Systèmes de réfrigération pour congélateurs à choc

Un système de réfrigération pour congélateur à choc est un système de réfrigération à haute capacité conçu pour réduire rapidement la température des produits dans des conditions contrôlées de basse température et de débit d’air élevé. Contrairement à un congélateur de stockage qui sert principalement à conserver des produits déjà congelés, un congélateur à choc évacue une grande quantité de chaleur des produits au cours d’une période de congélation définie.

Les systèmes de réfrigération pour congélateurs à choc de Freezewize combinent des compresseurs industriels, des équipements de condensation à basse température, des évaporateurs à haute capacité, un débit d’air contrôlé, une gestion du dégivrage, des commandes électriques ainsi que des tuyauteries de réfrigération au sein d’un système de congélation intégré.

Les conditions typiques d’une chambre de congélation rapide Freezewize se situent entre environ −30 °C et −40 °C (de -22 °F à -40 °F). La température ambiante ne détermine pas à elle seule les performances de congélation. Le type de produit, la température initiale, le poids du produit, son épaisseur, son conditionnement, la densité de chargement, la température à cœur cible, le temps de congélation requis, le débit d’air ainsi que la capacité frigorifique influencent tous la conception finale du système.

Un système de congélation rapide correctement conçu doit donc partir du produit et du processus de congélation requis, plutôt que des seules dimensions de la chambre.

Principes de base de la surgélation rapide

Une chambre de congélation classique sert principalement à maintenir les produits congelés à une température de stockage stable.

Un système de congélation rapide remplit une fonction différente.

Son objectif est d’évacuer rapidement la chaleur des produits.

Un processus de surgélation rapide typique nécessite :

• Une température ambiante basse
• Une capacité de réfrigération élevée
• Un débit d'air élevé au niveau de l'évaporateur
• Un espacement contrôlé des produits
• Des circuits d'air adaptés
• Charge de produits définie
• Température à cœur cible du produit
• Temps de congélation requis
• Dégivrage efficace
• Contrôles précis de la température

Ces facteurs agissent de concert.

Un compresseur puissant ne suffit pas à lui seul à assurer une congélation rapide.

Une température ambiante très basse ne garantit pas à elle seule un refroidissement rapide des produits.

Un débit d’air élevé sans une disposition correcte des produits entraîne également une congélation inégale.

La surgélation rapide est un processus complet.

Configuration du système

La configuration exacte du compresseur, la puissance frigorifique, le nombre d’évaporateurs, le débit d’air, le fluide frigorigène, l’alimentation électrique, l’architecture de contrôle ainsi que le cycle de congélation dépendent des exigences du projet.

Conception du processus de congélation

Le point de départ d’un système de réfrigération pour congélateur à choc n’est pas la puissance du compresseur.

C’est le processus de traitement du produit requis.

L'ingénierie doit répondre aux questions suivantes :

Quel produit est congelé ?

Quelle quantité de produit entre dans chaque cycle ?

Quelle est la température d'entrée du produit ?

Quelle est la température à cœur requise ?

En combien de temps le produit doit-il atteindre cette température cible ?

Ce n’est qu’une fois ces questions clarifiées que la capacité frigorifique peut être choisie correctement.

C’est ce qui distingue la conception d’un congélateur rapide du dimensionnement standard d’un entrepôt frigorifique.

Température à cœur

La température de l’air ambiant et la température du produit ne correspondent pas à la même mesure.

Une chambre de surgélation rapide peut fonctionner à une température proche de −35 °C, tandis que le cœur du produit reste beaucoup plus chaud pendant les premières phases de la congélation.

Le système de réfrigération évacue d’abord la chaleur de la surface du produit.

La chaleur provenant de l’intérieur du produit se déplace ensuite vers la surface plus froide.

Ce processus se poursuit jusqu’à ce que la température à cœur requise soit atteinte.

C'est pourquoi un projet de chambre de congélation rapide doit définir :

• Température initiale au cœur
• Température à cœur finale requise
• Durée maximale de congélation
• Dimensions du produit
• Emballage du produit
• Disposition des produits

La température ambiante ne suffit pas à elle seule à confirmer que la congélation est terminée.

Température de l'air vs température à cœur

Cette distinction est l'un des concepts les plus importants en matière de congélation rapide.

La température de l'air désigne la température de l'environnement entourant le produit.

La température à cœur désigne la température à l'intérieur du produit.

