BR112012012350A2 - banho de imersão de nitrogênio líquido de recirculação e método para congelamento de um produto nele - Google Patents
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Abstract
BANHO DE IMERSÃO DE NITROGÊNIO LÍQUIDO DE RECIRCULAÇÃO E MÉTODO PARA CONGELAMENTO DE UM PRODUTO NELE
Um material a ser congelado é alimentado para um banho de imersão com um fluxo de recirculação de nitrogênio líquido dentro dele e, pelo menos, o material parcialmente congelado é retirado do banho a jusante do local onde é alimentado.
Description
FUNDAMENTOS O congelamento de porções discretas de materiais 5 alimentares ou não alimentares utilizando nitrogênio líquido tem sido praticado em uma escala comercial há vários anos. Enquanto uma ampla variedade de aparelhos criogênicos tem sido utilizada para realizar o congelamento, muitos deles podem ser agrupados em cinco tipos típicos de aparelhos: congeladores de lote, congeladores de imersão, congeladores de túnel, congeladores espirais e granuladores.
Congeladores de lote são tipicamente armários fechados utilizando uma combinação de ventiladores e pulverizadores de nitrogênio líquido para atingir um resfriamento rápido dos produtos em prateleiras. Tal como o nome implica, congeladores de lote não são utilizados para processos de congelamento contínuos, mas são muitas vezes utilizados para completar congelamento iniciado por um processo de congelamento diferente a montante.
Congeladores de imersão utilizam uma correia transportadora que é carregada com o produto essencialmente sólido que viaja através de urn banho de nitrogênio líquido.
Tipicamente, isto é utilizado para aplicações congeladas rápidas individualmente (IQF) para total ou parcialmente congelar produtos alimentares. Tipicamente, produtos parcial ou totalmente congelados são dirigidos a partir do transportador de congelador para outro transportador para congelamento adicional em outro aparelho criogênico.
Um tipo especial de congelador de imersão revelado em
US 6.349.549 Bl utiliza a mesma configuração de correia transportadora e banho, mas em vez de carregar produto sólido a montante do banho, os injetores injetam um líquido ou uma pré-mistura de preparação de sobremesa semissólida 5 no banho a partir de cima da superfície de banho. As partículas sólidas resultantes sãcj recolhidas pela correia transportadora como se deslocam para fora do banho e transferidas para outra correia transportadora.
Outro tipo especial de congelador de imersão revelado em US 5.522.237 solta produtos em um lado de entrada de um tubo em forma de U aberto cheio com nitrogênio líquido. Um fluxo de nitrogênio liquido dirige os produtos para baixo e em direção ao fundo do lado de saída do tubo. Um trado de rosca dirige os produtos acima do lado oposto e os deposita juntamente com uma quantidade de nitrogênio líquido sobre uma correia transportadora viajando transversalmente. a correía transportadora capta os produtos congelados, enquanto furos na correia permitem que nitrogênio liquido escorregue para baixo e para dentro de uma calha inclinada para baixo que se estende para o lado de entrada do tubo.
Congeladores de túnel normalmente utilizam uma correia transportadora carregada com produto que passa por ventiladores que recircula gás de nitrogênio frio de um cabeçalho de pulverização de nitrogênio líquido por cima. O gás de nitrogênio frio é dirigido para todas as superfícies do produto. Alguns destes congeladores são adaptados para congelar rapidamente a superfície superior do produto através do contato direto do produto com a pulverização de nitrogênio líquido. Três exemplos deste tipo de congelador incluem o ZIP FREEZE " 3 disponível a partir de a Air
Liquide, o congelador de túnel de Ultra Desempenho Co1c1Front '" disponível a partir de Praxair, e o Túnel Freshline ® CQ disponível a partir de Air Products. Alguns congeladores de túnel passam a correia transportadora 5 através de um banho de nitrogênio líquido a montante da carga de produto para permitir congelamento rápido da superfície de fundo (crostas) do produto. Um exemplo dessa variação é disponível a partir de Air Liquide sob o nome CRUST FLOW® V2. Outro exemplo desta variação é disponível a partir de Linde Industrial Gases, sob o nome CRYOLINE ® SC - Freezer de Túnel de Super contato. O CRYOLINE ® SC passa a correia transportadora ao longo de placas resfriadas com nitrogênio líquido para formação de crostas inferiores do produto, em vez de imersão da correia em um banho de nitrogênio líquido.
Congeladores espirais normalmente utilizarn uma correia transportadora carregada com produto que passa ' os ventiladores que recirculam gás de nitrogênio frio de um cabeçalho de pulverização de nitrogênio líquido por cima. O gás de nitrogênio frio é dirigido para todas as superfícies do produto. Em contraste com o caminho em linha reta tomado pela correia transportadora em congeladores de túnel, congeladores espirais executarn a correia de forma espiral em torno de um núcleo central.
Alguns congeladores são híbridos dos tipos de túnel e imersão. Em um exemplo, um túnel de congelamento transmite a correia transportadora através de um banho de nitrogênio líquido a montante da carrega de produto para alcançar rápido congelamento de crosta inferior. Após o carregamento, a correia é transmitida através de um banho de nitrogênio líquido separado para congelamento global e, em seguida, por baixo uma série de ventiladores recirculando gás de nitrogênio frio a partir de um cabeçalho de pulverização de nitrogênio líquido por cima.
5 Tal híbrido está disponível sob o nome CRUST FLOW ® P2 a partir de Air Liquide. Em outro exemplo divulgado por US
5.522.227, um fluxo t'urbulento de nitrogênio líquido é fornecido ao longo de uma calha inclinada para baixo.
Comida sÓlida fornecida à calha viaja através do fluxo de nitrogênio líquido turbulento a partir da cabeça da calha e ao longo da calha por debaixo de um cabeçalho de pulverização de nitrogênio líquido. Depois de passar sob o cabeçalho de pulverização, a comida e fluxo turbulento de nitrogênio líquido cai fora da extremidade da calha como uma cascata para uma correia transportadora perfurada. A correia transportadora perfurada capta os itens alimentares e transmite-os para processamento adicional. A cascata de nitrogênio líquido é coletada em um poço e bombeada de volta para reservatório na cabeça da calha. Nitrogênio líquido cai ao longo de um topo de uma parede do reservatÓrio e para dentro da calha. A altura da parede é definida para garantir uma queda a partir do topo da parede para baixo para a calha de tal modo qne o fluxo turbulento é criado na calha.
Granuladores tipicamente permitem gotículas de rnaterial líquido ou semissólido escorrer ou serem injetadas quer em um banho estático de nitrogênio líquido ou em um fluxo de nitrogênio líquido em uma forma de calha, em qualquer caso dos quais as gotículas congelam em grânulos.
No caso de banhos estáticos, os grânulos congelados depositados no fundo do banho são tipicamente transmitidos para cima e para fora do banho por meios tais como um trado rotativo e dirigidos para processamento adicional. No caso de uma forma de calha, o fluxo de nitrogênio líquido em cai 5 fora da extremidade da forma de calha como uma cascata para uma correia transportadora. A correia transportadora capta os grânulos sólidos enquanto a cachoeira de nitrogênio líquido é geralmente coletada em um depÓsito.
