Surgélation cryogénique : les différents gaz en cryogénie

Air Liquide vous présente les deux gaz utilisés en cryogénie dans l’industrie alimentaire : l’azote et le dioxyde de carbone. Les installations (généralement tunnels et cellules cryogéniques) nécessitent du gaz pour fonctionner.

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Quelles sont les caractéristiques des gaz ?

Les gaz utilisés dans des procédés cryogéniques pour surgeler sont des gaz dits “alimentaires”. La qualité des gaz cryogéniques Air Liquide est garantie par des certifications telles que la certification HACCP pour la production, le stockage, et la distribution, l’ISO 22000 pour Sécurité des Denrées Alimentaires. Air Liquide a spécialement sû s'adapter à cette industrie de l’agroalimentaire, afin d’être conforme aux législations, directives, et normes alimentaires.

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Quel gaz choisir ?

Les gaz alimentaires utilisés sont : l’azote liquide, ou le dioxyde de carbone liquide. L’azote est un gaz inerte présent dans l’atmosphère à 78%. C’est par filtration de l’air avec différents procédés de compressions-détentes que l’on va obtenir un gaz pur et liquéfié.

Le CO₂ est également présent dans l'atmosphère mais à des concentrations très faibles. Il est alors préférable d’utiliser des sources concentrées en CO₂ (moins coûteuses en énergie), il est notamment possible de récupérer, de manière efficace, du CO₂ d’industries à fort taux d’émission, ce qui permet de le réutiliser (recyclage). Par un procédé similaire de filtration et compressions-détentes, il est obtenu un CO₂ pur et liquéfié.

Leurs propriétés physico-chimiques diffèrent mais leur technique de conservation est semblable. Ces cryogènes sont en effet stockés dans un réservoir sur site client mis en place par Air Liquide sous leur forme liquide et sous pression. Ils sont acheminés sous la même forme jusqu’à l’équipement d’application. Une fois injectés dans l’équipement et en contact direct avec les aliments (produits carnés, produits de la mer, snacking, fruits & légumes, produits laitiers ….) ces gaz vont libérer leur énergie de froid.

Il n’y a pas de grande différence de mise en applications, les cellules et tunnels peuvent être équipés avec l’un ou l’autre des gaz. En fonction de la localité, de l’espace disponible, des gaz déjà présents sur site, nos experts sauront vous diriger vers la technique de congélation la plus appropriée.

Quelles sont les caractéristiques techniques de l’azote et du gaz carbonique ?

L’azote qui va être utilisé en cryogénie sera obligatoirement utilisé sous forme liquide. Il est stocké sous cette forme, entre 1 et 3 bar.

L'azote liquide à pression ambiante est utilisé pour être injecté dans un équipement. En cédant son énergie aux produits alimentaires, il va se transformer, passant de sa forme liquide à sa forme gazeuse.

Tout comme l’azote, le CO₂ est stocké sous forme liquide. Cependant, ce gaz est maintenu à une pression d’environ 20 bar ce qui correspond à une température de - 20 °C.

Une fois à pression atmosphérique dans l’équipement, le CO₂ change d’état, une partie du liquide se transforme alors en gaz et une autre partie en neige carbonique. Cette neige produite atteint une température de - 78 °C.

Quels sont les modes de transferts de froid possibles ?

Selon le gaz utilisé, différents modes de transferts d’énergie peuvent être appliqués.

Azote : Contact liquide/solide (Pulvérisation ou Immersion) et convection

L’azote liquide peut créer un refroidissement ou une surgélation grâce à un contact direct liquide/produit. Pour réaliser ce contact avec azote liquide, le produit peut être pulvérisé ou immergé dans ce cryogène à -196°C. Une fois passé sous son état gazeux (toujours à -196°C), l’azote peut encore fournir du froid aux produits. A l’aide de ventilateurs, il est donc possible de transférer ce froid par convection.

CO₂ : Contact solide-solide et convection

Le CO₂ va libérer une quantité de froid (frigories) principalement par contact solide/produit. Le contact avec du CO₂ solide est rendu possible par la libération de CO₂ liquide sous pression dans un équipement à pression atmosphérique (cellule,tunnel ou autres). Le gaz va alors changer d’état et former de la neige carbonique. Si cette neige peut être comprimée, on pourra alors parler de sticks ou glace carbonique. En contact direct avec les aliments, la neige va transférer son froid et passer à l’état gazeux. De la même manière que l’azote, grâce à des ventilateurs, il est possible de récupérer des frigories encore présentes dans ce gaz froid.

L’utilisation des gaz cryogéniques permet de nettement réduire la durée de surgélation.

Si vous cherchez un gaz pour vos cellules de refroidissement et congélation rapides, optez pour un gaz de qualité, et contactez un professionnel.

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