DE1501212C2

DE1501212C2 - Method and device for deep-freezing food by contact with cooling liquids

Info

Publication number: DE1501212C2
Application number: DE19661501212
Authority: DE
Inventors: David J Emmaus; Berreth Raymond U Allentown; Pa. Klee (V.St.A.)
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1965-06-11
Filing date: 1966-06-10
Publication date: 1977-08-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum ultraschnellen Tiefgefrieren von Nahrungsmitteln (oder gegebenenfalls auch anderen Produkten) durch Kontakt mit Kühlflüssigkeiten, indem das zu gefrierende Produkt kontinuierlich auf einem konstanten Förderweg durch einen isolierten, in eine Vorkühlzone und eine Kontaktzone unterteilten Kühltunnel hindurchgeleitet wird, wobei das zu gefrierende Produkt in der Kontaktzone zum Kontakt mit derThe invention relates to a method and a device for ultra-fast deep freezing of Food (or possibly other products) through contact with cooling liquids by the product to be frozen continuously on a constant conveying path through an isolated, into a Pre-cooling zone and a contact zone subdivided cooling tunnel is passed through, the to be frozen Product in the contact zone for contact with the

⁶S Kühlflüssigkeit gebracht, insbesondere mit der Kühlflüssigkeit besprüht wird, welche dabei zumindest größtenteils zu einem kalten Gas verdampft, das kontinuierlich gesammelt und als Kühlgas zum Vorkühlen des ⁶ S brought cooling liquid, in particular is sprayed with the cooling liquid, which at least for the most part evaporates to a cold gas, which is continuously collected and used as a cooling gas for pre-cooling the

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Produktes in der Vorkühlzone rezirkuliert wird.Product is recirculated in the pre-cooling zone.

Es ist bekannt, daß sogenannte Kühlflüssigkeiten (d. h. flüssiges Kohlendioxyd, flüssiger Stickstoff, flüssige Luft und andere Flüssigkeiten, deren Siedepunkte wesentlich unterhalb von —45°C liegen) vorteilhaft zum Tiefgefrieren von solchen Nahrungsmitteln verwendet werden können, die sich durch die sogenannten »mechanischen Gefriersysteme« nicht befriedigend tiefgefrieren lassen. Unter dem Begriff »mechanische Gefriersysteme« werden dabei Systeme verstanden, die mit Kühlmitteln von relativ hohem Siedepunkt arbeiten, z. B. mit Salzsole, Ammoniak, Freon u. dgl. Als Beispiel für Nahrungsmittel, die sich mit mechanischen Systemen nicht befriedigend tiefgefrieren lassen, können Tomaten, Citrusfrüchte u.dgl. angesehen werden. Bei diesen Typen von Nahrungsmitteln ergibt sich infolge der nur sehr geringen Gefriergeschwindigkeit der mechanischen Systeme eine Bildung von sehr großen Eiskristallen, durch die die empfindlichen Zellenwände der Produkte zerstört werden, so daß sich beim Auftauen ein völliger oder zumindest ein weitgehender Zusammenbruch der Zellenstruktur einstellt.It is known that so-called cooling liquids (i.e. liquid carbon dioxide, liquid nitrogen, liquid air and other liquids whose boiling points are significantly below -45 ° C) are advantageous for deep freezing of such foods can be used, which are characterized by the so-called »mechanical Freezing systems «do not deep-freeze satisfactorily. Under the term "mechanical freezing systems" are understood to mean systems that work with coolants with a relatively high boiling point, e.g. B. with Brine, ammonia, freon and the like. As an example of food that deals with mechanical systems can not be frozen satisfactorily, tomatoes, citrus fruits and the like can be viewed. With these Types of food arises due to the very low freezing speed of the mechanical Systems a formation of very large ice crystals through which the delicate cell walls of the Products are destroyed, so that a complete or at least extensive breakdown occurs when thawing the cell structure.

Mit den eingangs genannten Kühlflüssigkeiten lassen sich dagegen so hohe Gefriergeschwindigkeiten erzielen, daß selbst ein hoher Wassergehalt in den Produkten zu einer im wesentlichen amorphen Eisform gefroren werden kann, so daß die Gefahr eines Zusammenbruchs der Zellenstruktur der gefrorenen Produkte beim Wiederauftauen ganz oder zumindest sehr weitgehend vermieden ist. Zusätzlich haben Kühlflüssigkeiten des eingangs genannten Typs noch den Vorteil, daß sie eine beträchtlich geringere Entwässerung des gefrorenen Produkts hervorrufen und daß sie auch eine beträchtlich geringere Kapitalinvestition (bezogen auf eine vorgegebene Einheit an Gefrierkapazität) erfordern. Darüber hinaus sind sie auch mechanisch in sehr viel geringerem Maße störanfällig, da sie keine kompliziert aufgebauten Teile wie Kompressoren, Kondensatoren oder Verdampfer benötigen.With the cooling liquids mentioned at the beginning, however, such high freezing speeds can be achieved, that even a high water content in the products frozen to an essentially amorphous ice form can be, so that there is a risk of breakdown of the cell structure of the frozen products Thawing completely or at least very largely avoided. In addition, cooling liquids have the type mentioned at the outset still has the advantage that it has a considerably lower drainage of the frozen Product and that they also require a considerably lower capital investment (based on a given Unit of freezing capacity). In addition, they are also mechanically in much less Dimensions prone to failure as they do not have any complicated components such as compressors, condensers or evaporators require.

Es ist weiterhin bekannt, daß die Geschwindigkeit der Wärmeübertraggung zwischen einem festen Produkt und einer siedenden Kühlflüssigkeit größer ist als zwischen dem Produkt und einem gasförmigen Kühlmittel. Daher wird generell vorgezogen, einen direkten Kontakt zwischen der Kühlflüssigkeit und dem Produkt herzustellen, um die latente Wärme der Kühlflüssigkeit in maximalem Umfang ausnutzen zu können. In diesem Zusammenhang hat sich weiterhin noch gezeigt, daß das sogenannte Sprühverfahren (bei dem die Kühlflüssigkeit auf das zu gefrierende Produkt aufgesprüht wird) in den meisten Fällen dem sogenannten Tauchverfahren (bei dem das zu gefrierende Produkt in die Kühlflüssigkeit eingetaucht wird) überlegen ist, und zwar wegen der Tatsache, daß sich beim Eintauchen des Produktes in die Kühlflüssigkeit ein dünner Film aus verdampfter Kühlflüssigkeit um die Oberfläche des Produkts herum ausbildet, die eine Barriere gegen den weiteren Kontakt der Kühlflüssigkeit mit dem Produkt ist. Beim Sprühverfahren dagegen können die Tropfen der versprühten Kühlflüssigkeit, sofern sie eine ausreichend hohe Geschwindigkeit besitzen, ständig den sich um das gefrierende Produkt herum ausbildenden Gasfilm durchdringen, so daß sich eine sehr viel höhere Geschwindigkeit der Wärmeübertragung ergibt.It is also known that the rate of heat transfer between a solid product and a boiling coolant is greater than between the product and a gaseous coolant. Therefore, it is generally preferred to have direct contact between the cooling liquid and the product to be able to use the latent heat of the cooling liquid to the maximum extent. In this The connection has also been shown that the so-called spray process (in which the cooling liquid is sprayed onto the product to be frozen) in most cases the so-called immersion process (with which the product to be frozen is immersed in the cooling liquid) is superior because of the The fact that when the product is immersed in the cooling liquid, a thin film of evaporated Cooling liquid forms around the surface of the product, which creates a barrier against further contact the coolant is with the product. In the spray process, on the other hand, the droplets of the sprayed coolant, provided they have a sufficiently high speed, constantly around the freezing product penetrate around forming gas film, so that a much higher Rate of heat transfer results.