Granulação de alimentos líquidos ou semissólidos pode também ser conseguida por um congelador disponível a partir de Linde Industrial Gases sob o nome CRYOLINE ® DE Atirador de grânulo. O CRYOLINE ® DE Atirador de grânulo transmite a correia através de um banho de nitrogênio líquido. A correia contém cavidades em que o alimento líquido ou semissólido é injetado a jusante do banho e, assim, congelado. Os grânulos congelados podem então ser s a partir da correia para uma outra correia de congelamento adicional.
Enquanto os congeladores de túnel e de imersão acima · utilizando correias transportadoras têm sido utilizados com muito sucesso em vários produtos de congelamento, muitos destes congeladores experimentam dificuldade para manipular uma variedade de diferentes tipos de materiais a serem congelados e / ou experimentam dificuldade para manipular diferentes taxas de produção. Tipicamente, o ternpo de residência (o tempo que o material permanece imerso no banho de nitrogênio líquido ou permanece em um túnel) é controlado através do controle da velocidade da correia.
Quando um tempo de residência relativamente elevado é necessário, uma velocidade da correia relativamente baixa pode produzir o tempo de residência desejado. No entanto, uma tal velocidade pode diminuir a taxa de produção abaixo de um ponto que é aceitável. A fim de aumentar a taxa de produção de tais produtos de tempo de residência elevados, 5 o carregamento da correia pode ser aumentado, mas a densidade de carga do material na correia rapidamente atinge um máximo onde a colagem produto-produto irá ocorrer. Quando a taxa de produção é limitada pela densidade de carga da correia, o tamanho do banho de imersão pode ser aumentado ou o comprimento ou o túnel ou número de túneis podem ser aumentados. Isto pode rapidamente aumentar o custo do capital do dispositivo criogênico.
E'or outro lado, as velocidades relativamente elevadas de correia através do banho de nitrogênio líquido nos congeladores de imersão acima podem resultar em uma quantidade significativa de transição do nitrogênio líquido (também chamado "lingagem de correia"). O nitrogênio líquido transitando pode se acumular no sistema de escape de congelador ou ser derramado no chão com facilidade. Isto pode resultar em um ambiente inseguro para o pessoal, pisos danificados, e uso excessívo de nitrogênio líquido.
Enquanto a lingagem de correia não pode ser completamente eliminada, ela pode ser melhorada fornecendo um sistema de "captura" de nitrogênio líquido adequado no fim do congelador. No entanto, isso ainda pode resultar em um üsc) excessivo de nitrogênio líquido.
A profundidade do nitrogênio líquido nos congeladores de imersão acirna descritos com correias transportadoras muitas vezes tem de ser limitada. Aumentando o nível além deste limite pode eliminar o contato íntimo necessário entre a correia e o produto a ser congelado. Assim, isto tem um efeito prejudicial sobre a transferência de produto consistente. Como a profundidade é limitada, se urn rnaior 5 grau de congelamento é desejado, a velocidade da correia pode ser diminuída ou o comprimento do banho pode ser aumentado. Como discutido em maior detalhe acima, diminuir a velocidade da correia pode afetar negativamente a taxa de produção. Diminuir o comprimento do banho pode rapidamente aurnentar o custo do capital do dispositivo criogênico.
Os congeladores de imersão e túneis de congelamento acima citados utilizando uma correia transportadora podem frequentemente ter um impacto negativo na forma do produto.
Alguns produtos podem aderir à correia resultando em uma superfície de fundo danificada. Enquanto outros produtos podem não grudar, contato com a correia pode deixar uma impressão ern forma de correia na superfície inferior do produto.
Os congeladores de imersão acima utilizando correias ,20 transportadoras também exibem frequentemente dificuldade de manipulação de produtos congelados, cuja densidade no nitrogênio líquido faz com que eles flutuem sobre a superfície da correia transportadora. Como resultado, os produtos a serem congelados e produtos já congelados permanecem em uma posição relativamente estática que causa colagem produto a produto quando mais e mais produtos são introduzidos pela correia para o banho. Este problema pode ser aliviado em certa medida usando uma correia transportadora com presilhas. No entanto, a menos que as presilhas tenham altura suficiente para ficar fora da superfície superior do banho, isto é uma solução parcial na melhor das hipóteses.
Dependendo da porosidade da correia transportadora, estes congeladores de imersão e de túnel muitas vezes não 5 têm a capacidade de congelar líquidos ou semissÓlidos.
Esses congeladores tendo uma correia com porosidade suficientemente baixa ou congeladores do tipo CRYOLINE ® DE Atirador de grânulo pode granular líquidos e seniissólidos, mas a densidade do produto por pé quadrado de correia transportadora está limitada ao fato de apenas uma camada de produtos poder ser congelada sobre a correia.
Enquanto os granuladores acima descritos também têm sido utilizados coni muito sucesso em granulação de líquidos ou semissólidos, eles muitas vezes desperdiçarn nitrogênio líquido em que muito nitrogênio líquido agita para fora na tentativa de congelar o produto. Uma forma de diminuir o desperdício de nitrogênio líquido é tornar c) tempo de residência relativamente constante. Isto pode ser conseguido por meio de fluxo de nitrogênio líquido a uma taxa relativamente constante ao longo de uma rampa inclinada para baixo ou de forma de calha, onde ele pode fluir até que atinja um reservatório ou depósito. A quantidade de tempo necessário pa:ía que o nitrogênio líquido viaje a rampa ou a forma de calha é razoavelmente constante e controlável, dependendo do comprimento e inclinação da rampa ou forma de calha. Por conseguinte, é possível controlar o tempo de residência do produto no nitrogênio através da introdução do produto na forma de calha em um dado ponto, e remover o produto congelado em um dado pontc. No entanto, existem problemas associados com o aparelho, tal como descrito acima, em que existe uma maior quantidade de nitrogênio líquido exposta ao ar do que o necessário, o que permite uma maior evaporação do nitrogênio líquido. Além disso, o movimento e a agitação 5 geral do nitrogênio líquido também irá causar uma rnaior vaporização / evaporação. Desde que nitrogênio líquido é bastante caro, é indesejável ter qualquer maior vaporização / evaporação do nitrogênio líquido do que é necessário.
A taxa de produção realizável pelos granuladores acima descritos é limitada pela necessidade de limpar o espaço abaixo do injetor ou conta-gotas de modo que as gotículas ou grânulos parcialmente congelados não congelem em conjunto.
