase in the power of the engine 12 of the refrigerating compressor 11 to increase the thermal power discharged by the cold battery 7.
  • the combined regulator 29 controls a reduction in the power of the motor 12 of the refrigerating compressor 11 to reduce the thermal power discharged by the cold pack 7.
  • the control unit 31 contains an on-off device 51.
  • the combined regulator 29 receives on its input 46 a temperature signal indicating that the core temperature of the products 5 substantially corresponds to the boiling temperature of the water for the pressure. setpoint in the enclosure, the regulator 29 sends on an output 52 a signal This terminates the refrigeration process, the engines 6 and 12 stop.
  • a valve 53 for selectively connecting the interior of the chamber 1 with the outside is opened to restore the atmospheric pressure in the chamber and the products 5 are discharged and transferred to a refrigerated storage facility .
  • the operator puts the device into operation by means of a command manual device associated with the on-off device 51.
  • the latter launches a count of the operating time in a clock 54.
  • the on-off device 51 informed of the elapsed time on an input 56, interrupts the cooling process even if the core temperature of the products, as measured by the probe 43, did not reach the objective value.
  • the combined regulator 29 operates in a transient mode in which the power of the vacuum pump takes a high value, higher than the above high threshold, while the power of the refrigerating machine and in particular the motor 12 is kept at a relatively low value.
  • one or more air injectors 57 for introducing a controlled air flow into the chamber 1.
  • the injector 57 is controlled by a valve 58 itself controlled by a flow regulator 59.
  • the refrigeration device also comprises a fan 63 which can be actuated by means of a switch 64 to homogenize the conditions in the enclosure and activate the convection flows in the enclosure.
  • a spraying device 66 controlled by a solenoid valve 67 by means of a switch 68 to defrost the battery 7 when necessary after each refrigeration process.
  • the enclosure may be of the tunnel type with two doors, one for the inlet and the other for the outlet of the products, the cold battery and the inlet opening for the vacuum pump is time associated for example to a side wall of the tunnel.
  • variable opening valve 24 one could adjust the compression ratio of the compressor 11 if it is variable compression ratio.
  • the desired temperature for the products is a consequence of the setting of the setpoint of the pressure in the chamber with the button 49. But it could also provide a separate setting for the temperature set to heart products. This would correspond to additional decoupling of the settings.
  • the refrigeration process stops automatically when the core temperature detected by the probe 43 reaches the set point.

Abstract

Les produits à réfrigérer (5) sont placés dans une enceinte (1) calorifugée. Une pompe à vide (4) permet d'abaisser la pression jusqu'à une valeur pour laquelle la température d'ébullition de l'eau correspond à la température voulue pour les produits. Une batterie de froid (7) condense la vapeur d'eau dégagée par les produits du fait de l'ébullition. Des moyens de pondération (27) permettent d'ajuster de manière découplée la pression dans l'enceinte, détectée par une sonde (39), la température dans la batterie de froid (7), détectée par une sonde (32) mesurant la pression dans l'évaporateur frigorifique installé dans la batterie (7), et la puissance du compresseur frigorifique (11). Utilisation pour optimiser la préservation des produits, l'efficacité du refroidissement, et la consommation énergétique, en particulier pour le prérefroidissement.

Description

« Procédé et dispositif de réfrigération par le vide »
La présente invention concerne un procédé de réfrigération de produits par le vide.
Elle concerne aussi un dispositif de réfrigération par le vide, en particulier pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le domaine de l'invention est plus particulièrement mais de manière non limitative celui du pré-refroidissement rapide, consistant à abaisser la température de produits avant leur transfert dans une unité de conservation à basse température, telle qu'un réfrigérateur ou un moyen de transport réfrigéré.
Un tel dispositif, qu'on appellera ci-après « dispositif de réfrigération par le vide du type spécifié », comprend généralement :
-- une enceinte dans laquelle on place les produits à réfrigérer, l'enceinte étant ensuite fermée de manière étanche, typiquement par au moins une porte ;
-- une pompe à vide pour créer une dépression dans l'enceinte ; et
-- une batterie de froid.
