DE1501269C3 - Vorrichtung zum Schnellgefrieren von Nahrungsmitteln und anderen Erzeugnissen - Google Patents

Description

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zirkulieren kann. Der Gedanke einer wiederholten Umwälzung des Kühlmittels an eine vom Gebläse weit entfernt liegende Stelle der Behandlungskammer ist hier ebenso wenig berührt, wie die Möglichkeit, am Eingang und Ausgang der Behandlungskammer einen Gasvorhang zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad einer Vorrichtung zum Schnellgefrieren der eingangs beschriebenen Art zu verbessern und das Eindringen von Außenluft in den Behandlungstunnel zu verhindern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das von dem Gebläse abgesaugte Gas zumindest an eine von mit dem Gebläse versehenen Ende entfernte Stelle des Behandlungstunnels zur wiederholten Umwälzung zurückgeführt ist, und daß ein Teil des Gases verwendet ist, um am Eingang und Ausgang des Behandlungstunnels einen quer zur Ein- bzw. Austrittsrichtung der zu gefrierenden Erzeugnisse gerichteten Gasvorhang zu erzeugen.

In zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung sind die Spritzdüsen nächst dem Ende des Behandlungstunnels angeordnet, an dem sich der Eingang befindet und das Gebläse ist an dem Ende des Behandlungstunnels angeordnet, an dem sich der Ausgang befindet, wobei sich die Stelle, an der das Gas dem Behandlungstunnel wieder zugeführt wird, in der Nähe der Spritzdüsen zwischen diesen und dem Ende des Behandlungstunnels befindet, an der das Gebläse angeordnet ist, so daß das Gas den Behandlungstunnel in Längsrichtung durchströmt.

Zweckmäßigerweise ist der Eingang zum Behandlungstunnel von einem quer zu diesem verlaufenden Zuführungstunnel mit Förderband und der Ausgang aus dem Behandlungstunnel von einem sich quer zu diesem erstreckenden Austrittstunnel mit Förderband gebildet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das durch die Verdampfung entstandene Gas wiederholt umgewälzt wird, so daß es mehrmals mit dem Gefriergut in Berührung kommt. Außerdem streicht das Gas mit erhöhter Geschwindigkeit über das Gefriergut, wodurch dem Gefriergut in stärkerem Maße Wärme entzogen wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die am Eingang und Ausgang des Behandlungstunnels erzeugten Gasvorhänge den Lufteintritt in den Behandlungstunnel verhindern.

Das Aufsprühen der Kälteflüssigkeit auf das Gefriergut wird vorzugsweise in der Bewegungsrichtung des Gefriergutes hinter dem Punkt bewirkt, an dem das Gas über das Gefriergut geblasen wird, denn bei dieser Anordnung wird das Gefriergut zuerst durch das verdampfende Gas vorgekühlt, woraufhin eine rasche weitere Abkühlung dadurch erzielt wird, daß das Gefriergut mit sehr kalter Kälteflüssigkeit besprüht wird.

Zur weiteren Steigerung der Kühlwirkung und Verbesserung des Wirkungsgrades einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art, bei der die Spritzdüsen nächst dem Ende des Behandlungstunnels angeordnet sind, an dem sich der Ausgang befindet, und bei der das Gebläse an dem Ende des Behandlungstunnels angeordnet ist, an dem sich der Eingang befindet, sieht die Erfindung vor, daß an dem Ende des Behandlungstunnels, an dem sich der Ausgang befindet, ein weiteres Gebläse angeordnet ist, daß das von den beiden Gebläsen abgesaugte Gas dem Behandlungstunnel an einer Vielzahl von Stellen wieder zugeführt wird, welche über die Länge des Behandlungstunnels verteilt angeordnet sind, und daß gegenüber den Gaszuführungsstellen eine Vielzahl von über die Länge des Behandlungstunnels verteilten Gasansaugstellen vorgesehen sind, über welche das Gas nach Durchströmen des Behandlungstunnels in Querrichtung wieder von den Gebläsen angesaugt wird.

Die Erfindung ermöglicht auf wirtschaftliche Weise das Schnellgefrieren verschiedener Erzeugnisse, einschließlich derjenigen Nahrungsmittel, die gegenwärtig in gefrorener Form angeboten werden; hierzu gehören Gemüse, Obst, Fleisch, Geflügel, Fisch u.dgl., Bäckereierzeugnisse und Nahrungsmittelzubereitungen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind beispielsweise zum Erzielen eines festen Schrumpfsitzes Lager auf Wellen aufzuschrumpfen oder Gußstücke aus Aluminium zu entspannen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in einem waagerechten Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schnellgefrieren verschiedenartiger Erzeugnisse.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 in einem senkrechten Längsschnitt.

Fig.3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2.

