DE1601878B1

DE1601878B1 - Vorrichtung zum Gefrieren von Nahrungsmittelprodukten

Info

Publication number: DE1601878B1
Application number: DE19671601878
Authority: DE
Inventors: Andre Lermuzeaux
Original assignee: BERRY ETS
Current assignee: BERRY ETS
Priority date: 1966-10-25
Filing date: 1967-10-25
Publication date: 1971-06-09
Also published as: FR1528625A; CH461933A; GB1164718A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine

zum Gefrieren von Nahrungsmittelprodukten mit Vorrichtung zum Gefrieren von Nahrungsmittelproeinem Wirbelbett, einem in das Bett eingetauchten dukten zu schaffen, welche auf beliebige Nahrungs-Wärmetauscher, Einrichtungen zur Halterung der mittel anwendbar ist und den Gefriervorgang gegen-Produkte im Inneren des Bettes und einen geschlos- 5 über den bekannten Vorrichtungen beschleunigt,
senen Rückführungskreis für das Fluidisierungsgas. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

Es sind Vorrichtungen zum Gefrieren von Waren, gelöst, daß im geschlossenen Rückführungskreis vor und insbesondere von Nahrungsmitteln bekannt, bei dem Wirbelbett eine Kühlbatterie vorgesehen ist.
denen diese in eine Flüssigkeit wie Salzwasser oder Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß in dem

Flüssiggas, z. B. Stickstoff, eingetaucht werden. Salz- ίο vom rückgeführten Fluidisierungsgas durchströmten wasser ist jedoch für viele Arten von Nahrungsmitteln Kreis der Punkt niedrigster Temperatur sich außerungeeignet. Was Flüssiggase anbetrifft, so steht nur halb des Wirbelbettes befindet,
eine beschränkte Auswahl zur Verfügung, und die Die Erfindung macht von Analogien Gebrauch,

Wahl des Flüssiggases legt in der Praxis die Gefrier- die zwischen Flüssigkeiten und Wirbelbetten aus pultemperatur fest. Außerdem besteht bei Flüssiggasen 15 verförmigen Material bestehen, um zu ermöglichen, die Tendenz, daß sie an der Oberfläche der Gegen- Gegenstände zu gefrieren, indem sie in ein gekühltes stände verdampfen und darauf eine Isolierschicht bil- Bett aus pulverförmigem Material getaucht werden, den, wodurch ein ungleichmäßiges Gefrieren und und hierin im Suspensionszustand gehalten oder auf eine erhebliche Beanspruchung der Gegenstände ver- Gitter gelegt oder auf einem netzförmigen Förderursacht wird. 20 band transportiert werden.

Bei anderen bekannten Vorrichtungen erfolgt das Es wurde festgestellt, daß die Temperatur eines

Gefrieren der Gegenstände in Kühlluft, aber dies er- Wirbelbettes aus pulverförmigem Material in dem folgt verhältnismäßig langsam, und das langsame Ge- gesamten Bett gleichförmig ist, und zwar mit Ausfrieren hat bei bestimmten Arten von Waren zur nähme einer wenige Millimeter starken Schicht anFolge, daß sie Wasser verlieren und zerfallen. Über- 25 grenzend an den Verwirbelungsboden. Es wurde dies erfordern diese Vorrichtungen eine beträchtliche ebenfalls festgestellt, daß die Temperatur in jedem installierte Leistung. Teilchen praktisch gleichförmig und gleich der Tem-

In einer aus der Zeitschrift »Die Kälte« (1963), peratur des Verwirbelungsgases ist. Wird ein der-S. 279, bekannten Vorrichtung werden Nahrungs- artiges Bett mittels eines Wärmetauschers auf konmittel durch Fluidisierung oder Verwirbelung mit 30 stanter Temperatur gehalten, so ist das dabei erhalkaltem Gas gefroren. Diese Vorrichtung ist auf die tene Medium mit einem Salzlösungsbad oder einem Verarbeitung verwirbelungsfähiger Stoffe wie grüne Bad aus Flüssiggas vergleichbar, wobei die darin einErbsen beschränkt, und die zur Verwirbelung des getauchten Gegenstände augenblicklich auf die erProdukts erforderliche Energie erzeugt in diesem forderliche Gefriertemperatur gebracht werden.
Wärme, so daß die Gefrierkosten erhöht werden. 35 Der Wärmeübergangsfaktor zwischen einem Wir-