Un tel dispositif permet la mise en oeuvre d'un « procédé de refroidissement par le vide du type spécifié » qui repose sur un phénomène d'ébullition de la masse d'eau présente dans l'enceinte et en particulier à la surface des produits, re-condensation d'au moins une partie de la vapeur d'eau sur la batterie de froid dans l'enceinte, et extraction d'air et de vapeur par la pompe à vide pour établir et entretenir une dépression dans l'enceinte.
On sait que la vaporisation d'un liquide est très endothermique. On sait également que la vaporisation est massive lorsqu'il y a ébullition du liquide. La température d'ébullition diminue avec la pression du liquide. On peut ainsi, avec une pression suffisamment basse, obtenir l'ébullition de l'eau pour une température de quelques degrés Celsius. La réfrigération par le vide consiste à établir dans l'enceinte, contenant les produits à refroidir tels que des denrées alimentaires, une basse pression pour laquelle la température d'ébullition de l'eau correspond sensiblement à la température voulue pour les produits.
La batterie de froid a pour fonction de re-condenser la vapeur ainsi produite, de façon à réduire les volumes à extraire par la pompe à vide, la recondensation étant moins coûteuse en énergie que l'extraction de la vapeur. En même temps, la batterie de froid absorbe la chaleur de convection ou de rayonnement des produits ou encore des surfaces intérieures de l'enceinte.
En pratique, le procédé de réfrigération par le vide du type spécifié connu ne donne pas toute satisfaction. Certains produits ne sont pas efficacement réfrigérés. D'autres sont dégradés par le phénomène dit « de bordurage », consistant en ce que les bords d'un produit soient dégradés par le froid ou la dessiccation. Par exemple, les bords des feuilles de salade sont jaunis.
Un autre inconvénient consiste en une perte d'eau excessive de certains produits. Encore un autre inconvénient consiste en une forte consommation d'énergie, nécessitant en outre de prévoir des pompes à vide puissantes.
Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de réfrigération par le vide qui remédient au moins partiellement à ces inconvénients.
Suivant l'invention, le procédé de réfrigération de produits par le vide, dans lequel on place les produits dans une enceinte étanche, on soumet l'intérieur de l'enceinte à une dépression tout en activant une batterie de froid à l'intérieur de l'enceinte, est caractérisé en ce qu'on réalise une pondération de la réfrigération en réglant de manière découplée la dépression appliquée dans l'enceinte en régime établi et au moins un paramètre relatif au froid produit par la batterie de froid lorsque la dépression est sensiblement à une valeur de régime établi.
Le réglage « de manière découplée » signifie que l'invention supprime toute relation immuable entre la dépression appliquée dans l'enceinte et la production du froid. Pour chaque valeur de dépression, on peut choisir plusieurs valeurs d'un paramètre de froid, par exemple choisir entre plusieurs valeurs de température de la batterie de froid, et/ou entre plusieurs valeurs de la puissance de la batterie de froid.
Ceci permet une optimisation considérable du fonctionnement de l'installation, aussi bien en ce qui concerne la sauvegarde de la qualité des produits, qu'en ce qui concerne l'optimisation énergétique du procédé. Lorsque les produits sont riches en eau et que cette eau apparaît facilement à la surface des produits, ces produits peuvent souvent être moins refroidis et ils ont tendance à générer de grandes quantités de vapeur. Dans un tel cas on sélectionnera une valeur de dépression relativement modérée dans l'enceinte, mais une température sensiblement plus basse dans la batterie de froid. On favorise ainsi un transfert intense d'énergie de l'extérieur vers l'intérieur de la batterie de froid, et donc une re-condensation efficace de la vapeur générée.
Pour des produits fragiles mais générant peu de vapeur, on pourra choisir là encore une valeur de dépression relativement modérée, mais avec une température moins basse et/ou une puissance de réfrigération plus faible dans la batterie de froid.
Certains produits, tels que les carottes, nécessitent une forte dépression pour que de l'eau apparaisse en surface et les quantités d'eau sont toujours assez faibles. On peut donc prévoir dans la batterie de froid, une température qui n'est que modérément plus basse que celle de l'enceinte, et/ou une puissance de réfrigération modérée. Ainsi, on choisit notamment la pondération en fonction de la nature des produits à réfrigérer, dans un sens de préservation des produits et d'optimisation énergétique et fonctionnelle.