Porque uma quantidade relativamente grande do nitrogênio líquido total em sistemas de granulação conhecidos está fluindo através da forrna de calhas durante a operação, uma pequena variação no fluxo de nitrogênio líquido retornando para o reservatório pode criar um nível muito variável de nitrogênio líquido no reservatÓrio. Estes granuladores conhecidos utilizam tipicamente um sensor de nível de líquido de nitrogênio, a fim de reabastecer nitrogênio líquido consumido durante a operação. Como o nível de nitrogênio líquido pode variar amplamente, o controle do nível de líquido pode ser complicado, ineficiente e não é bem controlado. Isto pode levar a uma quantidade insuficiente de nitrogênio líquido no reservatório que desabastece a bomba e faz com que ela perca a perfeição. Quando a perfeição é perdida, o fluxo de nitrogênio líquido abaixo na forma de calha é interrompido, o nitrogênio líquido drena fora das formas de calhas e congestionamento de produtos ocorre. Estes congestionamentos de produtos podem efetivamente resultar em várias horas de atraso e centenas de quilos de produto danificado antes da operação normal poder continuar.
5 Como discutido acima, a arte anterior apresenta várias desvantagens. Assim, é um objetivo da presente invenção fornecer soluções para uín ou mais dos seguintes problemas: - Dificuldade de manipular uma ampla gama de taxas de produção, mantendo as despesas de capital verificadas, lO - Dificuldade de manipular uma ampla gama de taxas de produção sem perder o contato íntimo entre o material a ser congelado e a correia transportadora, - Dificuldade de manipular as taxas de produção relativamente elevadas para granulação de materiais líquidos ou semissÓlidos, - Dificuldade de granulação de líquidos ou semissólidos com densidades de carga de produtos alta para líquidos ou semissÓlidos, - Vaporização excessiva de nitrogênio líquido a partir de outras fontes de calor do que o produto a ser congelado - Congestionamentos de produtos.
RESUMO É descrito um método de congelamento de um produto em um banho de imersão de nitrogênio líquido recirculando. Ele compreende os seguintes passQs. Um fluxo de nitrogênio líquido é fornecido ao longo de um caminho de fluxo, c) caminho de fluxo constituído por uma secção de tratamento horizontal que tem uma extremidade a montante e uma extremidade a jusante e uma secção de retorno conectando a extremidade a jusante com a extremídade a montante, todas as porções verticais da secção de retorno totalmente envolvendo o fluxo de nitrogênio líquido. Um material a ser congelado é alimentado para a secção de tratarnento horizontal em um ponto de alimentação. Pelo menos uma 5 porção do material alimentado é permitida ser congelada pelo nitrogênio líquido. O material pelo menos parcialmente congelado é retirado a partir da secção de tratamento horizontal a jusante do ponto de alimentação.
É divulgado um outro método de congelamento de um produto em um banho de imersão de nitrogênio líquido recirculando. Ele compreende os seguintes passos. Um banho de nitrogênio líquido é fornecido. O nitrogênio líquido é levado a fluir de um modo recirculando na seguinte ordem: ao longo de uma superfície do banho a partir de urri primeiro lado a um segundo lado oposto; ao longo de uma porção de fundo do banho a partir do segundo lado oposto para o primeiro lado, e voltar para o primeiro lado da superfície.
Um material a ser congelado é alimentado para uma porção do fluxo de nitrogênio líquido ao longo da superfície. O material alimentado é permitido para ser pelo menos parcialmente congelado pelo nitrogênio líquido. O material pelo menos parcialmente congelado é retirado do nitrogênio líquido.
Também é divulgado um banho de imersão para recircular um fluxo de nitrogênio líquido, compreendendo: uma calha horizontal; um canal de retorno, e uma bomba. A calha horizontal é adaptada para direcionar o fluxo de nitrogênio líquido a partir de seu a montante para uma extremidade a jusante da mesma. O canal de retorno é adaptado para direcionar o fluxo de nitrogênio líquido a partir da
> 12/30 extremidade de calha a jusante para a extremidade de calha a montante. Todas as porções verticais do canal de retorno são completamente fechadas em todos os lados verticais. A bomba é adaptada para induzir o fluxo de nitrogênio líquido 5 sobre uma superfície superior do defletor 'em uma primeira direção, através do espaço entre o defletor a jusante e as extremidades de recipiente, sob a superfície inferior do defletor em uma segunda direção oposta à primeira, e através do espaço entre o defletor a montante e as 10 extremidades de recipiente.
É fornecido outro banho de imersão para recircular um fluxo de nitrogênio líquido, que compreende: um recipiente; um defletor horizontal, e uma bomba. O recipiente tem primeira, segunda, terceira e quarta paredes estendendo 15 para cima a partir de um piso. A primeira e terceira paredes definem as extremidades a montante e a jusante do recipiente, respectivamente. O recipiente tem uma altura, largura, e comprimento. C defletor horizontal é preso entre a segunda e quarta paredes, o defletor tendo extremidades a 20 montante e a jusante e superfícies superior e inferior que se estendem entre as mesrnas. O defletor tem um comprimento mais curto do que um comprimento do recipiente e está disposto dentro do recipiente em uma posição que deixa urn espaço entre o defletor a montante e as extremidades de 25 recipiente, um espaço entre o defletor a jusante e as extremidades de recipiente, e um espaço entre a superfície inferior de defletor e o piso de recipiente. A bomba é operacionalmente associada com o recipiente e defletor. A bomba e o recipiente são adaptados para induzir o fluxo de 30 recirculação de nítrogênio líquido sobre uma superfície superior do defletor em uma primeira direção, através do espaço entre o defletor a jusante e as extremidades de recipiente, sob a superfície inferior do defletor em uma segunda direção oposta à primeira, e através do espaço 5 entre o defletor a montante e as extremidades de recipiente.
Qualquer um ou mais dos banhos de imersão e método podem incluir um ou mais dos seguintes aspectos: - O material a ser congelado é um líquido ou semissólido e o material líquido ou semissólido é alimentado para a secção de tratamento horizontal, pela permissão que o material líquido ou semissólido escorra para dentro, ou seja, injetado na secção de tratarnento horizontal.
- O material a ser congelado é um sólido.
- O material a ser congelado é alimentado para a secção de tratamento horizontal com uma correia transportadora de alimentação, pelo menos parcialmente estendendo ao longo do nitrogênio líquido.
- O material pelo rnenos parcialmente congelado é retirado a partir da secção de tratamento horizontal com uma correia transportadora de descarga porosa estendendo parcialmente no nitrogênio líquido.
- O material a ser congelado é um sólido e o material a ser congelado é alimentado para a secção de tratamento horizontal coin uma correia transportadora de alimentação, pelo menos parcialmente estendendo ao longo do nitrogênio líquido e a correia de alimentação transportadora é executada a uma velocidade maior do que a da correia transportadora de descarga.
- Referido passo de fornecer um fluxo de nitrogênio líquido ao longo de um caminho de fluxo é conseguido com uma bomba.
- Urn tempo de residência no interior do nitrogênio 5 líquido do material a ser congelado é controlado por um controle de velocidade do fluxo de nitrogênio líquido através da bomba.
- Um tempo de residência no interior do nitrogênio líquido do material a ser congelado é controlado por um controle de velocidade da correia de descarga.