F i g. 4 ist eine teilweise weggebrochen gezeichnete perspektivische Darstellung des Behandlungstunnels der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3 und läßt den Zuführungstunnel sowie den Austrittstunnel erkennen.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie F i g. 4, jedoch mit Mitteln zum Erzeugen sich erneut in der Querrichtung umwälzender Stickstoffströme an den Mündungen der beiden Tunnel.

Fig.6 ist ein Querschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5.

Fig. 7 zeigt schematisch in einem waagerechten Schnitt eine dritte Ausführungsform der Erfindung.

Fig.8 ist ein Teil eines senkrechten Längsschnitts durch das Austrittsende der Vorrichtung nach F i g. 7.

Fig.9 ist ein Querschnitt durch den Eintrittsabschnitt der Vorrichtung nach F i g. 7 und 8.

Die in F i g. 1 bis 4 gezeigte Vorrichtung umfaßt einen Zuführungstunnel 2, ein den Behandlungstunnel 4 abgrenzendes hohles Gehäuse sowie einen Austrittstunnel 6, wobei diese Teile die Hauptaggregate bilden, durch die hindurch sich das Gefriergut während des Gefrierprozesses bewegt.

Der an seinem freien Ende mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Zuführungstunnel 2 führt zum Inneren des Behandlungstunnels 4; er hat üblicherweise eine rechteckige Querschnittsform und ist z. B. mit Hilfe mehrerer Schichten aus Polyurethan und Aluminiumfolie isoliert. Die Querschnittsfläche des Zuführungstunnels 2 wird möglichst klein gewählt, jedoch unter Berücksichtigung der Abmessungen des Gefriergutes, damit nur eine möglichst kleine Luftmenge von außen in den Tunnel einströmen kann. Der Zuführungstunnel 2 wird dadurch auf etwa -30⁰C abgekühlt, daß gasförmiger Stickstoff über eine im folgenden näher beschriebene Leitung zugeführt wird. Diese Gasleitung ist ferner so eingerichtet, daß sie einen sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Vorhang aus kaltem gasförmigem Stickstoff erzeugt, der das Einströmen von atmosphärischer Luft in den Tunnel verhindert.

In dem Zuführungstunnel 2 ist ein Förderband 8 angeordnet, das durch einen Motor 9 angetrieben wird.

und mittels dessen das Gefriergut dem Behandlungstunnel 4 zugeführt wird. Der in den Zuführungstunnel 2 eingeleitete kalte Stickstoff bewirkt eine Vorkühlung des auf dem Förderband 8 befindlichen Gefriergutes.

Das innere Ende des Zuführungstunnels 2 mündet im Eintrittsabschnitt 4a des Behandlungstunnels. Das Förderband 8 bringt das Gefriergut zu einer weiteren Fördereinrichtung 10, die von dem Behandlungstunnel vollständig umschlossen ist. Die Fördereinrichtung 10 dient dazu, das Gefriergut zu einem Förderband 12 zu bringen, mittels dessen das Gefriergut längs der Achse des Behandlungstunnels bewegt wird. Das Förderband 12 besteht aus nichtrostendem Stahldrahtgeflecht, damit es für das zirkulierende Gas durchlässig ist. Die Fördereinrichtung 10 und das Förderband 12 werden durch Antriebsmittel 14 bzw. 16 angetrieben.

Im Eintrittsabschnitt 4a des Behandlungstunnels 4 sind mehrere Spritzdüsen 18 angeordnet, denen gemäß Fig.2 über eine Leitung 20 flüssiger Stickstoff zugeführt wird. Der flüssige Stickstoff hat eine Temperatur von — 196°C, sein Druck in der Leitung 20 beträgt 1,05 atü. Wenn der flüssige Stickstoff in den Behandlungstunnel gelangt, in dem im wesentlichen atmosphärischer Druck herrscht, verwandelt er sich augenblicklich in Gas, und die latente Verdampfungswärme des Stickstoffs leitet das Gefrieren des Gefriergutes ein, das sich auf dem Teil des Förderbandes 12 befindet, der unmittelbar unter den Spritzdüsen 18 hindurchläuft. Wird der Prozeß eingeleitet, wird somit die Temperatur im Bereich des Beschickungsendes des Förderbandes 12 auf etwa — 196° C gehalten.

