CN1179207A - 涡流低温冷冻机 - Google Patents

Abstract

在一用于迅速冷冻肉鸡躯体或类似物的冷冻机或管道式冷冻机中,当躯体或其它物品通过通道或管道中时,冷冻剂如液氮或干冰被直接喷射到其上,并且在管道内产生空气和/或冷冻剂蒸汽的涡流以持续地扫过冷冻机的底部表面并从底部表面重新循环冷冻剂。这样就避免了在底部表面积聚液氮或干冰。涡流最好由配置在管道内的一个或更多的风扇产生。一折流板可被安装在管道的内部以将重新循环的冷冻剂引到被冷却的物品上。可以安装一风挡以调节风扇的输出从而使运转效率的优化成为可能。

Description

涡流低温冷冻机

                     发明的背景

总体上说，本发明是关于冷冻设备的；具体地说是关于利用冷冻剂，如液氮或干冰，来冷却的冷冻机。

本发明致力于解决的问题之一是家禽屠宰后的躯体及类似物的快速冷冻。在家禽的冷冻中，通常情况下，躯体温度从进入时的约100°F降低到取出时的40°F是较理想的。

如在其它操作中一样，在食物加工中，最好能限制任何特定装备的占地空间。当使用管道冷冻机时，管道冷冻机的长度即为需要考虑的因素之一。通常情况下，管道长度最好被尽量缩小至某一具体运用的冷冻要求所能允许的程度。在冷冻既定数量的产品时通常最好能昼减少冷冻剂的用量。为了这个目的，最好冷冻设备能有效地使用冷冻剂。

液氮浸泡在某些情况下被有效地用于冷冻食用产品和其它物品，但由于一些原因被用于冷冻家禽时并不理想。首先，在冷却躯体的其它部分所必须的时间里，较小的部分如翅膀可能被完全冰冻；其次，液氮会在禽类的空腔中积聚，并在躯体被从洗浴中取出时仍停留于其中，导致内腔冰冻和冷冻液使用的低效率。对于需在冷冻后很短的时间内完成躯体的装箱，包装或切割工作而言，冰冻可能是不尽人意的。对将要新鲜出售的产品而言，冰冻也是不理想的。

在冷冻家禽中使用液氮浸泡的另一个问题是来自家禽的水在液氮浴中易于结冰，并且液氮还可能冷凝空气中的氧。

低温喷雾，如，喷射液氮或干冰，消除了液氮浸泡的一些问题，但产生了另一问题，即过多的冷冻剂在喷向躯体后易于在冷冻机的底部表面积聚。在使用液氮的情况下，一个被建议的解决方法是使其在一个池中积聚，并将液体排到一个井中，从这里它可被泵回喷雾系统。然而，这个解决方法有几个缺点，比如液氮很难泵，并且液氮从泵或相连的管中泄露可能产生问题。

因此，本发明的总的目的是为使用冷冻剂如液氮，干冰冷冻家禽或其它物品提供一种改进的方法和装置。

本发明的进一步的目的和优点将在以下所进行的解释中，结合权利要求和附图，得以逐渐显露。

                      发明的概要

本发明总体上说含有一用于迅速冷冻肉鸡躯体及类似物的冷冻机或管道冷冻机，在此，当躯体或其它物品通过通道或管道时冷冻剂如液氮或干冰被直接喷向它们，并且空气和/或挥发的冷冻剂的涡流持续地扫过冷冻机的底部表面并从底部表面重新循环冷冻剂，从而在冷冻机里发生作用，从而避免了在底部表面积累液氮或干冰。在第一实施例中，涡流由一个或更多风扇产生，其引导涡流沿管道的一侧向下以使空气和/或蒸发的冷冻剂向下降，越过底部表面，而后返回越过管道内部的上部区域。管道内部最好被成型为能使重新循环的冷却剂被涡流导向至与躯体或其它物品接触。

