CHRONIQUE
Maintenance Magazine 141 – septembre 2018
Les évaporateurs dans l’industrie alimentaire – partie 4
Mesures permettant de réduire la contamination microbiologique (suite)
Fig. 1 Les conduites en cuivre pour le transport du fluide frigorigène se dilatent dans les anneaux de retenue. (a – c) : la saleté et l’humidité sont piégées dans la zone de contact métal sur métal de la conduite et de l’anneau. (b et d) : évaporateur avec coating. Le nettoyage est plus efficace. (photo : F.M.)
Fig. 2 : Les ailettes de refroidissement rondes (a) se nettoient plus facilement que les modèles rectangulaires continus (b). (Photo : F.M.)
Fig. 3 : Evaporateur avec une densité d’ailettes variable: la distance entre les ailettes du côté de l’air entrant est plus grande par rapport à la distance entre les ailettes du côté de l’air sortant. (Photo : F.M.)
Fig. 4 : (a) Conduites de fluide frigorigène en ligne. (b) Conduites de fluide frigorigène en décalé. (Photo : F.M.)
Dans l’article précédent, nous avons mis en évidence la contamination microbiologique via des matériaux antimicrobiens et des coatings, et nous nous sommes intéressés au concept hygiénique d’un évaporateur. Aujourd’hui, nous allons détailler quelques aspects d’un tel concept : le raccordement des ailettes de refroidissement aux conduites de fluide frigorigène et le nettoyage.
Dans les évaporateurs standards, des anneaux de retenue sont utilisés pour fixer les ailettes de refroidissement aux conduites de fluide frigorigène. Par la dilatation des conduites dans les anneaux, un bon contact thermique est obtenu entre les conduites de fluide frigorigène et les ailettes. L’utilisation d’anneaux de retenue permet aussi d’éviter que les conduites ne se frottent aux fines ailettes en métal (souvent de l’aluminium). Dès lors, le risque de fuite est éliminé à cet endroit. L’inconvénient est qu’une fente se forme entre les anneaux de retenue et la surface des conduites de fluide frigorigène (Fig. 1a & c). De l’air, de la saleté, des résidus de corrosion et de l’humidité vont progressivement se glisser dans ces fentes et interrompre le contact thermique entre les conduites et les ailettes. Cette résistance thermique aux endroits où les ailettes sont fixées à la conduite de fluide frigorigène empêche l’échange thermique entre le fluide frigorigène dans les conduites et l’air traversant l’évaporateur. L’humidité et la saleté coincées génèrent aussi un risque d’hygiène/de sécurité alimentaire, et il se crée une grande zone de contact métal sur métal où une corrosion galvanique peut se produire.
La galvanisation des évaporateurs en acier permet généralement de combler les fentes entre les ailettes et les conduites de fluide frigorigène, et la couche galvanisée protège l’évaporateur contre la corrosion. Un problème inhérent aux évaporateurs en acier galvanisé est la présence de surfaces rugueuses et poreuses, entraînant souvent des problèmes d’hygiène et de nettoyage complexes. Une alternative meilleure à la galvanisation consiste à utiliser un coating qui assure un bon contact entre les ailettes et les conduites, n’influence pas négativement le transfert thermique et se dilate et se rétracte sans se fissurer. Un coating (Fig. 1 b & d) permet aussi d’arrondir les arêtes et les angles.
La meilleure alternative à la technique de ‘dilatation de la conduite’ est un évaporateur entièrement soudé. La condition est que les ailettes soient soudées en continu et complètement aux conduites, sans interruptions ou fentes entre ces conduites et les ailettes. Aujourd’hui, il existe des concepts d’évaporateur hygiéniques extrudés en une seule pièce, sans chevauchement de surfaces ni fentes.
Pour prévenir et maîtriser l’encrassement biologique sur les évaporateurs, il est nécessaire de nettoyer l’évaporateur régulièrement. Il est important que l’intérieur (le noyau) de l’évaporateur, tant du côté de l’air entrant que du côté de l’air sortant, puisse être atteint par les agents nettoyants et désinfectants. Il est clair que les ailettes compliquent la tâche. Comme la saleté est difficile à enlever manuellement, la seule solution consiste à souffler les surfaces pour évacuer la saleté. Le degré de nettoyabilité est principalement déterminé par le type d’ailettes utilisé et la distance entre celles-ci. Bien que les ailettes à structure ondulée permettent un meilleur échange thermique, il convient de donner la préférence (nettoyabilité meilleure) aux ailettes ayant une surface plate uniforme. Les ailettes rondes et plates sont meilleures que les modèles rectangulaires continus (Fig. 2b). Elles permettent non seulement à l’agent nettoyant d’atteindre le noyau de l’évaporateur mais facilitent aussi l’inspection de l’intérieur de l’évaporateur. Au niveau expérimental, il a été démontré qu’une quantité plus importante de saletés reste accrochée à la partie basse des ailettes rectangulaires qu’à la partie basse des ailettes rondes.
Un autre point important est la distance entre les ailettes (aussi exprimée en densité d’ailettes). Habituellement, la distance entre les ailettes est plus importante du côté de l’air entrant que du côté de l’air sortant (Fig. 3). Du côté de l’air entrant, de l’air humide pénètre dans l’évaporateur, ce qui génère souvent un dépôt de glace à cet endroit. Comme ce dépôt de glace réduit l’espace entre les ailettes, il est nécessaire d’éloigner les ailettes les unes des autres pour éviter un blocage prématuré de l’évaporateur. Suite à la distance plus importante entre les ailettes (densité faible), l’agent nettoyant peut accéder plus facilement au noyau de l’évaporateur. Les évaporateurs ont généralement une densité d’ailettes variable. A l’inverse du côté de l’air entrant, la distance entre les ailettes est plus petite du côté de l’air sortant, où l’air sec, déshumidifié, quitte l’évaporateur. Pour permettre un nettoyage efficace du côté de l’air sortant, la distance entre les ailettes doit être d’au moins 6 mm (correspondant à 4 ailettes par pouce – 1 pouce = 2.5 cm).
La profondeur de l’évaporateur est un autre point d’attention. Il est préférable de limiter le nombre de conduites entre le côté de l’air entrant et le côté de l’air sortant à 20 rangs en profondeur, et une conduite de fluide frigorigène mince est conseillée par rapport à une conduite avec un grand diamètre. Il est préférable de placer les conduites en ligne (Fig 4a) plutôt qu’en décalé (Fig. 4b) afin que l’agent nettoyant puisse bien accéder à l’intérieur de l’évaporateur (tant parallèlement que perpendiculairement au flux d’air traversant l’évaporateur). <<
Par Frank Moerman, hygiène, KULeuven – EHEDG Belgique
Moerman, F. & Fikiin, K. (2015), ‘Guiding principles for hygienic design of evaporators to mitigate contamination-related risks in air-blast freezing systems’, Ch. 14, in Gaspar, P.D. & da Silva, P.D. (eds.), ‘Handbook of Research on Advances and Applications in Refrigeration Systems and Technologies’, 1st ed., Hershey, Pennsylvania, United States, IGI Global, pp. 490-542.
