DE1492544A1

DE1492544A1 - Verfahren und Vorrichtung zum gleichmaessigen Auftauen von tiefgefrorenen Nahrungsmitteln

Info

Publication number: DE1492544A1
Application number: DE19641492544
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Schrade
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1964-09-03
Filing date: 1964-09-03
Publication date: 1969-09-04
Also published as: DE1492544C3; DE1492544B2

Description

Bremen, den 1. September

Sch/Kl.-

A/Ml Auftaukühlung 64.195

Dr. tiXt^J K925U

ATLAS-WERKE, Aktiengesellschaft Bremen, Stephanlkirchenweide 1/19

Verfahren und Vorrichtung zum gleichmäßigen Auftauen von tiefgefrorenen Nahrungsmitteln.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur dielektrischen Erwärmung tiefgefrorener Nahrungsmittel insbesondere zum Auftauen tiefgekühlter Fische, vorzugsweise in Plattform, durch elektromagnetische Energie, vorzugsweise im Mikrowellenbereich.

Mit den bisher bekannten dielektrischen Verfahren ist es nicht möglich, ein schnelles und gleichmäßiges Auftauen der Gesamtplatte zu erzielen. Um örtliche Überhitzungen an Kanten und freistehenden Pischteilen zu vermeiden, die von Feldstärkeschwankungen infolge der unebenen Oberfläche herrühren, ist es bekannt, das Out zur Bildung einer ebenen Oberfläche in wassergefüllte Schalen zu legen. Trotzdem ist ein völlig gleichmäßiges Auftauen nicht gelungen. Abgesehen davon ist das Arbeiten mit großen wassergefüllten Schalen umständlich. Bei der dielektrischen Erwärmung im Mikrowellenbereioh treten diese Probleme in erhöhtem Maß auf. Die Eindringtiefe elektromagnetischer Wellen im Dezimeterbereich ist bei gefrorenen Nahrungsmitteln sehr hoch, geht aber sprungartig zurück, wenn der Schmelzpunkt erreicht und überschritten wird, der je nach

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Art des Gutes zwischen O und -2° C liegt. Die elektromagnetische Energie erreicht deshalb, sobald die Oberfläche aufgetaut ist, nicht mehr unmittelbar den Kern des Gutes, sondern bleibt in der Oberflächenschicht hängen. Die erzeugte Wärme kann von dort aus nur durch Wärmeleitung zum kälteren Kern hin übertragen werden. Außerdem verschlechtert sich oberhalb des Schmelzpunktes die Temperaturleitfähigkeit durch den sprunghaften Rückgang der Wärmeleitzahl, die gegenüber dem gefrorenen Gut um den Paktor 3*5 sinkt. Die Energiezufuhr muß deshalb öfters unterbrochen werden, damit sich der Temperaturunterschied zwischen der wärmeren Oberflächenschicht und dem kälteren Kern ausgleichen kann. Bei dicken Gütern wird dazu viel Zeit benötigt. Der Ausgleichsvorgang beansprucht nicht nur kostbare Zeit, er führt auch zu entsprechend langen Anlagen. Ferner leidet die Qualität des Gutes, weil man bei diesem Verfahren naturgemäß bis zur maximal zulässigen Temperatur geht, die bei Fisch 25° C beträgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden sind, wenn man das Schmelzen der Oberflächenschicht beim Auftauen verhindert. Solange nämlich die Oberflächentemperatur des Gutes unterhalb des Schmelzpunktes liegt, ist die Eindringtiefe der elektromagnetischen Welle groß und innerhalb des Gutes ein rascher Temperaturausgleich durch die gute Wärmeleitfähigkeit gewährleistet. Ausgehend von dieser Überlegung wird erfindungsgemäß die Oberfläche des Gutes während des Auftauens gekühlt, so daß die Schmelztemperatur nicht überschritten wird.

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Da die Energie die tiefgefrorene Platte fast ungedämpft durchdringt» kann die Energie von einer Seite aus in die Platte eingestrahlt und auf der gegenüberliegenden Plattenseite in einer geschmolzenen Oberflächenschicht absorbiert werden« die sich z.B. durch Infrarotstrahlung erzeugen läßt. Wenn auf der Einstrahlungsseite durch Außenkühlung dafür gesorgt wird, daß die Oberflächenschicht durch zunehmende Erwärmung keine nennenwerte Energie absorbiert, kann dieser Schmelzzone durch den Block hindurch laufend Energie zugeführt werden. Dies läßt sich in besonders vollkommener Weise dadurch erreichen, daß die Oberflächentemperatur unterhalb -5 bis -10° C gehalten wird. Die Schmelzzone- wandert dabei durch den Block zur Einstrahlungsseite.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß sich im Gut nach dem Auftauen eine nahezu einheitliche Temperatur einstellt und eine sofortige Verarbeitung möglich ist. Dabei bleibt die hohe Qualität des tief-; gefrorenen Gutes vollständig erhalten; es treten kaum Tropfverluste auf, und es unterbleibt wegen der niedrigen Temperatur ein Koagulieren des Eiweißes.

Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß sich auf diesem Wege hohe Auftaugeschwindigkeiten erreichen lassen und trotz des hohen Leistungsbedarfes bei großen Durchsatzmengen kleine Anlagen genügen.

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Zur Kühlung können an sich bekannte Verfahren und Vorrichtungen benutzt werden, bei denen die Kühltemperatur unterhalb des Schmelzpunktes vom Gut, vorzugsweise unterhalb -5 bis -10° C liegt.

Große Vorteile bietet die an sich bekannte Kühlung mit verdampfendem Stickstoff, der aus einem Rohr nahe der Gutsoberfläche versprüht wird. Das Nahrungsmittel befindet sich dann während des Auftauens in einer neutralen Stickstoffatmosphäre. In einfacher Weise kann auf dem Transport an der Oberfläche angetautes Gut bei Eintritt in die Vorrichtung durch Kühlung mit verdampfendem Stickstoff rückgekühlt und auf eine einheitliche Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes gebracht werden.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher veranschaulicht .

Fig. 1 und 2 veranschaulichen an einem Diagramm die

Wirkungsweise des bisher angewandten und des neuen Verfahrens,

Pig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer solchen Vorrichtung.

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Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten bekannten dielektrischen Verfahren im Mikrowellenbereich beginnt die Erwärmung bei t . Die elektromagnetische Energie W₁ wird von oben und unten in das Gut eingestrahlt und dringt bis zum Zeitpunkt t, unmittelbar bis zum Gutskern vor.

Die Isothermen geben die Temperaturverteilung vom Zeitpunkt t an wieder. Bei t₂ beginnt die Oberfläche zu tauen. Bei t, setzt eine starke Erwärmung der Oberflächenschicht ein, während der Kern seine Temperatur nur noch geringfügig ändert.

Bei tj, ist die maximal zulässige Oberflächentemperatur erreicht. Die Energiezufuhr muß unterbrochen werden, wenn sich nicht die Oberfläche übermäßig stark erwärmen soll. Die Temperaturunterschiede gleichen sich anschließend aus. In periodischen Zeltabständen wechselt so Energiezufuhr und Temperaturausgleich, bis der Blockkern aufgetaut ist.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren beginnt der Auftauvorgang mit dem Schmelzen einer dünnen Oberflächenschicht durch Infrarotstrahlung Wg. Bei tj^ ist die Oberfläche bis zu einer genügenden Tiefe aufgetaut und es kann zu diesem Zeitpunkt mit der Einstrahlung der Energie W₁ von der gegenüberliegenden Seite aus begonnen werden. Die Energie H₁ dringt durch den Block bis zur Schmelzzone vor und wird dort auf Grund der hohen dielektrischen Verluste von der auftauenden Schicht absorbiert. Bei ununterbrochener Energiezufuhr wandert die

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Schmelzzone durch den Block zur Einstrahlungsseite. Damit die Oberfläche von der Einstrahlungsseite nicht auftaut, muß die dort auf Grund der dielektrischen Verluste entstehende Wärme abgeführt werden. Dieses wird durch Kühlung mit verdampfendem Stickstoff, die im Zeitpunkt t₂ einsetzt, erreicht. Die zugeführte Kälteleistung W, ist am niedrigsten, wenn die Temperatur unterhalb -5° C liegt. Bei t~. wird die Kühlung abgebrochen und zum Auftauen der Oberflächenschicht auf der Einstrahlungsseite ausschließlich Energie bis zum Zeitpunkt th zugeführt.

Zwei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Durchführung dieser beiden Verfahren sind in Fig. 3 und 4 dargestellt. Bei der Vorrichtung Fig. j5 wird das Gut 1 (hintereinanderliegende quaderförmige Fischplatten) auf Laufbändern 2 durch eine Schleuse 3 in einen Durchlaufkanal 4 befördert und durchläuft zunächst eine Kühlzone 5 zur Rückkühlung der auf dem Transport zur Vorrichtung angetauten Oberflächen und Kanten. Anschließend wird das Gut von unten und oben in einer an sich bekannten Strahlungszone 6 mit elektromagnetischer Energie im Mikrowellenbereich erwärmt.

Sobald die Oberflächentemperatur -5 bis -10° C erreicht hat, wird von außen gekühlt. Das Kühlmittel, z.B. verdampfender Stickstoff, wird durch Lprühröhren 7 unten und oben in einen flachen Raum ö unter- und oberhalb des Gutes 1 eingesprüht. Eine Abdeckung 9 aus verlustfreiem Dielektrikum verhindert das Eindringen des

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Kühlmittels hinter die Strahlungszone 6. Erwärmung und Oberflächenkühlung werden solange fortgesetzt, bis das Gut 1 gleichmäßig aufgetaut ist.

Das Gut 1 verläßt die Anlage durch eine Schleuse 10 zur weiteren Verarbeitung.

Beim Ausführungsbeispiel in Fig. 4 wird das Gut 1 ebenfalls auf stegförmigen Lauf bändern 2 durch eine Schleuse 'j> in den Durchlaufkanal befördert und durchläuft auf der Oberseite eine Infrarotstrahlungszone 11 zum Schmelzen der Oberflächenschicht und auf der Unterseite eine Kühlzone 5 zur Rückkühlung angetauter Oberflächen und Kanten. Anschließend wird in einer an sich bekannten Strahlungszone 6 von unten elektromagnetische Energie im Mikrowellenbereich zugeführt. Damit die Blockunterseite nicht wärmer als -5 bis -10° C wird, kühlt man mit verdampfendem Stickstoff, der durch Sprühröhren 7 in einen flachen Raum 8 unterhalb des Gutes eingesprüht wird. Eine Abdeckung 9 aus Dielektrikum verhindert das Eindringen des Kühlmittels hinter die Strahlungszone 6. Erwärmung und Kühlung der Unterseite werden solange fortgesetzt, bis die Schmelz» zone von oben her durch den Block hindurchgewandert und kurz vor Erreichen der Unterseite ist. In der letzten Strahlungszone 12 wird die untere Oberfläche aufgetaut. Das Gut verläßt die Anlage ebenfalls durch eine Schleuse 10 zur Weiterverarbeitung.

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Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich, insbesondere hat das neue Verfahren auch dann Bedeutung, wenn es nur um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung bis zu einer bestimmten Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes geht.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Erwärmen tiefgefrorener Nahrungsmittel, insbesondere zum Auftauen von tiefgekühltem Fisch durch elektromagnetische Energie, vorzugsweise im Mikrowellenbereich, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gutes während des Auftauens gekühlt wird, so daß die Schmelzpunkttemperatur nicht überschritten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung und Kühlung gleichzeitig erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise mehrmals nacheinander erwärmt und gekühlt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung verdampfender Stickstoff benutzt wird, der das Gut von allen Seiten umströmt.

5« Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung einsetzt, wenn die Oberflächentemperatur

^ den Schmelzpunkt des Gutes oder eine bestimmte Temperatur

co unterhalb des Schmelzpunktes erreicht hat.

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6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

,S₀ die GutsOberfläche auf einer Seite aufgetaut wird und die zum Auftauen des gesamten Blockes notwendige Energie von

■ ,' ";' ' -' f ^ ', ■ V. -der gegenüberliegenden Seite zugeführt wird.

... Io

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Erwärmung und Kühlung in einem geschlossenen Raum erfolgen.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung in einem Durchlaufkanal (4) erfolgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor Eintritt des Gutes in die erste Strahlungszone (6) eine Kühlzone (5) zur Rückkühlung vorgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung und Kühlung des Gutes nur von einer seite erfolgt (Fig. 4).

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung und Kühlung des Gutes von unten erfolgt, wobei die Kühlung der Gutsoberfläche entweder über eine Kühlplatte (12) durch unmittelbaren Kontakt mit dem Gut oder über ein Kühlmittel direkt erfolgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung eine stickstoffverdampfungseinriehtung (7)

u> vorgesehen ist.
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15. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,

daß zum Versprühen des Stickstoffes im Durchlaufkanal Sprühröhren (7) vorgesehen sind.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühröhren (7) an der Ober- und Unterseite des Kanals (4) zwischen zwei Strahlungsfeldern (6) angebracht sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch IJ und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühröhren (7) an der Seitenwand des Kanals (4) angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung der Blockunterseite ein flacher, z.B. durch Stege gebildeter Kühlraum vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auftauen der Gutsoberfläche Wärmestrahlung im Infrarotbereich benutzt wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung der Oberflachentemepratur die Kühlleistung von einem Temperaturmeßgerät (I5) gesteuert oder geregelt wird.

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