Réfrigération dans l’industrie des glaces : technologie, efficacité et contrôle pour préserver la qualité

Selon un article publié par ElEconomista, les ventes de glaces en Espagne progresseraient de 13 % en valeur et de 8 % en volume. Dans ce contexte, le froid industriel glaces joue un rôle essentiel. En effet, il ne se limite pas à la conservation. Au contraire, il constitue une composante active du procédé de fabrication.

Dans la fabrication des glaces, le froid n’est pas seulement un moyen de conservation. En effet, il constitue une composante active du procédé de production. La température, la vitesse de congélation, la circulation de l’air et la stabilité thermique déterminent directement la texture, l’onctuosité et la résistance à la fonte. De plus, elles influencent la durée de conservation du produit.

Une installation frigorifique pour l’industrie des crèmes glacées doit répondre aux besoins du procédé, et pas uniquement aux températures des chambres froides.  L’usine doit répondre simultanément à plusieurs besoins : refroidissement du mix, maturation, congélation continue, durcissement rapide, conservation du produit fini et climatisation des salles de travail.

Le froid industriel glaces comme ingrédient technologique

La glace est une structure complexe composée d’eau congelée et d’une phase liquide concentrée. Elle contient aussi des matières grasses, des protéines et de l’air incorporé. Au cours de sa fabrication, l’objectif n’est pas seulement d’abaisser la température. Il consiste également à contrôler la formation des cristaux de glace et la stabilisation de l’émulsion.

Le procédé industriel comprend plusieurs étapes principales : le mélange, la pasteurisation, l’homogénéisation et le refroidissement. Ensuite, il se poursuit avec la maturation, la congélation dynamique, le formage, le durcissement et le stockage. Après la pasteurisation, le mix est rapidement refroidi jusqu’à la température de maturation. Il est ensuite maintenu à moins de 5 °C pendant au moins quatre heures. Cette étape favorise l’hydratation des protéines et des stabilisants, ainsi que la cristallisation partielle des matières grasses. Une maturation insuffisante peut provoquer des défauts de texture, des difficultés d’incorporation de l’air et une fonte plus rapide.La congélation continue constitue le cœur du procédé. 

Dans le freezer, le mix est refroidi tout en étant agité et foisonné, ce qui permet d’obtenir une structure semi-fluide. Environ la moitié de l’eau peut être congelée à la sortie, ce qui rend nécessaire une phase ultérieure de durcissement.

Durcissement rapide : la clé d’une texture fine

La taille des cristaux de glace est l’un des principaux indicateurs de qualité. Une congélation rapide produit de petits cristaux et une sensation plus onctueuse en bouche, tandis qu’une extraction lente de la chaleur favorise la formation de cristaux plus gros et une texture plus granuleuse.

Le tunnel de durcissement doit fournir de très basses températures, une vitesse d’air élevée et une distribution homogène sur l’ensemble des produits. Dans les procédés industriels, l’air peut circuler à une température proche de –40 °C. L’objectif est d’augmenter rapidement la proportion d’eau congelée. Par conséquent, le temps passé dans la zone thermique critique est réduit. Sur certaines lignes, le durcissement est considéré comme terminé lorsqu’au moins 80 % de l’eau est congelée.

Toutefois, il ne suffit pas d’installer une puissance frigorifique importante. La conception doit éviter les courts-circuits d’air, les zones mortes et les écarts de température entre les plateaux, les chariots ou les différents niveaux de produits. Le choix de l’évaporateur, la portée d’air, la pression disponible des ventilateurs et le système de dégivrage sont aussi importants que la puissance nominale.

Les unités évaporatrices murales de la série KV d’INTARCON sont conçues pour les tunnels de congélation. Elles sont équipées de ventilateurs à haut débit et à pression disponible élevée, avec une configuration adaptable aux chariots et des versions compatibles avec différents fluides frigorigènes.

Solutions frigorifiques INTARCON pour l’industrie de la glace

Une usine de fabrication de glaces présente des besoins frigorifiques différents : les phases de préparation et de maturation nécessitent des températures positives, les chambres de conservation fonctionnent à basse température, tandis que les congélateurs et les tunnels exigent des niveaux de température d’évaporation encore plus bas.

Cette diversité impose d’étudier soigneusement l’architecture frigorifique. Il est possible de recourir à des systèmes utilisant du glycol ou de la saumure, à la détente directe, au CO₂, à l’ammoniac à faible charge ou à des solutions hybrides. La configuration dépendra de la puissance, de la simultanéité des charges, des températures d’évaporation, des conditions climatiques, de l’agencement de l’usine, de la criticité du procédé et des possibilités d’extension.