- Uma profundidade do nitrogênio líquido na secção de tratamento horizontal é maior do que uma dimensão maior do material a ser congelado.
- Uma taxa de fluxo do nitrogênio líquido é aumentada quando a taxa à qual o material a ser congelado é alimentado para a secção de tratamento horizontal é aumentada.
- Uma taxa de fluxo do nitrogênio líquido é diminuída quando a taxa à qual o material a ser congelado é alimentado para a secção de tratamento horizontal é diminuída.
- O material a ser congelado é um item alimentar.
- O banho de imersão ou método compreende ainda um alimentador de material operacionalmente associado com o recipiente, o alimentador de material a ser adaptado para alimentar o material líquido, semissólido ou sólido a ser congelado para o fluxo de nitrogênio líquido em um ponto de alimentação acima da superfície superior de defletor.
- O alimentador de material é um tabuleiro.
- C) alimentador de material é um injetor.
- O alimentador de material é uma correia de alimentação transportadora porosa.
- O banho de imersão ou método compreende ainda uma correia de alimentação transportadora porosa 5 operacionalmente associada com o recipiente e estendendo para baixo para o espaço entre o recipiente a jusante e extremidades de defletor.
- A primeira parede de recipiente tem uma superfície um interior que é configurada como uma superfície semicilíndrica curvando para a extremidade a montante de recipiente e é adaptada para redirecionar c) nitrogênio líquido que flui na segunda direção sob a superfície inferior de defletor de volta para a primeira direção ao longo da superfície superior de defletor.
- A terceira parede de recipiente tem um urna superfície interior que é configurada como uma superfície semicilíndrica curvando para a extremidade a jusante de recipiente e é adaptada para redirecionar o nitrogênio líquido que flui na primeira direção sobre a superfície superior de defletor de volta para a segunda direção sob a superfície inferior de defletor.
- A bomba tem uma descarga, a bomba está em uma posição abaixo da superfície inferior de defletor adjacente à extremidade de defletor a montante, e a bomba é orientada de tal modo que a descarga da bomba tem como objetivo o fluxo de nitrogênio líquido para uma porção inferior da superfície interior da primeira parede.
- O banho de imersão ou método compreende ainda uma correia transportadora de descarga porosa operacionalmente associada com o recipiente estendendo para baixo para o espaço entre o recipiente a jusante e extremidades de defletor para um ponto abaixo e adjacente à extrernidade a jusante de defletor, em que a bomba teín uma entrada em uma superfície superior da mesma e uma descarga sobre uma 5 superfície periférica da mesma, a bomba sendo disposta em uma posição abaixo da superfície inferior de defletor adjacente à extremidade a jusante de defletor, a bomba sendo orientada de modo que o fluxo de nitrogênio líquido a jusante da correia transportadora de descarga porosa seja sugado para dentro da entrada de bomba e descarregado na segunda direção por baixo da superfície inferior de defletor.
BREVE DESCRIÇÃC DOS DESENHOS Para uma coinpreensão adicional da natureza e objetivos da presente invenção, deve ser feita referência à seguinte descrição detalhada, considerada em conjunto com os desenhos anexos, em que elementos semelhantes são indicados com os rnesmos ou análogos números de referência e em que: A Figura IA é uma vista esquemática de elevação com 2Cl peças violadas afastados de uma modalidade da invenção, ilustrando a granulação.
A Figura 1B é uma vista esquemática plana da modalidade da Figura 1 A.
A Figura 2A é uma vista esquemática de elevação com peças afastadas de outra modalidade da invenção ilustrando congelamento de itens sólidos.
A Figura 2B é urna vista esquemática plana da modalidade da Figura 2A.
A Figura 3A é uma vista esquemática de elevação com peças afastadas de uma modalidade da invenção, ilustrando a granulação e a posição da bomba.
A Figura 3B é uma vista esquemática plana com as peças afastadas da modalidade da Figura 3A.
A Figura 4 é uma vista esquemática de elevação com 5 peças afastadas de uma modalidade da invenção, ilustrando o congelamento de itens sólidos e a posição da bomba.
A Figura 5 é uma vista esquemática de elevação com peças afastadas de uma variação da modalidade das Figuras 3A e 3B.
A Figura 6 é uma vista esquemática de elevação com peças afastadas de uma variação da modalidade da Figura 4.
A Figura 7 é uma vista esquemática de elevação com peças afastadas de uma outra modalidade da invenção ilustrando granulação.
A Figura 8 é uma vista esquemática de elevação com peças afastadas de uma outra modalidade ilustrando o congelamento de itens sólidos.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS O termo "bomba" é entendido para significar um aparelho ou equipamento para levantar, dirigir, realizar exaustão, ou comprimir fluidos ou gases, incluindo por meio de um pistão, êmbolo, ou conjunto de palhetas rotativas, e que inclui especificamente, mas não é limitado a impulsores.
A invenção fornece um método e sistema para congelamento de materiais, que supera as desvantagens da arte anterior. Em um sentido mais amplo, a invenção é dirigida a um banho de imersão e método de utilização em que um rnaterial a ser congelado é alimentado para um banho de imersão com um fluxo de recirculação de nitrogênio
Iíquido nele em que pelo menos material parcialmente congelado é retirado do banho em um ponto a jusante do local onde é alimentado. Mais particularmente, o material é alimentado para o banho e um fluxo de nitrogênio líquido 5 dirige o material total ou parcialmente congelado para uma correia de descarga transportadora porosa, onde é capturado. O fluxo de nitrogênio líquido que passa através da correia de descarga pode ser recirculado de volta para o ponto de alimentação por qualquer número de uma grande variedade de configuraçães. Em um aspecto, todas as porções verticais do caminho de fluxo entre a correia de descarga e o ponto de alimentação envolvem o fluxo de nitrogênio líquido. Em um outro aspecto, o nitrogênio líquido flui na superfície em uma direção no sentido da correia de descarga, mas flui na direção oposta em uma porção de fundo do banho de imersão e depois de volta para a superfície e o ponto de alimentação. Neste aspecto, os fluxos opostos de nitrogênio líquido podem ser separados um do outro, com utilização de um defletor entre os mesmos. A frase "ponto de alimentação" não é para ser limitada a um ponto discreto, mas sim também inclui uma região sobre a qual o material é alimentado para o banho de imersão.
Materiais adequados para o congelamento total ou parcial pela invenção incluem itens alirnentares e não alimentares. Os itens alimentares incluem alimentos líquidos, alimentos semissólidos (tais como sorvete liquefeito), e alimentos sólidos. Produtos não alimentares incluern composições químicas liquidas e suspensões, misturas ou suspensões de biomateriais (como fermentos microbiológicos).