Nachdem das auf dem Förderband 12 liegende Gefriergut den Eintrittsabschnitt 4a des Behandlungstunnels verlassen hat, wird es durch das Förderband 12 durch einen Kanal 23 geführt, der durch eine obere innere Wand 22 und eine untere innere Wand 24 abgegrenzt ist. Während seiner Bewegung längs des Kanals 23 wird das Gefriergut der Wirkung des kalten gasförmigen Stickstoffes ausgesetzt, der mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird: zu diesem Zweck ist ein Gebläse 26 vorgesehen, das einen Einlaßstutzen 28 hat, der in die Stirnwand 30 am Austrittsabschnitt 46 des Behandlungstunnels eingebaut ist. Das Gebläse 26 bewirkt, daß der gasförmige Stickstoff mit hoher Geschwindigkeit durch den Kanal 23 gesaugt wird, woraufhin der abgesaugte Stickstoff durch mehrere Leitungen gefördert wird, die dazu dienen, den kalten gasförmigen Stickstoff längs des Behandlungstunnels und des Kanals 23 erneut umzuwälzen, ferner gasförmigen Stickstoff zum Kühlen der beiden Tunnel verfügbar zu machen und sich mit hoher Geschwindigkeit bewegende Vorhänge aus kaltem Gas quer zu den Tunnelöffnungen zu erzeugen, damit keine Umgebungsluft in den Behandlungstunnel gelangen kann. Der Druck im Behandlungstunnel 4 wird mit Hilfe von Klappen 47 geregelt, mittels deren das Einströmen des gasförmigen Stickstoffs in den Einlaßstutzen des Gebläses 26 geregelt werden kann. Die Regelklappen werden durch einen Servomotor 49 eingestellt.

Genauer gesagt, fördert das Gebläse 26 das Kühlgas über eine Leitung 32 zu dem erneuten Umwälzen des Gases dienenden Leitungen 34, die in die obere innere Wand 22 eingebettet sind und das kalte Gas vom Austrittsabschnitt 4b des Tunnels zum Eintrittsabschnitt 4a zurückleiten, von wo aus das Gas erneut durch das Gebläse 26 angesaugt wird, um den Kanal 23 erneut zu durchströmen. Eine zweite Leitung 36, die ebenfalls an das Gebläse 26 angeschlossen ist, führt einen Teil des kalten gasförmigen Stickstoffs den Zweigleitungen 38 und 40 zu, die zu dem Zuführungstunncl 2 bzw. zu dem Austrittstunncl 6 führen. Das verbrauchte kalte Stickstoffgas kann über die Tunnel 2 und 6 in die Umgebungsluft entweichen. Gegebenenfalls ist es jedoch auch möglich, den verbrauchten Stickstoff mit Hilfe besonderer Einrichtungen abzusaugen.

Die im Behandlungstunnel herrschende Temperatur wird mit Hilfe eines Temperaturgebers 42 gefühlt, der nahe dem Austrittstunnel in den Behandlungstunnel hineinragt. Dieser Temperaturgeber regelt die Betätigung eines Hauptventils 44 zum Regeln des flüssigen Stickstoffstroms, der über die Leitung 20 den Spritzdüsen 18 zugeführt wird. Der Temperaturgeber kann auf jede gewünschte Temperatur eingestellt werden. Wenn das Gefriergut bei einer Temperatur gefroren werden soll, die z.B. unter —184° C liegt, könnte man den Temperaturgeber auf die gewünschte Temperatur einstellen, so daß es möglich ist, die Menge des flüssigen Stickstoffs zu verkleinern, die den Spritzdüsen zugeführt wird.

Am Austrittsende des Behandlungstunnels ist eine zweite querverlaufende Fördereinrichtung 48 vorgesehen, der das Gefriergut durch das Förderband 12 zugeführt wird, so daß das gefrorene Gut dem Förderband 50 zugeführt werden kann. Die Fördereinrichtung 48 wird durch einen Motor 52 angetrieben, während zum Antrieb des Förderbandes 50 ein Motor 53 dient. Der Austrittstunnel 6 erstreckt sich von der Seitenwand 46 des Behandlungstunnels aus und ist ähnlich wie der Zuführungstunnel 2 durch mehrere Schichten aus Polyurethan und Aluminiumfolie isoliert. Im freien Ende des Austrittstunnels 6 wird ein sich mit hoher Geschwindigkeit bewegender Vorhang aus gasförmigem Stickstoff erzeugt, der über die Zweigleitung 40 zugeführt wird (Fig. 4).

Wie schon erwähnt, ist es wichtig, daß die verschiedenen Tunnel der Vorrichtung und die Stickstoffleitungen sehr gut isoliert sind, um einen Wärmedurchgang durch die Wände möglichst zu verhindern. Das Isoliermaterial ist zwischen den doppelten Wänden der Tunnel, der Leitungen und des Behandlungstunnels angeordnet. Um die Wirkung des Isoliermaterials zu erhöhen, werden die Isolationsräume mit Hilfe einer Saugpumpe 54 einem Unterdruck ausgesetzt; die Saugpumpe 54 ist mit den isolierenden Wänden der Leitung 20 für den flüssigen Stickstoff, der Abzweigleitung 36 für den gasförmigen Stickstoff und des Behandlungstunnels 4 sowie der Tunnel 2 und 6 durch Leitungen 56, 58 und 60 verbunden. Die innere Wand des Tunnels 4 und alle übrigen Teile, die sich in der Nähe der zu gefrierenden Nahrungsmittel od. dgl. befinden, sind aus nichtrostendem Stahl hergestellt, während der äußere Mantel aus Flußstahl besteht. Die unterschiedliehe Ausdehnung der inneren und äußeren Wände des Tunnels wird durch Faltenbälge oder ähnliche Mittel ausgeglichen.

