ENGINEERINGNET.BE - « Nous avons développé en interne une solution de transport des produits frais et surgelés avec beaucoup d'innovation et de manière durable avec des remorques standards, sans aucun camion frigorifique. »
Le centre de distribution (CD) Collect&Go de Londerzeel déploie progressivement un nouveau système de livraison. Il livrait auparavant des produits frais avec un chariot chargé dans le frigo du point de collecte. Actuellement, ce transbordement n'a plus de raison d'être. Les produits commandés sont placés directement à l'entrepôt frigorifique du CD dans des box pliants agencés par paires dans une boîte réfrigérante nouvellement développée.
Des plaques eutectiques froides développées en interne gardent le contenu au frais. Les boîtes réfrigérantes chargées sont ensuite acheminées vers l'un des 210 points de collecte Collect&Go en Belgique. Lorsque le client vient retirer sa commande, un employé du magasin lit les données de température de la boîte concernée.
En effet, les points de collecte sont équipés de lecteurs qui affichent automatiquement les données du capteur et l'historique de la température de chaque boîte. Si ces données sont correctes, le paiement par le client s'ensuit et il emporte avec lui son box pliant contenant les produits. Il y a déjà actuellement 5.000 boîtes réfrigérantes individuelles pour produits frais en circulation chez Collect&Go. Le même concept est d'ailleurs actuellement utilisé pour les produits surgelés.
Boîte réfrigérante intelligente
L'ingénieur concepteur Erik Cousaert a inventé le concept de boîte réfrigérante. C'est en 2016 qu'il prenait l'initiative au département R&D de concevoir une boîte à refroidissement passif. Cela pouvait bien servir un jour … La boîte réfrigérante (1.200 x 600 x 400 mm) est exécutée en polypropylène expansé (PPE) noir. « Le PPE est très léger et a un excellent pouvoir isolant. Le matériau est facile à injecter et peut être pourvu d'une trappe. En outre, la boîte est 100% recyclable en fin de vie. »
Chaque boîte peut contenir deux box pliants côte à côte. À la partie supérieure, des plaques eutectiques en inox s'introduisent ou s'extraient de la boîte par un rail. Le soudage de ces dernières n'a pas été une mince affaire. Non seulement une précision de 0,2 mm était requise, mais la surface devait aussi être parfaitement lisse. Défi supplémentaire: les plaques eutectiques contiennent de l'eau.
Les coins de la plaque de base préformée sont soudés en premier. Ce ‘fond’ est ensuite rempli d'un mélange eau-graphite et le couvercle est soudé. Le graphite ajouté accroît le coefficient de conductivité thermique de l'eau d'un facteur 3. « En raison de cette conductivité accrue, la plaque ne refroidit pas d'abord sur la périphérie et les coins, mais maintient une température (glacée) identique partout. »
Vu l'usage du graphite, la plaque peut également être refroidie trois fois plus rapidement. L'application pour la surgélation nécessite un matériau dit à changement de phase avec un point de congélation de -26 °C. Dans ce cas-ci, une solution saline. « Aucun de ces matériaux n'est nocif en cas de fuite potentielle. Nous pouvons également doter la boîte d'un revêtement ou liner en aluminium thermoconducteur de panneaux d'isolation sous vide. »
Dans la boîte fraîche, nous avons des panneaux vip dans la paroi arrière, le fond et le couvercle. Pour la boîte de congélation, nous avons des panneaux vip tout autour. En contact avec les panneaux de refroidissement, le liner assure une meilleure répartition du froid à l'intérieur de la boîte. « Sans liner, la température d'équilibre est de 6 à 7 °C », calcule Cousaert. « Avec le liner, la boîte est facilement conservée à 2 à 3 °C de moins pendant une période accrue. »
Le congélateur à plaques ou le « gaufrier »
La plaque eutectique froide est congelée par refroidissement par contact. Cela nécessite non seulement un contact maximal par-dessus et sous la plaque mais également une puissance frigorifique gigantesque. « Le glycol n'était pas une option », explique Cousaert, qui est parti à la recherche de solutions au CO2.
Il a trouvé une machine qui fonctionnait à l'ammoniac chez un constructeur de machines danois pour l'industrie piscicole et de la viande. « Nous l'avons adaptée à nos besoins. » Le « système gaufrier » refroidit simultanément dix-huit plaques. Les éléments réfrigérants par contact en aluminium du système sont portés à -35 °C. Ces derniers sont posés hydrauliquement sur les plaques. Au-dessus et au-dessous. La planéité des plaques eutectiques est cruciale pour assurer le contact.
