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Chapitre 2 : Les chambres froides et le calcul des charges thermique 1.Introduc

Chapitre 2 : Les chambres froides et le calcul des charges thermique 1.Introduction Depuis une éternité, l'homme a prospecté plusieurs méthodes pour conserver sa nourriture, entre le moment où les denrées sont possédées, cueillies ou récoltées et celui de la consommation. En effet, la conservation alimentaire vise à traiter les aliments de telle manière qu’ils ne se détériorent pas. Les procédés de conservations les plus variés ont été appliqués depuis des siècles : salage, fumage (salaison), boucanage (viandes ou poissons séchés), enrobage (confits), sucrage (confitures), acidification (conservation au vinaigre). Dans ces procédés, le froid ou la chaleur interviennent comme agents de conservation, néanmoins, l'association de plusieurs technologies conduit à mieux préserver les qualités originelles et les flaveurs des produits, tout en corrigeant la sécurité à la consommation. A l’ère médiévale, pendant l'hiver, la glace des lacs et des rivières était découpée et conservée jusqu'à l'été dans des puits ou des caves profondes. Cette glace servait à rafraichir et conserver les aliments en été. Aujourd’hui grâce à la technologie, il nous suffit de mettre nos aliments dans un réfrigérateur pour les maintenir au frais et éviter leur dégradation. Un réfrigérateur est un appareil qui sert à refroidir des corps en leur prenant de la chaleur qu'ils rejettent ensuite. Dans la cuisine, le réfrigérateur domestique sert à conserver les aliments en ralentissant la dégradation et en limitant le développement des micro-organismes. Le réfrigérateur domestique a été inventé en 1876 par Carl Paul Gottfried Von Linde, un ingénieur allemand. D’autres inventeurs s’attribuent cette reconnaissance, parce que cette technologie a mis du temps à se développer. Le premier réfrigérateur fabriqué industriellement, en 1913 par Frederick William Wolf de Chicago. Le réfrigérateur à absorption de gaz, qui se refroidit par l’utilisation d’une source de chaleur, a été inventé en Suède par Bal tzar Von Patten en 1922. Plus tard il a été fabriqué par Electrolux et Serval. 2. Les chambres froide Une chambre froide est une pièce équipée d'installations frigorifiques, utilisée pour stocker des denrées périssables. (Anglais cold store). Une chambre froide peut être à température négative (- 10°, -20°, -30°) ou température positive (> 0°) Le meuble frigorifique représente le dernier maillon de la chaîne du froid alimentaire avant que la denrée ne se retrouve entre les mains du consommateur. A ce stade, la mise en valeur des denrées alimentaires est primordiale tout en assurant leur conservation. En d'autres termes, le meuble frigorifique a donc pour mission de présenter ou d'exposer les denrées dans un volume utile à une température de conservation déterminée. A chambre froide fait partie d'une chaîne de froid normalement ininterrompue, cet équipement est donc prévu et dimensionné, pour maintenir la température des denrées et non les refroidir. Dans une chaîne de froid alimentaire classique, le refroidissement ou la congélation s'effectue à la production ou à la fabrication. Les étapes suivantes de la chaîne de froid n'ont plus qu'une action de maintien de la température par exemple :  Le camion ou le bateau frigorifique lors du transport  La chambre froide du magasin lors du stockage Deux fonctions sont donc attribuées aux meubles frigorifiques :  La fonction d'exposition  La fonction de conservation. Camion frigorifique Chambre froide Chambre froide compact 2.1. Objectif d’utilisation de chambre froid Éviter aux nourritures de s’abimer car chaque produit à une température bien déterminée pour le stocker dans les conditions normales. Température positive (0< T ≤ 15 °C) Réfrigération Chambre froide poisson 2 à 4 C° Chambre froide fruit et légumes 4 à 6 C° Chambre froide pâtisserie 2 à 4 C° Chambre froide viande 2 à 4 C° Chambre froide de jour 2 à 4 C° Cave à vin conditionnée 10 à 12 C°/HR 75 % Local de tranchage 10 C° Local de stockage des déchets 10 C° Température négative (T≤ 0°C) Congélation Crèmes glacées -18 C° La pêche congelée -18 C° Poisson entier congelés -9 C° Congélateur -20 à -30 C° Températures de conservation des denrées Les chambres froides sont utilisées pour conserver les produits alimentaires dans un bon état de qualité en vue d’une consommation ultérieure. Les chambres froides évitent :  Les pertes de couleurs du produit.  Les pertes de qualité du produit.  Les pertes de valeur.  