Amenée à changer un tunnel de surgélation qui avait atteint 20 ans dans son usine Frosta de Lommatzsch en Allemagne, l’entreprise a opté pour un système de surgélation GEA.

Les caractéristiques du système GEA qui ont fait pencher la balance en sa faveur sont son enceinte isolée entièrement soudée de configuration modulaire, ses fonctions de dégivrage séquentiel et ses améliorations technologiques. Les légumes récoltés frais peuvent maintenant être traités plus vite chez Frosta, car le surgélateur qui a un débit de 17 tonnes métriques à l’heure permet une cadence de près de 15 % plus élevée que son prédécesseur. Les gains de productivité sont encore plus élevés, car le nouveau système ne requiert qu’un cycle de dégivrage par semaine.

La société Frosta

Usine Frosta
Usine Frosta à Lommatzsch, Allemagne

Frosta est un des plus gros producteurs d’aliments surgelés d’Europe. Depuis 1978, Frosta s’est spécialisé exclusivement dans les produits alimentaires surgelés. C’est le leader du marché des plats cuisinés surgelés en Allemagne et de celui du poisson surgelé en Pologne. Sur son site de production de Saxe, l'entreprise produit annuellement près de 40 000 tonnes de légumes. Les petits pois et les carottes représentent le gros des légumes traités, soit près de 13 000 tonnes par an. Les épinards et les haricots verts viennent respectivement en troisième et quatrième positions. Ce mélange de légumes assure un flux pratiquement ininterrompu d’aliments frais arrivant dans les installations, du printemps au mois de novembre.

Le traitement en deux stades échelonne les procédés de production

Si les petits pois, les choux de Bruxelles et les haricots verts sont surgelés entiers, les épinards, les choux blancs et les carottes entrent dans le surgélateur émincés ou hachés. De cette façon, les dimensions et le poids des produits à surgeler varient des petits pois délicats aux lamelles de carottes de quelques millimètres d’épaisseur. Les légumes sont surgelés dans deux lignes de production parallèles dans des tunnels de surgélation, ce après quoi ils sont conditionnés en plus grosses unités avant d’être placés dans un espace de stockage intermédiaire. Ils y restent jusqu’à ce qu’il soit nécessaire de les en sortir pour la production des produits finis : des jardinières de légumes prêtes à cuire variées. 

Évaluation des offres sur la base des caractéristiques techniques

Frosta a changé un de ses deux tunnels de surgélation en 2016. En tant que Directeur technique Michael Huttary explique : « Ce surgélateur avait déjà 20 ans et ses dysfonctionnements commençaient à nous donner du fil à retordre. C’est pourquoi nous avons décidé en 2015 de le changer. » L'entreprise attendait d’un nouveau tunnel de surgélation qu’il augmente la capacité de production (son ancien surgélateur surgelait 15 tonnes de petits pois à l’heure) et s’adapte facilement aux divers types de légumes traités. Frosta a rédigé un cahier des charges précis. Ils ont reçu quatre offres et ont finalement choisi celle de GEA, car le tunnel de surgélation proposé présentait de nombreuses caractéristiques fonctionnelles qui n’étaient pas disponibles chez d'autres fabricants. En 2015, GEA a dessiné le tunnel de surgélation en étroite collaboration avec l’équipe de Frosta, avant de l’installer en 2016, puis de le mettre en service.

Travailler avec des parois et des planchers isolés

Petits pois dans un tunnel de surgélation
Le nouveau tunnel de surgélation traite jusqu’à 17 tonnes métriques de petits pois à l’heure

Parmi les caractéristiques spécifiques du nouveau tunnel de surgélation GEA, il faut citer son enceinte en acier inoxydable composée de modules. Les parois et planchers de cette enceinte sont thermiquement isolés. La conception modulaire unique du surgélateur simplifie la préfabrication du système, sa livraison à l’usine et les procédures de montage. L’isolation thermique empêche la formation de ponts froids, ce qui élimine le besoin d’isolation et de chauffage au sol séparés pour protéger les fondations du bâtiment. La conception personnalisée a permis une utilisation efficace d’un espace au sol restreint et a augmenté la capacité de surgélation à 17 tonnes à l’heure : 2 tonnes de plus qu’avec l’ancien système, soit pas moins de 15 % de hausse (pour les petits pois).

Une autre caractéristique, particulièrement bien accueillie par Frosta, est le dégivrage séquentiel des échangeurs thermiques. Cette opération repose sur l’arrêt séquentiel (l’un après l'autre) des 12 ventilateurs individuels, ce qui permet de rincer l’échangeur thermique arrêté au gaz chaud pour en éliminer le givre. Le clapet d’aération de chaque ventilateur se ferme automatiquement lorsque le ventilateur s’arrête, et le procédé de dégivrage n’a du coup pratiquement aucune influence sur la température à l’intérieur du surgélateur. La conception n-1 de la ligne de congélation superficielle et des zones de finition assure la surgélation requise, y compris pendant le dégivrage. Michael Huttary explique : « Dans la partie avant du surgélateur où les légumes relâchent de l’eau, le dégivrage est plus souvent nécessaire que dans la partie arrière. »

Une conception à échangeurs thermiques pour une efficacité de procédé maximale

Ventilateurs échangeurs de chaleur
Dans le cadre des procédures de dégivrage séquentiel, les ventilateurs des échangeurs de chaleur individuels sont arrêtés pour être remplis de gaz chaud et faire fondre la couche de givre.

En ce qui concerne le procédé, le givrage est plus important au niveau des échangeurs thermiques que du côté des ventilateurs. Pour éviter que du givre ne s’accumule fréquemment sur les ailettes des échangeurs, l’espacement de celles-ci côté procédé est près de deux fois celui côté ventilateurs. Le résultat est un compromis optimal entre la fréquence de dégivrage et l’efficacité du système. Un espacement moindre des ailettes devraient théoriquement permettre un meilleur transfert de chaleur, mais le givrage des ailettes serait alors plus fréquent. Par conséquent, il y aurait de plus grosses baisses de pression – c’est-à-dire que les ventilateurs consommeraient plus d’électricité – et les échangeurs de chaleur auraient besoin de dégivrages plus fréquents. Mais tout cela entraverait l’efficacité générale du procédé.

Un nettoyage automatique n’est nécessaire qu’une fois par semaine

Il est possible de faire fonctionner le tunnel de surgélation pendant six jours d’affilée sans nettoyage. Cela est possible grâce à la fonction de dégivrage séquentiel automatique et à d’autres composants périphériques comme les systèmes de nettoyage continu des courroies. Une fois par semaine, le tunnel de surgélation est complètement dégivré et nettoyé, opération pour laquelle une fenêtre temporelle de 12 heures est nécessaire. Le système de nettoyage en place (NEP) effectue ce nettoyage en près de 10 heures. Le fond du surgélateur est incliné pour assurer un drainage fiable du liquide de nettoyage. Cela empêche l’accumulation d’eau au fond du surgélateur, ainsi qu’une éventuelle augmentation du givre sur les échangeurs de chaleur.

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