在第一实施例中，在平行于管道轴的线的从管道轴侧面偏置的部位提供了一组风扇；它还提供一组冷冻剂注入器，如喷头或干冰喷角以将冷冻剂注入管道。喷头最好位于使冷冻剂朝向躯体或其它物品的位置。在肉鸡躯体的例子中，喷头最好位于能使喷雾直接对准鸡的胸部的位置。

在第一实施例中，管道通常为环状圆柱形，它除了提供一沿其顶部安装着一钩环线的槽和提供了在靠近其顶部一侧安装着风扇的凹坑外总体上具有环形横截面。冷冻剂注入的喷头可以全部位于管道的一侧，风扇可以安装在管道的冷冻剂注入喷头的同一侧。在管道的对面可以安装一折流板以导向重新循环的冷冻剂与躯体或其它物品的与冷冻剂注入喷头相对的一侧相接触。可安装一风档以引导风扇的输出沿管道内壁切向向下并控制输出气流的速度。

也可安装第二列冷冻剂注入器，如喷头或干冰喷角。第二列冷冻剂注入器可以位于管道的与第一列相对的一侧。

作为具有大体上呈环形切面的管道的替代，管道可以具有“8”字型横切面的形状，包括两个并列安置的大体上为柱状的瓣片，中间有一置于躯体之下的绕每个瓣片向下向外循环冷却剂的风扇，以使重复循环的液体冷冻剂得以从上边两侧转向躯体的顶部汇聚。

在以上的所有实施例中，在管道的一端或两端最好安装从管道中排出CO₂和/或氮气的装置，以避免放置冷冻设备的房间中聚集高浓度的这些气体。

                       附图的简要描述

图1是按照本发明的设备的横向切向视图。

图2是图1中设备的边正视图的视图，一个入口的门打开以揭示通道的内部结构。

图3是根据本发明的第二实施例的设备的横切面视图。

图4是根据本发明的第三实施例的设备的横切面视图。

图5根据本发明的第四实施例的设备的横切面视图。

                    优选实施例的详细描述

本发明的优选实施例包含迅速冷冻家禽躯体或其它物品的冷冻设备和操作这些设备的方法。在此将特定地参照肉鸡躯体悬挂在钩环线上的情况来描述设备，因为有关的设备与方法被认为是尤其适用于肉鸡。然而，有必要认识到在其它实施例中，据本发明的装置可以用于冷冻其它的独立分开的物品或其它，比如，利用传送带连续运入设备的材料。

在图1，和2所示的本发明的第一实施例中，设备总体上包括一冷冻机或管道冷冻机10，其含有一纵长的绝热的管道14。管道14的底部表面16最好是非平面。管道14有一大体上呈柱状的内部18，其为处于顶部安装钩环线22的槽20所中断，并为用以安装处于沿一侧接近顶部的风扇26的凹陷24所中断。

安装了往管道中注入冷冻剂30的装置以冷却管道内肉鸡躯体12或其它材料。注入冷却剂的装置可以包括安装于头部31上的用于注入液氮的干冰喷角，或称喷头28，如图1和图2所示，或其它冷冻剂注入器。

根据本发明的一个方面，安装风扇26以在管道内部产生绕着管道的纵向轴线17持续地扫过管道底部表面16并从管道底部表面重新循环冷冻剂的旋涡状流。在此使用术语“旋涡状”目的是强调流体大体上类似于旋涡，并大体上以环绕的形状前进。如图1所表示，该实施例中的涡流沿管道的一边向下前进，横向越过底部表面以从该处卷起冷冻剂，如二氧化碳或液氮，使其大体上沿相对的一侧向上，然后越过顶部返回。