Die Bedienungsorgane für das beschriebene System können gemäß F i g. 4 an einer zentralen Stelle auf einer Bedienungstafel 62 zusammengefaßt sein. Diese Organe können benutzt werden, um die Zufuhr von flüssigem Stickstoff, die Drehzahl des Gebläses und die Laufgeschwindigkeit der verschiedenen Förderbänder zu regeln. Die Bedingungen, unter denen die verschiedenen Aggregate arbeiten, können variiert werden, um die Anwendung verschiedener Verfahren zum Gefrieren von Nahrungsmitteln oder anderen Erzeugnissen zu ermöglichen.

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Die Vorrichtung kann benutzt werden, um Nahrungsmittel oder andere Erzeugnisse zu gefrieren. Die Vorrichtung ist geeignet, sowohl verpackte Erzeugnisse als auch loses Material zu verarbeiten. Bei verpackten Erzeugnissen kann man die Länge der vakuumisolierten Kammer so wählen, daß die Erzeugnisse während der gewünschten Zeitspanne gekühlt werden. Bei manchen Nahrungsmitteln kann angenommen werden, daß eine Kühlperiode von 2 bis 6 min ausreicht, um das Gefriergut auf die gewünschte niedrige Temperatur zu bringen. Durch Variieren der Abmessungen der Vorrichtung kann sie den jeweiligen Erfordernissen und dem gewünschten Verfahren angepaßt werden.

Die Vorrichtung kann fest eingebaut oder transportabel sein; im letzteren Fall könnte sie mit Hilfe eines Lastwagens zu einer Anbaufläche transportiert werden, so daß das Erntegut sofort nach dem Pflücken einer Schncllgefricrung unterzogen werden kann.

Der zuführungstunnel und der Austrittstunnel können mit Schiebern ausgerüstet werden, um das Einströmen von Umgebungsluft in die Bchandlungskammer während der Stillstandszeiten oder dann zu verhindern, wenn sich kein Gefriergut auf dem Zuführungsförderband befindet.

Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, die der an Hand von Fig. 1 bis 4 beschriebenen weitgehend ähnelt, ist in Fig.5 und 6 dargestellt. Hierbei sind Teile, die in Fig. 1 bis 4 gezeigten Teilen entsprechen, jeweils mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Ein besonderes Merkmal der Anordnung nach Fig. 5 und 6 besteht darin, daß sich ein erneut umgewälzter Gasstrom quer zur Bewegungsbahn des Gefrierguts durch den Zuführungstunnel 2 und den Austrittstunnel 6 bewegt. Zu diesem Zweck ist jeder dieser Tunnel mit einer oberen Hochdruckverteilerleitung 64 und einer unteren Niederdrucksammelleitung 66 versehen, die durch in Abständen verteilte Rohrstutzen 68 mit dem oberen bzw. dem unteren Teil des betreffenden Tunnels verbunden sind, wie es in Fig.6 gezeigt ist. Die Abzweigleitung 36 speist die Hochdruckverteilerleitungen 64 und wie zuvor die Leitungen 38 und 40, die nach unten gerichtet sind, um Gasvorhänge zu erzeugen, die quer zu den Mündungen der beiden Tunnel verlaufen. Die unter jedem Tunnel angeordnete Niederdrucksammelleitung 66 ist nach außen verlängert und nahe der Tunnelmündung mit dem betreffenden Tunnel verbunden, so daß das den Gasvorhang bildende Gas abgesaugt werden kann.

Eine Rückleitung 70 ist mit den beiden Sammelleitungen 66 verbunden und führt zur Ansaugleitung 72 eines Gasabsauggebläses 74. Die Ansaugleitung 72 wird außerdem durch eine Absaugleitung 76 gespeist, die an das Sauggebläse 26 angeschlossen ist. An das Gasabsauggebläse 74 schließt sich eine Förderleitung 78 an, die in die Atmosphäre mündet und der aus dem System abgesaugte Gasstrom kann an dieser Stelle so geregelt werden, daß die gewünschte Temperatur eingehalten wird und sich der gewünschte Druckausgleich einstellt. Um die Erzeugung der Gasströme zu erleichtern, die sich nahe den Mündungen der beiden Tunnel senkrecht nach unten bewegen, sind das Förderband 8 und das Förderband 50 durchlässig ausgebildet, damit sie das Strömen des Gases nicht behindern. Diese Konstruktion der Förderbänder erleichtert außerdem die Aufrechtcrhaltung eines wirksamen Gasvorhangs an den Mündungen der beiden Tunnel.