Como melhor ilustrado nas Figuras 1A e 1B, uma modalidade de um banho de imersão de acordo com a invenção inclui um fluxo de recirculação de nitrogênio líquido em um recipiente ao longo de um caminho de fluxo que inclui uma 5 secção de tratamento horizontal 3 e um canal de retorno. Na Figura 1A, parede 10 é afastada para descrever o interior do banho de imersão. O nitrogênio líquido flui em uma primeira direção horizontal 9 através da secção de tratamento 3 acima de uma superfície superior 28 de um defletor 5 a partir de uma extremidade a montante 30 do defletor 5 para uma extremidade a jusante do defletor 5. O fluxo continua através de um espaço 17 entre uma extremidade a jusante 32 de um defletor 5 e uma extremidade a jusante 4 de um recipiente. O fluxo continua, em seguida, através de urn espaço 13 entre uma superfície inferior 26 do defletor 5 e um piso 6 do recipiente. O fluxo completa um circuito, continuando através de um espaço 15 entre uma extremidade a montante 30 de um defletor 5 e uma extremidade a montante 2 de um recipiente e de volta para a secção de tratamento horizontal 3.
Enquanto as Figuras 1A, 1B ilustram um canal de retorno incluindo uma secção vertical através de espaço 17, uma secção horizontal através de espaço 13 adjacente à superfície inferior 26, e uma outra secção vertical através de espaço 15, deve notar-se que o canal de retorno não precisa ter qualquer configuração particular exceto que todas as porções verticais do canal de retorno devem envolver totalmente o fluxo. Um fluxo totalmente envolvido em porções verticais significa que, quando o nitrogênio líquido, quer flui para cima ou flui para baixo, as porções periféricas do fluxo não estão abertas ao ambiente. Isto pode ser contrastado com granuladores conhecidos os quais incluem um fluxo de nitrogênio líquido que cai como uma cascata de uma forma de calha, através do ar livre, e em um 5 reservatório. O uso de tal queda de cascata que flui para um reservatório na maior parte destrói o impulso do fluxo de nitrogênio líquido. Este impulso destruído é convertido para a turbulência inútil no reservatório.
Um dispositivo de medição de material 11 faz com que um material líquido ou semissólido caia como gotículas 1 no fluxo de nitrogênio líquido na secção de tratamento horizontal 3. O dispositivo 11 pode corrípreender um tabuleiro de recolha, onde o líquido ou semissólido é permitido escorrer para baixo por gravidade através de uma pluralidade de furos. Alternativamente, o dispositivo 11 pode compreender um injetor acionado mecanicamente, um exemplo do qual é divuígado por pedido de Patente publicado N ° US 20070281067 Al. O material total ou parcialmente congela em grânulos 12 à medida que viaja corn o fluxo de nitrogênio líquido para uma correia de descarga transportadora porosa 7. A correia de descarga 7 capta os grânulos 12 enquanto permite que o nitrogênio líquido flua através e para dentro do espaço 17. A fim de evitar uma excessiva quantidade de nitrogênio líquido coletando fora do banho de imersão, nitrogênio líquido que permanece na superfície dos grânulos 12 ou sobre a correia de descarga 7, tal como ela emerge a partir do nitrogênio líquido é perinitido escorrer através da correia de descarga 7 e dentrc do espaço 17. Dependendo se o produto tem uma configuração (tais como esférica) que tende a causar rolamento quando encontra a correia de descarga 7, a correia de descarga transportadora porosa 7 pode ser feita com presilhas para produzir tração positiva, permitindo que os grânulos 12 sejam recolhido com densidades de carga 5 elevadas.
Enquanto as Figuras 1A, 1B ilustram a correia de descarga 7 terminando acima da extremidade a jusante 4 do recipiente, entende-se que a correia de descarga 7 pode continuar na direção ascendente angular ilustrada ou pode ser instada com um rolo para viajar em outra direção (por exemplo, horizontal). Os grânulos 12 podem ser removidos da correia de descarga 7 de uma forma conhecida para a transferência para uma outra correia transportadora ou a um dispositivo de processamento e embalagem, etc.
O banho de imersão inclui uma bomba para induzir o fluxo de nitrogênio líquido. Embora ela possa ser disposta embutida em qualquer parte do caminho de fluxo de nitrogênio líquido, ela é idealmente disposta em algum lugar a jusante da correia de descarga 7 e a montante do dispositivo de medição de material 11. Ao evitar o contato entre as partes móveis da bomba e as gotículas 1 ou grânulos 12, fragmentação dos grânulos 12 é inibida.
Como rnelhor mostrado nas Figuras 2A e 2B, um banho de imersão de acordo com outra modalidade é semelhante ao ilustrado nas Figuras 1A e 1B, exceto que, ern vez de um dispositivo de medição 11 para permitir que gotículas de um material líquido ou semissólido caiam para o fluxo de nitrogênio líquido, uma correia de alimentação transportadora 14 alimenta itens sólidos 16 no nitrogênio líquido. Enquanto as Figuras 2A e 2B mostram uma correia de alimentação transportadora 14 que se estende para dentro e viaja através do nitrogênio líquido, pode em vez disso se estender apenas em um ponto sobre a superfície do nitrogênio líquido. Neste caso alternativo, os itens 5 sólidos 16 caem da borda da correia de alimentação transportadora 14 quando se inverte o sentido no rolo terminal. Através de ajuste apropriado da altura da correia de aliinentação transportadora 14 acima do nitrogênio líquido, as partículas sólidas 16 suavemente caem para o fluxo de nitrogênio líquido. Os itens total ou parcialmente congelados 18 sãcj recolhidos pela correia de descarga transportadora porosa 7 enquanto que o nitrogênio líquido flui através de e para dentro do espaço 17.
Como melhor ilustrado nas Figuras 3A e 3B, um banho de imersão de acordo com outra modalidade é semelhante ao das Figuras 1A e IB, com duas diferenças notáveis. Em primeiro lugar, uma bomba 23 é disposta por baixo da superfície inferior 26 adjacente à extremidade a montante 30. É orientada de tal modo que o nitrogênio líquido flui erri uma segunda direção 21 (oposta à primeira direção 9) no sentido de uma entrada de boinba 27 e é descarregado pela bomba 23 através de uma saída de bomba 25 no sentido de uma porção inferior do espaço 15. Segundo, a superfície interior da extremidade a montante 2 do recipiente é configurada como uma superfície semicilíndrica 29 a fim de reorientar o nitrogênio líquido que flui para fora da descarga 25 e para cima e em torno de volta para a primeira direção 9 na secção de tratamento horizontal 3. A utilização de tal superfície 29 diminui a quantidade cie impulso de fluxo perdido devido à turbulência. Alternativamente ou adicionalmente, uma superfície semicilíndrica pode também ser usada da mesma maneira como a superfície interior da parede de extremidade a jusante 4. Em tal disposição alternativa ou adicional, a extremidade de descarga da 5 outra bomba é orientada de tal modo que o nitrogênio líquido é descarregado a partir da extremidade de descarga na segunda direção 21 através do espaço 13. A entrada da outra bomba poderia estar na superfície superior ou inferior da bomba em urna tal disposição alternativa ou adicional.
