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International audience; This work is part of a research activity aiming to improve and to optimise air-distribution systems in refrigerated vehicles in order to decrease the temperature differences throughout palletised cargos. This condition is essential in order to preserve the quality, safety and shelf life of perishable products. The present study reports on the numerical and experimental characterization of airflow within a semi-trailer enclosure loaded with pallets. The experiments were carried out on a reduced-scale (1:3.3) model of a refrigerated-vehicle trailer. The performance of ventilation and temperature homogeneity were characterized with and without supply air duct systems. Both configurations are extensively used in refrigerated transport. The numerical modelling of airflow was performed using the Computational Fluid Dynamics (CFD) code Fluent and a second-moment closure, the Reynolds stress model (RSM). The results obtained using the RSM model showed good agreement with the experimental data. Numerical and experimental results clearly show the importance of air ducts in decreasing temperature differences throughout the cargo.

[Departement_IRSTEA]EA [TR1_IRSTEA]TEPSA / ENERFRI; International audience; Many studies have been carried out on two-phase flow heat transfer in channels with hydraulic diameter bigger than 6 mm, but relatively little work has been done for small diameter channels in the meso and compact range (diameter from 0.1 to 3 mm). The use of exchangers with small channels in refrigeration units, which are very numerous besides, could bring a significant reduction of the internal volume of the exchanger, and therefore diminish the refrigerant charge of the whole refrigerating system. One can imagine the interest to widen knowledge on the flow and the heat transfer in small-diameter tubes. This paper examine the thermal behavior of refrigerants boiling in small pipes. The correlations available for in-tube evaporation heat transfer coefficient are discussed and evaluated, when possible, and new research areas of relevance than can contribute to expand the use of small-diameter channels evaporators in refrigeration units are suggested.

International audience; This paper describes an easy-to-use and accurate method to calculate some of the thermophysical properties of aqueous solutions which are used as secondary refrigerants. This method is based on the correction of the ideal behaviour of aqueous solutions by excess functions. This method allows to determine the following properties: freezing points, densities, heat capacities, thermal conductivities and dynamic viscosities. As an illustration, it is applied to aqueous solutions of (i) ethyl alcohol, (ii) ammonia, (iii) sodium chloride, (iv) ethylene glycol and (iii) propylene glycol.; Cet article présente une méthode facile à mettre en oeuvre et précise du calcul des propriétés thermophysiques des solutions aqueuses utilisées comme fluides frigoporteurs monophasiques. Cette méthode est basée sur la correction du comportement idéal des solutions aqueuses en utilisant des fonctions d'excès. Elle est utilisée pour déterminer les propriétés suivantes : températures de cristallisation commençante, masses volumiques, chaleurs spécifiques, conductivités thermiques et viscosités dynamiques. A titre d'illustration, le modèle proprosé est appliqué aux solutions aqueuses de (i) éthanol, (ii) ammoniaque, (iii) chlorure de sodium, (iv) éthylène glycol et (iii) propylène glycol.

International audience; A survey was carried out in France from April to June 1999. Temperatures were recorded at three levels (top, middle and bottom) of the refrigerator compartment using a data logger. A questionnaire was filled in, enabling the following information to be obtained: characteristics of the family, characteristics of the refrigerator and the use conditions. One hundred and forty-three domestic refrigerators were surveyed, but due to various technical problems, only 119 sets of recorded temperatures were exploitable. The temperatures of the surveyed refrigerators were: average 6.6 °C, minimum 0.9 °C and maximum 11.4 °C. Statistical analysis such as clustering and segmentation were used. It was found that the heterogeneousness of temperature inside each refrigerator seems to be dependent on the type. This study shows the influence of the use conditions on the temperature. No one factor exerts a single direct effect; a combination of the effects of all factors is observed.; Une enquête a été réalisée en France durant les mois d'Avril et Juin 1999. Des températures ont été enregistrées à trois niveaux (haut, milieu et bas) du compartiment du réfrigérateur en utilisant un enregistreur de températures. A l'aide d'un questionnaire, les informations suivantes ont pu être obtenues : caractéristiques de la famille, caractéristiques du réfrigérateur et conditions d'utilisation. L'enquête a porté sur cent quarante quatre réfrigérateurs ménagers, mais pour divers problèmes techniques, seul 119 fichiers de températures ont pu être exploités. La température moyenne des réfrigérateurs est de 6,6 °C (minimum 0.9 °C et maximum 11.4 °C). Des analyses statistiques telles que l'arbre de classification et de segmentation ont été utilisées. L'étude a montré que l'hétérogénéité de température dans le compartiment d'un réfrigérateur dépend du type de réfrigérateur. L'influence des conditions d'utilisation est mise en évidence. Le niveau de température des réfrigérateurs est le résultat de nombreuses interactions entre les différents paramètres et non d'un seul des paramètres en particulier.