Neben der Forderung, die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung zwischen der Kühlflüssigkeit und dem Produkt auf einem möglichst hohen Wert zu halten, ist auch die weitere Forderung naheliegend, die fühlbare Wärme des sich beim Kontakt zwischen der Kühlflüssigkeit und dem Produkt durch Verdampfung ausbildenden, extrem kalten Gases möglichst weitgehend zum Vorkühlen des Produkts auszunutzen, bevor dieses Gas in die freie Atmosphäre abgegeben wird. Daher haben sich die bekannten, in einem sogenannten »offenen« System arbeitenden Gefriereinrichtungen, bei denen das sich aus der Kühlflüssigkeit bildende kalte Gas nicht zum Vorkühlen des Produktes (oder aber gegebenenfalls auch zum erneuten Verflüssigen) ausgenutzt wird, nicht bewährt.In addition to the requirement, the speed of heat transfer between the coolant and Keeping the product at the highest possible value is also an obvious requirement, the tangible one Heat of the evaporation formed on contact between the cooling liquid and the product, Utilize extremely cold gas as much as possible to precool the product before this gas is released into the open atmosphere. Therefore, the known, in a so-called "open" System-working freezers in which the cold gas that forms from the cooling liquid does not is used to pre-cool the product (or, if necessary, also to liquefy it again), not proven.

Es sind bereits zahlreiche Versuche gemacht worden, um das sich aus der Kühlflüssigkeit bildende kalte Gas als Kühlgas zum Vorkühlen des Produktes auszunutzen, d. h. um die fühlbare Wärme des Kühlgases auf das Produkt zu übertragen. Diese Versuche sind jedoch aus einer Reihe von Gründen bislang nicht befriedigend erfolgreich gewesen. Beispielsweise wird bei einigen bekanntgewordenen Gefriereinrichtungen das Kühlgas in laminarer Strömung mit dem Produkt zum Wärmeaustausch gebracht. Eine solche laminare Strömung führt jedoch zu nur geringen Geschwindigkeiten der Wärmeübertragung, so daß außerordentlich lange Kühltunnel und außerordentlich hohe Kontaktzeiten erforderlich waren. Bei anderen bekanntgewordenen Gefriereinrichtungen wird eine Anzahl von axial fördernden Gebläsen benutzt, die hintereinander längs des Kühltunnels angeordnet sind und eine schnelle, turbulente Strömung des Kühlgases senkrecht zum Produkt erzeugen. Diese letzten Typen von Gefriereinrichtungen weisen zwar einen beträchtlich verbesserten thermischen Wirkungsgrad auf, aber sie erfordern wegen der Axialgebläse Kühltunnel von größerem Querschnitt, so daß auch die Wärmeverluste entsprechend vergrößert sind. Weiterhin wird auch die Gesamtmenge des Gases in dem verwirbelten Strömungsmuster ziemlich groß mit der Folge, daß eine beträchtliche Energie zum Zirkulieren des Gases aufgewendet werden muß und daß dadurch eine spürbare Menge an unerwünschter Wärme in das System eingeführt wird. Noch wesentlicher ist aber der weitere Nachteil, daß die Gebiete des Kühlgasstromes, die eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit besitzen, ziemlich lokalisiert sind und daß daher das Produkt nicht gleichförmig vorgekühlt wird. Im allgemeinen hat sich gezeigt, daß das Produkt in der Längsachse des Kühltunnels (also das Produkt, das sich bei Verwendung eines durch den Kühltunnel hindurchgeführten Förderbandes befindet) auf eine tiefere Temperatur gekühlt und gefroren ist als das Produkt in der Nähe der Kanten des Förderbandes. Mitunter ist sogar das in der Nähe der Kanten angeordnete Produkt überhaupt nicht gefroren.Numerous attempts have already been made to remove the cold gas that forms from the cooling liquid to use as cooling gas for pre-cooling the product, d. H. the sensible heat of the cooling gas on the Transfer product. However, these attempts have so far been unsatisfactory for a number of reasons been successful. For example, in some known freezers, the refrigerant gas brought to heat exchange with the product in laminar flow. Such a laminar flow however, leads to only low heat transfer rates, so that it takes an extremely long time Cooling tunnels and extremely long contact times were required. With others that have become known Freezers a number of axially conveying fans are used, one behind the other of the cooling tunnel are arranged and a fast, turbulent flow of the cooling gas perpendicular to the Create product. These last types of freezers have a considerably improved one thermal efficiency, but they require larger cooling tunnels because of the axial fans Cross-section, so that the heat losses are increased accordingly. Furthermore, the The total amount of gas in the swirled flow pattern is quite large, with the result that a considerable energy must be expended to circulate the gas and that thereby a appreciable amount of unwanted heat is introduced into the system. But that is even more important Another disadvantage is that the areas of the cooling gas flow which have a sufficiently high flow velocity are fairly localized and that therefore the product is not uniformly pre-cooled. in the In general, it has been shown that the product in the longitudinal axis of the cooling tunnel (i.e. the product that is when using a conveyor belt passed through the cooling tunnel) to a lower one Temperature is chilled and frozen as the product is near the edges of the conveyor belt. Sometimes is even the product placed near the edges was not frozen at all.

In diesem Zusammenhang ist noch zu erwähnen, daß bei den bekannten Gefriereinrichtungen mit turbulent geführtem Kühlgasstrom eine große Menge an kaltem Gas am Auslaßende des Kühltunnels austritt, wobei zugleich aber warme, meistens auch feuchte Umgebungsluft in den Tunnel eintreten kann. Natürlich vermindert diese warme Luft den thermischen Wirkungsgrad der Gefriereinrichtung wesentlich, und sie verursacht darüber hinaus auch die Bildung von Eisniederschlägen im Kühltunnel und besonders an den Gebläsen, so daß die Einrichtung häufig zum Zweck des Entfrostens abgeschaltet werden muß.In this context it should also be mentioned that in the known freezers with turbulent guided cooling gas flow exits a large amount of cold gas at the outlet end of the cooling tunnel, wherein at the same time, however, warm, mostly moist ambient air can enter the tunnel. Naturally This warm air significantly reduces the thermal efficiency of the freezer, and so does it also causes the formation of ice precipitation in the cooling tunnel and especially on the Fans, so that the device must often be switched off for defrosting purposes.

Im übrigen ist es auch bekannt, bei einer Anlage mit einer nach dem Tauchverfahren arbeitenden Kühlkammer und einer Einlaßkammer für das zu kühlendeIn addition, it is also known in a system with a cooling chamber operating according to the immersion process and an inlet chamber for that to be cooled

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Produkt mit Hilfe eines Gebläses kaltes Stickstoffgas von der Kühlkammer aus durch die Einlaßkammer wieder zurück zur Kühlkammer zu rezirkulieren, um eine Infiltration von Umgebungsluft in die Einlaßkammer zu vermeiden. Bei dieser Anlage kann jedoch eine Vorkühlung des Produktes nur in einem sehr geringen Ausmaß erreicht werden, weil in der Einlaßkammer nur eine einzige Wärmeaustauschzone zwischen dem Stickstoffgas und dem Produkt vorhanden ist und das Produkt die Einlaßkammer mit nur kurzer Verweilzeit iö durchläuft.Product using a blower cold nitrogen gas from the cooling chamber through the inlet chamber again to recirculate back to the cooling chamber to infiltrate ambient air into the inlet chamber to avoid. In this system, however, the product can only be pre-cooled to a very small extent Extent can be achieved because in the inlet chamber only a single heat exchange zone between the Nitrogen gas and the product is present and the product iö the inlet chamber with only a short residence time passes through.

Mit der Erfindung sollen die geschilderten Nachteile beseitigt und das kontinuierliche Tiefgefrieren von Nahrungsmitteln mittels einer Kühlflüssigkeit dahingehend verbessert werden, daß das zu gefrierende Produkt in der vor dem eigentlichen Tiefgefrieren vorgesehenen Vorkühlzone schnell und gleichförmig durch das aus der Verdampfung der Kühlflüssigkeit entstandene Kühlgas abgekühlt wird und daß dabei der Energieinhalt des Kühlgases möglichst weitgehend nutzbar gemacht wird.With the invention, the disadvantages are eliminated and the continuous deep freezing of Food to be improved by means of a cooling liquid that the product to be frozen in the pre-cooling zone provided before the actual deep freezing, quickly and uniformly through the from the Evaporation of the cooling liquid resulting cooling gas is cooled and that the energy content of the Cooling gas is made as largely usable as possible.