De préférence, la réalisation de la pondération comprend un réglage séparé de la dépression dans l'enceinte et de la température de la batterie de froid . Typiquement, ces deux réglages correspondent à des commandes séparées accessibles à l'opérateur.
Suivant un aspect de l'invention, dans un procédé et/ou une installation de réfrigération par le vide du type spécifié, en particulier conforme à l'invention, on règle de manière découplée la puissance et la température de la batterie de froid . Certains produits peuvent en effet, par exemple, nécessiter de re-condenser des grandes quantités d'eau sous une température qui n'est que modérément basse. L'un au moins des réglages de puissance et respectivement de température de la batterie de froid peut être automatique, en particulier dans le cadre d'une régulation, comme on le verra plus loin.
De préférence, on régule la dépression dans l'enceinte en faisant varier un paramètre de fonctionnement d'une pompe à vide.
Suivant un autre aspect de l'invention, dans un procédé et/ou une installation de réfrigération par le vide du type spécifié, en particulier conforme à l'invention, on fait varier la puissance de la batterie de froid pour augmenter cette puissance lorsque la puissance de la pompe à vide dépasse un seuil haut, et diminuer la puissance de la batterie de froid lorsque la puissance de la pompe à vide devient inférieure à un seuil bas.
Comme la condensation de l'eau est moins coûteuse en énergie que l'extraction de la vapeur, on préfère si possible éliminer la vapeur par condensation dans l'enceinte. Mais si la dépression dans l'enceinte s'écarte de la valeur de consigne, une action sur la pompe à vide est préférable car son effet est plus immédiat. Suivant l'aspect précité de l'invention, on réajuste un écart de pression passager dans l'enceinte au moyen de la pompe à vide. Par contre, les variations lentes en régime établi sont traitées par le réglage de la puissance de réfrigération, pour qu'elle tende en permanence à ramener la quantité de vapeur à extraire par la pompe à vide à un niveau tel que la puissance de la pompe à vide se situe entre un seuil haut et un seuil bas. On peut ainsi avoir une pompe relativement peu puissante tout en disposant toujours de la possibilité de faire un réglage dans un sens et dans l'autre lorsque la dépression s'écarte de sa valeur consigne.
De préférence, ladite variation de puissance de la batterie de froid est effectuée sans modifier la température de la batterie de froid .
Typiquement, la batterie de froid est l'évaporateur d'une machine frigorifique comprenant en outre un compresseur, un condenseur et un détendeur. Suivant un aspect de l'invention, dans un procédé et/ou une installation de réfrigération par le vide du type spécifié, en particulier conforme à l'invention, on régule la température de la batterie de froid en régulant la pression dans l'évaporateur.
De préférence, on régule la pression dans l'évaporateur en commandant une vanne à ouverture variable placée entre l'évaporateur et l'entrée du compresseur.
Suivant un aspect de l'invention, dans un procédé et/ou une installation de réfrigération par le vide du type spécifié, en particulier conforme à l'invention, on soumet les produits à un mouillage aqueux par l'une au moins des deux techniques suivantes :
-- douchage avant introduction dans l'enceinte ; et
-- brumisation dans l'enceinte à un stade intermédiaire du refroidissement. Ainsi, des produits qui ont tendance à générer peu d'humidité, ou encore des produits qui se dégradent lorsqu'ils génèrent de l'humidité, peuvent néanmoins être refroidis sans être endommagés : c'est l'eau qui leur est apportée par douchage ou brumisation qui bout pour assurer la réfrigération. De préférence, le procédé selon l'invention est appliqué à la préréfrigération, autrement dit le processus par lequel on abaisse la température des produits avant de les transférer dans une installation de conservation réfrigérée. Suivant un aspect de l'invention, dans un procédé et/ou une installation de réfrigération par le vide du type spécifié, en particulier conforme à l'invention, on place une sonde de température dans le coeur du produit et on interrompt le processus de réfrigération lorsque la température à coeur du produit atteint une valeur de consigne prédéterminée. Dans le procédé de réfrigération par le vide, la baisse de température commence en surface puis se propage vers le coeur du produit. En plaçant la zone sensible d'une sonde de température au coeur du produit, on peut interrompre le processus de refroidissement au moment exact où le coeur du produit atteint la température souhaitée. Ainsi, on est certain du bon refroidissement du produit tout en minimisant son exposition au processus d'évaporation est en minimisant la consommation d'énergie correspondante.