A Figura 3B ilustra uma vista plana do banho de imersão da Figura 3A. Porções do defletor 5 são afastadas para a finalidade de ilustrar a posição e operação da bomba 23, que neste caso é um impulsor. Nitrogênio líquido por baixo da bomba é sugado para dentro da entrada de bomba 27.
A força centrífuga faz com que o nitrogênio líquido seja jogado no sentido das porções periféricas da carcaça de impulsor e para fora da saída de bomba 25. Alguma da porção curvada superior da superfície semicilíndrica 29 também é rompida para mostrar a menor porção curvada adjacente à saída de bomba 25.
Como melhor mostrado na Figura 4, um banho de imersão de acordo com outra modalidade é semelhante ao ilustrado nas Figuras 2A e 2B, exceto que, em vez de um dispositivo de medição 11 para permitir que gotículas de um material líquido ou semissólido caiam no fluxo de nitrogênio líquido, uma correia de alirnentação transportadora 14 alimenta itens sólidos 16 no nitrogênio líquido. Enquanto que a E'igura 4 mostra uma correia de alimentação transportadora 14 que se estende para dentro e viaja através do nitrogênio líquido, pode em vez disso se estender apenas ern um ponto sobre a superfície do nitrogênio líquido. Neste caso alternativo, os itens sólidos 16 caem da borda da correia de alimentação 5 transportadora 14 quando se inverte o sentido no rolo terminal. Através de ajuste apropriado da altura da correia de alimentação transportadora 14 acima do nitrogênio líquido, as partículas sólidas 16 suavemente caem para o fluxo de nitrogênio líquido. Os itens total ou parcialmente congelados 18 são recolhidos pela correia de descarga transportadora porosa 7 enquanto que o nitrogênio líquido flui através de e para dentro do espaço 17.
Como melhor ilustrado na Figura 5, um banho de imersão de acordo com outra modalidade é semelhante ao das Figuras 1A e 1B com uma diferença notável. Em vez de uína bomba 23 disposta por baixo da superfície inferior 26 adjacente à extremidade a montante 30, duas bombas do tipo palhetas rotativas 31 são dispostas no fluxo de nitrogênio líquido com uma na secção de tratamento horizontal 3 a montante do dispositivo de medição 11 e a outra no espaço 13 por baixo do defletor adjacente ao espaço 17. A superfície interior da extrernidade a montante 2 do recipiente está configurada como urna superfície sernicilíndrica 29 a fim de reorientar o nitrogênio líquido que flui para fora da descarga 25 e para cima e em torno de volta para a primeira direçãc 9 na secção de tratamento horizontal 3. A utilização de uma tal superfície 29 diminui a quantidade de impulso de fluxo perdido devido à turbulência.
Como melhor mostrado na Figura 6, um banho de imersão de acordo com outra modalidade é semelhante ao ilustrado na
Figura 5, exceto que, em vez de um dispositivo de medição 11 para permitir que gotículas de um material líquido ou semissólido caiam no fluxo de nitrogênio líquido, uma correia de alimentação transportadora 14 alimenta itens 5 sólidos 16 no nitrogênio líquido. Enquanto que a Figura 6 mostra uma correia de alimentação transportadora 14 que se estende para dentro e viaja através do nitrogênio líquido, pode em vez disso se estender apenas em um ponto sobre a superfície do nitrogênio líquido. Neste caso alternativo, os itens sólidos 16 caem da borda da correia de alimentação transportadora 14 quando se inverte o sentido no rolo terminal. Através de ajuste apropriado da altura da correia de alimentação transportadora 14 acima do nitrogênio líquido, as partículas sólidas 16 suavemente caem para o fluxo de nitrogênio líquido. Os itens total ou parcialmente congelados 18 são recolhidos pela correia de descarga transportadora porosa 7 enquanto que o nitrogênio líquido flui através de e para dentro do espaço 17.
Como melhor ilustrado na Figura 7, um banho de imersão de acordo com outra modalidade é semelhante ao das Figuras 3A e 3B, com algumas diferenças notáveis. Em vez de uma bomba 23 disposta por baixo da superfície inferior 26 adjacente à extremidade a montante 30, a bomba 23 é disposta sob espaço 17 adjacente à extremidade a jusante 32 do defletor 5 onde a extremidade a jusante 32 é em forma côncava de modo a receber uma extremidade terminal da correia de descarrega transportadora porosa 7. Uma entrada 27 da bomba 23 é formada entre uma extremidade da tina de recolha 34 e uma extensão lateral da extremidade a jusante
32. A extremidade a montante 30 do defletor 5 é moldada convexamente aproxirnadamente paralela à superficie 29. A forma convexa da extremidade a montante 30 curva para cima e em torno e depois desce em direção à superfície superior
28.
5 Como melhor ilustrado na Figura 8, um banho de imersão de acordo com outra modalidade é semelhante ao da Figura 4, com algumas diferenças notáveis. Em vez de uma bomba 23 disposta por baixo da superfície inferior 26 adjacente à extremidade a montante 30, a bomba 23 é disposta sob espaço 17 adjacente à extremidade a jusante 32 do defletor 5 onde a extremidade a jusante 32 é em forma côncava de modo a receber uma extremidade terminal da correia de descarrega transportadora porosa 7. Uma entrada 27 da bomba 23 é formada entre uma extremidade de tina de recolha 34 e uma extensão lateral da extremidade a jusante 32. A extremidade a montante 30 do defletor 5 é moldada convexamente aproximadamente paralela à superfície 29. A forma convexa da extremidade a montante 30 curva para cima e em torno e depois desce ern direção Èl superfície superior 28.
Deve ser entendido que, embora as Figuras ilustrem certos comprimentos entre o ponto de alimentação e a correia de descarga, estes comprimentos podem ser aumentados ou diminuídos, como desejado para aumentar ou diminuir um tempo de residência ou a quantidade de volume de nitrogênio líquido necessário. Além disso, o tempo de residência pode ser variado por variar a velocidade do fluxo de nitrogênio líquido com a bomba e / ou por variação da velocidade da correia de descarga transportadora porosa.
Um vulgar perito na arte irá reconhecer que, como a velocidade é reduzida, o material a ser congeíado vai ficar imerso no nitrogênio líquido um tempo mais longo, porque vai demorar um longo período de tempo para se deslocar pela correia de descarga. Um tal continuará a reconhecer que abrandar a velocidade da correia de descarga tenderá a 5 criar um efeito de represamento pelo qual a densidade do material total ou parcialmente congelado no nitrogênio líquido imediatamente a montante da correia de descarga é relativamente alta.
A invenção apresenta várias vantagens sobre os dispositivos criogênicos conhecidos.
