Une analyse expérimentale a été menée dans une chambre froide mesurant 3,66 m × 6,096 m (12,0 ft × 20,0 ft), équipée d’une batterie frigorifique à l’ammoniac, de cinq ventilateurs de 30 cm (12 in.) et de cinq diffuseurs. L’étude a mesuré les profils d’écoulement d’air, les vitesses de refroidissement et l’efficacité du transfert thermique lors du stockage de viande en testant deux configurations, l’une avec diffuseurs et l’autre sans. La viande était stockée sur douze rayonnages au total, disposés en deux rangées. Les données de performance ont été recueillies et analysées afin d’évaluer l’incidence de la distribution de l’air sur l’efficacité du refroidissement.
La Fig. 1 montre les rayonnages chargés de produits dans une chambre froide équipée de diffuseurs
Profils de température à cœur du produit lors des deux essais :
- Essai 1 – sans diffuseurs (« Températures de la viande sans diffuseurs »)
- Essai 2 – avec diffuseurs (« Température du produit avec diffuseurs »)
L’analyse porte sur le cycle de refroidissement jusqu’à 4 °C (39,2 °F), température cible retenue pour un stockage sûr.
La Fig. 2 montre les diffuseurs installés dans la chambre froide
La Fig. 3 montre l’agencement de la chambre froide
Lors des deux essais, les quatre températures à cœur du produit (rayonnages A/B, niveaux supérieur et inférieur) sont initialement comprises entre environ 68 et 72 °C (154,4–161,6 °F). Cela indique que la charge thermique initiale est comparable. Les différences de comportement lors du refroidissement peuvent donc être principalement attribuées à la présence ou à l’absence de diffuseurs et au profil d’écoulement d’air qui en résulte.
Sans diffuseurs, le refroidissement est relativement lent, avec des écarts notables entre les rayonnages ainsi qu’entre les points à cœur supérieurs et inférieurs. Pendant la majeure partie du cycle, les points à cœur supérieurs restent de 2 à 4 °C (3,6–7,2 °F) plus chauds que les points à cœur inférieurs correspondants, ce qui révèle une moins bonne homogénéité verticale des températures. Entre environ 300 et 600 min (5–10 h), les températures du produit diminuent de ~30 °C (~86 °F) à environ 7–12 °C (44,6–53,6 °F). Vers 800–900 min (13 h 20 min–15 h), au moins certains points à cœur restent supérieurs à 4 °C (39,2 °F), et l’écart entre les zones chaudes et froides demeure perceptible.
Avec les diffuseurs, les courbes de refroidissement présentent une pente plus prononcée sur la même plage de temps, ce qui indique une augmentation du taux de transfert thermique. Les quatre courbes de température à cœur sont plus rapprochées, généralement à moins de ~1–2 °C (~1,8–3,6 °F) les unes des autres à tout moment, ce qui montre une meilleure homogénéité entre les rayonnages ainsi qu’entre les points à cœur supérieurs et inférieurs. Entre 300 et 600 min (5–10 h), la température du produit diminue de ~30 °C (~86 °F) à ~5–10 °C (41–50 °F), soit plusieurs degrés de moins que dans le cas sans diffuseurs aux mêmes temps écoulés. Les températures de l’air sont systématiquement plus basses et plus stables, maintenant un écart de température moteur plus élevé entre l’air et le produit.
Les graphiques étant interprétés à partir de points tracés, et non de données brutes, les temps indiqués ci-dessous sont approximatifs, mais suffisants pour quantifier l’effet. Sans diffuseurs, les points à cœur les plus froids, situés sur les rayonnages inférieurs, approchent 4 °C (39,2 °F) vers 810–840 min (13,5–14,0 h). Les points à cœur les plus chauds, situés sur les rayonnages supérieurs, atteignent le même niveau plus tard, vers 840–900 min (14,0–15,0 h). Globalement, il faut de l’ordre de 13,5–15 h à compter du chargement pour que tous les points à cœur surveillés refroidissent jusqu’à environ 4 °C (39,2 °F).
Avec les diffuseurs, le point à cœur le plus froid semble passer sous 4 °C (39,2 °F) vers 660–690 min (11,0–11,5 h). Les autres points à cœur supérieurs atteignent ~4 °C (39,2 °F) vers 705–735 min (11 h 45 min–12 h 15 min). Tous les points à cœur atteignent ainsi la température cible de 4 °C (39,2 °F) en environ 11,0–12,25 h.
Sans diffuseurs, un écart de température persistant est observé entre les points à cœur supérieurs et inférieurs, les points supérieurs étant plus chauds, ce qui pourrait compromettre la conformité si l’acceptation repose sur le point le plus chaud. Avec les diffuseurs, cet écart est ramené à environ 1–2 °C (1,8–3,6 °F), ce qui indique une distribution plus homogène de l’air et un risque moindre qu’un « point chaud » reste au-dessus de 4 °C (39,2 °F) alors que la température moyenne du produit semble conforme. Dans le cas sans diffuseurs, la variabilité est plus importante et les températures de l’air remontent légèrement vers la fin du cycle, ce qui coïncide avec un aplatissement des courbes du produit. Avec les diffuseurs, les températures de l’air sont plus régulières et davantage négatives, ce qui favorise une progression continue vers 4 °C (39,2 °F), sans interruption visible.
Fig. 4 Baisse dans le temps de la température à cœur de la viande et de l’air sans diffuseurs
Fig. 5 Baisse dans le temps de la température à cœur de la viande et de l’air avec diffuseurs
Ainsi, l’introduction de diffuseurs d’air :
-
Réduit d’environ 2–3 h (120–180 min) le temps nécessaire pour atteindre 4 °C (39,2 °F), tant pour les points à cœur du produit refroidissant le plus rapidement que pour ceux refroidissant le plus lentement.
-
Améliore l’homogénéité des températures entre les rayonnages ainsi qu’entre les points à cœur supérieurs et inférieurs, en ramenant l’écart entre les zones chaudes et froides en fin de cycle de ~3–4 °C (~5,4–7,2 °F) à ~1–2 °C (~1,8–3,6 °F).
-
Maintient des températures d’air plus basses et plus stables, ce qui augmente l’écart de température moteur effectif et maintient une vitesse de refroidissement plus élevée.
Auteur
Cargill Inc
Responsable de l’ingénierie
Lire d’autres articles de l’auteur :