Efficacité et durabilité
Précocement lors du développement, des ateliers ont été organisés pour déterminer les besoins spécifiques de Collect&Go. Le chef de projet Peter De Bonte, a qui le projet était confié il y a deux ans : « Nous trimons encore sérieusement sur chaque élément. » Par exemple, les serrures et les charnières ; les premières boîtes réfrigérantes ont également été repensées pour permettre un empilage et un dépilage en douceur et pour maintenir la pile stable au cours du transport.
« Nous travaillons en outre sur la connectivité du capteur de température dans la boîte réfrigérante ; c'est elle qui transmet les valeurs mesurées à la plateforme IdO via bluetooth. Nos éléments réfrigérants sont d'un tout nouveau concept. Nous avons réalisé l'ingénierie du circuit de refroidissement ensemble avec le fournisseur de la machine. »
L'accent était mis sur une congélation rapide. Le congélateur à plaques fonctionne au CO2 dans la phase froide. « Nous évaporons facilement jusqu'à -38 °C à ce stade. » Il n’y a aucune perte par ventilation. Le refroidissement est effectué par des compresseurs dans un contrôle en cascade. La puissance peut être régulée à la demande. Le circuit de glycol fonctionne sur des chillers au propane qui refroidissent également le reste de l'espace réfrigéré du bâtiment. Les panneaux photovoltaïques sur le toit en fournissent l'énergie.
Automatisation
Lorsque le camion livre les produit frais le matin au point de collecte, il ramène les boîtes usagées au CD de Londerzeel. L'opérateur place les plaques chaudes sur une bande de liaison. Des « lames aérauliques » sèchent les plaques dans l'espace climatisé avant de les glisser dans le congélateur. Les plaques eutectiques sont contrôlées visuellement. La trieuse pondérale intégrée vérifie si toutes les plaques ont le poids attendu et ne fuient donc pas. « Notre automatisation prend en charge le transport et le traitement dans le congélateur », explique Sven Doms.
Il est le responsable de l'automatisation du parc machines et donc également du transport automatique de la chaîne du froid. Les plaques eutectiques sont congelées à -20 °C la veille de la livraison. Garder l'humidité hors de la machine était un défi. « Un point de rosée de -20 °C est idéal. Il y aura bien une certaine maturation mais elle est minime. »
Les plaques eutectiques sont ensuite placées dans un tampon de stockage de 5,7 m de haut pouvant contenir jusqu'à 1.500 plaques. Le tout se déroule dans un espace de 30 m sur 7,5 m et 6,7 m de haut. La température ambiante est de -7 °C. « L'automatisation est entièrement conçue en interne », déclare Doms.
« Par exemple, pour l'alimentation des plaques eutectiques dans le congélateur, nous avons opté pour des capteurs mécaniques plus robustes qui s'escamotent lorsque la plaque passe. Avec des mesures optiques, le risque d'erreur de comptage était trop grand. » Ce compte doit être ‘correct’. Toujours. Actuellement, le congélateur est toujours chargé et déchargé manuellement.
Les ingénieurs sont maintenant pleinement engagés dans l'automatisation du système de convoyage d'amenée et d’extraction. Les plaques seront automatiquement placées sur un convoyeur à rouleaux et entreront et sortiront six à la fois du congélateur à plaques. Dans un deuxième temps, le chargement et le déchargement des boîtes réfrigérantes seront également automatisés.
« Nous sommes fiers de cette réalisation », déclare Doms ; il souligne à ce sujet la nature multidisciplinaire du projet et la collaboration avec des partenaires externes. « Covid a mis une couche captivante supplémentaire par-dessus. L'incertitude sur la disponibilité des matériaux, les fluctuations de prix, les délais de livraison, etc. L'ingénierie à distance d'une boîte n'est pas non plus facile. À un certain moment, des méthodes hands-on s'imposent. »
Technologie intelligente brevetée
« Nous avons développé une solution comportant des techniques intelligentes, telles que la surveillance de la température, qui pourrait être commercialisée », explique Erik Cousaert, ingénieur de conception. Tout comme pour le ‘liquid ice container’ précédemment développé. Ce dernier contient un mélange congelé et pourtant liquide d'eau et d'éthanol. Colruyt Group a déposé un brevet sur l'ensemble du concept de boîte réfrigérante et de plaque eutectique froide et sur la méthode de congélation spéciale des plaques eutectiques en inox. Le premier a déjà été validé. Le second suit. Des entreprises extérieures au Colruyt Group sont également intéressées par l'utilisation sous licence de cette technologie spéciale.