No que diz respeito ao problema da lingagem de correia causada por congeladores de imersão conhecidos, porque o produto é transportado através da utilização de um fluxo controlado de nitrogênio líquido, o processo de congelamento é muitas vezes praticamente concluído antes do produto chegar à correia de descarga inclinada. A correia de descarga, que {dependendo do produto) pode ser com blocos presilhas, permitirá o produto congelado acumular-se sobre a correia de descarga a uma profundidade e densidade de carga mais elevada do que no fluxo de nitrogênio líquido. Portanto, a correia de descarga pode ser operada a uma velocidade lenta o suficiente para completamente derramar qualquer nitrogênio líquido residual na forma de pingos de volta para o banho. Lingagem de correia pode assim ser virtualmente eliminada.
No que se refere à deformação do produto e adesão de correia causados por congeladores de imersão conhecidos, porque a presente invenção baseia-se em um fluxo de nitrogênio líquido transmitindo o material a ser congelado, danos no produto ou adesão ao chão do congelador pode ser evitado por ter uma profundidade suficienternente grande de nitrogênio líquido no banho.
No que diz respeito à capacidade de produção limitada de çjranuladores conhecidos, porque as gotículas são 5 congeladas pelo banho de imersão inventivo em um fluxo horizontal de nitrogênio líquido, a capacidade de granulação só é limitada pela velocidade do fluxo de nitrogênio líquido e, finalmente, a velocidade da bomba.
Tal fluxo pode ser aumentado dramaticamente na invenção através do aumento da velocidade da bomba, sern quaisquer efeitos adversos para o processo. Assim, se mais produto líquido ou sernissólido é gotejado ou injetado no nitrogênio líquido, a fim de evitar adesão das gotículas / grânulos, um só tem de aumentar a velocidade da bomba para criar uma porção livre de gotícula e granulador de nitrogênio líquido para a recepção da próxima série de gotas que caem.
Por outro lado, quando a taxa à qual o material líquido ou semissólido é gotejado ou injetado por granuladores conhecidos é aumentada, colagem grânulo a grânulo tenderá a ocorrer a uma taxa suficientemente elevada. A fim de evitar esta situação, a velocidade do nitrogênio líquido nas formas de calhas de granuladores conhecidos pode ser aumentada, aumentando a velocidade da bomba. No entanto, aumentar a velocidade da bomba necessita auínentar a altura dos lados das formas de calhas a fim de conter a altura aumentada e turbulência do fluxo de nitrogênio líquido. Caso contrário, respingos do nitrogênio líquido ao longo dos lados das formas de calhas podem ocorrer. Tais modificações são caras, complicadas e demoradas. ÍStCj cria uma séria limitação sobre a flexibilidade dos granuladores conhecidos para alcançar uma larga variedade de taxas de produção ou tempos de residência.
No que diz respeito ao congestionamento do produto e 5 perda de perfeição de bomba, o banho de imersão da invenção tem um nível relativamente constante de nitrogênio líquido que é mais fácil de controlar. Isto é porque não há essencialmente um nível de nitrogênio líquido através da superfície de banho inteira em comparação com os sistemas de granulação conhecidos que têm uma profundidade de nitrogênio líquido em formas de calhas e uma profundidade diferente de nitrogênio líquido em um reservatório. Não importa qual a taxa de fluxo de nitrogênio Iíquido é selecionada, o nível de nitrogênio líquido no banho de imersão da invenção não será alterado. Em contraste, o aumento da velocidade da bomba de um granulador conhecido pode mudar dramaticamente o nível de nitrogênio líquido no reservatório.
Granuladores conhecidos elevam o nitrogênio líquido com uma bomba para a cabeça de uma forma de calha que ou é ela própria uma forma de calha declinando ou é uma forma de calha horizontal que alímenta uma calha subsequente a jusante declinando da correia de descarga. O fluxo ao longo da forma de calha declinando ou calha é causado pela gravidade. Porque uma ou mais formas de calhas ou calhas são declinadas, a altura entre o reservatório e "cabeceiras" da forma de calha inicial pode ser substancial. Ao selecionar um ângulo de declinação adequado e comprimento de forma de calha, granuladores conhecidos podem alcançar urna taxa de fluxo desejada para o nitrogênio líquido. Por outro lado, porque a invenção essencialmente utiliza um banho de imersão com recirculação interior e um fluxo de nitrogênio inercial líquido (não um fluxo baseado em gravidade), ela não necessita de alcançar as alturas de 5 líquido relativamente elevadas necessárias por bombas de granuladores conhecidos. Como resultado, a bomba da invenção consome muito menos energia. Além disso, porque granuladores conhecidos utilizam formas de calhas ou calhas expostas ao ar, as formas de calhas e calhas agem como dissipadores de calor para aquecer o nitrogênio líquido, assim, perdendo a capacidade de refrigeração em geral. For outro lado, o banho de imersão da invenção não exige formas de calhas longas expostos ao ar, e, como resultado, o efeito do dissipador de calor experirnentado pelos granuladores conhecidos é grandemente reduzido.
Os processos e aparelhos preferidos para a prática da presente invenção foram descritos. Será entendido e facilmente evidente para o perito na arte que muitas mudanças e modificações podem ser feitas às modalidades acima descritas sern se afastar do espírito e do âmbito da presente invenção. O precedente é apenas ilustrativo e outras modalidades dos processos integrados e aparelhos podem ser ernpregadas sem se afastar do verdadeiro âmbito da invenção definido nas reivindicações seguintes.
Claims (30)
1. Método de congelamento de um produto em um banho de imersão de nitrogênio líquido de recirculação, caracterizado pelo fato de que compreende os passos de: 5 fornecer um fluxo de nitrogênio líquido ao longo de um caminho de fluxo, o caminho de fluxo constituído por uma secção de tratamento horizontal que tem uma extremidade a montante e uma extremidade a jusante e uma secção de retorno conectando a extremidade a jusante com a extremidade a montante, todas as porções verticais da secção de retorno totalmente envolvendo o fluxo de nitrogênio líquido; alimentar um material a ser congelado para a secção de tratamento horizontal em um ponto de alirnentação; permitir que pelo menos uma porção do material alimentado seja congelada pelo nitrogênio líquido, e retirar o material pelo menos parcialmente congelado a partir da secção de tratamento horizontal a jusante do ponto de alimentação.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: c) material a ser congelado é um líquido ou sernissólido, e o material líquido ou semissólido é alimentado para a secção de tratamento hor"izontal, pela permissão que o material líquido ou semissólido escorra para dentro ou seja injetado na secção de tratamento horizontal.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material a ser congelado é um sólido.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o material a ser congelado é alimentado para a secção de tratamento horizontal com uma correia transportador-a de alimentação, pelo menos 5 parcialmente estendendo ao longo do nitrogênio líquido.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material pelo menos parcialmente congelado é retirado da secção de tratamento horizontal com uma correia transportadora de descarga porosa estendendo parcialmente no nitrogênio líquido.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que: o material a ser congelado é um sólido; o material a ser congelado é alimentado para a secção de tratamento horizontal corn uma correia transoortadora de alimentação, pelo menos parcialmente estendendo ao longo do nitrogênio líquido, e a correia de alimentação transportadora é executada a uma velocidade maior do que a da correia transportadora de descarga.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido passo de fornecer um fluxo de nitrogênio líquido ao longo de um caminho de fluxo é realizado com uma bomba.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que urn tempo de residência no interior do nitrogênio líquido do material a ser congelado é controlado por urn controle de velocidade do fluxo de nitrogênio líquido através da bomba.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7,
caracterizado pelo fato de que um tempo de residência no interior do nitrogênic líquido do rnaterial a ser congelado é controlado por um controle de velocidade da correia de descarga, 5 10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma profundidade do nitrogênio líquido na secção de tratamento horizontal é maior do que uma dimensão maior do material a ser congelado.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma taxa de fluxo do nitrogênio líquido é aumentada quando a taxa à qual o rnaterial a ser congelado é alimentado para a secção de tratamento horizontal é aumentada.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma taxa de fluxo do nitrogênio líquido é diminuída quando a taxa à qual o material a ser congelado é alimentado para a secção de tratamento horizontal é diminuída.
