OA20290A - Machine à bassin de saumure pour la production de bloc de glace munie d'agitateurs en pompes immergées. - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à une machine à glace muni d'un système de refroidissement par saumure avec brassage de la saumure à l'aide de pompes immergées (5 et 6) dont le fonctionnement produit beaucoup moins de bruit et consomme moins d'énergie. La machine à glace conforme à l'invention comprend principalement un moteur frigorifique (1) et un caisson (10) contenant la saumure (7), dans laquelle baignent des pompes. Le caisson (10) est revêtu d'un tapissage de plastique (8, 9) dense qui le rend étanche, adiabatique et le protège contre la corrosion. Dans un mode de fonctionnement, les sachets ou les moules contenant l'eau à congeler sont introduits dans la saumure (7) et l'action combinée du fluide frigorigène et des pompes immergées (5 et 6) entraînent la formation très rapide de la glace pour une production minimale 15 de 135 kg de glace en quatre heures.

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTION

Machine à bassin de saumure pour la production de bloc de glace munie d’agitateurs en pompes immergées

L’invention concerne une machine frigorifique destinée à produire des blocs de glace alimentaire ou des glaçons, fonctionnant selon le système de refroidissement par saumure, mais dont l’agitation du bain de saumure pour la propagation ou la dispersion du froid est assurée par des pompes immergées dans la saumure.

L’isolation thermique et chimique du bassin de saumure du système conforme à l’invention est faite de matière plastique. La machine produit des glaces ou glaçons de forme et de taille différente selon le moule utilisé.

Une machines à glaçons ou à glace alimentaire est un système frigorifique qui sert à produire de la glace ou des glaçons de diverses formes et taille. Utilisée par les professionnels, la machine à glace s’invite également aux particuliers lors des fêtes et cérémonies.

Le glaçon est utilisé quotidiennement pour de nombreux usages. On le retrouve dans les restaurants, les hôtels, les collectivités, les bars mais aussi dans les discothèques, les hôpitaux ou encore pour présenter et conserver des produits frais.

L’histoire de la production de la glace commence au milieu du XIX^e siècle, il fallait se procurer les glaçons dans les Alpes. Des paysans devaient casser des tonnes de glace au bâton de dynamite. Ces blocs de glace atteignaient souvent 100 kg. On les faisait dévaler les montagnes sur de grands glissoirs. Des paysans travaillaient toute la journée à -20 C à ce travail d'extraction. A Paris, on trouve une station de métro nommée glacière (13^e arrondissement), allusion au travail pénible qui y était pratiqué : en effet, on prélevait de la glace dans les étangs de la Bièvre durant l’hiver.

La glace était réservée aux nantis. C'est Henri III qui en a introduisit l’usage à la renaissance, des glacières étant installées dans les châteaux des aristocrates les plus fortunés. Elles consistent en des édifices en pierre, souvent rond, avec des murs épais pour bien isoler les précieux blocs rafraîchissants.

L’été, au pied du Mont Blanc, 600 tonnes de glace étaient prélevées. La glace de certains lacs de montagne, très pure dans l’Ain, était vendue 10 francs la tonne (équivalent au prix d’un mouton à l’époque). Dans le Jura Vaudois se trouvait un entrepôt de glace qui pouvait contenir

[2] jusqu'à 40 000 tonnes de glace. Cette marchandise était ensuite expédiée en train vers Lyon, Paris ou Marseille, et même jusqu'à Alger. A la fin du XIX^e siècle, la mise au point de machines fabriquant de la glace provoquera la faillite de l’activité artisanale dans les montagnes.

Pour obtenir de la glace, il faut du froid que l'on génère en provoquant une réaction endothermique. En 1756, William Cullen montra la première démonstration publique d’un système artificiel de refroidissement. Il utilisait une pompe pour crée du vide dans un contenant rempli d’éther. En retirant cette chaleur de son environnement cela commença à bouillir. Ce qui conduit à la formation de petites quantités de glace. Il n'y eut cependant pas de commercialisation de cette invention. Pendant longtemps les techniques de refroidissement n’ont pas vraiment évolué et sont restées à un stade expérimental.