Suivant un autre aspect de l'invention le dispositif de réfrigération de réfrigération par le vide, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte fermée par une porte étanche et dont l'intérieur est raccordé à l'admission d'une pompe à vide, une batterie de froid installée dans l'enceinte, et des moyens de pondération de la réfrigération qui permettent de régler de manière découplée la dépression régnant dans l'enceinte et au moins un paramètre relatif au froid produit par la batterie de froid.
Dans un procédé et/ou une installation de réfrigération par le vide du type spécifié, en particulier conforme à l'invention, les moyens de pondération comprennent des moyens qui permettent de régler de manière découplée la température de la batterie de froid et la puissance de la batterie de froid . On peut ainsi activer l'absorption de chaleur de condensation sans diminuer la température de condensation, ou au contraire ralentir l'absorption de chaleur de condensation sans augmenter la température de condensation. Typiquement, dans un procédé et/ou une installation de réfrigération par le vide du type spécifié, en particulier conforme à l'invention, la batterie de froid est associée à l'évaporateur d'une machine frigorifique comprenant en outre un compresseur, un condenseur et un détendeur. Dans ce cas, il est prévu de réguler la température de la batterie de froid en régulant la pression dans l'évaporateur, en particulier par commande d'une vanne de réglage interposée entre la sortie de l'évaporateur et l'entrée dans le compresseur frigorifique. Un bulbe de régulation du détendeur est de préférence placé au contact thermique de la sortie de l'évaporateur en amont de la vanne de réglage. Suivant un aspect de l'invention, dans un procédé et/ou une installation de réfrigération par le vide du type spécifié, en particulier conforme à l'invention, il est prévu des moyens qui font varier la puissance de la batterie de froid dans un sens tendant à maintenir la puissance de la pompe à vide entre un seuil bas et un seuil haut.
De préférence, dans un procédé et/ou une installation de réfrigération par le vide du type spécifié, en particulier conforme à l'invention, le dispositif de réfrigération par le vide comprend un injecteur d'air obturable, débouchant à l'intérieur de l'enceinte. Ceci permet à la pompe à vide de fonctionner correctement en fin de processus de refroidissement, lorsque la production de vapeur peut devenir très faible.
De préférence, le dispositif de réfrigération par le vide comprend un ventilateur de convection forcée dans l'enceinte. Un tel ventilateur permet d'homogénéiser la température dans l'enceinte et d'introduire un effet de refroidissement par convection entre la batterie de froid et les produits.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après.
Le dessin annexé est un schéma d'un exemple non limitatif d'un dispositif de réfrigération conforme à l'invention et mettant en oeuvre un exemple non limitatif du procédé selon l'invention. Le dispositif de réfrigération comprend une enceinte 1 dont les parois sont calorifugées. L'enceinte 1 est fermée par une porte étanche 2, également calorifugée, destinée à l'introduction des produits à refroidir 5 dans l'enceinte 1, et à leur extraction après refroidissement. Le volume intérieur de l'enceinte est typiquement de plusieurs mètres cubes. L'intérieur de l'enceinte est raccordé à l'admission 3 d'une pompe à vide 4 entraînée par un moteur 6 à puissance réglable. La pompe à vide 4 est capable d'abaisser la pression absolue dans l'enceinte à une valeur typiquement inférieure à 50 mbar (50 hPa). Les parois de l'enceinte 1 sont conçues pour résister à une telle dépression.
Une batterie de froid 7 est installée dans l'enceinte 1.
Dans l'exemple représenté, la batterie de froid renferme l'évaporateur d'une machine frigorifique 8 comprenant en outre, dans l'ordre suivant à partir de la sortie 9 de l'évaporateur 7, un compresseur frigorifique 11 entraîné par un moteur à puissance variable 12, un condenseur frigorifique 13, un ballon 14 pour le fluide frigorifique condensé, et un détendeur 16 dans lequel le fluide frigorifique condensé 17 contenu dans le ballon 14 perd sa pression avant d'arriver à l'entrée 18 de l'évaporateur 7. De façon classique pour une machine frigorifique, un bulbe 19, placé en contact thermique avec la sortie 9 de l'évaporateur 7, commande le degré d'ouverture du détendeur 16 en fonction de l'état thermodynamique du fluide frigorifique passant par la sortie 9 de l'évaporateur 7.