Ausgehend von einem mit Rezirkulation des Kühlgases arbeitenden Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rezirkulation des Kühlgases in der Vorkühlzone in mindestens zwei gesonderten, in Serie aufeinanderfolgenden Rezirkulationszonen durchgeführt wird, indem das Kühlgas von der Kontaktzone aus kontinuierlich der ersten, unmittelbar der Kontaktzone benachbarten Rezirkulationszone zugespeist wird, eine gleich große Gasmenge kontinuierlich von der ersten in die zweite Rezirkulationszone bzw. die folgenden, näher zum Tunnel-Einlaßende liegenden Rezirkulationszonen überführt wird und eine gleich große Gasmenge schließlich von der zweiten bzw. der letzten, dem Tunnel-Einlaßende benachbarten Rezirkulationszone aus dem Kühltunnel abgezogen wird, wobei die Temperaturen in der ersten Rezirkulationszone niedriger als in den folgenden Rezirkulationszonen gehalten werden und wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlgases in den Rezirkulationszonen auf einen zur Bildung einer turbulenten Strömung ausreichend hohen Wert eingestellt wird.This object is achieved according to the invention on the basis of a method that works with recirculation of the cooling gas solved in that the recirculation of the cooling gas in the pre-cooling zone in at least two separate, in series successive recirculation zones is carried out by the cooling gas from the contact zone from continuously the first recirculation zone immediately adjacent to the contact zone is fed, an equal amount of gas continuously from the first to the second recirculation zone or the following recirculation zones closer to the tunnel inlet end is transferred and one finally the same amount of gas from the second or the last one adjacent to the tunnel inlet end Recirculation zone is withdrawn from the cooling tunnel, with the temperatures in the first recirculation zone be kept lower than in the following recirculation zones and where the flow rate of the cooling gas in the recirculation zones to form a turbulent flow sufficiently high value is set.

Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß die Rezirkulation des Kühlgases zwar die Einstellung hoher Gasgeschwindigkeiten ermöglicht, die zu turbulenten Strömungsbedingungen führen und damit einen guten und schnellen Wärmeübergang zwischen dem Kühlgas und dem vorzukühlenden Produkt fördern, daß andererseits aber eine einzige Rezirkulationszone grundsätzlich keine ausreichende Kühlgeschwindigkeit bzw. keine ausreichende Ausnutzung des Energieeinhaltes des Kühlgases zuläßt. Durch die erfindungsgemäße Unterteilung der Vorkühlzone in mindestens zwei Rezirkulationszonen kann dagegen bei hoher Kühlgeschwindigkeit, die aus Gründen der Endqualität -des zu gefrierenden Produktes sehr wichtig ist, eine nahezu völlige Ausnutzung des Energieinhaltes des Kühlgases erreicht werden. Schon in der ersten Rezirkulationszone kann nämlich eine verhältnismäßig große Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlgas und dem vorzukühlenden Produkt eingestellt werden, was eine entsprechend hohe Kühlgeschwindigkeit zur Folge hat. Das dabei abgegebene Kühlgas, das noch einen nennenswerten Energieinhalt besitzt, bildet das kalte Eingangsgas für die nächste, progressiv wärmere Rezirkulationszone und kann dort erneut bei verhältnismäßig großer <>5 Temperaturdifferenz, also mit hoher Kühlgeschwindigkeit, zum Wärmeaustausch mit dem vorzukühlenden Produkt gebracht werden. Auf diese Weise läßt sich in den aufeinanderfolgenden Rezirkulationszonen — bei hoher Kühlgeschwindigkeit in jeder Zone — der Energieinhalt des Kühlgases stufenweise so weit auszunutzen, daß das Kühlgas praktisch den gesamten Energieinhalt auf das Produkt überträgt und aus der letzten Rezirkulationszone ohne wesentlichen Energieverlust abgelassen werden kann.The invention is based on the consideration that the recirculation of the cooling gas, although the setting is higher Allows gas velocities that lead to turbulent flow conditions and thus a good one and promote rapid heat transfer between the cooling gas and the product to be pre-cooled, that on the other hand but a single recirculation zone is basically not a sufficient cooling rate or none allows sufficient utilization of the energy content of the cooling gas. Due to the subdivision according to the invention the pre-cooling zone in at least two recirculation zones, on the other hand, at high cooling speed, which is very important for reasons of the final quality of the product to be frozen, almost full utilization of the energy content of the cooling gas can be achieved. Already in the first recirculation zone can namely a relatively large temperature difference between the cooling gas and the precooled Product can be adjusted, which results in a correspondingly high cooling speed. That included released cooling gas, which still has a significant energy content, forms the cold inlet gas for the next, progressively warmer recirculation zone and can there again with a relatively large <> 5 Temperature difference, i.e. with high cooling speed, for heat exchange with the one to be pre-cooled Product to be brought. In this way, in the successive recirculation zones - at high cooling speed in each zone - the energy content of the cooling gas gradually increases take advantage of the fact that the cooling gas transfers practically the entire energy content to the product and from the last recirculation zone can be drained without significant loss of energy.

Um unnütze Energieverluste beim Ablassen des vollständig ausgenutzten Kühlgases zu vermeiden und die Anlage gegen ein Eindringen von Umgebungsluft zu sichern, ist in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß ein kleiner Teil des Kühlgases in einem Raum unmittelbar benachbart dem Auslaßende des Kühltunnels mit konstantem Pegelstand gesammelt wird, wobei diejenige Gasmenge, die entsprechend dem eingespeisten Kühlgasstrom kontinuierlich aus der zweiten bzw. der letzten Rezirkulationszone abgezogen wird, in Abhängigkeit von dem Pegelstand des in der Nähe des Auslaßendes des Kühltunnels gesammelten Gases so einjustiert wird, daß der Pegelstand nahezu konstant bleibt.To avoid unnecessary energy losses when releasing the completely used cooling gas and Safeguarding the system against the ingress of ambient air is an expedient further development of the Invention provided that a small part of the cooling gas in a space immediately adjacent to the Outlet end of the cooling tunnel is collected at a constant level, the amount of gas that continuously from the second or last recirculation zone according to the cooling gas stream fed in is withdrawn, depending on the level of the near the outlet end of the Cooling tunnel collected gas is adjusted so that the level remains almost constant.

Zur Durchführung des vorangehend umrissenen Verfahrens ist in weiterer Verfolgung des Erfindungsgedankens eine Vorrichtung vorgesehen, die zur Förderung des Produktes durch den Kühltunnel ein Förderband besitzt, dessen mindestens eines das Produkt tragende Trum sich durch die Vorkühlzone und die Kontaktzone im Kühltunnel hindurch erstreckt, wobei in der Kontaktzone eine Einrichtung zum Tiefgefrieren des Produkts mittels der Kühlflüssigkeit sowie in der Vorkühlzone eine Rezirkulationseinrichtung für das Kühlgas angeordnet sind. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorkühlzone des Kühltunnels "zwei in Serie aufeinanderfolgende, im wesentliche ι geschlossene Umlaufwege für das Kühlgas gebildet sind, die jeweils einen Vorkühlkanal und einen Gasrückstromkanal enthalten und das das Produkt tragende Trum des Förderbandes durch die beiden Kühlkanäle hindurchgeführt ist, wobei zwischen der Tiefgefriereinrichtung in der Kontaktzone und dem damit benachbart liegenden ersten Umlaufweg für das Kühlgas eine Gaseinlaßöffnung zwischen dem ersten Umlaufweg und dem zweiten Umlaufweg eine Gasdurchgangsöffnung und zwischen dem zweiten Umlaufweg und dem Tunnel-Einlaßende eine Gasauslaßöffnung vorgesehen sind und wobei in beiden Umlaufwegen Gebläse zum Rezirkulieren des Kühlgases mit einer für turbulente Strömung mindestens in den beiden Vorkühlkanälen ausreichend hohen Geschwindigkeit angeordnet sind.The idea of the invention is to be pursued further in order to carry out the method outlined above a device is provided for conveying the product through the cooling tunnel Has a conveyor belt whose at least one strand carrying the product extends through the pre-cooling zone and the contact zone in the cooling tunnel extends through, wherein in the contact zone a device for Freezing the product by means of the cooling liquid and a recirculation device in the pre-cooling zone are arranged for the cooling gas. According to the invention, this device is characterized in that in the pre-cooling zone of the cooling tunnel "two in series successive, essentially ι closed Circulation paths for the cooling gas are formed, each with a pre-cooling channel and a gas return flow channel and the strand of the conveyor belt carrying the product is passed through the two cooling channels is, wherein between the deep-freezing device in the contact zone and the one adjacent to it first circulation path for the cooling gas, a gas inlet opening between the first circulation path and the second Circulation path a gas passage opening and between the second circulation path and the tunnel inlet end a gas outlet opening are provided and in both circulation paths fans for recirculating the Cooling gas with a high enough for turbulent flow at least in the two pre-cooling channels Speed are arranged.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend in einem bevorzugten Ausführungsbeispiei anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellt darFurther details and advantages of the invention are given below in a preferred exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawings. It represents