En 1869, Charles Tellier développe la première machine réfrigérante permettant de conserver des aliments. Dans les années 1920, une machine à absorber le froid est créée en Suède et commercialisée 750 $. Elle est composée d’une boîte en bois, d’un compresseur refroidi à l’eau et d'une feuille pour conserver la glace. A titre de comparaison, la Ford modèle T ne coûtait à l'époque que 400 $.

Aujourd’hui, la technologie des systèmes de refroidissement est bien maîtrisée. On dénombre ainsi des réfrigérateurs, des congélateurs, des appareils mixtes et des machines spécialisées dans la fabrication des glaces alimentaires.

Les machines à glace sont de plusieurs types, de tailles variables et fonctionnent selon plusieurs systèmes : système à palettes, système à injections, évaporateur vertical, système à vis sans fin, et produisent divers types de glace : glaçon cubique, glaçon creux, glaçon cylindrique plein, glace en grains, glace pilée, glace en écaille.

Quelle que soit la taille et le type de machine, globalement, la machine à glace est constituée des parties et éléments suivants :

- Le réservoir d’eau : c’est le réceptacle qui contiendra l’eau nécessaire à la fabrication des glaçons. Ce réservoir varie en taille et en volume en fonction du modèle de la machine. L’eau potable est injectée à l’intérieur du réservoir grâce à une arrivée d’eau traditionnelle.

- L’évaporateur frigorifique : cet élément est en forme de serpentin, il est généralement en cuivre. C’est à l’intérieur de ces tubes de cuivre que se propage le liquide frigorigène. Cet évaporateur va permettre de refroidir le liquide qui lui, sera en contact.

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- Le moule : c’est une pièce généralement en plastique composée d’une série d’alvéoles de forme particulière. C’est cet élément qui décidera de la forme finale des glaçons que l’on souhaite fabriquer. Le moule est disposé sous l’évaporateur.

- Le bin ou réserve : c’est un dispositif en inox de préférence, situé sous la machine récoltant et stockant les glaçons à température une fois le cycle de production de la machine terminé.

Toutes les machines à glace fonctionnent selon deux systèmes de refroidissement. Ce sont la réfrigération à air et la réfrigération à eau.

- La réfrigération à air : la machine est constituée d’un système permettant de réduire la température de l’air afin de congeler l’eau se trouvant dans le réservoir. Ces types de machines sont facile à installer, plus économiques, adaptés pour les lieux spacieux, mais peu adapté aux régions où la température ambiante dépasse les 30 °C. C’est le cas des congélateurs.

- la réfrigération à eau : la machine utilise l’eau comme milieu de propagation du froid pour baisser la température et ainsi, former de la glace. L’eau utilisée pour le refroidissement peut être une solution de chlorure de sodium encore appelée saumure.

Ce type de réfrigération produit des blocs de glace qui sont des types de glace créés par immersion de canaux ou de moules remplis d'eau douce dans un réservoir de saumure. La température de la saumure est de -12°C, ce qui fait geler l'eau dans des blocs solides à une température de -5°C.

Dans son fonctionnement, le système est pourvu d’un agitateur qui fait circuler l’eau par cycle, ce qui permet un transfert de chaleur avec le réfrigérant se trouvant dans les serpentins d’évaporation. La température est ensuite abaissée. II y’ a transfert de chaleur entre la saumure à basse température et l’eau douce dans les moules de glace. Cette dernière verra sa température se réduire à moins de 0 °C pour devenir de la glace.

Ce genre de machine peut s’utiliser un peu partout et ne nécessite pas d’attention particulière. II faut seulement vérifier qu’elle a de l’eau en permanence. La méthode de la réfrigération à eau est insensible à la chaleur et donc idéale pour les régions avec un climat méditerranéen. Comparé à la réfrigération à air, elle provoque peu de nuisances sonores, très peu de chaleur et est adaptée aux espaces restreints. Par contre, sa consommation d'eau élevée nécessite une arrivée d'eau et une évacuation.