Ein weiteres erfindungsgemäßes, mil flüssigem Stickstoff arbeitendes .Schnellgefncrsystcm ist in F i g. 7 bis 9 schematisch dargestellt. Dieses System umfaßt ein hohles Gehäuse 100, das einen wärmeisoliertcn Bchandlungstunncl aufweist, in dem ein Förderband 102 angeordnet ist. Das Förderband 102 erstreckt sich im wesentlichen über die ganze Länge des Tunnels und dient dazu, das Gefriergut längs einer Behandlungsbahn zu bewegen, die sich gemäß F i g. 7 von rechts nach links durch den Behandlungstunnel 101 erstreckt. Vor dem Behandlungstunnel ist gleichzeitig ein Zuführungsförderband 103 und hinter dem Behandlungstunnel ein Abgabeförderband 104 angeordnet. Das Gehäuse 100 weist einen ringförmigen Isolationsraum 105 auf, der den Behandlungstunncl vollständig umschließt und normalerweise unter einem Vakuum gehalten wird, das weniger als 0,010 mm Quecksilbersäule entspricht.

Am Zuführungsende des Gehäuses 100 ist ein isoliertes Einlaßstück 106 mit einer engen Öffnung angeordnet, durch die das Zuführungsförderband 103 in das Gehäuse 100 hineinragt. Am anderen Gehäuseende ist ein ähnliches isoliertes Auslaßstück 107 angebracht, durch dessen enge Öffnung das Abgabeförderband 104 hindurchgeführt ist. Eine Leitung 108 zum Zuführen der Kälteflüssigkeit speist zwei obere Verteilerleitungen 108£7und zwei untere Verteilerleitungen 108L( Fig. 8), die nahe dem Auslaßende des Behandlungstunnels angeordnet sind und sich über etwa ein Drittel der Länge des Behandlungstunnels erstrecken. Jede dieser Verteilerleitungen trägt sieben Spritzdüsen 109. Das Förderband 102 ist durchlässig, damit die über die Düsen der unteren Verteilerleitung 108Z. zugeführte Kühlflüssigkeit nach oben durch das Förderband hindurchströmen kann. Gemäß der Erfindung wird die Kälteflüssigkeit in einer Menge zugeführt, die erheblich größer ist, als es der Geschwindigkeit entspricht, mit der sich der flüssige Stickstoff in dem Tunnel in Gas verwandelt. Von dem flüssigen Stickstoff kann also nur ein Teil verdampfen. Die überschüssige Flüssigkeit wird in einer unter den Verteilerleitungen 108t/ und 108L angeordneten Auffangschale 110 gesammelt.

Zum Umwälzen der Kälteflüssigkeit dienen ein vakuumisoliertes Gefäß 111 sowie eine Kälteflüssigkeitspumpe 112, die in dem Gefäß 111 unter dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet ist. Die Antriebswelle 1125 der Pumpe ist durch einen Riemen 113/? mit dem zugehörigen Motor 113 verbunden. Eine Ablaufleitung 114 führt von der Auffangschale 110 zu dem Gefäß Ul, damit die überschüssige Kälteflüssigkeit zurückgeführt werden kann. Weiterhin führt eine Förderleitung 115 von der Pumpe 112 zu einer Leitung 108, über welche die Verteilerleitungen gespeist werden. Die Menge der sich in Gas verwandelnden Kälteflüssigkeit steht in einer Beziehung zu der durch den Behandlungstunnel hindurchgeführten Menge des Gefriergutes und muß ständig ergänzt werden, damit die Kälteflüssigkeit stets in ausreichender Menge von den Spritzdüsen abgegeben werden kann. Die zur Ergänzung dienende Kälteflüssigkeit wird der Auffangschale 110 von einem nicht gezeigten Vorratsbehälter über eine Leitung 116 zugeführt, in die ein Magnetventil 116 Veingeschaltet ist.

Da der Druck in dem Vorratsbehälter normalerweise höher ist als der Druck in der Auffangschale, führt die Zuführung der zusätzlichen Kälteflüssigkeit zu einer schnellen Verdampfung, so daß eine entsprechende Kühlwirkung erzielt wird.

f,₅ Dem Einlaßstück 106 ist ein Gasumwälzsystem mit einem außerhalb des Behandlungstunnels 101 angeordneten Gebläse 123 zugeordnet, das durch einen Motor 124 angetrieben wird. An das Gebläse 123 schließt sich

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cine Förderleitung 123D an, die sich in seitlicher Richtung durch die Wandung des Einlaßstückes 106 erstreckt und unmittelbar am Zuführungsende des Gehäuses 100 in diese mündet. Ferner ist eine Saugleitung 1235 vorgesehen, die gemäß F i g. 9 teilweise innerhalb des Einlaßstückes 106 verläuft und unten in seitlicher Richtung aus dem Einlaßstück 106 austritt. Die Förderleitung 123Ddes Gebläses verzweigt sich und speist eine Absaugleitung 126 mit einem Ventil 127, mittels dessen die abgegebene Gasmenge zur Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur im Behandlungstunnel und der gewünschten Druckverteilung in der gesamten Vorrichtung in Beziehung zu der Geschwindigkeit geregelt werden kann, mit der sich der flüssige Stickstoff in Gas verwandelt. Bei der beschriebenen Vorrichtung wird der Behandlungstunnel im wesentlichen auf Atmosphärendruck bzw. etwas über diesem gehalten, und die Geschwindigkeit der Gasabgabe kann geregelt werden, indem man entweder einen Bezugsdruck regelt, wobei man jedoch sehr empfindliche Geräte benötigt, oder indem man die Temperatur als Bezugsgröße verwendet.

