Le broyage cryogénique, également appelé broyage à froid, est une technique spécialisée qui consiste à refroidir les matériaux à très basse température à l'aide de fluides cryogéniques tels que l'azote liquide avant de les broyer en fines particules.
Cette méthode est particulièrement efficace pour les matériaux qui deviennent cassants à basse température, ce qui permet un broyage plus efficace.
Les principaux avantages du broyage cryogénique sont la préservation des huiles et des arômes volatils, un meilleur aspect du produit et une décoloration réduite.
Il résout les problèmes courants du broyage conventionnel, tels que la production de chaleur, l'oxydation et l'agglutination de la matière, en fragilisant la matière à des températures cryogéniques, ce qui facilite le broyage sans les inconvénients associés au broyage à température ambiante.
7 points clés expliqués
1. Définition et principes de base du broyage cryogénique
Définition de la rectification cryogénique: Le broyage cryogénique consiste à refroidir des matériaux à des températures extrêmement basses à l'aide de fluides cryogéniques tels que l'azote liquide (LN2) avant de les broyer en fines particules.
Origine de la cryogénie: Le terme "cryogénie" est dérivé des mots grecs "kryos" (froid ou congélation) et "gènes" (naître ou produire).
Matériaux adaptés au broyage cryogénique: Cette technique est utilisée dans divers domaines, notamment l'acier cryogénique, les thermoplastiques, les thermodurcissables, les explosifs et les épices.
2. Avantages du broyage cryogénique
Préservation des huiles volatiles et des arômes: Dans les industries telles que la transformation des épices, le broyage cryogénique réduit considérablement la perte d'huiles volatiles et d'arômes, qui sont essentiels à la qualité du produit.
Meilleure apparence du produit: Le procédé permet de conserver l'aspect original du produit, en évitant la décoloration qui se produit souvent lors d'un broyage conventionnel.
Réduction des dommages thermiques: En contrôlant la température pendant le meulage, le meulage cryogénique minimise les dommages thermiques, qui sont un problème courant dans les processus de meulage conventionnels.
3. Mécanisme du prépolissage cryogénique
Fragilisation des matériaux: Presque tous les matériaux deviennent cassants lorsqu'ils sont exposés à des températures froides. Le meulage cryogénique exploite cette propriété en utilisant l'énergie froide des fluides cryogéniques pour fragiliser le matériau avant et pendant le processus de meulage.
Surmonter les problèmes liés à la rectification en milieu ambiant: Le meulage traditionnel à température ambiante peut entraîner le ramollissement, l'adhésion et l'agglutination des matériaux élastiques, ce qui conduit à un colmatage et à une réduction de l'efficacité. Le broyage cryogénique résout ces problèmes en fragilisant le matériau, ce qui facilite le broyage en fines particules sans agglutination.
4. Fluides cryogéniques utilisés
Fluides cryogéniques courants: La glace sèche et l'azote liquide sont les agents cryogéniques les plus utilisés dans l'industrie du broyage d'épices. L'azote liquide est particulièrement efficace en raison de sa température extrêmement basse, qui peut atteindre -196°C.
Effet sur les propriétés des matériaux: Lorsque les matériaux sont refroidis avec de l'azote liquide, leurs propriétés changent, ce qui les rend plus fragiles et plus faciles à broyer sans les inconvénients de la chaleur et de l'oxydation.
5. Applications et développement
Industrie de transformation des épices: Le broyage cryogénique est largement utilisé dans l'industrie de transformation des épices pour préserver les composés aromatiques et gustatifs présents dans les épices. Il permet de maintenir une température basse en continu dans le moulin, ce qui permet de conserver la plus grande partie de la force de l'arôme par unité de masse d'épices.
Développement de systèmes de refroidissement: Le développement de broyeurs à basse température implique la conception de serpentins de refroidissement (évaporateurs) et la sélection de réfrigérants et de compresseurs en fonction de la charge de réfrigération calculée à partir des dimensions de la chambre de broyage.
6. Comparaison avec le broyage conventionnel
Efficacité énergétique: Dans le broyage conventionnel, seul 1 % de l'énergie totale appliquée est utilisé pour le processus de broyage, les 99 % restants étant dissipés sous forme de chaleur. La rectification cryogénique, en revanche, exploite l'énergie froide des fluides cryogéniques pour rendre le processus de rectification plus efficace.
Résolution des problèmes: La rectification cryogénique permet de résoudre les problèmes courants de la rectification conventionnelle, tels que la production de chaleur, l'introduction de contraintes de traction, la réduction de la durée de vie des outils, l'encrassement et le gommage des fraises, ainsi que l'oxydation.
7. Applications pratiques
Prépolissage fin des matériaux viscoélastiques et plastiques: Le meulage cryogénique est particulièrement utile pour le meulage fin des matériaux viscoélastiques et plastiques, dont le meulage à température ambiante est souvent coûteux en énergie et en argent. En refroidissant ces matériaux avec de l'azote liquide, ils deviennent cassants et peuvent être broyés plus efficacement.
Installations de broyage innovantes: Des sociétés comme le groupe Messer utilisent des installations de broyage innovantes avec des refroidisseurs à vis à palettes et fournissent de l'azote liquide cryogénique ou du dioxyde de carbone pour maintenir la qualité du produit pendant le processus de broyage.
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