Un thermomètre indiquant −35 °C ne signifie pas pour autant qu’un grand carton de viande a atteint une température interne de −18 °C.

L'épaisseur du produit, ses propriétés thermiques, le flux d'air, l'emballage ainsi que la durée de congélation influencent la baisse de la température interne.

La validation du processus doit donc s’appuyer sur des mesures de la température du produit lorsque l’opération l’exige.

Charge de produits

La charge de produits représente une part importante de la demande en réfrigération d’un congélateur rapide.

Un congélateur contenant des produits déjà congelés doit principalement compenser la chaleur dégagée par l’enceinte et celle générée par le fonctionnement.

Un congélateur rapide recevant des produits chauds doit évacuer une quantité importante de chaleur provenant des produits.

Les informations requises sont les suivantes :

• Type de produit
• Poids des produits par lot
• Nombre de lots
• Température initiale
• Température cible
• Temps de congélation
• Type d’emballage

Un congélateur à choc traitant 1 000 kg par cycle présente des besoins en réfrigération fondamentalement différents de ceux d’un congélateur traitant 10 000 kg par cycle.

Les dimensions de la chambre ne suffisent pas à elles seules à expliquer cette différence.

Temps de congélation

Le temps de congélation requis influe directement sur la puissance frigorifique.

Évacuer une quantité donnée de chaleur en 20 heures nécessite une capacité moyenne inférieure à celle requise pour évacuer une quantité similaire en 6 heures.

Des délais de congélation plus courts nécessitent généralement :

• Une capacité de réfrigération plus élevée
• une capacité d'évaporation plus élevée
• Un débit d’air plus élevé
• un meilleur espacement des produits
• Une distribution de l’air plus soignée

Le temps de congélation devient ainsi un critère de conception essentiel.

Freezewize doit toujours demander la durée de congélation souhaitée avant de sélectionner définitivement le système de réfrigération du congélateur à choc.

Épaisseur des produits

Deux produits de poids égal peuvent se congeler à des vitesses différentes.

L'épaisseur influence fortement la distance de transfert thermique entre le centre du produit et sa surface.

Exemples :

• Filets de poisson fins
• Produits de volaille individuels
• Grands morceaux de viande
• Cartons pleins
• Aliments conditionnés en vrac
• Grands blocs

Un produit épais présente un trajet de transfert thermique interne plus long.

Cela signifie que le temps de congélation ne peut pas être estimé de manière fiable à partir du seul poids total.

La géométrie du produit a son importance.

Emballage du produit

L'emballage influe sur l'exposition au flux d'air ainsi que sur le transfert de chaleur.

Les formats courants sont les suivants :

• Barquettes ouvertes
• Sacs en plastique
• Boîtes en carton
• Caisses
• Palettes
• Viande emballée
• Boîtes

La circulation de l’air autour de produits individuels exposés diffère considérablement de celle autour de cartons empilés de manière compacte.

Les ingénieurs doivent bien comprendre la configuration réelle du chargement.

Un système de congélation rapide conçu pour des produits en vrac peut présenter des performances différentes une fois que les produits sont emballés de manière compacte dans des cartons.

Densité de chargement

Augmenter la quantité de produits dans un congélateur à choc ne permet d’accroître la capacité de production que jusqu’à ce que la circulation d’air soit entravée.

Une surcharge peut entraîner :

• Des circuits d’air obstrués
• Une congélation lente
• Des températures inégales des produits
• Un fonctionnement prolongé du compresseur
• Des centres de produits chauds

La capacité d’un congélateur à choc dépend donc à la fois de la puissance frigorifique et du débit d’air utile autour des produits.

Une quantité plus importante de produits n'est pas toujours synonyme de meilleure productivité lorsque la circulation de l'air est restreinte.

Conception à haut débit d’air

La surgélation rapide repose en grande partie sur la circulation d’air forcée.

Les ventilateurs de l'évaporateur font circuler rapidement l'air froid à la surface des produits.

Un flux d’air efficace favorise un transfert de chaleur plus rapide.

L'air doit suivre un parcours contrôlé :

sortie de l'évaporateur → produit → air de retour → évaporateur

Si un produit bloque ce chemin, les performances du système diminuent.