Fig. IA im Längsschnitt den Einlaßteil einer erfindungsgemäß ausgebildeten Gefriereinrichtung,1A shows the inlet part of a device according to the invention in longitudinal section trained freezer,

F i g. 1B im Längsschnitt den Auslaßteil der in F i g. 1A gezeigten Gefriereinrichtung,F i g. 1B shows in longitudinal section the outlet part of the in F i g. 1A freezer shown,

F i g. 2 einen Schnitt in der Ebene 2-2 der F i g. 1A,F i g. 2 shows a section in the plane 2-2 of FIG. 1A,

F i g. 3 einen Schnitt in der Ebene 3-3 der F i g. 1A,F i g. 3 shows a section in the plane 3-3 of FIG. 1A,

F i g. 4 einen Schnitt in der Ebene 4-4 der F i g. 1B.F i g. 4 shows a section in the plane 4-4 of FIG. 1B.

Die zeichnerisch dargestellte Gefriereinrichtung besitzt die Form eines länglichen Tunnels 10, der auf einem Grundgestell 12 von geeigneter Höhe befestigt ist. Der Tunnel 10 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und ist aus einem U-förmigen Bodenteil 14 sowie mehreren ebenfalls U-förmigen Deckteilen 16, 18 und 20 gebildet. Jedes dieser Teile istThe freezer shown in the drawing has the shape of an elongated tunnel 10, which on is attached to a base frame 12 of a suitable height. The tunnel 10 essentially has one rectangular cross-section and is made up of a U-shaped bottom part 14 and several also U-shaped Cover parts 16, 18 and 20 are formed. Each of these parts is

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dabei vorzugsweise aus einer dünnschichtigen Außenwand 22, einer dünnschichtigen Innenwand 24 und einer dazwischen angeordneten Wärmeisolierung 26 (beispielsweise Schaum-Polyurethan oder Schaum-Polystyrol) zusammengesetzt. Da die Gefriereinrichtung hauptsächlich zum Einfrieren von menschlichen Nahrungsmitteln gedacht ist, bestehen die Wände 22 und 24 zweckmäßig aus Blechen aus rostfreiem Stahl, sie können aber auch aus Aluminium oder Fiberglas oder anderen für die Behandlung von Nahrungsmitteln zugelassenen Materialien bestehen. Im übrigen sind, um Wärmeverluste auf einem Minimum zu halten, in sämtlichen Trennfugen zwischen den aneinanderstoßenden Teilen 14 bis 20 geeignete Dichtungen, beispielsweise Dichtungseinlagen 28 aus Schaumgummi, eingelegt.preferably from a thin-layer outer wall 22, a thin-layer inner wall 24 and one thermal insulation 26 arranged in between (for example foam polyurethane or foam polystyrene) composed. As the freezer is mainly used to freeze human food is intended, the walls 22 and 24 are conveniently made of stainless steel sheets, they but can also be made of aluminum or fiberglass or other for the treatment of food approved materials. In order to keep heat losses to a minimum, in all joints between the abutting parts 14 to 20 suitable seals, for example, sealing inserts 28 made of foam rubber, inserted.

Das einzufrierende Produkt wird (bezogen auf die Fig. IA und 1 B) von links nach rechts durch den Tunnel 10 hindurch bewegt, und zwar mittels eines Förderbandes 30. Dieses Förderband besteht aus einem Siebgewebe aus rostfreiem Stahl und läuft in einer endlosen Bahn um eine Umlenkwalze 32 sowie eine Antriebswalze 40 herum. Das obere Trum dieses Förderbandes stützt sich dabei auf einer Anzahl von umgekehrt U-förmigen Tragelementen 34 (vgl. F i g. 4) ab, die in das Bodenteil 14 des Tunnels eingesetzt sind, sich aber zum Zweck der periodischen Reinigung des Tunnels leicht herausnehmen lassen. In der Nähe des Tunnelauslaufendes (also des rechten Tunnelendes in F i g. 1 B) sind die Kanten des oberen Förderbandtrums unter reibungsarmen Führungen 36 hindurchgeführt. Hinter diesen Führungen steigt das obere Förderbandtrum dann entlang einer Führungsplatte 38, die ein Thermoelement 39 trägt, schräg nach oben an, bis es schließlich die Antriebswalze 40 erreicht. Von der Antriebswalze 40 aus läuft das untere Trum des Förderbandes 30 auf der inneren horizontalen Bodenfläche 46 des Bodenteils 14 zur Umlenkwalze 32 zurück. Dabei passiert das untere Förderbandtrum noch eine in der Nähe des linken Endes des Bodenteils 14 angeordnete Laufwalze 48.The product to be frozen is (with reference to FIGS. IA and 1B) from left to right through the tunnel 10 moved through it, by means of a conveyor belt 30. This conveyor belt consists of a sieve fabric made of stainless steel and runs in an endless path around a deflection roller 32 and a drive roller 40 hereabouts. The upper run of this conveyor belt is based on a number of inverted U-shaped Support elements 34 (see FIG. F i g. 4), which are inserted into the bottom part 14 of the tunnel, but are used for the purpose of can be easily removed for periodic cleaning of the tunnel. Near the end of the tunnel (i.e. of the right end of the tunnel in FIG. 1 B) the edges of the upper conveyor belt run are under low-friction Guides 36 passed through. The upper conveyor belt run then rises behind these guides a guide plate 38, which carries a thermocouple 39, obliquely upwards until it finally the Drive roller 40 reached. From the drive roller 40, the lower run of the conveyor belt 30 runs on the inner horizontal bottom surface 46 of the bottom part 14 to the deflection roller 32 back. This is where the lower one happens On the side of the conveyor belt, there is also a roller 48 arranged in the vicinity of the left end of the base part 14.

Zum Antrieb des Förderbandes 30 dient ein Elektromotor 44 mit variabler Geschwindigkeit, der über ein Untersetzungsgetriebe 42 und einen Treibriemen 41 mit der Antriebswalze 40 verbunden ist.To drive the conveyor belt 30 is an electric motor 44 with variable speed, the is connected to the drive roller 40 via a reduction gear 42 and a drive belt 41.