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La présente invention se rapporte à un système de réfrigération à eau utilisant la saumure comme milieu d’échange de chaleur entre l’eau à congeler et le froid.

Les systèmes de réfrigération par saumure utilisent de l’acier inoxydable ou de l’acier galvanisé pour la conception du bassin de saumure et des moules, ce qui rend la machine très coûteuse. En outre, les agitateurs utilisés pour brasser le froid afin de forcer la convection entre la saumure et l’eau à congeler sont d’une part très bruissant, encombrant et moins performant pour une solidification rapide de l’eau. D’autre part, ces agitateurs sont énergivores et peuvent dans leur mouvement avoir des contacts accidentels et dommageables avec les sachets et les moules contenant l’eau à congeler, plongées dans la saumure.

L’objectif de la présente invention est donc de proposer une machine à glace avec système de refroidissement par saumure silencieuse, plus rapide, économique en termes d’énergie, moins coûteuse et sans risque de contact entre le système de brassage et le contenu de la saumure.

Conformément à l’invention, cet objectif est atteint avec la machine à glace munie d’un système de refroidissement par saumure avec brassage de la saumure à l’aide de pompes immergées dont le fonctionnement produit beaucoup moins de bruit et consomme moins d’énergie. Pour minimiser le coût de production, le bassin de saumure en matériau ordinaire est revêtu de d’isolant chimique et thermique en polyéthylène ou toute autre matière plastique connexe.

La machine à glace conforme à l’invention est un système frigorifique comprenant d’une part un compresseur frigorifique et d’autre part d’un caisson pouvant contenir une solution de chlorure de sodium ou saumure, relié au compresseur ou moteur frigorifique par un système de tuyauterie de différents diamètres dont un détendeur. Le caisson contient des pompes et une portion des tuyauteries en forme de serpentin. Il est en outre revêtu d’un tapissage en polymère de plastique dense lui assurant à la fois une isolation thermique, une étanchéité et une protection contre la corrosion. Les pompes sont immergées dans la saumure en lieu et place des agitateurs, pour disperser plus rapidement le froid en vue d’une congélation plus rapide.

Dans un mode de fonctionnement, on introduit d’abord dans le caisson une certaine quantité de saumure ou solution aqueuse de chlorure de sodium (NaCl) à 30%.

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Ensuite, la machine est mise en marche et le fluide frigorigène circule dans la tuyauterie. Cette circulation produit le froid dans le serpentin qui baigne dans la saumure et qui voit ainsi sa température baissée aussitôt. Pour une température homogène de la saumure, les pompes immergées l’aspirent puis la refoule constamment, provoquant ainsi une agitation qui permet ainsi de disperser très rapidement le froid par convection dans l’ensemble du bassin de saumure qui empêche la formation de givre autour du serpentin.

Enfin, on fait baigner dans cette saumure déjà assez froide, des moules ou des sachets contenant de l’eau qui se transforme en glace au bout de quatre heures environ grâce à la dispersion très rapide du froid dans le bassin par les pompes. Les glaçons obtenus sont retirés du bassin de saumure puis remplacer par une nouvelle charge de moules ou de sachets d’eau.

Dans un mode de fonctionnement, le bassin de saumure est capable de congeler en environ quatre heures de temps une centaine de sachets d’eau contenant chacun près de 1,350 kg d’eau. Ce qui confère à la machine une capacité de production de 135 kg de glace / 4h.

La machine de production de glace conforme à l'invention fait apparaître de nombreux avantages dans son utilisation :

- le coût de production de la machine est peu élevée ;

- la congélation est rapide et peut donner des glaçons de différentes formes ;

- le revêtement en matière plastique du bassin de saumure évite tout risque de corrosion ou de formation de rouille pouvant engendrer des salissures ;

- la machine produit beaucoup moins de nuisance sonore grâce à l’immersion des pompes dans la saumure et consomme moins d’énergie.