Weiterhin ist aus der USA.-Patentschrift 2 640 333 belbett und einer Rohrwandseite hängt unter andeeine Vorrichtung bekannt, bei der ein Bett aus pul- rem von der Korngröße der Teilchen des Bettes ab. verförmigem Material gebildet wird, welches auf Ge- Es wurde festgestellt, daß eine Korngröße von 200 friertemperatur gebracht wird und in welches die zu bis 500 Mikron besonders günstig ist und einen gefrierenden Produkte getaucht werden, wobei die- 40 Wärmeübergangsfaktor zwischen dem Bett und den ses mit Hilfe eines Gases im Wirbelzustand gehalten Austauschrohren gewährleistet, der etwa gleich 200 wird. Diese Vorrichtung ermöglicht es, nach Wunsch . bis 400 Kilokalorien pro Quadratmeter und pro die Gefriertemperatur zu steuern, führt auf Grund Stunde für eine Temperaturdifferenz von 1°C ist. des guten Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Daher stellt ein gekühltes Wirbelbett mit geeigneter Wand und Fluidisierungsmedium zu einem schnellen 45 Korngröße ein schnell frierendes Medium für darin Gefrieren, und läßt sich auf sämtliche gegebenenfalls eingetauchte Gegenstände dar.
fluidisierbaren Produkte anwenden. Der Wärmeübergangsfaktor zwischen der Wand-

Nach einer besonderen Ausführungsform dieser fläche und dem Wirbelbett wird geringer, wenn die Vorrichtung taucht man in das Bett pulverförmigen Abmessungen der Teilchen größer werden. Er beMaterials einen Wärmetauscher, in dem man ein 50 trägt etwa 100 bis 150 Kilokalorien/Stunden/Qua-Kühlmittel zirkulieren läßt, um das Bett auf Icon- dratmeter/⁰ C wenn die Abmessungen der Teilchen stanter Gefriertemperatur zu halten. Zweckmäßig etwa 1 mm betragen und wird sogar noch geringer, liegt die Korngröße des Wirbelbettes im Bereich zwi- wenn die Teilchenabmessungen noch größer werden, sehen 200 und 500 Mikron. Es ist daher vorteilhaft, ein Wirbelbett zu verwen-

Hierbei ist es möglieh, das Fluidisierungsgas im 55 den, das aus sehr feinen Teilchen besteht,
geschlossenen Kreislauf zirkulieren zu lassen. Dies Im Betrieb ist die zur Verwirbelung eines pulverhat zur Wirkung, daß die Temperatur des Fluidisie- förmigen Mediums erforderliche Gasgeschwindigkeit rungsgases auf einen Wert abgesenkt wird, der nur sehr niedrig und kann in der Größenordnung einiger wenig oberhalb desjenigen der Oberflächentempera- Zentimeter oder Dezimeter pro Stunde liegen. Daher tür des eingetauchten Wärmetauschers liegt, was zu 60 ist die Gasströmung gering. Der Verwirbelungsdruck einer Verminderung des Aufwandes für die Kühlung ist niedrig, wenn das verwirbelte Pulver ein geringes führt. Handelt es sich jedoch bei den zu gefrierenden spezifisches Gewicht besitzt. Das Gefrieren kann da-Produkten um Nahrungsmittel, so hat das im Kreis- her sehr schnell vor sich gehen, während die zur Verlauf rückgeführte Fluidisierungsgas die Neigung, wirbelung des Bettes erforderliche Energie sehr geFeuchtigkeit aufzunehmen, wodurch auf die Parti- 65 ring ist.