La conception du flux d'air doit tenir compte des éléments suivants :

• la position de l'évaporateur
• La vitesse de l'air
• Les rayonnages de produits
• Emplacement des palettes
• Les dimensions de la pièce
• Dégagement pour l'air de retour
• Espacement des produits

C'est pourquoi le choix des équipements de réfrigération pour les chambres de congélation rapide doit être effectué en fonction de la configuration réelle de la pièce.

Uniformité du flux d’air

Un débit d’air élevé ne suffit pas à lui seul.

Il faut également une répartition adéquate.

Une mauvaise circulation de l’air peut entraîner :

• une congélation rapide des produits près de l’évaporateur
• Des produits qui se refroidissent lentement près des extrémités de la chambre
• Des zones chaudes derrière les palettes
• Des temps de congélation différents d’un rayonnage à l’autre

L'uniformité est particulièrement importante lorsque les produits d'un même lot doivent présenter des résultats de congélation comparables.

Le nombre d’évaporateurs, le débit d’air, la longueur de la chambre, la disposition des rayonnages ainsi que l’espacement des produits influencent tous la répartition.

Choix de l’évaporateur

Un évaporateur de chambre de congélation rapide a un fonctionnement différent de celui d’un évaporateur de chambre de stockage frigorifique classique.

Les critères de sélection sont les suivants :

• Une capacité de réfrigération élevée
• Une température d’évaporation basse
• Besoins en débit d’air
• Charge de produit
• La géométrie de la pièce
• Accumulation de givre
• Méthode de dégivrage
• Espacement des ailettes
• Performances du ventilateur

L'évaporateur convertit la puissance frigorifique en évacuation effective de la chaleur de l'air ambiant et des produits.

Un mauvais choix d’évaporateur peut limiter les performances de l’ensemble du système, même lorsque l’équipement de condensation dispose d’une capacité nominale suffisante.

Accumulation de givre

La congélation rapide soumet l’évaporateur à des conditions difficiles.

L’humidité peut atteindre le serpentin froid provenant :

• du produit
• L'ouverture de la porte
• L'air entrant
• Nettoyage
• Infiltration depuis la pièce

Cette humidité gèle sur l'évaporateur.

Le givre réduit :

• Le débit d’air
• Le transfert thermique du serpentin
• La capacité frigorifique

La conception de l'évaporateur d'un congélateur à choc thermique doit donc tenir compte avec soin de l'accumulation de givre.

Une forte teneur en humidité des produits ou des chargements fréquents peuvent augmenter les besoins en dégivrage.

Stratégie de dégivrage

Un système de réfrigération de congélateur à choc nécessite un dégivrage adapté à son cycle de fonctionnement.

Le moment du dégivrage doit souvent être coordonné avec la production.

Par exemple :

Cycle de congélation → déchargement des produits → dégivrage → cycle de chargement suivant

Cette approche permet un meilleur contrôle du processus qu’un dégivrage intervenant de manière inattendue pendant la congélation active.

La séquence exacte dépend du fonctionnement.

La conception du dégivrage doit tenir compte des éléments suivants :

• Cycles des produits
• Accumulation de givre
• La configuration de l’évaporateur
• La température ambiante
• Fréquence d’ouverture des portes
• Temps d'arrêt disponibles

Le dégivrage fait partie de la planification de la production.

Récupération après dégivrage

Le dégivrage introduit de la chaleur dans un environnement froid.

Après le dégivrage, le système de réfrigération doit évacuer cette chaleur avant que le processus suivant n'atteigne des conditions de fonctionnement stables.

Le temps de récupération est donc crucial.

Une usine agroalimentaire à haut débit, avec des intervalles courts entre les lots, nécessite une stratégie de dégivrage différente de celle d’une installation fonctionnant à raison d’un cycle par jour.

Le calendrier de production doit être connu lors de la conception du système.

Protection contre le gel de la vidange

L'eau de dégivrage doit s'écouler de l'évaporateur.

Aux températures des congélateurs à choc, l’eau peut geler rapidement.

La conception du système de vidange doit tenir compte des éléments suivants :

• La pente du drain
• Le tracé des tuyaux
• L'isolation
• Protection contre le gel
• L'emplacement de l'évacuation

Un mauvais drainage peut entraîner la formation de glace sous l'évaporateur ou l'obstruction des conduites d'évacuation.

Ce problème a des implications à la fois opérationnelles et liées à la sécurité.

La conception du système de vidange fait partie intégrante de l'ingénierie des chambres de congélation rapide.