Ein entsprechendes Gasumwälzsystem ist am Auslaßende des Behandlungstunnels angeordnet und weist ein außerhalb des Tunnels angeordnetes Umwälzgebläse 128 auf, das durch einen Motor 129 angetrieben wird. Die Förderleitung 128£> dieses Gebläses tritt in seitlicher Richtung in das Auslaßstück 107 ein. Die Ansaugleitung 1285 ist teilweise in das Auslaßstück 107 eingebaut und tritt an einer tiefer liegenden Stelle aus diesem Bauteil aus.

Im Zuführungsende des Behandlungstunnels 101 sind auf beiden Seiten des Förderbandes 102 zwei Seitenkammern 117 und 118 angeordnet, zwei ähnliche Seitenkammern 119 und 120 flankieren den mittleren Teil des Förderbandes. Die vordere Seitenkammer 117 und die mittlere Seitenkammer 119 sind auf entgegengesetzten Seiten des Förderbandes angeordnet und mit verstellbaren Gaszuführungsstellen 117 N bzw. 119/V versehen. Die anderen Seitenkammern 118 und 120 weisen Gasansaugstellen 118/? bzw. 120/? auf.

Die Seitenkammern 119 und 120 sind mit abgedeckten Wandabschnitten 119 Wund 120 W versehen, die den Bereich flankieren, in dem die Kühlflüssigkeit ausgespritzt wird und der an dem Auslaßstück 107 am Austrittsende mündet und mit der Förderleitung sowie der Absaugleitung des Gebläses 128 verbunden ist. Entsprechend münden die Seitenkammern 117 und 118 am vorderen Ende in das Einlaßstück 106 und stehen mit der Förderleitung bzw. der Ansaugleitung des Umwälzgebläses 123 in Verbindung. Auf diese Weise werden in der Querrichtung verlaufende Gasströme zwischen den Seitenkammern erzeugt, deren Richtung zwischen den Seitenkammern 117 und 118 durch die Pfeile 121 angedeutet ist. Diese Strömungsrichtung ist der Strömungsrichtung zwischen den Seitenkammern 119 und 120 entgegengesetzt, wie durch die Pfeile 122 angedeutet ist, so daß das Gas auf beide Seiten des Gefriergutes auftrifft, das durch den Behandlungstunnel hindurchgeführt wird. Die Gaszuführungsstellen 117Λ/ und 119Λ/ können verstellt werden, um die Richtung der Querströmungen etwas zu variieren und so deren Neigung, sich in Richtung auf das vordere Ende zu bewegen, zu verstärken oder abzuschwächen.

Wie durch Pfeile in Fig. 7 angedeutet, wird quer zu jeder Mündung des Einlaßstückes 106 und des Auslaßstückes 107 ein sich mit hoher Geschwindigkeit bewegender Gasstrom oder Vorhang erzeugt. Zu diesem Zweck sind die einander gegenüber liegenden Teile des Einlaß- bzw. Auslaßstücks 106 und 107 mil einander zugewandten Öffnungen versehen, so daß ständig ein Gasstrom erzeugt wird, der sich im Bereich der betreffenden Mündung in der Querrichtung bewegt. Diese Gasvorhänge dienen dazu, das Eintreten von atmosphärischer Luft in den Behandlungstunnel zu verhindern, sie sind dann besonders wirkungsvoll, wenn der Behandlungstunnel mit atmosphärischem Druck

ίο oder etwas über atmosphärischen Druck betrieben wird.