Systèmes indirects au R290 : flexibilité et faible charge

Dans les applications de process, les systèmes indirects permettent de confiner le fluide frigorigène primaire dans une centrale compacte et de transporter l’énergie frigorifique au moyen de glycol ou de saumure. Cette solution facilite la distribution du froid vers les cuves de maturation, les échangeurs, les locaux de travail et les refroidisseurs d’air, tout en réduisant la quantité de fluide frigorigène circulant à l’intérieur de l’usine.

Les centrales intarCUBE R290 et intarWatt R290 d’INTARCON sont conçues pour produire de l’eau, du glycol ou de la saumure avec une charge réduite de propane. Les versions Full INVERTER modulent la puissance des compresseurs et adaptent la production frigorifique aux variations de la demande, un avantage particulièrement intéressant lorsque les équipes de production, les lots ou le nombre de lignes en fonctionnement varient.

Cette modulation réduit le nombre de démarrages et d’arrêts, améliore la stabilité de la température de départ et peut diminuer la consommation énergétique pendant les périodes de charge partielle. Certaines configurations permettent en outre de récupérer la chaleur afin de produire de l’eau chaude destinée au nettoyage, aux services auxiliaires ou au préchauffage.

Solutions au CO₂ pour l’industrie de la glace

INTARCON propose différentes solutions au CO₂ (R744) permettant de couvrir les besoins frigorifiques d’une usine de fabrication de glaces, depuis les chambres de conservation jusqu’aux tunnels de congélation :

• CO₂ transcritique – ECO₂Watt : permet d’intégrer au sein d’une même centrale les besoins en moyenne et basse température, avec des configurations à simple ou double aspiration et un gas cooler intégré. Il s’agit d’une solution adaptée aux installations industrielles souhaitant centraliser la production frigorifique destinée aux chambres froides, aux zones de process et aux applications de congélation.
• CO₂ subcritique R744/R290 – ECO₂Watt : particulièrement adapté aux applications de basse température, aux chambres de stockage de produits surgelés et aux tunnels de congélation. Le CO₂ fonctionne en cascade avec un circuit haute température au propane (R290), offrant ainsi une solution reposant exclusivement sur des fluides frigorigènes naturels.
• CO₂ subcritique – ECO₂Rack : destiné aux projets nécessitant une configuration plus flexible, avec simple ou double aspiration et possibilité de condenser le CO₂ au moyen d’eau ou de glycol. Cette architecture permet d’intégrer des applications de basse et de très basse température, telles que celles requises dans les procédés de congélation et de surgélation.

Ces solutions permettent d’adapter l’architecture frigorifique aux besoins spécifiques de chaque usine, en utilisant le CO₂ aussi bien pour la conservation des produits que pour les procédés de congélation les plus exigeants.

Ammoniac à faible charge pour les fortes puissances frigorifiques

Dans les usines de grande capacité, l’ammoniac reste une référence grâce à ses propriétés thermodynamiques. Les solutions monoblocs actuelles permettent de réduire la charge et de confiner le fluide frigorigène à l’extérieur ou dans des locaux techniques. Dans cette optique, les centrales frigorifiques ammolite NH₃ d’INTARCON sont conçues pour les applications industrielles de moyenne et basse température, avec condensation à air, compresseurs à vis à vitesse variable et une charge réduite de R717. Elles peuvent alimenter des circuits indirects au glycol ou à la saumure destinés aux process, aux chambres froides ou aux systèmes de durcissement des glaces.

INTARCON Smart Services : une supervision permettant d’anticiper les dérives

INTARCON Smart Services permet de superviser à distance le fonctionnement de l’installation frigorifique en analysant des paramètres tels que les températures, les pressions, la surchauffe, le fonctionnement des compresseurs, l’ouverture des vannes, les cycles de dégivrage, les consommations et les alarmes.

Ces informations permettent d’identifier les dérives, les pertes de performance ou les comportements anormaux avant qu’ils ne puissent affecter le processus de production, tout en facilitant le diagnostic et les interventions de maintenance.

Le service s’appuie sur la plateforme kiconex pour l’acquisition, l’enregistrement et l’analyse des données de l’installation, mais va au-delà d’une simple fonction de monitoring : avec INTARCON Smart Services, le client peut bénéficier de la supervision et du suivi spécialisés d’INTARCON concernant le fonctionnement de ses équipements frigorifiques.

En définitive, la conception frigorifique doit partir d’une question : de quoi la glace a-t-elle besoin à chaque étape pour préserver sa structure et sa qualité ? Lorsque l’installation est conçue autour de cette réponse, le froid cesse d’être un simple coût auxiliaire pour devenir un véritable outil de productivité, de différenciation et de maîtrise du produit.