International audience; This work reports on the use of insulated pallet covers to provide thermal protection for heat-sensitive foodstuffs, in particular during logistic operations carried out in an uncontrolled temperature atmosphere. The effectiveness of these insulating devices in reducing the rate of temperature changes allows the products to be transported in a semitrailer without refrigeration or to be stored temporarily on unrefrigerated docks. Consequently, logistic operations can be managed with more flexibility. To evaluate the performance of the insulating device, temperature rises within covered pallets were investigated numerically and experimentally. The experiments were carried out on an individual pallet and on a whole load. All experiments were performed in a temperature-controlled test room. A three-dimensional (3-D) finite-volume heat transfer model was developed using the computational fluid dynamics (CFD) code Phoenics. The model took into account the thermal characteristics of products and insulating covers, the arrangement of the pallets in the vehicle and the external conditions of ambient temperature and solar exposure. The good agreement obtained between experimental and numerical results shows that the model can be used to estimate the average transportation or storage duration for heat-sensitive products under given ambient conditions.; Le travail porte sur l'utilisation des housses isolantes pour assurer la protection thermique de palettes de produits thermo-sensibles transportés lors d'opérations logistiques effectuées dans des conditions ambiantes à température non maîtrisée. La réduction des remontées en température apportée par les housses permet d'envisager le transport de ces produits dans une semi-remorque bâchée non munie de groupes frigorifiques ainsi que leur stockage provisoire sur des quais non réfrigérés. Afin d'évaluer les performances thermiques des housses, les évolutions de température au sein des palettes protégées ont été caractérisées numériquement et expérimentalement. Les expériences ont été effectuées sur une palette individuelle et sur un chargement de palettes dans des conditions à température maîtrisée. Une approche tridimensionnelle a été élaborée avec la méthode des volumes finis sur le code Phoenics. Le modèle prend en considération les caractéristiques thermophysiques des produits, des housses, la disposition des palettes, les conditions ambiantes et le flux solaire. Un bon accord a été observé entre les données numériques et expérimentales et montre que le modèle peut être utilisé pour estimer les temps de séjour qu'il convient de respecter lors de transport des produits sensibles dans des conditions ambiantes.

International audience; The authors have developed a model of coupled heat and mass transport within porous medium (sheet) saturated with an aqueous solution of initial non-zero solute concentration. The novel contribution of the present work is the resolution of the equations for simultaneous heat and mass flows at one of the interfaces for a wide range of temperatures and concentrations. Good agreement was noted between simulated and experimental data. The results presented also underline the fact that this knowledge model helps to clarify our understanding of the interaction mechanisms between heat and mass transport during the immersion freezing process.; Les auteurs ont développé un model de transport couplant la chaleur et la masse dans un milieu poreux saturé avec une solution aqueuse avec une concentration initiale non égale à zéro en soluté. Les travaux présents apportent une nouvelle résolution des équations pour les écoulements simultanés de chaleur et de masse à un des interfaces pour diverses températures et concentrations. Les données simulées et expérimentales concordent. Les résultats présentés soulignent aussi le fait ce modèle de savoir aide à la compréhension des mécanismes d'interaction entre le transport de chaleur et de masse pendant le processus d'immersion réfrigérante.

[Departement_IRSTEA]GEAPA [TR1_IRSTEA]42 - ALITECH / TRANSFRI; International audience; An experimental apparatus putting one face of a water-saturated glass bead bed in contact with a high-concentration (~23% NaCl) aqueous freezant (the other face being insulated thermically and from mass transfer) was constructed to study simultaneous heat and mass transfer at the product/solution interface and within the product more closely than it is possible in real foods. The selected flow allowed uniform heat treatment (constant heat transfer coefficient) over a large part of the product. The apparatus was used to monitor three elements within the product: temperature profiles, NaCl concentration profiles for the liquid phase and freezing and thawing fronts. First results showed that a surface layer of highly impregnated non-frozen product was present at the end of freezing. If the frozen product was left in contact with the refrigerating solution, progressive thawing occurred from the surface inwards ; thawed layer thickness seemed to be a linear function of the square root of time.; Un dispositif expérimental mettant en contact sur une face un lit de billes de verre saturé en eau avec un liquide réfrigérant fortement concentré (~23% en NaCl) a été élaboré, en vue d'étudier plus finement que sur aliments réels, les transferts simultanés de chaleur et de matière prenant place à l'interface liquide/produit et au sein du produit. L'écoulement choisi autorise un traitement thermique uniforme (coefficient d'échange thermique constant) sur une large partie du produit. Le dispositif permet au sein du produit de suivre les profils de température, de concentration en NaCl de la phase liquide et les fronts de congélation et décongélation. Les premiers résultats montrent qu'à l'issue de la congélation, il peut exister une couche superficielle de produit non congelée et fortement imprégnée. Lorsque le produit, une fois congelé, est laissé en contact avec le liquide réfrigérant, une décongélation progressive du produit s'opère à partir de la surface, et semble avancer comme la racine carré du temps.