Bei der dargestellten Vorrichtung bildet sich dadurch.

daß gasförmiger Stickstoff nach dem Zuführungsendc zu über die Absaugleitung 126 abgesaugt und frischer gasförmiger Stickstoff am hinteren Ende durch die Verwandlung von flüssigem Stickstoff in Gas zugeführt wird, ein Temperaturprofil aus, bei dem ein optimaler Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Gefriergut erzielt wird. Die Pfeile 131 am hinteren Ende des Behandlungstunnels 101 deuten an, auf welche Weise sich das frisch zugeführte Gas mit dem Querstrom vereinigt, der im mittleren Bereich der Seitenkammern 119 und 120 erzeugt wird. Die Pfeile 132 veranschaulichen eine Strömung, welche die Hochdruckkammer 119 der mittleren Seitenkammer mit der Niederdruckseitenkammer 118 im Bereich des Zuführungsendes verbindet, so daß eine allmähliche Überführung von gasförmigem Stickstoff in Richtung auf das Zuführungsende des Behandlungstunnels stattfindet. Durch die Erfindung wird ein optimaler Wärmeübergang erzielt, da das Gefriergut, wenn es seine höchste Temperatur hat, zunächst der Einwirkung von Gas ausgesetzt wird, das innerhalb der Vorrichtung etwas Kälte abgegeben hat, dann nach teilweiser Abkühlung von kälterem Gas umspült wird und schließlich nach weiterer Kühlung unmittelbar mit der Kälteflüssigkeit in Berührung kommt, wodurch der Gefriervorgang beendet wird.

Bei der dargestellten Vorrichtung wird der flüssige Stickstoff den Verteilerleitungen 108i7 und 108L im gesättigten flüssigen Zustand, d. h. ausschließlich in verflüssigter Form, zugepumpt. Die Menge des auf das Gefriergut gespritzten flüssigen Stickstoffs übertrifft 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 werdenden Spritzverfahren führen dazu, daß das Gefriergut wiederholt mit Tropfen flüssigen Stickstoffs überspült wird, um einen schnellen Wärmeübergang zu fördern. Das Gas, das an der Oberfläche des Gefriergutes entsteht, wird von den Tropfen des flüssigen Stickstoffs durchdrungen, die zu diesem Zweck von den Spritzdüsen mit einer ausreichenden Geschwindigkeit abgegeben werden.

Ein genaues Zumessen des flüssigen Stickstoffs ist bei

dem erfindungsgemäßen System nicht erforderlich. Die Spiegelhöhe des flüssigen Stickstoffs in dem Gefäß 111 wird durch einen einfachen, sich selbsttätig ein- und ausschaltenden Flüssigkeitsstandregler HlCgeregelt.

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 gasförmigern Stickstoff gefüllt gehalten werden, der eine erheblich größere Dichte hat als die Umgebungsluft.

Der Behandlungstunnel 101 wird unter einem Druck gehalten, der etwas höher ist als der Druck der

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Umgebungsluft. um d;is Hindurchsirömcn von gasförmigcm Stickstoff durch die beiden Kanüle zu fördern. Hierdurch wird erreicht, daß keine Umgebungsluft in die Verrichtung eintritt. Außerdem wird in dem Zul'ührungskanal 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 Gaszuführungsstellcn 117Λ/ und 119Λ/ entsprechend verstellt werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

15 Ol 269 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schnellgefrieren von Nahrungsmitteln und anderen Erzeugnissen, bei der das Gefriergut mittels eines Förderbandes durch einen wärmeisolierten Behandlungstunnel bewegt und nächst einem Ende dieses Tunnels über Spritzdüsen mit einer Kälteflüssigkeit, z. B. mit flüssigem Stickstoff, besprüht wird, die sich durch Verdampfen mindestens teilweise in Gas verwandelt, durch das sich das Gefriergut in dem Behandlungstunnel bewegt, wobei das Gas mittels eines Absauggebläses am anderen Ende des Behandlungstunnels abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Gebläse (26, 123) abgesaugte Gas zumindest an eine von mit dem Gebläse (26, 123) versehenen Ende entfernte Stelle des Behandlungstunnels (4, 101) zur wiederholten Umwälzung zurückgeführt ist, und daß ein Teil des Gases verwendet ist, um am Eingang und Ausgang des Behandlungstunnels (4,101) einen quer zur Ein- bzw. Austrittsrichtung der zu gefrierenden Erzeugnisse gerichteten Gasvorhang zu erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüse (18) nächst dem Ende des Behandlungstunnels (4) angeordnet sind, an dem sich der Eingang befindet, daß das Gebläse (26) an dem Ende des Behandlungstunnels (4) angeordnet ist, an dem sich der Ausgang befindet und daß sich die Stelle, an welcher das Gas dem Behandlungstunnel (4) wieder zugeführt wird, in der Nähe der Spritzdüsen (18) zwischen diesen und dem Ende des Behandlungstunnels (4) befindet, an welcher das Gebläse (26) angeordnet ist, so daß das Gas den Behandlungstunnel (4) in Längsrichtung durchströmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang zum Behandlungstunnel (4) von einem sich quer zu letzterem erstreckenden Zuführungstunnel (2) mit Förderband (8) gebildet ist, daß der Ausgang des Behandlungstunnels (4) von einem sich quer zu letzterem erstreckenden Austrittstunnel (6) mit Förderband (50) gebildet ist.