在图1的实施例中，管道内部被成型为能使重新循环的冷冻剂被涡流引向肉鸡躯体12或其它物品，注入冷冻剂的喷头28和产生涡流的风扇26被安置在管道14的同一侧。冷冻剂被直接喷到躯体12的一侧，且最好是朝向肉鸡的胸部。折流板32或其它结构元件可以安装于管道的相对的一侧以引导重新循环的冷冻剂与躯体或其它物品的另一侧接触。因此，虽然重新循环的冷却剂可能在整个管道中盘卷，并可能与被冷冻的物品的表面的所有部份都接触，但是躯体12的一侧是由从喷头28喷出的冷冻剂直接喷的，而其另一侧则主要由重新循环的冷冻剂和/或冷空气来冷冻。

涡流最好由一个或几个被定向以引导气流沿管道的一侧向下的风扇产生。在图1的实施例中，一组风扇26被安装于通常平行于管道的轴线上的从管道的纵向轴17偏置的部位。在其它实施例中，风扇可能以不同的方式安置或定向，或者除风扇以外的装置可能被用于在冷冻机内部产生涡流。风扇可由安装于管道14之外的发动机33驱动。如图1所示的安置风扇的方式的优点被认为是在于每个风扇的输出气流一般与相邻的风扇平行，这有助于产生一单一的强大的轴向涡流模式。

在管道的一个或两个末端最好安装一个或更多的排气管34以从管道中排出CO₂或氮气，避免在放置冷冻装置的房间内积聚高浓度的这些气体。

为了提高效率，图1中的管道14可以造得相对较紧密地围绕着躯体或其它被冷却的物体。为了这个目的，管道内部的尺寸可能仅比肉鸡躯体仅仅稍大一些。

最好安装可调节的风挡38以限定不同宽度的风扇输出开口，以便通过调节该风挡在不同的操作条件下得到最大的效率。在风挡38之上有一风扇进气室40，以使重新循环的空气或/和冷冻剂蒸汽可到达风扇26的进气室的一边。可以安装分隔壁42以帮助有效地得到涡流。可以安装带铰链的入口门以方便清洗和维修保养。

在一些实施例中，使用液氮时设备内部的温度可以低至-300°F；使用干冰时温度可低至-100°F。这样的热传递可与液氮浸泡冷冻机的相比，而却没有液氮浸泡的相关问题。

依据本发明的第二实施例，如图3所示，给出了除了安装了一组以上冷冻剂喷头外基本上与图1和图2中所描述的相似的设备。在图3的实施例中，第一组喷头50安装在低于躯体中心且与风扇同侧的管道的一侧上。第二组喷头安装在大约相同高度的躯体的对侧。

本发明的第三实施例，如图4所示，也与图1和2基本上相似，但第一组喷头60安装在略高于躯体中心的高度上以向下向内朝躯体喷射；第二组喷头安装在第一组的对侧，略低于躯体的中心，向上向内朝着躯体喷射冷冻剂。

图5表示本发明的第四实施例，除了以下描述的外也基本上与图1中的实施例相似。在图5的实施例中安装了两组喷头70和72，躯体的每边各一组，分别安装于略高于躯体中心并定向以使喷射的冷冻剂稍向下向内朝向躯体。管的外形大体上有呈“8”字型的横切面，包含一对大体上呈环形柱状的并列安置瓣片74和76。每一瓣片组成管道的一半。单排风扇位于图5中管道的中心接近底部从而引导管道中气体和冷冻剂的流大体上沿着每个瓣片的弯曲底部向下向外，然后向上返回到管道的中心，这样产生一双涡旋，即具有相反的旋转方向的两个涡旋，绕每个瓣片各自的纵向轴86旋转，从而使重新循环的冷冻剂从上部冲击躯体的两侧。

入口板80和82安装在各个瓣片上并以铰链连到每个瓣片的接近顶部的部位以便它们可以被打开至图5虚线部分所示的位置以提供进入管道内部的通路。转移从管道中排出的CO₂和/或氮气的装置以罩元件的形式安装，它可以基本上沿管道的长度延伸，或，作为替代，可以仅安装在与通道的末端相邻。