Wie sich am deutlichsten aus Fig. IA und 3 ergibt, sind die Achsen 48' und 32' der Walzen 48 bzw. 32 in geeigneter Weise in den vertikalen Seitenwänden einer nach oben offenen Wanne 50 gelagert. Diese Wanne 50 dient in weiter unten noch genauer beschriebener Weise als Sammler für dasjenige Kühlgas, das im Gegenstrom-Wärmeaustausch mit dem Produkt den Tunnel durchlaufen hat und an dessen Einlaßende austritt. Um dieses Gas aus der Wanne 50 abzusaugen, ist ein Sauggebläse 52 vorgesehen, das über ein Verbindungsrohr 51 mit dem Boden der Wanne 50 verbunden ist und das das Gas über eine Auslaßleitung 54 an eine weiter abgelegene Stelle transportiert, an der es z. B. in die freie Atmosphäre abgegeben werden kann.As can be seen most clearly from Figs. 1A and 3, are axles 48 'and 32' of rollers 48 and 32, respectively, suitably in the vertical side walls of a upwardly open pan 50 stored. This trough 50 is used in a manner which will be described in more detail below as a collector for the cooling gas that passes through the tunnel in countercurrent heat exchange with the product has and exits at its inlet end. In order to suck this gas out of the pan 50, a suction fan is used 52 is provided, which is connected to the bottom of the tub 50 via a connecting pipe 51 and which the Gas transported via an outlet line 54 to a more remote location where it is e.g. B. in the free atmosphere can be given off.

In dem Deckteil 20 ist ein Sprühkopf 56 untergebracht, der mit einer Mehrzahl von Sprühdüsen 58 besetzt ist. Die Sprühdüsen sind dabei so angeordnet, daß sie einander leicht überlappende Gebiete des Förderbandes 30 mit einer Kälteflüssigkeit, z. B. mit flüssigem Stickstoff, besprühen können. Unmittelbar unterhalb der Düsen ist in der Bodenfläche des Bodenteils 14 eine kleine Ausnehmung 60 vorgesehen, in der sich überschüssige Kälteflüssigkeit sammeln kann. Von der Ausnehmung 60 aus wird diese überschüssige Kälteflüssigkeit über eine Leitung 62 zu der (nicht dargestellten) Pumpe zurückgeführt, die die Kälteflüssigkeit dem Sprühkopf 56 zuspeist.A spray head 56, which has a plurality of spray nozzles 58, is accommodated in the cover part 20 is busy. The spray nozzles are arranged so that they slightly overlapping areas of the Conveyor belt 30 with a cold liquid, e.g. B. can be sprayed with liquid nitrogen. Right away Below the nozzles, a small recess 60 is provided in the bottom surface of the bottom part 14, in which excess refrigerant can collect. From the recess 60 this becomes excess Refrigerant liquid returned via a line 62 to the pump (not shown) that carries the refrigerant liquid the spray head 56 feeds.

Um die fühlbare Wärme des Kältegases, das sich durch Verdampfen der Kälteflüssigkeit bei Kontakt mit dem zu gefrierenden Produkt in der Sprühkammer bildet, möglichst wirksam auszunutzen, sind innerhalb des Tunnels 10 zwei Rezirkulationszonen vorgesehen, die von dem Kältegas mit hoher Geschwindigkeit durchströmt werden. Diese Rezirkulationszonen sind durch Trennwände 64a und 646 gebildet, die sich in Längsrichtung des Tunnels erstrecken und diesen in einen unteren Kanal 66a, 666 sowie einen oberen Kanal 68a, 686 unterteilen. Im unteren Kanal erfolgt dabei der Kontakt zwischen dem Gas und dem Produkt, während im oberen Kanal die Zurückführung des Gases erfolgt. Die Trennwände 64a und 64b sind, wie sich am deutlichsten aus F i g. 4 ergibt, mit ihren Kanten in die Trennfuge zwischen dem Bodenteil 14 und dem zugeordneten Deckteil 16 bzw. 18 des Tunnels eingeschoben und durch Zapfen 70 in ihrer Lage gehalten. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß sich die Trennwände zum Zweck der periodischen Säuberung des Tunnels schnell und bequem ausbauen lassen.In order to utilize the sensible heat of the refrigerant gas, which is formed by evaporation of the refrigerant liquid upon contact with the product to be frozen in the spray chamber, as effectively as possible, two recirculation zones are provided within the tunnel 10 through which the refrigerant gas flows at high speed. These recirculation zones are formed by partition walls 64a and 646 which extend in the longitudinal direction of the tunnel and subdivide it into a lower channel 66a, 666 and an upper channel 68a, 686. The contact between the gas and the product takes place in the lower channel, while the gas is returned in the upper channel. The partitions 64a and 64b are, as can be seen most clearly from FIG. 4 results, inserted with their edges into the joint between the bottom part 14 and the associated cover part 16 or 18 of the tunnel and held in place by pins 70. This arrangement ensures that the partition walls can be removed quickly and easily for the purpose of periodic cleaning of the tunnel.

An dem der Sprühkammer zugekehrten Ende ist die Trennwand 646 mit einer gewölbt abgebogenen Endkante 726 versehen, die zusammen mit einem gekrümmten Leitblech 746 einen Umkehrkanal für das strömende Gas bildet. Das Leitblech 74b ist dabei vorzugsweise an der Innenwand des Deckteils 18 befestigt. Am entgegengesetzten Ende des Tunnels ist durch eine gewölbte Endkante 72a an der Trennwand 64a sowie durch ein gekrümmtes Leitblech 74a ein zweiter Umkehrkanal für das strömende Gas gebildet. Dieser zweite Umkehrkanal besitzt jedoch im Gegensatz zu dem erstgenannten Umkehrkanal einen variablen Querschnitt. Zu diesem Zweck ist das untere Ende des Leitbleches 74a durch eine schwenkbare Steuerplatte 76 gebildet, deren Lage, wie Fig.3 erkennen läßt, mittels einer geeigneten, über ein Gestänge 75 angeschlossenen Steuereinrichtung 77 verändert werden kann.At the end facing the spray chamber, the partition wall 646 is provided with an arched, bent end edge 726 which, together with a curved guide plate 746, forms a reversing channel for the flowing gas. The guide plate 74b is preferably attached to the inner wall of the cover part 18. At the opposite end of the tunnel, a curved end edge 72a on the partition wall 64a and a curved guide plate 74a form a second reversing channel for the flowing gas. However, in contrast to the first-mentioned reversal channel, this second reversing channel has a variable cross section. For this purpose, the lower end of the guide plate 74a is formed by a pivotable control plate 76, the position of which, as FIG. 3 shows, can be changed by means of a suitable control device 77 connected via a linkage 75.

Die angestrebte hohe Strömungsgeschwindigkeit des Kühlgases in den beiden Rezirkulationszonen wird durch zwei Gebläse 78a und 786 bewirkt, die, damit sie nicht durch die Bildung von Eisniederschlägen beeinträchtigt werden können, mit ungekrümmten Radialschaufeln 79 versehen sind. Diese Gebläse sowie auch ihre zugeordneten Auslaßleitungen 80a und 806 sind vorzugsweise an einer isolierten Haube 82 befestigt, deren Seitenkanten auf dem U-förmigen Bodenteil 14 des Tunnels ruhen. Dadurch kann die gesamte Gebläseanordnung schnell und bequem ausgebaut werden. Im übrigen befindet sich zwischen den beiden Gebläsen noch eine senkrecht verlaufende Trennwand 92, die ebenfalls an der Haube 82 befestigt ist und mit ihrer Unterkante in der Ebene der horizontalen Trennwand 64a und 646 endet.The desired high flow rate of the cooling gas in the two recirculation zones is caused by two fans 78a and 786, so that it is not affected by the formation of ice precipitation can be provided with uncurved radial blades 79. These blowers as well their associated outlet lines 80a and 806 are preferably attached to an insulated hood 82, the side edges of which rest on the U-shaped bottom part 14 of the tunnel. This allows the entire Fan assembly can be removed quickly and easily. The rest is between the two Blower a vertically extending partition 92, which is also attached to the hood 82 and with its lower edge ends in the plane of the horizontal partition wall 64a and 646.