La pression régnant dans l'enceinte définit la température d'ébullition de l'eau dans l'enceinte. Tant que la température des produits est supérieure à cette température d'ébullition, l'eau se trouvant à la surface des produits est en ébullition. Cette ébullition très endothermique absorbe la chaleur des produits, d'abord en surface, puis de plus en plus à coeur.
Certains produits, en particulier les produits de récolte comme les fruits et légumes, tendent à exsuder de l'eau sous l'effet de la dépression, ce qui alimente le phénomène d'ébullition. Certains produits de récolte, comme les végétaux à feuilles, fournissent beaucoup d'eau sous une dépression relativement modérée, d'autres comme les carottes nécessitent une pression plus basse et malgré cela fournissent moins d'eau.
D'autres produits, comme les produits emballés, ne peuvent fournir aucune eau. D'autres encore sont dégradés lorsqu'ils fournissent de l'eau, comme par exemple les volailles. Pour de tels produits, il est prévu selon l'invention de procéder à un douchage aqueux des produits avant leur introduction dans l'enceinte 1.
Dans certains cas, l'eau disponible à la surface des produits se tarit avant refroidissement complet des produits à la température souhaitée. Pour pallier cette difficulté, le dispositif de réfrigération comprend de préférence des moyens de brumisation 21 qui permettent de déposer de l'eau sur les produits à un certain stade du processus de réfrigération. En principe, pendant l'opération de brumisation, on interrompt le fonctionnement de la pompe à vide 4.
Ainsi, quels que soient les moyens particuliers utilisés ou non à cet effet, tant que les produits n'ont pas atteint le degré de réfrigération souhaitée, on fait en sorte que de l'eau soit disponible à la surface des produits à réfrigérer, et on établit puis on maintient dans l'enceinte une pression telle que l'eau précitée bout à la température voulue pour les produits. Ladite température est choisie en fonction de la nature des produits. Pour choisir la température, on règle la pression dans l'enceinte. La température entretenue à l'intérieur de la batterie de froid 7 est inférieure à la température correspondant à l'ébullition de l'eau sous la pression régnant dans l'enceinte. Ainsi, l'eau évaporée par ébullition tend à venir se condenser sur la batterie de froid 7 puis à ruisseler dans un bac 22 prévu à cet effet dans l'enceinte 1. Une pompe 23 permet d'extraire l'eau de condensation du bac 22.
L'admission 3 de la pompe à vide 4 est placée derrière la batterie de froid 7 relativement aux produits 5 à réfrigérer de façon à favoriser la condensation de vapeur sur la batterie 7 dans le flux gazeux attiré par l'admission 3 de la pompe à vide.
Lorsque la batterie de froid 7 renferme l'évaporateur d'une machine frigorifique du type décrit plus haut, la chaleur de condensation de l'eau sur l'extérieur de la batterie 7 est absorbée par l'évaporation du fluide frigorigène dans l'évaporateur. Suivant l'invention, le dispositif de réfrigération par le vide du type spécifié comprend des moyens de pondération de la réfrigération qui permettent de régler de manière découplée la dépression régnant dans l'enceinte et au moins un paramètre relatif au froid produit par la batterie de froid, en particulier mais de manière non limitative la batterie de froid appartenant à la machine frigorifique 8 du type décrit plus haut.
L'idée qui est à la base de l'invention consiste à pouvoir appliquer une dépression modérée tout en disposant d'une forte puissance d'évacuation des calories par la batterie. On peut ainsi, pour des produits fragiles, les refroidir de façon modérée en température mais rapide et efficace sur le plan énergétique. Une autre idée qui est à la base de l'invention consiste à pouvoir appliquer une dépression plus forte à des produits plus résistants tout en limitant de façon appropriée l'action de la batterie de froid pour éviter les consommations d'énergie inutiles et limiter le givrage en surface de la batterie.
