Refroidissement par air forcé
Dans ce système de refroidissement par air forcé, l’air réfrigéré sert de fluide de refroidissement. Il est poussé à travers les produits emballés dans des caisses ou des palox. Plusieurs systèmes de circulation d’air existent, mais le refroidisseur à tunnel est le plus courant. Deux rangées de colis, de palox ou de produits palettisés sont placées de part et d’autre d’un canal de reprise d’air. Une bâche recouvre le produit et le canal, et un ventilateur aspire l’air du canal, ce qui fait passer l’air à travers le produit. Le produit est refroidi par lots. Les temps de refroidissement vont de 1 h pour les fleurs coupées à plus de 6 h pour les gros fruits emballés dans des matériaux qui freinent la circulation d’air, comme des sacs ou des papiers d’emballage.
Le système à paroi froide est adapté au refroidissement de plus petites quantités de produits. Des palettes individuelles ou des chariots de colis sont placés contre une paroi de plénum. En général, le plénum est à une pression d’air légèrement inférieure à celle de la salle, et l’air est aspiré à travers le produit. Certains refroidisseurs, notamment pour les fleurs coupées, utilisent un plénum en surpression et l’air est soufflé à travers le produit. Les systèmes à paroi froide utilisent la surface au sol moins efficacement que les refroidisseurs à tunnel et demandent plus de gestion, car chaque palette est refroidie individuellement
Le système à air en serpentin est conçu pour refroidir les produits en palox. Des piles d’un nombre pair de palox sont placées contre une paroi de plénum en dépression. Les ouvertures inférieures destinées aux fourches des chariots élévateurs servent de canaux d’amenée et de reprise d’air. L’air circule verticalement, vers le haut ou vers le bas, à travers le produit. Les ouvertures pour fourches ont des dimensions limitées, ce qui freine la circulation d’air et ralentit le refroidissement. Ce système sert à refroidir partiellement un produit qui sera conditionné plus tard puis refroidi complètement après emballage, ainsi qu’à refroidir un produit en stockage de longue durée. Le système utilise le volume de la chambre froide de manière très efficace.
Le temps de refroidissement dans les refroidisseurs à air forcé dépend du débit d’air volumique et du diamètre du produit (Flockens et Meffert 1972, Gan et Woods 1989). Les refroidisseurs fonctionnent souvent avec 1 L kg-1 sec1 de produit, avec une plage typique de 0,5 à 2,0 L kg-1 sec-1 (1 L kg-1 sec-1 équivaut à environ 1 CFM lb-1). À 1 L kg-1 sec-1, le raisin, dont le diamètre minimal est petit, refroidit en 2 h environ, tandis que les melons cantaloups, d’un diamètre bien plus grand, demandent plus de 5 h. Les caisses doivent avoir environ 5 % de surface d’aération sur les parois latérales pour laisser passer l’air sans perte de charge excessive à travers la caisse (Wang et Tupin 1968, Mitchell et al. 1971). Les matériaux d’emballage intérieurs doivent être choisis pour freiner le moins possible la circulation d’air
Le refroidissement par air forcé entraîne une certaine perte d’humidité. Cette perte peut être indécelable pour les produits à faible coefficient de transpiration, comme les agrumes, ou atteindre plusieurs pour cent du poids initial pour les produits à fort coefficient de transpiration (Sastry et Baird 1978). La perte d’humidité est linéairement liée à l’écart entre la température initiale et la température finale du produit. Des températures initiales élevées provoquent une perte d’humidité plus importante que des températures plus basses au début du refroidissement. On peut réduire la perte d’humidité, au prix de temps de refroidissement plus longs, en enveloppant le produit dans du plastique ou en le conditionnant en sacs.
Le détail du choix des ventilateurs, de la conception du plénum d’air, du dimensionnement frigorifique, des temps de refroidissement des produits et des consignes d’exploitation se trouve dans Thompson et al. Les refroidisseurs à air forcé sont le type de refroidisseur le moins efficace sur le plan énergétique, mais ils sont très répandus car ils s’adaptent à une large gamme de produits et de systèmes d’emballage. De petites unités peuvent être installées dans de nombreux entrepôts frigorifiques existants.
Le refroidissement par air forcé en un coup d’œil
| Élément | Valeur typique |
|---|---|
| Débit d’air | Environ 1 L par kg de produit et par seconde ; plage habituelle 0,5–2,0 L/kg·s (1 L/kg·s ≈ 1 CFM/lb) |
| Raisin (petit diamètre) | Environ 2 heures à 1 L/kg·s |
| Melons cantaloups (grand diamètre) | Plus de 5 heures à 1 L/kg·s |
| Fleurs coupées | Environ 1 heure |
| Gros fruits en sacs ou en papiers d’emballage | Plus de 6 heures |
| Aérations des caisses | Environ 5 % de la surface des parois latérales |
| Objectif | Temps de refroidissement 7/8 : sept huitièmes de la chaleur du champ évacués |
Les chambres de pré-refroidissement dans nos projets
Les chambres de pré-refroidissement évacuent la chaleur du champ avant que le produit n’entre en stockage. Dans notre projet au Sri Lanka, une chambre de pré-refroidissement refroidit les produits de manière contrôlée avant leur passage en stockage, afin qu’ils ne subissent pas de changement brusque de température, et notre projet aux Pays-Bas associe des chambres de pré-refroidissement à une chambre de surgélation et à un stockage négatif sur un site d’environ 500 m². Pour les stations de conditionnement de fruits et légumes, nous dimensionnons les ventilateurs et la production frigorifique en fonction des arrivages journaliers ; voir stockage des fruits et légumes et notre calculateur de chambre froide.
Questions fréquentes
Qu’est-ce que le refroidissement par air forcé ?
Un ventilateur aspire l’air froid à travers les caisses ou les palox, si bien que les produits refroidissent en quelques heures au lieu des jours qu’il faudrait dans une chambre froide classique.
Le refroidissement par air forcé est-il la même chose que le stockage au froid ?
Non. Le refroidissement par air forcé est une étape de pré-refroidissement qui évacue rapidement la chaleur du champ ; les produits passent ensuite dans une chambre froide qui maintient leur température de stockage.
Le refroidissement par air forcé dessèche-t-il les produits ?
Il entraîne une certaine perte d’humidité, qui augmente avec l’écart entre la température de départ et la température finale. Conditionner le produit en sacs ou sous plastique la réduit, au prix d’un temps de refroidissement plus long.
Temps de refroidissement en air forcé
Le temps de refroidissement 7/8 désigne le temps nécessaire pour éliminer les sept huitièmes (87,5 %) de l’écart entre la température initiale des produits et celle du fluide de refroidissement (pour les systèmes FAC, le fluide de refroidissement est l’air réfrigéré). Il se mesure à partir du moment où le produit est placé pour la première fois dans le refroidisseur à air forcé. Atteindre le temps de refroidissement 7/8 garantit que l’essentiel de la chaleur du champ a été évacué, que le taux de respiration du produit a baissé et que le produit est très proche de sa température de conservation optimale. En théorie, le produit n’atteint jamais la température du fluide de refroidissement. Le temps de refroidissement 7/8 vise toutefois à amener le produit aussi près que possible, en pratique, de la température du fluide de refroidissement
Source : https://www.ars.usda.gov/