Die Antriebswellen 84a und 846 der beiden Gebläse 78a und 786 sind in den Seitenwänden der Haube 82 gelagert und an ihrem einen Ende (außerhalb der Haube) über Antriebsscheiben 86a bzw. 866 sowie Treibriemen 88a bzw. 886 mit zwei Antriebsmotoren 90a bzw. 906 verbunden. Aus Gründen, die weiter unten noch genauer dargelegt werden, muß das Gebläse 78a mit einer höheren Geschwindigkeit laufen als das Gebläse 786. Diese Forderung läßt sich erfüllen durch Verwendung von unterschiedlich großen Antriebsschei-The drive shafts 84a and 846 of the two fans 78a and 786 are in the side walls of the hood 82 stored and at one end (outside the hood) via drive disks 86a and 866 as well Drive belt 88a and 886 connected to two drive motors 90a and 906, respectively. For reasons set out below As will be explained in greater detail, the fan 78a must run at a higher speed than that Fan 786. This requirement can be met by using different sized drive plates.

709 633/6709 633/6

15 Ol 21215 Ol 212

ίοίο

ben 86 oder durch Verwendung von unterschiedlich schnell laufenden Motoren 90.ben 86 or by using motors running at different speeds 90.

Im Betriebszustand der Gefriereinrichtung wird das zu gefrierende Produkt an dem Einlaßende des Tunnels 10 (also am linken Ende in der zeichnerischen Darstellung) auf das obere Trum des Förderbandes 30 aufgegeben. Das Produkt durchläuft sodann auf dem Förderband nacheinander die beiden Kanäle 66a und 666, die zu den beiden Gas-Rezirkulationszonen gehören. Danach läuft das Produkt unter den Sprühdüsen 58 durch und wird dort mit einer Kälteflüssigkeit (z. B. dem schon vorangehend erwähnten flüssigen Stickstoff, der eine Temperatur von —196°C besitzt) besprüht. Nach dem Verlassen der Sprühzone wird das Produkt in dem entlang der schrägen Führungsplatte 38 ansteigenden Abschnitt des Förderbandes 30 auf eine gegenüber dem Hauptteil des Förderbandes höher gelegene Ebene angehoben und dann schließlich über eine Schute 94, die an der stirnseitigen Endwand 96 des Tunnels 10 befestigt ist, zur nächsten Bearbeitungsstation (die z. B. eine Verpackungsmaschine sein kann) abgegeben.When the freezer is in operation, the product to be frozen is at the inlet end of the tunnel 10 (i.e. at the left end in the drawing) onto the upper run of the conveyor belt 30 given up. The product then passes through the two channels 66a and 66a one after the other on the conveyor belt 666, which belong to the two gas recirculation zones. The product then runs under the spray nozzles 58 and is there with a cold liquid (e.g. the previously mentioned liquid Nitrogen, which has a temperature of -196 ° C) sprayed. After leaving the spray zone, the product is in the along the inclined guide plate 38 the rising portion of the conveyor belt 30 is higher than the main part of the conveyor belt located level raised and then finally over a Schute 94, which is attached to the front end wall 96 of the Tunnel 10 is attached to the next processing station (which can be a packaging machine, for example) submitted.

Bei der Abgabe aus der Gefriereinrichtung kann das Produkt je nach der eingestellten Geschwindigkeit des Förderbandes entweder kerngefroren oder nur krustengefroren sein. In beiden Fällen entsteht jedoch durch den Kontakt des flüssigen Stickstoffs mit dem verhältnismäßig warmen Produkt eine starke Verdampfung des Stickstoffs, da dessen latente Wärme auf das Produkt übertragen wird. Mithin wird in der Sprühkammer ständig eine gewisse Menge an extrem kaltem gasförmigem Stickstoff erzeugt, wobei unter der Voraussetzung von konstant bleibenden Betriebsparametern angenommen werden kann, daß die Menge an erzeugtem Stickstoff zeitlich praktisch konstant bleibt.When the product is dispensed from the freezer, depending on the set speed of the Conveyor belt either core-frozen or just crust-frozen. In both cases, however, arises through the contact of the liquid nitrogen with the relatively warm product results in strong evaporation of nitrogen, as its latent heat is transferred to the product. Hence it is in the spray chamber constantly producing a certain amount of extremely cold gaseous nitrogen, being below the Condition of constant operating parameters can be assumed that the amount of generated nitrogen remains practically constant over time.

Die Geschwindigkeit der Gebläse 78a und 786 sind so eingestellt, daß das in der Sprühzone erzeugte Gas, wie durch den Pfeil A angedeutet ist, im Gegenstrom zur Laufrichtung des Produktes abströmt. Natürlich fließt auch eine geringe Menge des in der Sprühzone erzeugten Gases zum Produkt-Auslaßende des Tunnels ab. Da jedoch das Gas wegen seiner extrem niedrigen Temperatur eine sehr hohe Dichte besitzt, die näherungsweise das Doppelte der Dichte der warmen Umgebungsluft beträgt, verhält es sich praktisch wie eine Flüssigkeit, d. h., es sucht sich einen möglichst niedrig gelegenen Pegelstand. Dies bedeutet, daß das Kühlgas am Auslaßende des Tunnels 10 durch Einstellung der Gebläsegeschwindigkeiten auf einem nahezu konstanten Pegel 98 gehalten werden kann, der oberhalb der Ebene der Kanäle 66a und 666 liegt, aber noch etwas unterhalb der Oberkante der stirnseitigen Endwand 96. Der hydrostatische Druck des dichten Kühlgases verhindert dabei, daß wesentliche Mengen dieses Gases über die Oberkante der Wand % hinweg nach außen strömen können, so daß im Ergebnis das Kühlgas am Auslaßende des Tunnels eine »Dichtung« bildet, die den Eintritt der warmen Umgebungsluft in den Tunnel verhindert.The speed of the fans 78a and 786 are set so that the gas generated in the spray zone, as indicated by arrow A , flows off in countercurrent to the direction of travel of the product. Of course, a small amount of the gas generated in the spray zone will also drain to the product outlet end of the tunnel. However, since the gas has a very high density due to its extremely low temperature, which is approximately twice the density of the warm ambient air, it behaves practically like a liquid, ie it looks for the lowest possible water level. This means that the cooling gas at the outlet end of the tunnel 10 can be kept at an almost constant level 98 by adjusting the fan speeds, which is above the level of the channels 66a and 666, but still slightly below the upper edge of the end wall 96. The hydrostatic pressure The dense cooling gas prevents substantial quantities of this gas from flowing out over the upper edge of the wall, so that the result is that the cooling gas forms a "seal" at the outlet end of the tunnel, which prevents the warm ambient air from entering the tunnel.

Da mithin das in der Sprühkammer erzeugte Kühlgas praktisch nicht am Auslaßende des Tunnels entweichen kann, enthält der im Gegenstrom zum Produkt abfließende Gasstrom A nahezu die gesamte Menge am erzeugten Kühlgas. Dieser Gasstrom A mischt sich hinter dem Leitblech 746 mit dem rezirkulierten Gasstrom B. Die vereinigten Gasströme A und B fließen sodann im Gegenstrom zum Produkt durch den Kanal 666 hindurch zum Einlaßende des Gebläses 786, wobei sie eine kräftige Vorkühlung des Produktes bewirken. Das Gebläse 786 arbeitet mit konstantem Fördervolumen und ist daher nicht in der Lage, die Summe an Rezirkulationsgas B plus neu erzeugtem Gas A zu bewältigen. Daher fließt im Bereich des Gebläses 786 eine Gasmenge C, die etwa der Menge an neu erzeugtem Gas A entspricht, unter der senkrechten Trennwand 92 hindurch zum Einlaßende des Gebläses 78a.Since the cooling gas generated in the spray chamber can practically not escape at the outlet end of the tunnel, the gas flow A flowing in countercurrent to the product contains almost the entire amount of the cooling gas generated. This gas flow A mixes behind the baffle plate 746 with the recirculated gas flow B. The combined gas flows A and B then flow countercurrently to the product through the channel 666 through to the inlet end of the fan 786, causing the product to be vigorously precooled. The fan 786 operates at a constant delivery volume and is therefore not able to cope with the sum of recirculation gas B plus newly generated gas A. Therefore, in the area of the fan 786, an amount of gas C, which corresponds approximately to the amount of newly generated gas A , flows under the vertical partition wall 92 through to the inlet end of the fan 78a.