Congélateur à choc thermique vs congélateur de stockage

Il ne faut pas confondre un système de congélation rapide avec un congélateur de stockage standard.

Cette distinction est fondamentale.

Un congélateur standard ne doit pas être automatiquement transformé en congélateur à refroidissement rapide simplement en abaissant le point de consigne du thermostat.

Puissance frigorifique

La capacité d’un congélateur à choc doit être calculée en fonction de l’évacuation totale de chaleur.

Les principales catégories de charge sont les suivantes :

Charge de produits

Il s'agit généralement de la charge de processus dominante.

Charge de transmission

Chaleur pénétrant par les murs, le plafond, le sol et les portes.

Charge d'infiltration

Air chaud pénétrant dans le local lors des opérations de chargement ou de déchargement.

Charge interne

Ventilateurs, éclairage, personnel, équipements.

Charge de dégivrage

Chaleur introduite pendant le dégivrage.

Charge de refroidissement

Chaleur extraite de la structure de la chambre ou des produits pendant la baisse de température.

Toutes ces charges contribuent à déterminer la capacité requise du système de réfrigération du congélateur à choc.

Évacuation de la chaleur des produits

La congélation d’un produit est plus complexe que le simple refroidissement de celui-ci de quelques degrés.

L'évacuation de la chaleur peut impliquer :

1. Le refroidissement du produit jusqu’à sa plage de congélation.
2. L'évacuation de la chaleur pendant le changement de phase.
3. Poursuivre le refroidissement du produit jusqu’à la température finale au cœur.

Cela engendre une demande de réfrigération importante.

La composition des aliments joue également un rôle important.

La teneur en eau, en matières grasses et en matières sèches, la densité du produit, ainsi que l’emballage, influencent le comportement à la congélation.

C’est une autre raison pour laquelle le dimensionnement générique en « BTU par pied cube » s’avère insuffisant pour la surgélation industrielle.

Sélection du compresseur

Les compresseurs des congélateurs à choc doivent fournir une capacité suffisante dans des conditions de fonctionnement exigeantes à basse température.

Le choix dépend :

• La capacité frigorifique requise
• La température d’évaporation
• La température de condensation
• Des conditions ambiantes
• Du fluide frigorigène
• Plage de fonctionnement du compresseur
• Alimentation électrique
• Cycle de production

La puissance nominale ne suffit pas à elle seule à définir la capacité de surgélation utilisable.

La capacité doit être évaluée en conditions réelles de fonctionnement à basse température.

Plage de fonctionnement du compresseur

Des températures d’évaporation basses associées à des conditions ambiantes élevées rendent le fonctionnement du compresseur exigeant.

Les ingénieurs doivent veiller à ce que le compresseur reste dans les limites de fonctionnement approuvées.

Les conditions pertinentes sont les suivantes :

• Pression d'aspiration
• La pression de refoulement
• Température d'évaporation
• Température de condensation
• Réfrigérant
• Charge du moteur

Un choix judicieux garantit un fonctionnement fiable tout au long du cycle de congélation.

Taux de compression élevé

Le fonctionnement d'un congélateur rapide génère souvent un taux de compression plus élevé que la réfrigération à température moyenne.

Un taux de compression plus élevé a une incidence sur :

• La puissance du compresseur
• La consommation électrique
• La température de refoulement
• Le rendement de fonctionnement
• La charge du compresseur

Ce facteur revêt une importance particulière dans les climats chauds.

Une faible température d’évaporation associée à une température ambiante extérieure élevée constitue l’une des combinaisons les plus exigeantes pour les équipements de réfrigération.

Équipement de condensation

La section de condensation doit évacuer toute la chaleur extraite du produit ainsi que celle générée par la compression.

Un système de congélation rapide doit donc disposer d’une forte capacité d’évacuation de la chaleur.

Le choix du condenseur tient compte des éléments suivants :

• La puissance frigorifique totale
• La température ambiante
• La capacité du compresseur
• L'emplacement de l'équipement
• Débit d'air
• Réfrigérant

Les performances d'un condenseur sous-dimensionné peuvent limiter l'efficacité du processus de congélation rapide.

Conditions ambiantes élevées

Freezewize exporte des systèmes de réfrigération destinés à différents climats.

Un congélateur rapide fonctionnant au Texas ou en Arizona peut être confronté à des températures d'entrée du condenseur nettement plus élevées qu'un système fonctionnant en Europe du Nord.