International audience; Immersion chilling and freezing (ICF) consists of dipping a food material in an aqueous freezant (AF). During ICF, mass transfer (solute, water) arise at the solid/liquid interface before and after thermal equilibrium (denoted respectively the primary and secondary stages). The aim of this work was to assess the evolution of mass transfer against time during the secondary stage. Apple cylinders (height 3 cm, diameter 2 cm, initial temperature 5 degrees C) were soaked in four different AF: a binary monophasic NaCl-water liquid (m(1) = 4.55 mol.kg(-1)), a biphasic mixture (m(1) = 4.25 mol.kg(-1)) obtained from a binary NaCl-water solution, and two ternary NaCl-sucrose-water liquids (m(1) = 4.55 mol.kg(-1) m(1) = 0.5 or 2 mol.kg(-1)). The effect of temperature (-178 -17.4, -5 degrees C), composition and physical state (monophasic/biphasic) of the freezant, and of time duration (6h, 21 d) on mass transfer during the secondary stage were assessed. Results showed that mass transfer was lower over the whole process (stages I and II) when the AF temperature was lower, for example, after 6 h WL and SG were less than 2% of initial material (i.m.) at T-AF = -17.8 degrees C, against more than 7% im. at T-AF = -5 degrees C. The addition of sucrose in the AF led to a subsequent increase in WL (which could be as high as 29% i.m. after 21 d), but did not affect significantly SG levels over 21 d storage. Only the use of a biphasic mixture could limit mass transfer (less than 3.5% i.m, after 21 d).; La congélation par immersion (CPI) consiste à immerger un produit alimentaire dans une solution aqueuse concentrée appelée réfrigérant (AF). Au cours du procédé de CPI, des transferts de matière prennent place à l'interface solide/liquide, ceci avant et après que l'équilibre thermique soit atteint (faisant référence respectivement aux phases primaire et secondaire d'imprégnation). L'objectif de ce travail est de mieux caractériser les cinétiques de transferts de matière au cours de la phase secondaire. Des cylindres de pomme (hauteur 3 cm, diamètre 2 cm, température initiale 5°C) sont immergés dans quatre réfrigérants différents : une solution binaire eau-NaCl à l'état liquide (m1=4.55 mol.kg-1), un mélange biphasique (m1=4.25 mol.kg-1) obtenu à partir d'une solution binaire eau-NaCl, et deux solutions ternaires eau-NaCl-saccharose à l'état liquide (m1=4.55 mol.kg-1, m2=0.5 ou 2mol.kg-1). L'influence de la température (-17.8, -17.4, -5°C), de la composition et de l'état physique (monophasique ou biphasique) du réfrigérant, et de la durée d'immersion (6h, 21 jours) sur les transferts de matière au cours de la phase secondaire a été étudiée. Les résultats montrent que les transferts de matière sont les plus faibles lorsque la température du réfrigérant est la plus basse possible ; par exemple après 6 heures d'immersion les pertes en eau et les gains en sel sont inférieurs à 2%(base humide) pour TAF= -17.8°C, alors qu'ils atteignent plus de 7%(base humide) pour TAF= -5°C. L'ajout de saccharose au réfrigérant provoque une augmentation des pertes en eau du produit (qui peuvent atteindre 29% après 21 jours de stockage), mais n'affecte pas de manière significative le niveau d'imprégnation en sel. Seul le recours à un mélange biphasique (liquide+cristaux de glace) a permis de limiter les transferts de matière ; par exemple, les perte en eau et gain en sel sont inférieurs à 3.5% après 21 jours d'immersion.