4. Vorrichtung, bei der die Spritzdüsen nächst dem Ende des Behandlungstunnels angeordnet sind, an dem sich der Ausgang befindet, und bei der das Gebläse an dem Ende des Behandlungstunnels angeordnet ist, an dem sich der Eingang befindet, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende des Behandlungstunnels (101), an dem sich der Ausgang befindet, ein weiteres Gebläse (128) angeordnet ist, daß das von den beiden Gebläsen (123, 128) abgesaugte Gas dem Behandlungstunnel (101) an einer Vielzahl von Stellen (117Λ/, 119 /VJ wieder zugeführt wird, welche über die Länge des Behandlungstunnels (101) verteilt angeordnet sind, und daß gegenüber den Gaszuführungsstellen (117 N, 119 N) eine Vielzahl von über die Länge des Behandlungstunnels (101) verteilten Gasansaugstellen (118 R, 120 /?,} vorgesehen sind, über welche das Gas nach Durchströmen des Behandlungstunnels (101) in Querrichtung wieder von den Gebläsen (123, 128) angesaugt wird.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schnellgefrieren von Nahrungsmitteln und anderen Erzeugnissen, bei der das Gefriergut mittels eines Förderbandes durch einen wärmeisolierten Behandlungstunnel bewegt und nächst einem Ende dieses Tunnels über Spritzdüsen mit einer Kälteflüssigkeit, z. B. mit flüssigem Stickstoff, besprüht wird, die sich durch Verdampfen mindestens teilweise in Gas verwandelt, durch das sich das Gefriergut in dem Behandlungstunnel bewegt, wobei das Gas mittels eines Absauggebläses am anderen Ende des Behandlungstunnels abgesaugt wird.

Eine derartige Vorrichtung zum Schnellgefrieren von

Lebensmitteln ist aus der BE-PS 6 47 992 bekannt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung ist der Behandlungstunnel an beiden Seiten offen. Das mittels eines Förderbandes durch den Tunnel beförderte Gefriergut wird durch das entgegen der Förderrichtung strömende Kühlmittel zunächst vorgekühlt und gelangt in der Nähe des Tunnelausgangs in die Gefrierzone. Das am Tunneleingang abgesaugte Kühlmittel wird anderen Zwecken oder der Atmosphäre zugeführt. Eine Rückführung zur Wiederverwendung des Kühlmittels ist nicht vorgesehen. Maßnahmen zur Verhinderung des Eintritts von Luft am Eingang und Ausgang des Tunnels *'■ sind nicht getroffen.

Bei dem bisher angewendeten Blas- sowie Tauchgefrierverfahren nimmt das Gefrieren des Gefriergutes viel Zeit in Anspruch und verursacht hohe Kosten.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde in der US-PS 24 47 249 bereits eine Vorrichtung zum Schnellgefrieren von Nahrungsmitteln und anderen Erzeugnissen vorgeschlagen, bei der das Gefriergut mittels eines Förderbandes durch eine wärmeisolierte Behandlungskammer bewegt und auf einem Teil dieser Kammer mittels Spritzdüsen mit einer Kälteflüssigkeit, z. B. flüssiger Luft, besprüht wird, die durch Verdampfen mindestens teilweise in Gas übergeht, durch das sich das Gefriergut auf dem anderen Teil der Kammer bewegt. Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß das Kühlvermögen des kalten Gases weitgehend ungenutzt bleibt, denn der Wärmeaustausch zwischen Gas und Gefriergut vollzieht sich nur langsam.

Die US-PS 3115 756 beschreibt und zeigt eine

Gefriervorrichtung für Lebensmittel, die mit einer dünnen Eisschicht überzogen werden, damit sie die C ihnen eigene Feuchtigkeit behalten. Die mittels eines Förderbandes durch die Gefrierkammer bewegten Lebensmittel werden mit gekühlter, von mehreren parallel zur Förderrichtung angeordneten Gebläsen umgewälzter Luft behandelt. Die Gebläse saugen die Luft zwar aus der Gefrierkammer an und — nachdem die Luft an Kühlschlangen vorbeigeströmt ist - wird sie im Umwälzverfahren wieder in die Gefrierkammer eingeblasen. Es wird jedoch keine Kälteflüssigkeit verwendet, die sich durch Verdampfen mindestens teilweise in Gas verwandelt, durch das die Lebensmittel in der Gefrierkammer geführt werden.

Die US-PS 30 22 636 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schnellgefrieren von gekochten Lebensmitteln, die zum Aufrechterhalten des Aromas einer wirbelfreien Atmosphäre ausgesetzt werden, damit der Aromaverlust nicht etwa durch mechanische Bewegungen des Kühlmittels gefördert wird. Hier wird zwar das aus dem Zuführungskanal abgesaugte Gas in die kastenförmige Behandlungskammer zurückgeführt, jedoch erfolgt die Rückführung an einer Stelle, die unmittelbar am Eingang der Behandlungskammer liegt, so daß das Gas nun im unmittelbaren Eingangsbereich