Les températures ambiantes élevées ont une incidence sur :

• La pression de condensation
• La capacité du compresseur
• La puissance requise
• Le rejet de chaleur
• La plage de fonctionnement du système

La conception doit donc tenir compte des conditions ambiantes locales réelles.

Une configuration de chambre de congélation rapide ne doit pas être reproduite telle quelle sur tous les marchés.

Conditions ambiantes basses

Les climats froids posent des défis particuliers au niveau du condenseur.

Les équipements extérieurs exposés à des températures hivernales très basses peuvent nécessiter un contrôle approprié de la pression de condensation, en fonction de la conception du système.

Les projets doivent être évalués en tenant compte de la plage de températures ambiantes annuelles prévues.

La conception estivale permet de gérer les pics de dissipation thermique.

La conception hivernale garantit un fonctionnement stable du système de réfrigération.

Température d’entrée des produits

La température des produits à l'entrée modifie considérablement la charge du processus.

Exemples :

Produit arrivant à +2 °C

par rapport à

un produit arrivant à +20 °C

entraînent des besoins en évacuation de chaleur très différents avant que la température à cœur de congélation ne soit atteinte.

Les données de production doivent donc préciser la température réelle à l'arrivée plutôt qu'une valeur supposée.

Ceci est particulièrement important dans la transformation de la viande, de la volaille, des produits de la mer et des plats préparés.

Taille des lots

La surgélation rapide s'effectue souvent par lots.

Informations utiles :

• kg ou lb par lot
• nombre de lots par jour
• temps entre les lots
• temps de chargement
• temps de déchargement
• temps de nettoyage
• temps de dégivrage

Un système conçu pour un lot toutes les 12 heures diffère d’un système destiné à traiter des cycles continus, les uns à la suite des autres.

Le calendrier de production influe sur l’utilisation des équipements ainsi que sur les besoins en matière de récupération.

Production en continu

Certaines installations industrielles nécessitent un fonctionnement de congélation quasi continu.

Cela modifie les priorités du système.

La conception devra peut-être tenir compte des éléments suivants :

• Plusieurs chambres de congélation
• Plusieurs évaporateurs
• Des compresseurs à plusieurs étages
• Redondance
• Séquençage du dégivrage
• Continuité de la production

Une seule chambre de soufflage peut devenir un goulot d’étranglement de la production lorsque le dégivrage ou les opérations de maintenance interrompent la congélation.

Les installations à haut débit bénéficient d’une architecture système conçue en fonction du flux de travail réel de l’usine.

Congélation rapide de la viande

La transformation de la viande est l’une des principales applications des congélateurs à choc.

Les éléments importants à prendre en compte lors de la conception sont les suivants :

• Type de produit
• Carcasses, morceaux, cartons ou produits emballés
• Épaisseur du produit
• Température d'entrée
• Masse du lot
• Température finale à cœur
• Durée de congélation

Les produits carnés de grande taille peuvent nécessiter un temps de congélation plus long en raison d’une plus grande distance de transfert thermique interne.

La disposition des produits par rapport au flux d’air revêt une importance cruciale.

Congélation rapide de la volaille

Les applications pour la volaille peuvent inclure :

• Poulet entier
• Morceaux de poulet
• Volaille conditionnée
• Boîtes en carton
• Produits préparés

Le format du produit influe sur son exposition au flux d’air.

Les cartons compacts limitent le contact direct avec l'air froid par rapport aux produits disposés individuellement.

La configuration du système de réfrigération et de la rayonnage doit refléter la configuration réelle des emballages.

Congélation rapide des produits de la mer

Les installations de transformation des produits de la mer nécessitent souvent une baisse rapide de la température pour le poisson ou les produits de la mer transformés.

Les paramètres clés sont les suivants :

• Les dimensions des produits
• Teneur en eau
• Emballage
• Température initiale
• Température cible
• Charge du lot

Une humidité élevée, combinée à l’humidité du produit, peut également influencer la formation de givre sur l’évaporateur.

La stratégie de dégivrage mérite une attention particulière.

Congélation des plats préparés

La surgélation rapide convient également :

• Plats préparés
• Produits de boulangerie
• Les plats préparés
• Légumes surgelés
• Produits transformés

Chaque produit présente des caractéristiques physiques différentes.

Un système de réfrigération ne doit pas se baser sur une hypothèse générique unique concernant le temps de congélation pour tous les types d’aliments.