Ainsi, plus généralement, l'idée qui est à la base de l'invention consiste à sélectionner de manière découplée d'une part la pression régnant dans l'enceinte et d'autre part l'action de la batterie de froid.
De préférence, concernant la batterie de froid, on choisit de manière découplée sa puissance et sa température interne. Dans le cas d'une batterie de froid faisant partie d'une machine frigorifique 8 telle que décrite plus haut, la puissance de la machine est réglée par réglage de la puissance du moteur 12 qui entraîne le compresseur frigorifique 11.
Toujours dans le cas d'une batterie de froid faisant partie d'une machine frigorifique 8 telle que décrite plus haut, la température interne de la batterie de froid 7 est réglée par une vanne à ouverture variable 24 placée sur le circuit frigorifique entre la sortie 9 de l'évaporateur 7 et l'entrée du compresseur frigorifique 11. Dans le cas représenté où un bulbe 19 régule le détendeur 16, la vanne à ouverture variable 24 est placée en aval du bulbe 19. La vanne à ouverture variable 24 introduit une chute de pression entre la sortie 9 de l'évaporateur et l'admission du compresseur 11. Ainsi, lorsque la vanne 24 se ferme, la pression dans l'évaporateur tend à augmenter, ce qui correspond à une augmentation de la température d'ébullition du fluide frigorifique dans l'évaporateur, donc à une augmentation de la température interne de la batterie de froid 7.
Dans l'exemple représenté, les moyens de pondération comprennent en particulier des moyens de commande et régulation 27 qui comprennent à leur tour un régulateur 28 de la température interne de la batterie de la température interne de la batterie de froid et un régulateur combiné 29 pour la pression dans l'enceinte 1 et pour la puissance de la machine frigorifique 8. Ces moyens sont contenus dans un boîtier électronique 31. Une sonde de pression 32 placée à l'entrée de l'évaporateur transmet un signal de pression dans l'évaporateur. Ce signal est envoyé d'une part à un afficheur 33 et d'autre part à une entrée 34 du régulateur 28. Le régulateur 28 est équipé est équipé d'un bouton de réglage 36 permettant d'afficher une consigne de température interne de la batterie de froid 7 ou respectivement une consigne de pression dans l'évaporateur. Le régulateur 28 comprend en outre une sortie 37 pour un signal de commande sur une ligne 38 raccordée à une entrée de commande de la vanne à ouverture variable 24. En régime établi, le régulateur 28 commande la vanne à ouverture variable 24 pour tendre en permanence à établir l'égalité entre la pression réelle mesurée par la sonde 32 et la pression de consigne fixée par le bouton de réglage 36. Le dispositif de réfrigération comprend une sonde de pression 39 placée dans l'enceinte 1 qui délivre un signal de pression fournit d'une part à un afficheur 41 et d'autre part à une entrée de signal 42 du régulateur combiné 29.
Le dispositif de réfrigération comprend en outre une sonde de température 43 qui délivre un signal de température à un afficheur 44 et à une deuxième entrée de signal 46 du régulateur combiné 29. Selon une particularité de l'invention, on place la sonde de température 43 au coeur du produit à refroidir 5. Si le produit à refroidir est un lot de paquets, on peut placer la sonde au coeur de ce lot. S'il s'agit de denrées en vrac, on peut la placer au coeur du lot, ou même l'enficher dans un produit test. On peut par exemple piquer la sonde dans un chou-fleur s'il s'agit d'un lot de choux-fleurs. D'une manière générale, on place la sonde le mieux possible pour qu'elle reflète la température dans la zone des produits qui sera la dernière à atteindre la température souhaitée.
Le régulateur combiné 29 comprend une sortie 47 reliée à une entrée de commande de la puissance du moteur 6 de la pompe à vide 4 et une sortie 48 reliée à une entrée de commande de la puissance du moteur 12 du compresseur frigorifique 11.