International audience; An experimental aerodynamic study was carried out in order to obtain a better understanding of the heterogeneous treatment observed during the forced convection cooling of products conditioned in bins. Velocity and turbulence intensity were measured at different depths inside a bin of spherical products. Airflow was far from being a plug flow: the air was introduced at the centre of the inlet wall and progressively redistributed over the width of the bin, generating two lateral back-mixings. From the fourth row of spheres onwards, the air flowed preferentially in the empty space between the bin in question and the one above, i.e. above the products, and between the products and the bin walls. The turbulence generated behind the products increased turbulence intensity by up to 60%, The study gives a clearer explanation (detailed in Part II) of the heat transfer phenomena observed experimentally. Changes in bin geometry are recommended to improve airflow around the products.; Une étude aérodynamique expérimentale a été effectuée afin d'obtenir une meilleure compréhension concernant le traitement hétérogène observé pendant le refroidissement par convection forcée des produits conditionnés dans des cagettes. La vitesse et l'intensité de turbulence ont été mesurées à différentes profondeurs à l'intérieur d'une cagette remplie de produits sphériques. L'écoulement était loin d'être homogène et de type " écoulement piston" : l'air était introduit par le centre de la paroi d'entrée et il était progressivement redistribué sur la largeur de la cagette, générant deux recirculations latérales. A partir de la quatrième rangée de sphères, l'air s'écoulait préférentiellement dans l'espace vide entre la cagette en question et les sphères placées juste en bas. La turbulence générée derrière les produits s'élevait de 60%. L'étude donne une plus claire explication (détaillée en partie II) sur les phénomènes de transfert de chaleur observés expérimentalement. On recommande des changements dans la géométrie de la cagette dans le but d'améliorer l'écoulement d'air autour des produits.

International audience; The estimation of surface temperature of food products cannot be easily practised by a direct measurement (by contact). Several approaches were proposed by this study : using only an infrared measurement ; using only temperatures measured inside the product (inverse method) ; using at once infrared measurement, internal product temperatures and vapour temperature (identification of the parameters of a simplified transfer model). The estimated results were compared to the experimental values obtained by a flash vapour treatment of a cube of PTFE. In this case, the surface temperature could be measured with a thermocouple applied ot the surface. The last approach gave satisfying results and was used afterwards for the estimation of surface temperature of pieces of meat.; L'estimation de la température de surface de produits alimentaires est quasiment impossible à réaliser par une mesure directe (par contact). Plusieurs approches ont été proposées par cette étude : utiliser uniquement une mesure par infrarouge ; utiliser uniquement des températures internes du produit (méthode inverse) ; utiliser à la fois la mesure par infrarouge, la température interne du produit et la température de vapeur (identification des paramètres du modèle de transfert simplifié). Les résultats du modèle ont été comparés avec les valeurs expérimentales obtenues par un traitement flash à la vapeur de PTFE. Dans ce cas, la mesure par contact de la température de surface est possible à l'aide d'un thermocouple collé à la surface. La dernière approche a donné les meilleurs résultats et elle a été utilisée par la suite pour estimer la température de surface des morceaux de viande.

Drying of carrots in hot air was studied. First, experiments on thin layer drying were carried out by using various air conditions. Then, an equation for carrot drying in a thin layer was developed using an exponential model. Heat and mass balances on air and on product were used to predict their changing characteristics during drying. This model was used to simulate carrot drying in a deep bed. A good agreement between experimental and calculated values was obtained except for the air temperature at the outlet. It was found that the experimental value is lower than the calculated one. This may be due to measurement difficulty and the complexity of several phenomena occurring during drying, which are not taken into account in the model.

Immersion freezing of foodstuffs consists in diving the food into a liquid at low temperature (T; La congélation par immersion des denrées alimentaires consiste à plonger les denrées dans un liquide à basse température (T

International audience; This paper focuses on the comparison of the behaviour of green beans during immersion freezing (IF) in brine at -17.5°C, and conventional air-blast freezing (-30°C, 3m.s-1). The criteria used to evaluate the influence of the process were the thermal behaviour, the salt uptake and sensory evaluation. The main results were that the IF treated beans were frozen up to 4 times faster than for air blast freezing, the overall salt uptake was < 0.56% and sensory panellists preferred IF beans because of their texture.; Cet article compare les comportements des haricots verts pendant la congélation par immersion(CI) et pendant la congélation conventionnelle par air. Les critères pour évaluer l'influence des traitements furent le comportement thermique, la teneur en sel et l'analyse sensorielle. Les principaux résultats montrent que les haricots verts traités par (CI) congèlent jusqu'à 4 fois plus rapidement pour une teneur en sel inf. à 0.56% et que le jury d'analyse a preféré les haricots traités par (CI) pour leur texture.