Les pertes de poids des produits entreposés. La fabrication et l'installation des chambres froides répondent à des normes de sécurité et d'hygiène. Les normes en vigueur sont NF E 35-400 pour l’installation frigorifique et NF C 15-100 pour l'installation électrique. Le respect de cette norme a une influence primordiale sur la qualité des produits distribues et la protection du consommateur. Les calculs d’une chambre froide doivent satisfaire à trois conditions suivant le produit à traiter : La température L'hygrométrie La ventilation La grandeur physique fondamentale est La température. Ainsi existe-t-il deux types de chambres froides selon La température à l'intérieur du milieu à refroidir :  Les chambres froides positives  Les chambres froides négatives. 2.2. Les catégories de chambre froide On distingue trois catégories de chambre froide : 1) Les chambres froides traditionnelles : le local de ce type est fabriqué en maçonnerie, mais avec double mur de chaque côté pour bien abaisser le transfert thermique et pour protéger cette isolation, il faut placer un écran par vapeur 2) Les chambres froides préfabriquées indémontables : les parois de ce type de chambre froide sont fabriquées en usine et le montage définitif se fait sur chantier à l’aide de cadres métalliques es un système spécial de fixation 3) Les chambres froides préfabriquées démontables : ce type de chambre froide est composé de panneaux sandwich peuvent être rassemblés et démontés plusieurs fois et la fixation se fait par une clé qui serre les panneaux entre elle finit par un joint isolant l’avantage de ce type la possibilité de déplacer la chambre froide en autre place facilement. 2.3. Les types de chambre froide On trouve deux classes selon la température : 2.3.1. La chambre froide positive : Lorsque on veut stocker des denrées alimentaires, laquelle la température de conservation est inférieur à dix degrés degré Celsius 10, ont utilisé une chambre froide positive. Chambre froide positive Domaine d’application Plage de température Local de préparation froide 10 a12 °C Local de réserve sèche 16 à 20 °C Chambre de réfrigération Chambre de fruits et légumes 0 à 8°C 7 à 15°C Local poubelle 9 à 11°C Températures maximales de conservation des denrées La conservation en chambre froide positive freine les phénomènes vitaux des tissus vivants, tels que ceux des fruits et légumes et des tissus morts en ralentissant les métabolismes biochimiques. Elle ralentit considérablement l'évolution microbienne et les conséquences de celles-ci (putréfaction, toxines, etc.) 2.3.2. La chambre froide négative : Lorsque on veut stocker des produits dont la température de conservation est inférieure à dix-huit degrés degré Celsius, ont utilisé une chambre froide négative. On les appelle aussi chambres de congélation. 2.3.3. La surgélation : La congélation peut être suivie d'une surgélation ou congélation rapide. La surgélation des denrées consiste à soumettre à celles-ci à l'action du froid à basse température, de façon à provoquer rapidement la cristallisation de I 'eau de la denrée et abaisser sa température a une valeur suffisamment basse pour que la proportion d'eau non congelée soit très faible. Les conditions qui motivent la surgélation sont :  Produits dans un très bon état de fraicheur et d'hygiène.  Délai avant congélation réduite  Congélation rapide jusqu'à -18 °C  Stockage et distribution à une température supérieure a-l8°C  Vente de denrées au consommateur à l’état congelé. 3.Le transfert thermique Deux corps sont en équilibre thermique lorsque leurs températures sont égales. Si les deux corps ne sont pas en équilibre thermique, on dit qu’il y a transfert thermique entre ces deux corps : La chaleur va du corps le plus chaud vers le corps le plus froid. Le phénomène nous parait simple au premier abord. Mais en réalité, il est complexe et ne peut être décrit mathématiquement qu’avec difficulté. Il existe 3 modes fondamentaux de transmission de la chaleur :  Conduction  Convection  Rayonnement Dans la pratique, on a en général une combinaison des différents modes de transfert. 3.1. Conduction Dans la conduction, la chaleur se propage à l’intérieur d’un corps de particule à particule, celles-ci étant au repos. Le flux de chaleur dans ce cas est exprimé par la relation suivante : Qcd=S∗λ e (T1-T2) [W] Qcd=S*(T1-T2) / Rλ [W] Avec : Qcd :(en W) représente le flux de chaleur par conduction ; S :(en m2) représente la surface de transmission de chaleur ; λ:(en W/m. °C) représente la conductivité thermique ; e : (en m) représente l’épaisseur de matériau ; T1 :(en °C) représente la température de la face la plus chaude ; T2 :(en °C) représente la température de la face la plus froide ; Rλ=e /λ :(en m2. °C/W) représente la résistance thermique d’une épaisseur de matériau. 3.2. Convection Dans ce cas le transfert de chaleur s’effectue d’un fluide liquide ou gazeux à un corps solide (par exemple entre l’air et une paroi). uploads/Industriel/ chapitre-2 20 .pdf