Par ailleurs, le régulateur combiné 29 comporte un bouton de réglage 49 permettant à l'opérateur de régler une valeur de consigne pour la pression dans l'enceinte 1. En régime établi, lorsque la pression détectée dans l'enceinte par la sonde 39 s'écarte de la valeur de consigne fixée par le bouton 49, le régulateur combiné 29 commande une variation correspondante de la puissance du moteur 6 de la pompe à vide 4. Lorsque la puissance du moteur 6 dépasse un seuil haut, le régulateur combiné 29 commande une augmentation de la puissance du moteur 12 du compresseur frigorifique 11 pour augmenter la puissance thermique évacuée par la batterie de froid 7. Lorsque la puissance du moteur 6 devient inférieure à un seuil bas, lequel est inférieur au seuil haut précité, le régulateur combiné 29 commande une diminution de la puissance du moteur 12 du compresseur frigorifique 11 pour diminuer la puissance thermique évacuée par la batterie de froid 7.
Le boîtier électronique 31 contient un dispositif de marche arrêt 51. Lorsque le régulateur combiné 29 reçoit sur son entrée 46 un signal de température indiquant que la température à coeur des produits 5 correspond sensiblement à la température d'ébullition de l'eau pour la pression de consigne dans l'enceinte, le régulateur 29 envois sur une sortie 52 un signal de mise à l'arrêt au dispositif de marche arrêt 51. Ceci termine le processus de réfrigération, les moteurs 6 et 12 s'arrêtent. De manière automatique ou manuelle, une vanne 53 permettant de raccorder sélectivement l'intérieur de l'enceinte 1 avec l'extérieur est ouverte pour rétablir la pression atmosphérique dans l'enceinte puis les produits 5 sont déchargés et transférés vers une installation de conservation réfrigérée.
Au moment de la mise en marche de l'installation, après insertion des produits 5 dans l'enceinte 1 et fermeture de la porte 2, réglage des boutons 36 et 49, l'opérateur met le dispositif en fonctionnement au moyen d'une commande manuelle associée au dispositif de marche arrêt 51. Ce dernier lance un comptage du temps de fonctionnement dans une horloge 54. Au bout d'un certain temps prédéterminé, éventuellement réglable, en général de l'ordre de 40 mn, le dispositif de marche arrêt 51, informé du temps écoulé sur une entrée 56, interrompt le processus de refroidissement même si la température à coeur des produits, telle que mesurée par la sonde 43, n'a pas atteint la valeur d'objectif.
Au début du processus de refroidissement, tant que la pression détectée par la sonde 39 dans l'enceinte est relativement élevée et ne permet pas de vaporisation massive à la surface des produits, le régulateur combiné 29 fonctionne selon un mode transitoire dans lequel la puissance de la pompe à vide prend une valeur élevée, supérieure au seuil haut précité, alors que la puissance de la machine frigorifique et en particulier du moteur 12 est maintenue à une valeur relativement basse.
En fin de processus de refroidissement, la production de vapeur peut devenir très faible dans l'enceinte, et en particulier trop faible au regard des caractéristiques nominales de la pompe à vide. Pour y remédier, il est prévu suivant l'invention un ou plusieurs injecteurs d'air 57 permettant d'introduire un débit d'air contrôlé dans l'enceinte 1. L'injecteur 57 est commandé par une vanne 58 elle-même commandée par un régulateur de débit 59.
Dans l'exemple représenté, le dispositif de réfrigération comprend également un ventilateur 63 qui peut être mis en action au moyen d'un interrupteur 64 pour homogénéiser les conditions dans l'enceinte et activer les flux de convection dans l'enceinte.
Suivant une autre particularité, il est prévu au-dessus de la batterie 7 un dispositif d'aspersion 66 commandé par une électrovanne 67 au moyen d'un interrupteur 68 pour dégivrer la batterie 7 lorsque cela est nécessaire après chaque processus de réfrigération.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et représenté.
L'enceinte peut être du type tunnel avec deux portes, l'une pour l'entrée et l'autre pour la sortie des produits, la batterie de froid et l'ouverture d'admission pour la pompe à vide est temps par exemple associées à une paroi latérale du tunnel.