Des essais sur les produits ou des calculs de processus vérifiés peuvent s’avérer importants lorsque des objectifs de production précis s’appliquent.

Qualité des produits

La surgélation rapide est couramment utilisée lorsque les opérateurs souhaitent réduire le temps de surgélation tout en préservant la qualité du produit grâce à un traitement contrôlé.

La vitesse de congélation influence la formation de glace à l’intérieur des aliments.

Une congélation plus rapide et contrôlée produit généralement des structures de glace plus fines qu’une congélation lente, ce qui contribue à réduire les dommages physiques causés à la structure des aliments.

La qualité du produit final dépend toutefois :

• des matières premières
• L'emballage
• Conditions de stockage
• La vitesse de congélation
• Température finale
• Méthode de décongélation

Un congélateur à choc thermique facilite le contrôle de la qualité des produits, mais les équipements de réfrigération ne déterminent pas à eux seuls la qualité finale des aliments.

Contrôle de l'ouverture des portes

Les portes des chambres de congélation rapide laissent entrer une quantité importante de chaleur et d’humidité lors du chargement.

Les grandes portes destinées aux palettes ou aux chariots peuvent rester ouvertes pendant de longues périodes.

Cela a une incidence sur :

• La charge frigorifique
• La formation de givre
• Le givrage du sol
• Le givre sur l'évaporateur
• Temps de récupération

Le processus de chargement doit donc réduire au minimum la durée d’ouverture inutile des portes.

Le type de porte, la taille de l’ouverture, la fréquentation ainsi que l’étanchéité doivent être coordonnés avec la conception du système de réfrigération.

Intégration des portes de congélateurs

Les applications de congélation rapide nécessitent des systèmes de portes adaptés aux conditions de basse température.

Parmi les facteurs importants, on peut citer :

• Isolation
• Étanchéité des joints
• Cadre chauffé si nécessaire
• Seuil chauffé si nécessaire
• Dimensions de la porte
• Fréquence de passage
• Vitesse de fermeture

Une porte défectueuse peut constituer une source permanente d’humidité à l’intérieur d’un congélateur à choc de haute performance.

Les systèmes de réfrigération Freezewize peuvent être coordonnés avec des portes de congélateur isolées dès la conception complète du projet.

Isolation du sol

Les sols des chambres de congélation rapide sont soumis à d’importants écarts de température.

Une isolation adaptée du sol permet de réduire les apports de chaleur provenant de la dalle du bâtiment ou du sol.

La conception du sol doit tenir compte des éléments suivants :

• La température ambiante
• La durée du cycle de congélation
• L'état du plancher du bâtiment
• Les charges structurelles
• Circulation des palettes
• Chariots élévateurs
• Drainage

Les revêtements de sol des chambres froides industrielles à congélation rapide doivent être considérés à la fois comme des éléments thermiques et structurels.

Isolation des panneaux

Les murs et le plafond doivent également être dotés d’une isolation adaptée au fonctionnement à basse température.

Une mauvaise performance de l’enveloppe augmente continuellement la charge totale du système.

Parmi les éléments importants, on peut citer :

• Épaisseur des panneaux
• Les joints des panneaux
• Les angles
• Les raccords au plafond
• Les ouvertures de porte
• Traversées techniques

Augmenter la puissance frigorifique ne constitue pas une solution efficace pour pallier une conception déficiente de l’enceinte.

Fuites d’air

Les infiltrations d’air ont deux effets à l’intérieur d’une chambre de congélation rapide :

La chaleur pénètre à l'intérieur.

L'humidité pénètre.

L'humidité peut se transformer en givre ou en glace.

Des fuites d’air répétées augmentent donc à la fois la charge frigorifique et les besoins en dégivrage.

Les joints des panneaux, les portes, les passages de câbles et les raccords au plafond doivent être étanchéifiés de manière contrôlée.

Capteurs de température

Les commandes des chambres de congélation rapide peuvent utiliser plusieurs mesures de température en fonction des exigences du processus.

Les mesures possibles comprennent :

• Température de l'air ambiant
• La température de l’évaporateur
• Température à cœur du produit
• Température de l'air de retour

Ces mesures ont des finalités différentes.

Le capteur d'ambiance contrôle l'environnement de réfrigération.

La sonde de produit permet de déterminer la progression du gel lorsque cela est nécessaire.