ίο Wie bereits erwähnt, besitzt das Gebläse 78a eine höhere Geschwindigkeit und damit eine entsprechend höhere Kapazität, so daß es den Gasstrom Czusätzlich zu dem ihm zugeordneten Rezirkulationsstrom D, der zusammen mit dem Gasstrom C am Einlaßende des Gebläses 78a ankommt, aufnehmen kann. Die sich aus der Vereinigung der Gasströme C und D ergebende Gasmenge wird von dem Gebläse 78a über den Kanal 68a zu dem vorderen Umkehrkanal im Bereich des Leitbleches 74a geführt. Dieser Umkehrkanal ist durch Einstellung der Steuerplatte 76 so einjustiert, daß der über den Kanal 68a ankommende Gasstrom in zwei Teilströme D und E aufgeteilt wird. Der Teilstrom D fließt dabei als Rezirkulationsstrom zum Gebläse 78a zurück und bewirkt eine Kühlung des Produktes im Gleichstrom. Der Strom E fließt dagegen unter der Steuerplatte 76 hindurch durch das Einlaßende des Tunnels 10 nach außen in die Wanne 50 hinein. Natürlich ist die Menge des Stromes E(wegen der vorausgesetzten stationären Betriebsbedingungen) gleich der Menge des Gasstromes Cund damit also auch gleich der Menge des Gasstromes A. As already mentioned, the fan 78a has a higher speed and thus a correspondingly higher capacity, so that it can absorb the gas flow C in addition to the recirculation flow D assigned to it, which arrives together with the gas flow C at the inlet end of the fan 78a. The amount of gas resulting from the combination of the gas flows C and D is guided by the fan 78a via the channel 68a to the front reversing channel in the region of the guide plate 74a. This reversing channel is adjusted by setting the control plate 76 so that the gas flow arriving via the channel 68a is divided into two partial flows D and E. The partial flow D flows back as a recirculation flow to the fan 78a and causes the product to be cooled in direct current. In contrast, the current E flows under the control plate 76 through the inlet end of the tunnel 10 to the outside into the tub 50. Of course, the amount of flow E (due to the assumed steady-state operating conditions) is equal to the amount of gas flow C and thus also the amount of gas flow A.

In der Wanne 50 wird der Gasstrom E über das Gebläse 52 und die Auslaßleitung 54 abgesaugt und an einem weiter abgelegenen Punkt in die freie Atmosphäre abgegeben bzw. einer erneuten Verflüssigung zugeführt. Falls jedoch die Kühlflüssigkeit kein flüssiger Stickstoff ist, sondern aus flüssiger Luft besteht, und falls der in die Wanne 50 einfließende Gasstrom nicht wieder erneut verflüssigt werden soll, kann auch auf die Verwendung des Gebläses 52 und der Auslaßleitung 54 verzichtet werden. Der Hauptzweck dieser beiden Teile besteht nämlich darin, im Falle der Verwendung von flüssigem Stickstoff zu verhindern, daß sich in der Nähe des Einlaßendes des Tunnels eine sauerstoffarme oder sauerstofffreie Atmosphäre ausbilden kann, die den Bedienungspersonen ein Arbeiten am Tunneleinlaß unmöglich machen würde.In the trough 50, the gas stream E is sucked off via the fan 52 and the outlet line 54 and released into the free atmosphere at a further remote point or supplied to a renewed liquefaction. However, if the cooling liquid is not liquid nitrogen but consists of liquid air, and if the gas stream flowing into the trough 50 is not to be liquefied again, the use of the fan 52 and the outlet line 54 can be dispensed with. The main purpose of these two parts is to prevent, in the case of the use of liquid nitrogen, that an oxygen-poor or oxygen-free atmosphere can develop in the vicinity of the inlet end of the tunnel, which would make it impossible for the operators to work at the tunnel inlet.

Aus der vorangehenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ergibt sich, daß in den Kanälen 66a und 666 sehr schnelle, turbulente Gasströme erzeugt werden können und daß damit hohe Wärmeübergangsgeschwindigkeiten möglich sind. Zusätzlich dazu ist das Strömungsprofil des Kühlgases im Querschnitt der Kammern 66a und 666 über die Breite des Förderbandes hinweg praktisch konstant, und ".war wegen der Tatsache, daß der Druckabfall in den Rezirkulationskanälen als hochwirksamer Diffusor wirkt und das Geschwindigkeitsprofil des Gases ausglättet. Dadurch wird das Produkt über die gesamte Breite des Förderbandes hinweg gleichförmig vorgekühlt und damit auch in der Sprühzone im gleichen Ausmaß eingefroren.From the foregoing description of the preferred embodiment of the invention it can be seen that in the channels 66a and 666 very fast, turbulent gas flows can be generated and that high Heat transfer speeds are possible. In addition, the flow profile of the cooling gas is im Cross-section of chambers 66a and 666 practically constant across the width of the conveyor belt, and ".war because of the fact that the pressure drop in the recirculation channels as a highly effective diffuser acts and smoothes out the velocity profile of the gas. This will keep the product across Width of the conveyor belt uniformly pre-cooled and thus also in the spray zone in the same way Frozen extent.

Ein weiterer Vorteil liegt in der präzisen Steuerung der Gasstromaufteilung, die durch die einstellbare Steuerplatte 76 vorgenommen werden kann. Durch diese Steuerung läßt sich der nach außen abgegebene Gasstrom E vergrößern (durch Verschwenken" der Platte in Uhrzeigerrichtung aus der zeichnerischAnother advantage lies in the precise control of the gas flow division, which can be carried out by means of the adjustable control plate 76. This control allows the gas flow E released to the outside to be increased (by pivoting the plate in a clockwise direction out of the drawing

15 Ol 21215 Ol 212

dargestellten Position heraus) oder auch verkleinern (durch Verschwenken der Platte entgegen der Uhrzeigerrichtung). Für die Platte 76 gibt es bei jeder stationären Betriebsbedingung eine optimale Einstellung, denn bei jeder stationären Betriebsbedingung ist eine konstante Geschwindigkeit der Gaserzeugung in der Sprühkammer vorhanden. Eine Einstellung der Steuerplatte derart, daß der nach außen abgegebene Gasstrom E zu gering ist, würde nämlich dazu führen, daß der Gaspegel 98 am Auslaßende des Tunnels ansteigt und daß somit beträchtliche Gasmengen am Auslaßende des Tunnels austreten. Umgekehrt würde eine zu große Einstellung des nach außen austretenden Gasstromes fdazu führen, daß sich der Gaspegel 98 zu stark absenkt und dann seine Dichtungsfunktion verliert.position shown) or reduce it (by swiveling the plate counter-clockwise). There is an optimal setting for the plate 76 under every steady-state operating condition, since there is a constant rate of gas generation in the spray chamber under every steady-state operating condition. Setting the control plate so that the gas flow E released to the outside is too low would in fact lead to the gas level 98 rising at the outlet end of the tunnel and consequently considerable amounts of gas to escape at the outlet end of the tunnel. Conversely, too great a setting of the gas flow exiting to the outside would lead to the gas level 98 dropping too much and then losing its sealing function.

Um Fehleinstellungen der Steuerplatte 76 und die damit verbundenen Folgen zu vermeiden, ist das Thermoelement 39 vorgesehen. Dieses Thermoelement tastet den Gaspegel 98 am Alislaßende des Tunnels ab und überträgt ein Steuersignal an die Steuereinrichtung 77 der Steuerplatte 76. Dadurch wird die Steuerplatte 76 automatisch stets so eingestellt (bzw. nachjustiert), daß der Gaspegel 98 am Auslaßende des Tunnels praktisch konstant bleibt.In order to avoid incorrect settings of the control plate 76 and the associated consequences, this is Thermocouple 39 is provided. This thermocouple senses the gas level 98 at the outlet end of the tunnel and transmits a control signal to the controller 77 of the control board 76. Thereby, the control board 76 automatically always set (or readjusted) so that the gas level 98 at the outlet end of the tunnel is practical remains constant.