International audience; The aim of this work was to verify whether the existence of an impregnated, non-frozen surface layer of a product was theoretically possible during immersion freezing. A simple model of heat and mass transfer in a porous medium was developed for this purpose. The equation system was solved analytically for the time interval before the product starts to freeze. Two dimensionless groups, representative of the interaction between heat and mass transport during the initial moments of treatment, were identified. These numbers estimated for real foods are close in value to those of a glass bead bed which for this point-of-view, can get the status of model food. Simulations carried out on the glass bead bed also clearly demonstrated that there is a surface layer which does not freeze. The existence of such a layer in foodstuffs treated by immersion freezing would explain the persistence of high impregnation observed even after the formation of a freezing front.; L'objectif de ce travail est de vérifier si pendant la congélation par immersion d'un produit, l'existence d'une couche superficielle imprégnée et non congelée est théoriquement possible. Pour ce faire, un modèle simple de transferts de chaleur et de matière au sein d'un milieu poreux est développé. Le système d'équations est résolu analytiquement sur l'intervalle de temps où le produit n'a pas commencé à congeler. Deux nombres adimensionnels, représentatifs de la compétition entre transports de chaleur et de matière, ont ainsi été élaborés. Les valeurs de ces deux nombres pour un aliment réel et un lit de billes de verre sont proches, et donc leur comportement thermique et matière au cours des premiers instants de traitement. Parallèlement, les simulations réalisées sur lit de billes de verre montrent clairement qu'il existe une couche superficielle qui ne congèle pas. L'existence de cette couche sur les aliments traités par RCPI permettrait d'expliquer la persistance d'une imprégnation forte même après la formation d'un front de congélation.

Direct contact chilling and freezing in a concentrated aqueous solution consists in soaking foodstuffs into a chilled aqueous solution (

The effect of immersion chilling and freezing (ICF) process parameters (solution -ternperature, concentration and composition, initial food temperature) on heat and mass transfer was studied on apple cylinders dipped into a sodium chloride aqueous solution, with particular emphasis on the unsteady-state period (first hour of treatment). Food behaviour was characterized for various thermal processes; the levels of salt impregnation in chilling and supercooling conditions, at 2 'C and - 10 'C, respectively, were similar (3% i.m. after 1 h of processing) and much higher than in freezing at - 17.8 'C (0.6% initial mass for the same processing time). Further control of solute entrance in freezing conditions could be achieved through food surface treatments, including precoating with cold water before ICF; use of a complex immersion solution containing a high molecular weight of solute; quick freezing of the outer food layer. Above all, the frozen water fraction inside the food was found to be an important factor governing solute entrance in freezing conditions.

International audience; Immersion contact chilling and freezing (ICF) in aqueous refrigerating media consists of soaking foodstuffs in a cooled aqueous solution. Binary brine solutions (sodium chloride, calcium chloride) are usually used, and less frequently ternary or more complex solutions such as water+salt+ethanol or water+sugars. The advantages claimed for ICF include shorter processing times, consequent energy savings and better food quality. This freezing technique nevertheless has a limited range of applications as it is not yet fully developed, in particular because of the problem of uncontrolled penetration of solutes into the food material. Recent advances in ICF process involve a detailed understanding of multicomponent mass transfer during soaking processes and solution properties at low temperatures. These advances should be of practical benefit, opening the way for new applications in the chilled and frozen food sector. The present paper comprehensively reviews the current state of the art and analyzes new prospects for the ICF process.; La réfrigération et la congélation par immersion dans des milieux réfrigérants aqueux consistent en le trempage des aliments dans une solution aqueuse refroidie. Les solutions les plus souvent utilisées sont des solutions salines binaires (chlorures de sodium et de calcium). Plus rarement, on emploie des solutions ternaires ou des solutions plus complexes telles que eau+sel+éthanol ou eau+sucres. Les avantages revendiqués du procédé sont : un temps de traitement plus court, des économies d'énergie et l'obtention d'aliments d'une meilleure qualité. Cependant, les applications de cette technique de congélation sont limitées, car son développement est encore en cours ; la pénétration aléatoire des solutés dans des aliments est un problème qui reste à résoudre. Une approche qui consiste à élucider le transfert massique de plusieurs composants lors du trempage et les propriétés des solutions à basse température a permis récemment de progresser dans le domaine de réfrigération par immersion. Ce progrès devrait avoir des retombées pratiques qui ouvriront la voie aux applications nouvelles dans le secteur des aliments réfrigérés ou congelés. Cet article passe en revue la technologie de pointe actuelle et analyse les perspectives du procédé.