kein des Wirbelbettes oder die Wärmetauscher in Da das die Verwirbelung bewirkende Gas wie Luft

Form von Eis ein Niederschlag erfolgt, was für den im Vergleich zu den Möglichkeiten des Wärmeüber-Wärmeaustausch schädlich ist. gangs durch Berührung zwischen dem pulverförmi-

Claims

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gen Medium und einer Wandfläche nur eine geringe mehrere übereinander angeordnete Trägereinrichtun-Rolle spielt, erfolgt die Kühlung des Mediums vor- gen vorgesehen sein.

teilhafterweise dadurch, daß ein Rohrbündel in das F i g. 2 zeigt das Auslaßende einer Vorrichtung, bei

Medium eingetaucht wird, durch das ein Kühl- der die gefrorenen Gegenstände auf einem Vibramedium, z. B. eine Flüssigkeit, umgewälzt wird. Ge- 5 tionsförderer 5 bewegt werden, der einen aus Drahteigneterweise erfolgt die Kühlung des pulverförmigen gitter bestehenden Boden 6 aufweist und durch ela-Mediums und das Gefrieren der Gegenstände in stische Materialstreifen 7 gehalten wird. Der Fördeeinem Behälter. rer5 besitzt ein gewölbtes Gitter 8, entlang dessen

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für jede Art die gefrorenen Artikel durch das Kratzerrad 9 nach von Gegenständen oder Nahrungsmitteln geeignet. io oben bewegt werden und auf einem Gitter 10 lan-Die Nachteile von Salzwasser treten bei der erfin- den, durch das jegliches pulverförmige Material, das dungsgemäßen Vorrichtung nicht auf. Im Vergleich durch das Kratzerrad nach oben befördert wurde, zu flüssigem Stickstoff arbeitet die Vorrichtung ge- nach unten in das Wirbelbett zurückfallen kann, maß der Erfindung billiger und ermöglicht eine Ein- Die zur Verwirbelung dienende Luft wird in einem

stellung der Gefriertemperatur nach den jeweiligen 15 geschlossenen System mit einer Umwälzpumpe 15 in Erfordernissen, um eine übermäßige Beanspruchung den Behälter V eingeleitet, Feuchte beladen und aus der Gegenstände zu vermeiden. ihm ausgeführt. Um eine Vereisung der Außen-

Weiterhin kann eine große Anzahl von Gegen- flächen der Tauscherrohre 2 zu verhindern, streicht ständen, die auf Grund ihrer Form oder Masse oder die aus dem Wirbelbett austretende Luft über eine Zerbrechlichkeit nicht in den Verwirbelungszustand ao Reihe von Kühlern 11 und wird auf eine Temperatur überführt werden können, mittels der erfindungs- abgekühlt, die etwas niedriger ist als die an den gemäßen Vorrichtung dennoch gefroren werden, da Außenseiten der Tauscherrohre 2 herrschende Temdie Gegenstände nicht verwirbelt, sondern nur in peratur. Verdampft das den Tauscherrohren 2 zuein an sich pulverförmiges Medium im Verwirbe- geführte Kühlfluid bei —30° C, so daß an den lungszustand eingetaucht werden. 25 Außenflächen der Tauscherrohre 2 eine Temperatur

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung von —27° C auftritt, so kann die dem Kühler 11 werden im folgenden an Hand der Zeichnung bei- zugeführte Flüssigkeit geeigneterweise eine Verdampspielsweise erläutert; in dieser zeigt fungstemperatur von —37° C haben, so daß die

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt einer er- durchströmende Luft eine Auslaßtemperatur von findungsgemäßen Vorrichtung und 30 — 30⁰C bekommt. Somit sammelt sich die von dem

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt einer Verwirbelungsgas von den in das Bett getauchten anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gegenständen mitgenommene Feuchtigkeit als Eis im Vorrichtung. Kühler 11. Jedes einzelne Element des Bereiches

In den beiden Figuren sind gleiche Teile mit den- kann zum Abtauen durch eine Enteisungsrampe 14 selben Bezugszeichen versehen. 35 in geeigneter Weise mittels Klappen 12 und 13 ab-