Les autres caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante qui se rapporte à un exemple de réalisation non limitatif défini par la planche 1 et qui comporte les figures 1 et 2.

La figure 1 est une coupe longitudinale de l’ensemble de la machine de production de glace alimentaire et la figure 2 est une vue synoptique du même ensemble.

L’invention est une machine à glace qui fonctionne selon un système de refroidissement par saumure avec brassage de la saumure (7) à l’aide de pompes immergées (5 et 6) dont le

[6] fonctionnement produit beaucoup moins de bruit à cause de l’immersion de pompes à la place des agitateurs et consomme également moins d’énergie.

La machine frigorifique selon l’invention se compose de deux compartiments qui sont le moteur frigorifique (1) ou compresseur et un caisson (10).

Le caisson (10) destiné à recevoir la saumure (7), est tapissé de polyéthylène à l’intérieur (8) et à l’extérieur (9) afin de le rendre étanche et le préserver contre la corrosion et l’isoler thermiquement. Il contient les pompes immergées (5 et 6) et les tubes de cuivre de diamètres différents (2 et 3) et en forme de serpentin à une extrémité et qui relient le caisson (10) au compresseur (1) par l’autre extrémité. Sur le parcourt du tube de cuivre de plus petit diamètre (3) est intercalé un détenteur (4).

Dans un mode de fonctionnement, on introduit d’abord dans le caisson (10) une certaine quantité de saumure ou solution aqueuse de chlorure de sodium (NaCI) à 30% (7).

Ensuite, la machine est mise en marche et le fluide frigorigène pompé depuis le moteur frigorifique (1) circule dans les tuyauteries (2, 3 et 4). Cette circulation produit le froid dans le serpentin qui baigne dans la saumure (7) et qui voit ainsi sa température baissée aussitôt. Pour obtenir rapidement une température homogène de la saumure (7) afin d’accélérer le refroidissement, les pompes immergées (5 et 6) l’aspirent puis la refoule constamment, provoquant ainsi une très forte agitation qui permet ainsi de disperser le froid par convection dans l’ensemble du bassin de saumure (7) qui empêche aussi la formation de givre autour du serpentin.

Enfin, on fait baigner dans cette saumure (7) déjà assez froide, des moules ou des sachets contenant de l’eau qui se transforme en glace au bout de quatre heures environ grâce à la dispersion très rapide du froid dans le bassin par les pompes. Les glaçons obtenus sont retirés du bassin de saumure (7) puis une nouvelle charge de moules ou de sachets d’eau y est introduite.

Dans un mode de fonctionnement, le bassin de saumure (7) est capable de congeler en environ quatre heures de temps une centaine de sachets d’eau contenant chacun près de 1,350 kg d’eau. Ce qui confère à la machine une capacité de production de 135 kg de glace / 4h.

Claims (4)

1. REVENDICATIONS

   1- Système ou machine frigorifique pour la fabrication de glace alimentaire caractérisé en ce que ladite machine fonctionne selon le système de refroidissement par saumure (7) dont l'agitation se fait par aspiration et refoulement permanent grâce à des pompes immergées (5 et 6) dans la saumure (7) pour former des blocs de glace, le caisson (10) contenant la saumure (7) étant muni d’un revêtement interne et externe de polymère de matière plastique (8 et 9).
2. 2- Machine frigorifique pour la fabrication de bloc de glace par le système de refroidissement par saumure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pompes immergées assurent la propagation ou la dispersion très rapide du froid par convection au sein du caisson (10) de saumure pour la formation très rapide de la glace.
3. 3- Machine frigorifique pour la fabrication de bloc de glace par le système de refroidissement par saumure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement interne et externe en matière plastique du caisson (10) lui confère une étanchéité, une très bonne isolation thermique et une protection contre la corrosion.
4. 4- Machine frigorifique pour la fabrication de bloc de glace par le système de refroidissement par saumure selon toutes les revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite machine possède une capacité de production minimale de 135 kg de glace en 4h de fonctionnement.