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material a ser congelado é um item alimentar.
14. Método de congelamento de um produto em um banho de imersão de nitrogênio líquido de recirculação, caracterizado pelo fato de que compreende os passos de: fornecer um banho de nitrogênio líquido; fazer com que o nitrogênio liquido flua de um modo recirculando na seguinte ordem: ao longo de uma superfície do banho a partir de um primeiro lado a um segundo lado oposto;
ao longo de uma porção de fundo do banho a partir do segundo lado oposto para o primeiro lado, e de volta para"o primeiro lado da superfície; alimentar um material a ser congelado para uma porção 5 do fluxo de nitrogênio líquido ao longo da superfície; permitir que o material alimentado seja pelo menos parcialmente congelado pelo nitrogênio líquido, e retirar o material pelo menos parcialmente congelado a partir do nitrogênio líquido.
15. Banho de imersão para recircular um fluxo de nitrogênio líquido, caracterizado pelo fato de que compreende: uma calha horizontal adaptada para direcionar o fluxo de nitrogênio líquido a partir de um a montante da mesma para uma extremidade a jusante da mesma; um canal de retorno adaptado para direcionar o fluxo de nitrogênio líquido a partir da extremidade a jusante de calha para a extremidade a montante de calha, todas as porções verticais do canal de retorno sendo completamente envolvidas todos os lados verticais, e uma bomba adaptada para induzir o fluxo de nitrogênio líquido sobre uma superfície superior do defletor em uma primeira direção, através do espaço entre o defletor a jusante e as extremidades de recipiente, sob a superfície inferior do defletor em uma segunda direção oposta à primeira, e através do espaço entre o defletor a montante e as extremidades de recipiente.
16. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um alimentador de material operacionalmente associado com o recipiente e sendo adaptado para alimentar o material líquido, semissólido ou sólido a ser congelado para o flu:xo de nitroçjênio líquido em urn ponto de alimentação acima da superfície superior de defletor.
5 17. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o alimentador de material é um tabuleiro de recolha.
18. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o alimentador de material é um injetor.
19. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o alimentador de material é uma correia de alimentação transportadora porosa.
20. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma correia de descarga transportadora porosa operacionalmente associada com o recipiente e estendendo para baixo para o espaço entre c) recipiente a jusante e extremidades de defletor.
21. Banho de imersão para recircular um fluxo de nitrogênio líquido, caracterizado pelo fato de que compreende: um recipiente tendo uma primeira, segunda, terceira e quarta paredes estendendo para cima a partir de um piso, a primeira e terceira paredes definindo extremidades a montante e a jusante do recipiente, respectivamente, o recipiente tendo uma aítura, largura, e comprimento; urn defletor horizontal fixado entre a segunda e quarta paredes, o defletor tendo extremidades a montante e a jusante e superfícies superior e inferior estendendo entre as mesmas, o defletor com um comprimento mais curto do que um comprirnento do recipiente e sendo disposto no interior do recipiente em uma posição que deixa uma distância entre 5 o defletor a montante e as extremidades de recipiente, um espaço entre c) defletor a jusante e as extremidades de recipiente, e um espaço entre a superfície inferior de defletor e o piso de recipiente; e uma bomba operacionalmente associada com o recipiente e defletor, em que a bomba e o recipiente são adaptados para induzir o fluxo de recirculação de nitrogênio líquido sobre uma superfície superior do defletor em uma primeira direção, através do espaço entre o defletor a jusante e as extremidades de recipiente, sob a superfície inferior do defletor em uma segunda direção oposta à primeira, e através do espaço entre o defletor a montante e as extremidades de recipiente.
22. Banho de imersão, de acordo coin a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um alimentador de materia,l operacionalmente associado com o recipiente e sendo adaptado para alimentar c) material líquido, semissólido ou sólido a ser congelado para o fluxo de nitrogênio líquido em um ponto de alimentação acima da superfície superior de defletor.
23. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o alimentador de material é urrt tabuleiro de recolha.
24. Banho de imersão, de acordo corn a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o alimentador de material é um injetor.
25. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o alimentador de material é uma correia transportadora.
26. Banho de iinersão, de acordo com a reivindicação 5 21, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma correia transportadora de descarga porosa operacionalmente associada corri o recipiente estendendo para baixo para o espaço entre cj recipiente a jusante e extremídades de defletor até um ponto abaixo e adjacente à extremidade a jusante de defletor.
27. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a primeira parede de recipiente terü uma superfície interior que é configurada coino uma superfície semicilíndrica curvando para a extremidade a montante de recipiente e é adaptada para redirecionar o nitrogênio líquido que flui na segurída direção sob a superfície inferior de defletor de volta para a primeira direção ao longo da superfície superior de defletor.
28. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a terceira parede de recipiente tem uma superfície interior que é configurada como uma superfície semicilíndrica curvando para a extremidade a jusante de recipiente e é adaptada para redirecionar o nitrogênio líquido que flui na primeira direção sobre a superfície superior de defletor de volta para a segunda direção sob a superfície inferior de detletor.
29. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que:
a bomba tem uma descarga; a bomba está em uma posição abaixo da superfície inferior de defletor adjacente à extremidade a montante de defletor, e 5 a bornba é orientada de tal modo que a descarga de bomba tem como objetivo o fluxo de nitrogênio líquido para uma porção inferior da superfície interior da primeira parede.
30. Banho de imersão, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma correia transportadora de descarga porosa operacionalmente associada com o recipiente estendendo para baixo para o espaço entre o recipiente a jusante e extremidades de defletor até um ponto abaixo e adjacente à extremidade a jusante de defletor, em que a bomba tem uma entrada em uma superfície superior e uma descarga sobre uma superfície periférica da mesma, a bomba sendo disposta em uma posição abaixo da superfície inferior de defletor adjacente à extremidade a jusante de defletor, a bomba sendo orientada de modo que o fluxo de nitrogênio líquido a jusante da correia transportadora de descarga porosa é sugado para a entrada de bomba e descarregado na segunda direção debaixo da superfície inferior de defletor.
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| B09A | Decision: intention to grant | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted |
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