La détection au niveau de l'évaporateur peut faciliter la gestion du dégivrage ou la logique de protection.

Le placement correct de la sonde est essentiel.

Sonde de température à cœur

Lorsque le contrôle du processus nécessite de connaître la température à cœur cible du produit, une sonde adaptée fournit des informations directes.

L'emplacement de la sonde doit refléter l'état réel du produit.

La mesure de la surface externe uniquement peut indiquer que le produit est froid avant que son centre n'atteigne la température cible.

Dans le cadre d’opérations par lots, les données de température à cœur peuvent être utilisées, en combinaison avec le temps écoulé et les conditions ambiantes, pour vérifier la progression de la congélation.

Les procédures précises en matière de sécurité alimentaire varient selon les sites.

Système de contrôle

Un système de réfrigération pour congélateur à choc thermique nécessite des commandes adaptées au processus de production.

Les fonctions de contrôle peuvent inclure :

• Température ambiante
• Régulation par paliers du compresseur
• Ventilateurs de l'évaporateur
• Dégivrage
• Sondes de produit
• Durée du cycle
• Fonctions d'alarme
• Protection contre la pression
• État du système

Les grands systèmes peuvent également intégrer des fonctions de surveillance ou d’enregistrement des données en fonction des exigences du projet.

Les commandes doivent faciliter le fonctionnement du processus plutôt que de se contenter de mettre l’équipement en marche ou de l’arrêter.

Contrôle du cycle de congélation

Une séquence pratique de congélation rapide peut inclure :

1. Chargement du produit
2. Fermeture de la porte
3. Démarrage de la congélation rapide
4. Réfrigération à haut débit d’air
5. Surveillance des produits ou du temps
6. Condition cible atteinte
7. Déchargement des produits
8. Dégivrage ou désinfection si nécessaire
9. Préparation du cycle suivant

La séquence réelle dépend du processus de production.

La compréhension de ce cycle lors de la conception permet de dimensionner correctement le système de réfrigération ainsi que la récupération d’énergie de dégivrage.

Fonctions d’alarme

Les alarmes potentielles comprennent :

• Température ambiante élevée
• Défaillance d’un capteur
• Défaut du compresseur
• Pression élevée
• Basse pression
• Panne du ventilateur
• Cycle de congélation prolongé
• Porte ouverte

Les alarmes requises dépendent de l’installation.

Une usine de production peut nécessiter une logique d’alarme différente de celle d’une petite installation de congélation par lots.

Charge électrique

Les systèmes de congélation rapide ont souvent une demande électrique importante.

Les charges peuvent inclure :

• Compresseurs
• Ventilateurs de condenseur
• Ventilateurs d'évaporateur
• Réchauffeurs de dégivrage
• Dispositifs de commande
• Réchauffeurs de vidange
• Réchauffeurs de porte

La conception électrique doit donc être lancée dès le début.

Données requises pour le projet :

• Tension
• Phase
• Fréquence
• Puissance disponible
• Exigences en matière de commande

Les configurations électriques américaines nécessitent une confirmation spécifique avant la fabrication des équipements.

Stratégie relative au fluide frigorigène

Freezewize n’utilise pas un seul et même fluide frigorigène pour tous les systèmes de réfrigération des congélateurs à choc.

Le choix du fluide frigorigène dépend :

• du marché de destination
• La capacité
• L'application
• Compatibilité avec le compresseur
• Températures de fonctionnement
• Exigences de sécurité
• Disponibilité du service
• Réglementation locale

Les systèmes sont donc conçus en fonction des exigences régionales en matière de fluides frigorigènes.

Cette approche permet de soutenir des projets aux États-Unis, en Europe, en Afrique, au Moyen-Orient, ainsi que sur d’autres marchés internationaux.

Chambres de congélation rapide aux États-Unis

Sur le marché américain, il convient de distinguer clairement les systèmes de congélation rapide des chambres froides standard.

La surgélation rapide est fondamentalement une application de refroidissement de processus, car les équipements sont conçus pour permettre l’évacuation rapide de grandes quantités de produits plutôt que pour simplement maintenir une température de stockage congelée.

L’ingénierie du projet doit prendre en compte :

• Le processus alimentaire
• Charge de produits
• Temps de congélation
• Température cible au cœur
• Configuration de la pièce
• Besoins en fluide frigorigène
• Alimentation électrique
• Réglementations locales applicables
• Installation des équipements

Cette distinction permet également d’éviter que des équipements de congélation inadaptés ne soient proposés pour un processus de congélation industriel.