In den beiden Vorrichtungen enthält ein mit einem geschaltet werden, während die Luft durch angrentrichterförmigen Unterteil S und einem durchlöcher- zende Elemente des Kühlers geführt wird. Aus dieten Boden 17 versehener Behälter V ein Wirbelbett 1 sem Grunde wird durch den Kühler 11 ein Trocknen aus pulverförmigem Material, das auf dem Boden 17 des Verwirbelungsgases wirksam erreicht, bevor dieliegt und eine geeignete Körnigkeit von etwa 0,3 bis 40 ses wieder in das aus pulverförmigem Material be-0,5 mm aufweist, um den Wärmeübergang zu Ober- stehende Bett zurückgeführt wird. flächen-Wärmetauschereinrichtungen zu erleichtern. Wenn die zu gefrierenden Gegenstände aus unver-

Eine Pumpe 15 führt das zur Verwirbelung die- packten Nahrungsmitteln bestehen, so wird als Vernende Gas dem Bett 1 über das trichterförmige wirbelungsmedium ein genießbares und an das Nah-Unterteil S zu. 45 rungsmittel angepaßtes Medium verwendet. Körniger

Im Wirbelbett liegt ein Bündel von Rohren 2, in Zucker ist zum Gefrieren von Früchten geeignet. Salz denen eine umlaufende Flüssigkeit verdampft wird, kann für Gegenstände wie Fische verwendet werden, um das Bett zu kühlen. In den dargestellten Aus- die in Wasser aufgetaut werden müssen. Bei vielen führungsbeispielen ist das Rohrbündel an der Basis Anwendungsfällen kann auch Gries und pulverförmides Wirbelbettes angeordnet und mit einer geeigneten 50 ges Eis verwendet werden.

Kühlflüssigkeitsquelle 16 verbunden. Bei anderen Arten von Gegenständen ist es mög-

Die zu gefrierenden Gegenstände 3 sind in das lieh, irgendein nicht genießbares pulverförmiges Ma-Wirbelbett eingetaucht und liegen auf Halte- terial für das Wirbelbett zu verwenden, gittern 4. Ein Bett aus körnigem Zucker mit einer Körnig-

Die Gegenstände können jedoch auch durch ver- 55 keit von 200 bis 300 Mikron gewährleistet beispielsschiedene andere Einrichtungen gehalten werden, weise einen Wärmeübergangsfaktor zu einer Fläche z. B. durch ein kontinuierliches Förderband oder von 200 Kilokalorien/Stunde/Quadratmeterg⁰ C. Für einen aus Netzdraht gefertigten Rütteltrog, so daß Weizengries von 300 bis 400 Mikron beträgt der entdie gefrorenen Gegenstände herausgenommen wer- sprechende Wert 300 Kilokalorien/Stunde/Quadratden können, ohne daß eine übermäßige Menge an 60 meter/⁰ C. Diese Werte hängen teilweise von der fluidisiertem oder verwirbeltem Medium mitgenom- Geschwindigkeit des Verwirbelungsgases und von men wird. der resultierenden Gesamtturbulenz in dem Wirbel-

Bei einer anderen Ausführungsform ist in der Vor- bett ab. ,

richtung in dem verwirbelten Medium ein stationäres ^{a en ans}P^ruc ·

Längsgitter angeordnet, auf dem die Gegenstände 65 Vorrichtung zum Gefrieren von Nahrungsmitmittels eines Schraubenförderers oder sich in Längs- telprodukten mit einem Wirbelbett, einem in das

richtung bewegender Kratzer bewegt werden. Bett eingetauchten Wärmetauscher, Einrichtun-

In dem Bett aus verwirbeltem Material können gen zur Halterung der Produkte im Inneren des

Bettes und einem geschlossenen Rückführungskreis für das Fluidisierungsgas, dadurch gekennzeichnet, daß in diesem Kreis vor dem Wirbelbett (1) eine Kühlerbatterie (11) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen