DE1501076C - Verfahren zum Schnellgefrieren von Erzeugnissen, wie z B Nahrungsmitteln - Google Patents

Description

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erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das die Be- ein Zwischenbehälter zur Rückführung der Kältehandlungskammer verlassende Gas teilweise in die flüssigkeit mit einer Pumpe angeschlossen werden, Behandlungskammer zurückgeführt und dort in die über eine Förderleitung die Verteilerleitungen für Zonen, die, in der Durchlaufrichtung gesehen, vor die Sprühdüsen speist.

der Sprühzone liegen, zusammen mit dem in der 5 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Sprühzone entstandenen Gas dem Kühlgut in an sich Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher bekannter Weise entgegengeführt wird. beschrieben. Es zeigt

Ferner können durch die Einstellung des in die F i g. 1 einen waagerechten Längsschnitt durch die

Behandlungskammer zugeführten Gasanteils im Ver- Vorrichtung,

hältnis zur abgezogenen Gasmenge der Gasdruck, die io F i g. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Temperatur, die verdampfte Flüssigkeitsmenge in der Teil der Vorrichtung und

Behandlungskammer reguliert und kann damit auch F i g. 3 einen Querschnitt durch das Zuführungs-

die notwendige Zusatzmenge an Kälteflüssigkeit be- ende der Vorrichtung,
einflußt werden. Die dargestellte, insbesondere mit flüssigem Stick-

Eine zweckmäßige Weiterbildung des Verfahrens 15 stoff als Kälteflüssigkeit arbeitende Vorrichtung entkann darin bestehen, daß das Gemisch aus dem die hält in einem langgestreckten Gehäuse 100 eine Behandlungskammer verlassenden Gas und dem in wärmeisolierte Kammer 101, in der ein Förderband der Sprühzone neu entstandenen Gas so geleitet 102 angeordnet ist. Das Förderband 102 erstreckt wird, daß es die Behandlungskammer bei seiner dem sich im wesentlichen über die ganze Länge der Kühlgut entgegengerichteten Gesamtbewegung in 20 Kammer und dient dazu, das Gefriergut längs einer einer der Sprühzone nahen Zone in der einen und Behandlungsbahn zu bewegen, die sich gemäß F i g. 1 in einer der Sprühzone ferneren Zone in der ent- von rechts nach links durch die Behandlungskammer gegengesetzten Querrichtung durchströmt. Dadurch 101 erstreckt. Vor der Behandlungskammer ist wird einerseits erreicht, daß das Gas möglichst gleichachsig zu ihr ein Zuführungsförderband 103 intensiv und lange mit den zu gefrierenden Er- 25 und hinter der Behandlungskammer ein Abgabezeugnissen in Berührung kommt; andererseits wird förderband 104 angeordnet. Das Gehäuse 100 weist dadurch am Eingang und Ausgang der Behandlungs- einen ringförmigen Isolationsraum 105 auf, der die kammer gewissermaßen ein Gasvorhang gebildet, der Behandlungskammer vollständig umschließt und norden Eintritt von wärmeatmosphärischer Luft in den malerweise unter einem Vakuum gehalten wird, das Behandlungsraum verhindert. 30 weniger als 0,010 mm Quecksilbersäule entspricht.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Ver- Am Zuführungsende des Gehäuses 100 ist ein

fahrens kann gekennzeichnet sein durch zwei Paare isoliertes Einlaßstück 106 mit einer engen öffnung in der Behandlungskammer beiderseits von einem angeordnet, durch die das Zuführungsförderband Förderband angeordneter langgestreckter Seiten- . 103 in die Kammer 100 hineinragt. Am anderen Gekammern, deren erstes Paar am Einlaßstück der 35 häuseende ist ein ähnliches isoliertes Auslaßstück Behandlungskammer und deren zweites Paar zwi- 107 angebracht, durch dessen enge öffnung das Abschen dem ersten Paar und den Verteilerleitungen gabeförderband 104 hindurchgeführt ist. Eine Leitung zum Zuführen der Kälteflüssigkeit angeordnet ist, 108 zum Zuführen der Kälteflüssigkeit speist zwei wobei die Seitenkammern des ersten Paares mit der obere Verteilerleitungen 108 U und zwei untere Ver-Förderleitung bzw. der Saugleitung eines am Einlaß- 40 teilerleitungen 108 L (Fig. 2), die nahe dem Auslaßstück der Behandlungskammer angeordneten Gas- ende der Behandlungskammer angeordnet sind und umwälzgebläses verbunden und mit Austrittsdüsen sich über etwa ein Drittel der Länge der Behandbzw. Einlaßöffnungen versehen sind, so daß ein die lungskammer erstrecken. Jede dieser Verteiler-Behandlungskammer quer durchsetzender Gasstrom leitungen trägt sieben Spritzdüsen 109. Das Förderentsteht, während die Seitenkammern des zweiten 45 band 102 ist durchlässig, damit die über die Düsen Paares mit der Förderleitung bzw. der Saugleitung der unteren Verteilerleitung 108 L zugeführte Kühleines am Auslaßstück der Behandlungskammer an- flüssigkeit nach oben durch das Förderband hingeordneten weiteren Gasumwälzgebläses in der Weise durchströmen kann. Gemäß der Erfindung wird die verbunden und mit Austrittsdüsen bzw. Einlaß- Kälteflüssigkeit in einer Menge zugeführt, die erheböffnungen in der Weise versehen sind, daß in der 50 Hch größer ist, als es der Geschwindigkeit entspricht, Behandlungskammer ein dem ersten Gasstrom ent- mit der sich der flüssige Stickstoff in der Kammer in gegengesetzt gerichteter, quer verlaufender zweiter Gas verwandelt. Von dem flüssigen Stickstoff kann Gasstrom entsteht. also nur ein Teil verdampfen. Die überschüssige

Die Förderleitung des am Eintrittsende der Be- Flüssigkeit wird in einer unter den Verteilerleitungen handlungskammer angeordneten Gasumwälzgebläses 55 108 U und 108 L angeordneten Auffangschale 110 kann mit einer nach außen führenden, ein Ventil gesammelt.

aufweisenden Abgabeleitung versehen sein. Mit dem Zum Umwälzen der Kälteflüssigkeit dienen ein

Ventil kann die Gasmenge reguliert werden, die end- vakuumisoliertes Gefäß 111 sowie eine Kälteflüssiggültig aus dem System abgezogen werden soll. Da- keitspumpe 112, die in dem Gefäß 111 unter dem mit können mit dem Ventil auch der Gasdruck, die 60 Flüssigkeitsspiegel angeordnet ist. Die Antriebswelle Temperatur, die verdampfte Gasmenge in der Be- 112 5 der Pumpe ist durch einen Riemen 113 B mit handlungskammer reguliert und kann die notwendige dem zugehörigen Motor 113 verbunden. Eine Ab-Zusatzmenge an Kälteflüssigkeit beeinflußt werden. laufleitung 114 führt von der Auffangschale 110 zu

Zweckmäßigerweise wird die Einrichtung mit einer dem Gefäß 111, damit die überschüssige Kältean sich bekannten Auffangschale zum Sammeln der 65 flüssigkeit zurückgeführt werden kann. Weiterhin überschüssigen Kälteflüssigkeit versehen. In diesem führt eine Förderleitung 115 von der Pumpe 112 zu Fall können an die Auffangschale eine Zuführleitung einer Leitung 108, über welche die Verteilerleitungen zur Zuführung von Ergänzungs-Kälteflüssigkeit und gespeist werden. Die Menge der sich in Gas ver-

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wandelnden Kälteflüssigkeit steht in einer Beziehung kammern 117 und 118 am vorderen Ende in das zu der durch die Behandlungskammer hindurch- Einlaßstück 106 und stehen mit der Förderleitung geführten Menge des Gefriergutes und muß ständig bzw. der Ansaugleitung des Umwälzgebläses 123 in ergänzt werden, damit die Kälteflüssigkeit stets in Verbindung. Auf diese Weise werden in der Querausreichender Menge von den Spritzdüsen abgegeben 5 richtung verlaufende Gasströme 121,122 zwischen werden kann. Die zur Ergänzung dienende Kälte- den Seitenkammern erzeugt, deren Richtung zwischen flüssigkeit wird der Auffangschale 110 von einem den Seitenkammern 117 und 118 durch Pfeile annicht gezeigten Vorratsbehälter über eine Leitung gedeutet ist. Diese Strömungsrichtung ist der 116 zugeführt, in die ein Magnetventil 116 V ein- Strömungsrichtung zwischen den Seitenkammern 119 geschaltet ist. Da der Druck in dem Vorratsbehälter io und 120 entgegengesetzt, wie durch die Pfeile des normalerweise höher ist als der Druck in der Auf- Gasstromes 122 angedeutet ist, so daß das Gas auf fangschale, führt die Zuführung der zusätzlichen beide Seiten des Gefriergutes auftrifft, das durch die Kälteflüssigkeit zu einer schnellen Verdampfung, so Behandlungskammer hindurchgeführt wird. Die Ausdaß eine entsprechende Kühlwirkung erzielt wird. trittsdüsen 117 N und 119 N können verstellt werden,

Dem Einlaßstück 106 ist ein Gasumwälzsystem 15 um die Richtung der Querströmungen etwas zu mit einem außerhalb der Kammer 101 angeordneten variieren und so deren Neigung, sich in Richtung auf Gebläse 123 zugeordnet, das durch einen Motor 124 das vordere Ende zu bewegen, zu verstärken oder angetrieben wird. An das Gebläse 123 schließt sich abzuschwächen.

eine Förderleitung 123 D an, die sich in seitlicher. Wie durch Pfeile in F i g. 1 angedeutet, wird quer Richtung durch die Wandung des Einlaßstückes 106 20 zur Mündung des Einlaßstückes 106 bzw. des Auserstreckt und unmittelbar am Zuführungsende des laßstückes 107 ein sich mit hoher Geschwindigkeit Gehäuses 100 in dieses mündet. Ferner ist eine Saug- bewegender Gasstrom oder Vorhang erzeugt. Zu leitung 123 5 vorgesehen, die gemäß F i g. 3 teilweise diesem Zweck sind die einander gegenüberliegenden innerhalb des Einlaßstückes 106 verläuft und unten Teile des Einlaßstückes 106 bzw. des Auslaßstückes in seitlicher Richtung aus dem Einlaßstück 106 aus- as 107 mit einander zugewandten öffnungen versehen, tritt. Die Förderleitung 123 D des Gebläses verzweigt so daß ständig ein Gasstrom erzeugt wird, der sich sich und speist eine Abgabeleitung 126 mit einem im Bereich der betreffenden Mündung in der Quer-Ventil 127, mittels dessen die abgegebene Gasmenge richtung bewegt. Diese Gasvorhänge dienen dazu, zur Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur das Eintreten von atmosphärischer Luft in die Bein der Behandlungskammer und der gewünschten 30 handlungskammer zu verhindern, und sind dann Druckverteilung in der gesamten Vorrichtung in Be- besonders wirkungsvoll, wenn die Behandlungsziehung zu der Geschwindigkeit geregelt werden kammer mit atmosphärischem Druck oder etwas kann, mit der sich der flüssige Stickstoff in das Gas überatmosphärischem Druck betrieben wird, verwandelt. Bei der beschriebenen Vorrichtung wird Bei der dargestellten Vorrichtung bildet sich da-

die Behandlungskammer im wesentlichen auf Atmo- 35 durch, daß gasförmiger Stickstoff nach dem Zusphärendruck bzw. etwas über diesem gehalten, und führungsende zu über die Abgabeleitung 126 abdie Geschwindigkeit der Gasabgabe kann geregelt gesaugt und frischer gasförmiger Stickstoff am werden, indem man entweder einen Bezugsdruck hinteren Ende durch die Verwandlung von flüssigem regelt, wobei man jedoch sehr empfindliche Geräte Stickstoff in Gas zugeführt wird, ein Temperaturbenötigt, oder indem man die Temperatur als Bezugs- 40 profil aus, bei dem ein optimaler Wärmeaustausch größe verwendet. zwischen dem Kühlmittel und dem Gefriergut erzielt

Ein entsprechendes Gasumwälzsystem ist am Aus- wird. Die Pfeile 131 am hinteren Ende der Belaßende der Behandlungskammer angeordnet und handlungskammer 101 deuten an, auf weiche Weise weist ein außerhalb der Kammer angeordnetes Um- sich das frisch zugeführte Gas mit dem Querstrom wälzgebläse 128 auf, das durch einen Motor 129 an- 45 vereinigt, der im mittleren Bereich der Seitengetrieben wird. Die Förderleitung 128 D dieses Ge- kammern 119 und 120 erzeugt wird. Die Pfeile 132 biases tritt in seitlicher Richtung in das Auslaßstück veranschaulichen eine Strömung, welche die mittlere ; 107 ein. Die Ansaugleitung 128 S ist teilweise in das Seitenkammer 119 höheren Druckes mit der Seiten- \ Auslaßstück 107 eingebaut und tritt an einer tiefer kammer 118 niedrigeren Druckes im Bereich des liegenden Stelle aus diesem Bauteil aus. 50 Zuführungsendes verbindet, so daß eine allmähliche ■

Im Zuführungsende der Behandlungskammer 101 Überführung von gasförmigem Stickstoff in Richtung sind auf beiden Seiten des Förderbandes 102 zwei auf das Zuführungsende der Behandlungskammer Seitenkammern 117 und 118 angeordnet, und zwei stattfindet.

ähnliche Seitenkammern 119 und 120 flankieren den Durch die Erfindung wird ein optimaler Wärme-

mittleren Teil des Förderbandes. Die vordere Seiten- 55 übergang erzielt, da das Gefriergut, wenn es seine kammer 117 und die mittlere Seitenkammer 119 sind höchste Temperatur hat, zunächst der Einwirkung, auf entgegengesetzten Seiten des Förderbandes an- von Gas ausgesetzt wird, das innerhalb der Vorgeordnet und mit verstellbaren Austrittsdüsen 117 N richtung etwas Kalte abgegeben hat, dann nach teil- ) bzw. 119 N versehen. Die anderen Seitenkammern weiser Abkühlung von kälterem Gas umspült wird 118 und 120 weisen Einlaßöffnungen 118/2 bzw. 60 und schließlich nach weiterer Kühlung unmittelbar j 120 R auf. mit der Kälteflüssigkeit in Berührung kommt, wo- \

Die Seitenkammern 119 und 120 sind mit ab- durch der Gefriervorgang beendet wird. %

gedeckten Wandabschnitten 119 W und 120 W ver- Bei der dargestellten Vorrichtung wird der flüssige 1

sehen, die den Bereich flankieren, in dem die Kühl- Stickstoff den Verteilerleitungen 108 U und 108 L im · flüssigkeit ausgespritzt wird und der an dem Auslaß- 65 gesättigten flüssigen Zustand, d. h. ausschließlich in stück 107 am Austrittsende mündet und mit der verflüssigter Form, zugepumpt. Die Menge des auf Förderleitung sowie der Absaugleitung des Gebläses das Gefriergut gespritzten flüssigen Stickstoffes über-128 verbunden ist. Entsprechend münden die Seiten- trifft um das Zwei- bis Dreifache diejenige Menge,

welche tatsächlich benötigt wird, um das Behandlungsgut zu gefrieren. Die überschüssige Menge wird gesammelt und den Verteilerleitungen und Spritzdüsen erneut zugeführt. Dieses fortschreitend wirksam werdende Spritzverfahren führt dazu, daß das Gefriergut wiederholt mit Tropfen flüssigen Stickstoffes überspült wird, um einen schnellen Wärmeübergang zu fördern. Das Gas, das an der Oberfläche des Gefriergutes entsteht, wird von den Tropfen des flüssigen Stickstoffes durchdrungen, die zu diesem Zweck von den Spritzdüsen mit einer ausreichenden Geschwindigkeit abgegeben werden.

Ein genaues Zumessen des flüssigen Stickstoffes ist bei dem -erfindungsgemäßen System nicht erforderlich. Die Spiegelhöhe des flüssigen Stickstoffes in dem Gefäß 111 wird durch einen einfachen, sich selbsttätig ein- und ausschaltenden Flüssigkeitsstandregler 111 C geregelt.

Das Zuführungsförderband 103 und das Abgabeförderband 104 sind in isolierten Kanälen 133,134 angeordnet, die jeweils von der Behandlungskammer weg nach oben geneigt sind und mit kaltem gasförmigem Stickstoff gefüllt gehalten werden, der eine erheblich größere Dichte besitzt als die Umgebungsluft. Die Behandlungskammer 101 wird unter einem Druck gehalten, der etwas höher ist als der Druck der Umgebungsluft, um das Hindurchströmen von gasförmigem Stickstoff durch die beiden Kanäle zu fördern. Hierdurch wird erreicht, daß keine Umgebungsluft in die Vorrichtung eintritt. Außerdem wird in dem Zuführungskanal 133 eine Vorkühlung und in dem Abgabekanal 134 eine Nachkühlung bewirkt. Die Aufteilung des abzuführenden Gases auf die beiden Kanäle kann dadurch variiert werden, daß die Düsen 117 N und 119 N entsprechend verstellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 209 634/59

Claims (6)

1 2 gebläses (128) in der Weise verbunden und mit Patentansprüche: Austrittsdüsen (119N) bzw. Einlaßöffnungen (120/?) in der Weise versehen sind, daß in der

1. Verfahren zum Schnellgefrieren von Er- Behandlungskammer ein dem ersten Gasstrom Zeugnissen, bei dem das Gefriergut auf einer 5 (121) entgegengesetzt gerichteter, quer verlaufen-Behandlungsbahn in einer wärmeisolierten Be- der zweiter Gasstrom (122) entsteht,
handlungskammer auf einem Teilstück der Be- 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gehandlungsbahn mit einer sich schnell in Gas ver- kennzeichnet, daß die Förderleitung (123 D) des wandelnden Kälteflüssigkeit in solcher Menge am Eintrittsende (106) der Behandlungskammer besprüht wird, daß nur ein Teil der Kälteflüssig- io (101) angeordneten Gasumwälzgebläses (123) mit keil in der Behandlungskammer in Gas ver- einer nach außen führenden, ein Ventil (127) wandelt wird, bei dem ferner die überschüssige aufweisenden Abgabeleitung (126) versehen ist. Kälteflüssigkeit in einer Auffangschale ge- 6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5 mit sammelt und zusammen mit einer die verdampfte einer Auffangschale zum Sammeln der über-Kälteflüssigkeit ersetzenden Zusatzmenge erneut 15 schüssigen Kälteflüssigkeit, gekennzeichnet durch der Behandlungskammer zugeführt wird und bei eine zur Zuführung von Ergänzungs-Kälteflüssigdem schließlich das in der Behandlungskammer keit in die Auffangschale (110) dienende, mit bei der Verdampfung der Kälteflüssigkeit ent- einem Vorratsbehälter verbundene Zuführleitung stehende Gas im Gegenstrom zum Gefriergut zu (116) und einen zur Rückführung der Kältedessen Vorkühlung herangezogen wird, d a - 20 flüssigkeit aus der Auffangschale dienenden durch gekennzeichnet, daß das die Be- Zwischenbehälter (111) mit einer Pumpe (112), handlungskammer verlassende Gas teilweise in die über eine Förderleitung (115) die Verteilerdie Behandlungskammer zurückgeführt und dort leitungen (108 U, 108 L) für die Sprühdüsen (109) in Zonen, die, in der Durchlaufrichtung gesehen, speist,

vor der Sprühzone liegen, zusammen mit dem in 35
der Sprühzone entstandenen Gas dem Kühlgut in
an sich bekannter Weise entgegengeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einstellung des in

die Behandlungskammer zurückgeführten Gas- 30 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schnellanteils im Verhältnis zur abgezogenen Gasmenge gefrieren von Erzeugnissen, bei dem das Gefriergut der Gasdruck, die Temperatur und die ver- auf einer Behandlungsbahn in einer wärmeisolierten dampfte Flüssigkeitsmenge in der Behandlungs- Behandlungskammer auf einem Teilstück der Bekammer reguliert werden und damit auch die handlungsbahn mit einer sich schnell in Gas vernotwendige Zusatzmenge an Kälteflüssigkeit be- 35 wandelnden Kälteflüssigkeit in solcher Menge beeinflußt wird. sprüht wird, daß nur ein Teil der Kälteflüssigkeit in

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch der Behandlungskammer in Gas verwandelt wird, gekennzeichnet, daß das Gemisch aus dem die bei dem ferner die überschüssige Kälteflüssigkeit in Behandlungskammer verlassenden Gas und dem einer Auffangschale gesammelt und zusammen mit in der Sprühzone neu entstandenen Gas so ge- 40 einer die verdampfte Kälteflüssigkeit ersetzenden leitet wird, daß es die Behandlungskammer bei Zusatzmenge erneut der Behandlungskammer zuseiner dem Kühlgut entgegengerichteten Gesamt- geführt wird und bei dem schließlich das in der Bebewegung in einer der Sprühzone nahen Zone in handlungskammer bei der Verdampfung der Kälteder einen und in einer der Sprühzone ferneren flüssigkeit entstehende Gas im Gegenstrom zum Zone in der entgegengesetzten Querrichtung 45 Gefriergut zu dessen Vorkühlung herangezogen wird, durchströmt. Ein derartiges Verfahren ist bei einer Vorrichtung

4. Einrichtung zur Durchführung des Ver- bekannt, die in der USA.-Patentschrift 2 447 249 befahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch schrieben ist. Bei diesem bekannten Verfahren beruht zwei Paare in der Behandlungskammer (101) die Kühlung des Gefriergutes in erster Linie auf dem beiderseits von einem Förderband (102) ange- 50 Kontakt mit der Kühlflüssigkeit. Es findet zwar eine ordneter langgestreckter Seitenkammern (117, gewisse Vorkühlung durch das bei der Verdampfung 118 und 119,120), deren erstes Paar am Einlaß- der Kälteflüssigkeit entstehende Gas statt, jedoch ist stück (106) der Behandlungskammer und deren der Wärmeübergang vom Gefriergut zu dem die zweites Paar zwischen dem ersten Paar und den Behandlungskammer verlassenden Gas nur verVerteilerleitungen (108 U, 108 L) zum Zuführen 55 hältnismäßig gering, und das Gas ist daher noch sehr der Kälteflüssigkeit angeordnet ist, wobei die kalt, wenn es aus der Behandlungskammer entweicht. Seitenkammern (117,118) des ersten Paares mit Das bedeutet einen Verlust an Kühlleistung. Da die der Förderleitung (123 D) bzw. der Saugleitung abgezogene Gasmenge bei diesem bekannten Kühl- (1235) eines am Einlaßstück (106) der Behänd- system automatisch durch neu verdampfende Kühllungskammer angeordneten Gasumwälzgebläses 60 flüssigkeit ersetzt wird, besteht ferner keine Möglich- (123) verbunden und mit Austrittsdüsen (117 N) keit zur unmittelbaren Regulierung der verdampften bzw. Einlaßöffnungen (118 R) versehen sind, so Gasmenge und damit des Gasdruckes und der Temdaß ein die Behandlungskammer quer durch- peratur in der Kammer.

setzender Gasstrom (121) entsteht, während die Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

Seitenkammern (119,120) des zweiten Paares mit 65 zugrunde, das eingangs umrissene Verfahren so ausder Förderleitung (128 D) bzw. der Saugleitung zugestalten, daß die Kälte, die dem bei der Ver- (128 S) eines am Auslaßstück (107) der Behänd- dampfung der Kälteflüssigkeit entstandenen Gas noch lungskammer angeordneten weiteren Gasumwälz- innewohnt, besser ausgenutzt wird. Die Aufgabe ist