Dimensionnement des congélateurs à choc

Le dimensionnement correct du système de réfrigération d’un congélateur à choc nécessite davantage d’informations qu’un devis classique pour un congélateur.

Freezewize doit demander :

Dimensions de la pièce

Longueur, largeur, hauteur.

Type de produit

Viande, volaille, fruits de mer, plats préparés, produits de boulangerie, fruits et légumes, ou autre produit.

Poids du lot

Masse maximale de produit par cycle.

Température d'entrée

Température avant la congélation.

Température à cœur cible

Température interne requise du produit.

Durée de congélation

Durée maximale acceptable du cycle.

Dimensions du produit

Épaisseur, forme, dimensions du carton.

Conditionnement

En vrac, emballé, en sachet, en carton, palettisé.

Disposition des produits

Rayonnage, chariot, palette, suspension, étagères.

Cycles quotidiens

Nombre de lots.

Température ambiante

Conditions autour des équipements de condensation.

Fréquence d’ouverture des portes

Rythme de chargement et de déchargement.

Isolation

Construction des murs, du plafond, du sol et des portes.

Alimentation électrique

Tension, phase, fréquence.

Exigences en matière de fluide frigorigène

Sélectionnés en fonction de la région de destination.

Sans ces informations, il est difficile de choisir avec précision un congélateur à choc.

Système ou groupe de condensation

Un client souhaitant une congélation rapide peut avoir besoin soit d’un composant de réfrigération, soit d’un système complet.

Unité de condensation à basse température

Fournit l'équipement côté condensation.

Système de réfrigération pour chambre de congélation rapide

Comprend un système de réfrigération de process coordonné :

• Compresseur
• Équipement de condensation
• Évaporateur à choc
• Débit d'air élevé
• Dispositifs de détente
• Tuyauterie de réfrigérant
• Dégivrage
• Capteurs
• Commandes électriques
• Logique de traitement

Cette distinction doit rester claire sur toutes les pages produits Freezewize.

Système de congélation rapide vs système de congélation

Freezewize propose désormais deux systèmes distincts :

Système de réfrigération pour chambre froide

Conçu principalement pour le stockage des produits surgelés.

Système de réfrigération à congélation rapide

Conçu principalement pour la congélation rapide des produits.

Cette distinction évite tout chevauchement des mots-clés et aide les clients à choisir l'équipement en fonction de leur processus réel.

La question n’est pas :

« À quelle température la pièce doit-elle être ? »

La question la plus importante est :

« Stockons-nous des produits congelés ou procédons-nous à la congélation active de produits ? »

C’est cette décision qui détermine la catégorie de système de réfrigération à évaluer.

Intégration complète de congélateurs à choc

Freezewize Cooling System conçoit, fournit et installe des systèmes de réfrigération pour congélateurs à choc thermique, sous forme de solutions complètes de congélation industrielle.

L'offre clé en main comprend :

• Conception du projet
• Calcul de la charge de produits
• Calcul du processus de congélation
• Calcul de la charge frigorifique
• Ingénierie frigorifique des chambres de congélation rapide
• Équipements de condensation à basse température
• Évaporateurs industriels à refroidissement rapide
• Conception des flux d’air
• Tuyauterie frigorifique
• Coordination du dégivrage
• Commandes électriques
• Automatisation
• Panneaux isolants pour chambres froides
• Portes de congélateurs
• Systèmes de plancher
• Installation
• Essais
• Mise en service
• Remise définitive

Cette approche intégrée permet d’évaluer, dans le cadre d’un processus coordonné, la capacité frigorifique de la chambre de congélation rapide, la température à cœur du produit, le poids du lot, le temps de congélation, le débit d’air, l’isolation de la chambre, les conditions ambiantes, la stratégie de dégivrage, le fluide frigorigène, ainsi que la demande électrique.

Que ce soit pour la viande, la volaille, les produits de la mer, les plats préparés, la production d’aliments surgelés, les usines agroalimentaires, les installations de la chaîne du froid ou les projets de congélation industrielle, contactez Freezewize Cooling System pour concevoir un système de réfrigération pour chambre de congélation rapide adapté à la charge réelle de produits, à la température d’entrée, à la température à cœur cible, au temps de congélation, à la géométrie de la chambre, ainsi qu’au calendrier de production.