Plutôt que d'utiliser la vanne à ouverture variable 24, on pourrait régler le taux de compression du compresseur 11 si celui-ci est à taux de compression variable. Dans l'exemple représenté, la température voulue pour les produits est une conséquence du réglage de la consigne de la pression dans l'enceinte avec le bouton 49. Mais on pourrait aussi prévoir un réglage séparé pour la consigne de température à cœur des produits. Ceci correspondrait à un découplage supplémentaire des réglages. Le processus de réfrigération s'arrête automatiquement lorsque la température à cœur détectée par la sonde 43 atteint la valeur de consigne.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réfrigération de produits par le vide, dans lequel on place les produits (5) dans une enceinte étanche (1), on soumet l'intérieur de l'enceinte à une dépression tout en activant une batterie de froid (7) à l'intérieur de l'enceinte (1), caractérisé en ce qu'on réalise une pondération de la réfrigération en réglant de manière découplée la dépression appliquée dans l'enceinte (1) en régime établi et au moins un paramètre relatif au froid produit par la batterie de froid (7) lorsque la dépression est sensiblement à une valeur de régime établi.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réalisation de la pondération comprend un réglage séparé de la dépression dans l'enceinte (1) et de la température de la batterie de froid (7).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on règle de manière découplée la puissance et la température de la batterie de froid (7).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on régule la dépression dans l'enceinte (1) en faisant varier un paramètre de fonctionnement d'une pompe à vide (4).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par une variation de la puissance de la batterie de froid (7) consistant à augmenter la puissance lorsque la puissance de la pompe à vide (4) dépasse un seuil haut, et à diminuer la puissance de la batterie de froid lorsque la puissance de la pompe à vide devient inférieure à un seuil bas.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite variation de puissance de la batterie de froid (7) est effectuée sans modifier la température de la batterie de froid.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la batterie de froid (7) est l'évaporateur d'une machine frigorifique (8) comprenant en outre un compresseur (11), un condenseur (13) et un détenteur (16), caractérisé en ce qu'on régule la température de la batterie de froid en régulant la pression dans l'évaporateur (7).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on régule la pression dans l'évaporateur en commandant une vanne à ouverture variable (24) placée entre l'évaporateur (7) et l'entrée du compresseur (11).
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on soumet les produits (5) à un mouillage aqueux par l'une au moins des deux techniques suivantes :
-- douchage avant introduction dans l'enceinte (1); et
-- brumisation dans l'enceinte (1) à un stade intermédiaire du refroidissement.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la pré-réfrigération.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on place une sonde de température (43) dans le coeur du produit (5) et on interrompt le processus de réfrigération lorsque la température à coeur du produit atteint une valeur de consigne prédéterminée.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on choisit une pondération déterminée en fonction du produit (5) à réfrigérer.
13. Dispositif de réfrigération pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte (1) fermée par une porte étanche (2) et dont l'intérieur est raccordé à l'admission (3) d'une pompe à vide (4), une batterie de froid (7) installée dans l'enceinte (1), et des moyens de pondération de la réfrigération (28) qui permettent de régler de manière découplée la dépression régnant dans l'enceinte (1) et au moins un paramètre relatif au froid produit par la batterie de froid (7).
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de pondération comprennent des moyens (28, 29) qui permettent de régler de manière découplée la température de la batterie de froid (7) et la puissance de la batterie de froid (7).
15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que la batterie de froid (7) est associée à l'évaporateur d'une machine frigorifique
(8) comprenant en outre un compresseur (11), un condenseur (13) et un détendeur (16), et en ce que la température de la batterie de froid (7) est régulée par régulation de la pression dans l'évaporateur.
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la pression dans l'évaporateur est régulée par commande d'une vanne à ouverture variable (24) interposée entre la sortie (9) de l'évaporateur (7) et l'entrée dans le compresseur frigorifique (11).
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'un bulbe (19) de régulation du détendeur (16) est placé au contact thermique de la sortie
(9) de l'évaporateur en amont de la vanne à ouverture variable (24).
18. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que la dépression dans l'enceinte (1) est régulée par modification d'un paramètre de fonctionnement de la pompe à vide (4).
19. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 18, caractérisé par des moyens (29) qui font varier la puissance de la batterie de froid dans un sens tendant à maintenir la puissance de la pompe à vide (4) entre un seuil bas et un seuil haut.
20. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 19, caractérisé en ce qu'il comprend un injecteur d'air obturable (57), débouchant à l'intérieur de l'enceinte (1).
21. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend un ventilateur (63) de convection forcée dans l'enceinte (1).
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