Die vorangehend beschriebene Gefriereinrichtung läßt sich so auslegen, daß sie mit in weiten Grenzen variierenden Strömungsgeschwindigkeiten und Temperaturprofilen betrieben werden kann. Zur Veranschaulichung sein dabei erwähnt, daß sich bei einem praktisch erprobten Prototyp von etwa 6V2 m Tunnellänge und etwa 40 cm Förderbandbreite sehr befriedigende Ergebnisse gezeigt haben, wenn die Gebläse 78a und 786 mit einer Leistung von 14,7 bzw. 13,2 cbm/Min. betrieben wurden. Bei diesen Bedingungen ergab sich in den Kanälen 66a und 66b eine hochturbulente Gasströmung, die jedoch noch nicht eine so hohe Geschwindigkeit besaß, daß sie zu einer wesentlichen Entwässerung des Produkts (etwa analog den üblichen »Gebläse-Gefriereinrichtungen«) führte. Im stationären Betriebszustand dieses Prototyps lag die Gastemperatur an der Stelle der Mischung der Gasströme A und B in der Größenordnung von — 70⁰C und am Einlaß des Gebläses 78Z> in der Größenordnung von -58°C. Zur gleichen Zeit lag die Gastemperatur im Bereich des Leitbleches 74a in der Größenordnung von -20,5° C und am Einlaß des Gebläses 78a in der Größenordnung von — 16°C. Mithin wurde die der Sprühkammer benachbart liegende Rezirkulationszone mit einem Temperaturgradienten von 12° C betrieben und die dem Einlaßende benachbarte Rezirkulationszone mit einem Temperaturgradienten von 4°C. Im Ergebnis war es damit möglich, das Produkt in weniger als 5 Minuten auf eine Temperatur von —31,7°C tiefzugefrieren.The above-described freezing device can be designed in such a way that it can be operated with flow velocities and temperature profiles which vary within wide limits. To illustrate, it should be mentioned that in a practically tested prototype of about 6V2 m tunnel length and about 40 cm conveyor belt width, very satisfactory results have been shown when the fans 78a and 786 with a performance of 14.7 and 13.2 cbm / min . were operated. Under these conditions, there was a highly turbulent gas flow in channels 66a and 66b , which, however, was not yet at such a high speed that it led to substantial dewatering of the product (roughly analogous to the usual "fan freezers"). In steady-state operation of this prototype the gas temperature was at the point of mixing of the gas streams A and B in the order of - 70 ⁰ C and at the inlet of the blower 78Z> in the order of -58 ° C. At the same time, the gas temperature in the region of the baffle 74a was on the order of -20.5 ° C and at the inlet of the fan 78a was on the order of -16 ° C. The recirculation zone adjacent to the spray chamber was therefore operated with a temperature gradient of 12 ° C. and the recirculation zone adjacent to the inlet end with a temperature gradient of 4 ° C. As a result, it was possible to deep-freeze the product to a temperature of -31.7 ° C in less than 5 minutes.

Natürlich können an der vorangehend an Hand der Zeichnungen erläuterten Gefriereinrichtung noch zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden. Beispielsweise müssen nicht unbedingt zwei Rezirkulationszonen für das Kühlgas vorgesehen sein, sondern es kann jede gewünschte Anzahl von Rezirkulationszonen verwendet werden. Außerdem können die Gebläse dieser Rezirkulationszonen auch so angeordnet sein, daß sie das Gas bei jeder der Zonen in der gleichen Umlaufrichtung rezirkulieren und nicht, wie bei dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel, in gegenläufigen Richtungen.Of course, numerous other freezers can be added to the freezer device explained above with reference to the drawings Modifications are made. For example, there is no need for two recirculation zones be provided for the cooling gas, but any desired number of recirculation zones can be used will. In addition, the fans of these recirculation zones can also be arranged so that they recirculate the gas in each of the zones in the same direction of circulation and not, as in that embodiment shown in the drawing, in opposite directions.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

15 Ol 212 claims:

1. Process for ultra-fast deep freezing of food through contact with cooling liquids, by the product to be frozen continuously on a constant conveying path through a insulated cooling tunnel divided into a pre-cooling zone and a contact zone is passed through, the product to be frozen being brought into contact with the cooling liquid in the contact zone, in particular is sprayed with the cooling liquid, soft at least largely to a cold one Gas evaporates, which is continuously collected and used as cooling gas to pre-cool the product in the Pre-cooling zone is recirculated, characterized in that the recirculation of the Cooling gas in the pre-cooling zone in at least two separate recirculation zones following one another in series is carried out by the cooling gas from the contact zone continuously from the first, immediately adjacent to the contact zone Is fed to the recirculation zone, an equal amount of gas continuously from the first into the second recirculation zone or the following recirculation zones closer to the tunnel inlet end is transferred and an equal amount of gas finally from the second or the last, the Tunnel inlet end adjacent recirculation zone is withdrawn from the cooling tunnel, the Temperatures in the first recirculation zone lower than in the following recirculation zones are maintained and wherein the flow rate of the cooling gas in the recirculation zones is set to a value high enough to form a turbulent flow.

2. The method according to claim 1, characterized in that a small part of the cooling gas in one Collected space immediately adjacent to the outlet end of the cooling tunnel at a constant level is, the amount of gas that is continuously discharged according to the cooling gas stream fed in the second or the last recirculation zone is withdrawn, depending on the water level the gas collected near the outlet end of the cooling tunnel is adjusted so that that the water level remains almost constant.

3. Apparatus for performing the method according to any one of the preceding claims, wherein a conveyor belt is provided for conveying the product through the cooling tunnel, the at least one of which the product-carrying strand extends through the pre-cooling zone and the contact zone in the cooling tunnel, wherein one in the contact zone Device for deep-freezing the product by means of the cooling liquid and a recirculation device for the cooling gas are arranged in the pre-cooling zone, characterized in that two essentially closed circulation paths (66a, 68a and 666, 68b) following one another in series are arranged in the pre-cooling zone of the cooling tunnel (10) are formed for the cooling gas, each containing a pre-cooling channel (66a, 666,} and a gas return flow channel (68a, 6Sb) and the product-carrying section of the conveyor belt (30) is passed through the two cooling channels, with between the deep freezing device (56) in the contact zone and the adjacent first Uml out (666, 686, /

a gas inlet opening (gas flow A) for the cooling gas, a gas passage opening (gas flow C) between the first circulation path and the second circulation path (66a, 68a) and a gas outlet opening (gas flow E) being provided between the second circulation path and the tunnel inlet end, and in fans (78) for recirculating the cooling gas (gas flows B and D) at a speed that is sufficiently high for turbulent flow, at least in the two pre-cooling channels, are arranged on both circulation paths.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the two closed circulation paths (66a, 68a and 666,686 ^ for the cooling gas through one each horizontal partition (64a) arranged in the cooling tunnel (10) parallel to the course of the conveyor belt (30) 646 ^ are formed which form the interior of the cooling tunnel subdivide each into the pre-cooling channel and the gas return flow channel.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that in each of the two circulation paths (66a, 68a and 666, 686,) a separate fan (78a and 786,) is arranged, the second, the circulation path (66a, 68a) adjacent to the tunnel inlet end has a higher fan (78a) Has a delivery capacity than the fan (786,) in the first, adjacent to the contact zone Circular route (666,686,).

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that at the tunnel inlet end A control device (76,77) is arranged at the open end of the second circulation path (66a, 68a) which regulates the amount of the exiting gas flow.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that at the tunnel outlet end by a frontal tunnel end wall (96) a gas collection chamber is formed in which a scanning device (39) is arranged, which interacts with the control device (76, 77) and by acting this control device keeps the level (98) of the gas in the outlet-side collecting chamber constant, wherein the strand of the conveyor belt (30) carrying the product over the greater part of its Path below the gas level (98), but at the tunnel outlet end inclined to above this Gas level is raised.

8. Device according to one of claims 3 to 7, characterized in that the fan or fans (78) in the two circulation paths (66,68) are centrifugal fans with non-curved radial blades.