在图3，4，5的实施例中，与图1中所示的折流板相似的折流板可被安装以将重新循环的冷冻剂导向躯体。和图1所示的合适的挡板一起，可安装如图1所示并相关描述的风挡以在操作中控制气流并提高效率。如果需要的话，已用图说明的所有实施例都能通过增加冷冻剂注入器数目或改变冷冻剂注入器的位置而加以调整。比如，图5中的实施例可通过把其冷冻剂注入器的位置改变成图1，3或4的样子而加以修改。

从以上所述应意识到本发明提供了一种新的，有用的，且对地面空间要求相对较低的迅速冷冻躯体或其它物品的方法。本发明的设备重量相对较轻，可以如图1所示由一合适的底座支持或从上边挂住，如果愿意的话。

本发明不限于以上描述的优选实施例，而是由此后的权利要求书所定义。

Claims (33)

1.冷冻设备，含有：

一个具有纵向轴线的绝热管道，在上述轴线的相对的两端上配置了一个入口和一个出口，和一个非平面的底部表面。

将冷冻剂注入管道以冷却管道内材料的装置，和

在管道内产生绕管道轴线的涡流的装置，以持续地扫过管道的底部表面并从管道的底部表面重新循环冷冻剂。

2.根据权利要求1的冷冻设备，其中所述的至少一个风扇由配置于大体平行于管道轴线的线上的一组风扇组成。

3.根据权利要求1的冷冻设备，其中所述的至少一个风扇安装于从管道的轴线侧向偏置的位置，并被定向成向下吹。

4.根据权利要求1的冷冻设备，其中所述的将冷冻剂注入管道以便冷却管道内材料的装置由将液氮注入管道的设备组成。

5.根据权利要求1的冷冻设备，其中所述的将冷冻剂注入管道以冷却管道内材料的装置由将干冰注入管道的装置组成。

6.根据权利要求1的冷冻设备，其中所述的将冷冻剂注入管道以冷却管道内材料的装置由一组喷头组成。

7.根据权利要求1的冷冻设备，进而包括沿管道顶部延伸的纵向的槽以安装一用于运送被冷却的材料通过上述设备的钩环线。

8.根据权利要求1的冷冻设备，其中所述的将冷冻剂注入管道的装置通常安装在管道的一侧并被定向以引导冷冻剂朝向被冷却的物品的一侧；其中所述的设备还含有一与注入冷冻剂的装置相对的折流板以将重新循环的冷冻剂引向被冷却的物品。

9.根据权利要求1的冷冻设备，其中所述的底部表面是弯曲的。

10.根据权利要求1的冷冻设备，其中所述的绝热管道有一大体上呈圆形的内部横截面。

11.一种冷却的方法，其包括：

装备一具有纵向轴线的绝热管道，其有安装在上述轴线的相对的两端，一入口和一出口，和一非平面的底部表面；

将冷冻剂注入管道以冷却管道内的材料；和

在管道内产生绕管道轴线的涡流以持续地扫过管道的底部表面并从管道的底部表面重新循环冷冻剂。

12.在根据权利要求11的方法中，产生涡流的步骤包括运转一组在上述管道中的大体上平行于管道轴线上的风扇。

13.在根据权利要求11的一种方法中，产生涡流的步骤包括运转一组在上述管道中的位于从管道的轴线偏置的位置并被定向以向下吹的风扇。

14.在根据权利要求11的一种方法中，其中，将冷冻剂注入管道以冷却器道内的材料包括将冷冻剂注入管道。

15.在根据权利要求11的一种方法中，其中，将冷冻剂注入管道以冷却管道内的材料包括将干冰注入管道。

16.在根据权利要求11的一种方法中，其中，将冷冻剂注入管道以冷却管道内的材料包括通过一组喷头将冷冻剂注入管道。

17.根据权利要求11的方法，还包括通过一架空的运送器把被冷却的材料运进上述设备。

18.冷冻设备包括：

一具有纵向轴线的绝热管道，其有安置在上述纵向轴线相对两端的一入口和一出口，和一非平面的底部表面；

一冷冻剂注入器；和

至少一个在管道内部产生环管道轴线的涡流以持续地扫过管道的底部表面并从管道的底部表面重新循环冷冻剂的风扇。

19.根据权利要求18的设备还含有一将被从管道的底部表面卷起的冷冻剂引向管道的既定部位的折流板。

20.根据权利要求19的设备，其中所述的至少一个风扇由一组风扇组成，其位于与管道的轴线平行的线上，但从轴线侧向偏置，并被定向成向下吹。

21.一种冷冻家禽躯体的方法，包括：

运送家禽躯体通过一绝热的，具有一纵向轴线，及安装于上述纵向轴线的相对两端的一入口和一出口，以及一非平面的底部表面的管道；

朝着管道内的躯体喷射冷冻剂以冷却上述管道内的躯体；

运转许多位于从管道的轴线偏置的位置上的风扇以在管道内产生绕管道轴线的旋涡状空气流以持续地扫过管道的底部表面并从管道的底部表面循环冷冻剂；和

当冷冻剂被从管道的底部表面向上循环时向内朝躯体偏转重新循环的上述冷冻剂。

22.在根据权利要求21中一种冷冻家禽躯体的方法中，在管道内的躯体上喷射冷冻剂包括直接将冷冻剂喷射到躯体的胸部上。

23.根据权利要求21的一种方法，进而包括安装一可调风挡以控制风扇的输出流并调节风挡以优化冷冻。

24.冷冻装置包含：

一绝热的管道，其具有至少一纵向轴线，及安装于管道相对两端的一入口和一出口，以及一非平面的底部表面；

一个或更多冷冻剂注入器；和

一个或更多风扇，其安装在管道内并产生绕至少一平行于管道的纵向轴的旋涡轴的涡流以持续地扫过管道的底部表面并从管道的底部表面重新循环冷冻剂。

25.根据权利要求24的设备，其中管道含有一对纵向延伸的，横切面大体圆形的瓣片。

26.根据权利要求25的设备，其中所述的至少一风扇被安装在与管道的底部表面相邻的位置上，并产生一对涡流模式，在上述的两个瓣片中各一个。

27.根据权利要求24的设备，其中所述的管道有一大体上呈环形的横截面，且所述的至少一个风扇只产生一单一的涡流型式。

28.一种冷冻肉鸡躯体的方法，包括：

运送躯体通过一绝热的管道，其具有至少一纵向轴，及安装在管道的相对两端的一入口和一出口，以及一非平面的底部表面。

在管道内的躯体上喷射冷冻剂以冷却上述管道内的躯体。

运转许多位于管道内的风扇以在管道内产生绕至少一纵向轴的涡流以持续地扫过管道的底部表面并从管道的底部表面循环冷冻剂。

29.在根据权利要求28的方法中，在躯体上喷射冷冻剂包括从第一组纵向的喷头喷射和从第二组纵向的喷头喷射。

30.根据权利要求29的一种方法，其中，在管道内的躯体上喷射冷冻剂包括从位于躯身对侧的喷头上大体上向上朝躯体喷射冷冻剂。

31.根据权利要求28的一种方法，其中，在躯体上喷射冷冻剂的步骤包括从第一组位于躯体的中心之上的纵向喷头朝躯体大体上向下喷射，和从位于躯体中心之下的第二组喷头以大体上向上的方向朝躯体喷射。

32.根据权利要求28的一种方法，其中，在躯体上喷射冷冻剂的步骤包括从两组总体上位于躯体的中心之上并处于其对侧的喷头大体上向下喷射冷冻剂。

33.根据权利要求28的一种方法，其中，运转许多位于从管道的轴偏置的风扇产生双涡旋模式的旋涡状空气流，每个涡旋以一纵向轴为中心。

Images