DE2817454A1 - Verfahren zum schnellen gefrieren von lebensmitteln und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum schnellen gefrieren von lebensmitteln und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Verfahren zum schnellen Gefrieren von Lebensmitteln und Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das schnelle Gefrieren von flüssigen oder pasteusen Lebensmitteln für den industriellen
Gebrauch und für die Herstellung von Produkten, die für den Haushaltsverbrauch bestimmt sind, und betrifft eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Beim Stand der Technik werden die dickflüssigen oder viskosen Lebensmittelprodukte oder -flüssigkeiten in Behältern unterschiedlichen
Volumens gefroren, und zwar von 250 ml beispielsweise für konzentrierte Fruchtsäfte bis 10 oder 20 1 für Eigelb
in Behältern aus Kunststoff oder anderen Materialien und sogar bis 30 oder 50 1 für in Plastikbeuteln verpackten Orangensaft.
Das Gefrieren in Flocken oder Platten durch gekühlte Zylinder oder durch eine Maschine zum Verfestigen und Zerteilen einer
Schmelze in Schuppen ist nicht auf die in Rede stehenden Produkte angepaßt, es eignet sich nur für Flüssigkeiten geringer
Viskosität, wie z.B. Wasser. Die Lebensmittelprodukte und -flüssigkeiten, die viskos sind, werden also gemäß der Technik
für das Gefrieren in Blöcken behandelt.
Das Gefrieren in Blöcken von viskosen Lebensmittelprodukten und -flüssigkeiten nach der derzeitigen, industriellen Praxis
bietet mehrere Nachteile. In allen Fällen wird das der Gefrierbehandlung unterzogene Produkt in einer Verpackung verpackt.
Jede Verpackung ist teuer und dies umso mehr, je kleiner das einzelne Volumen ist.
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Andererseits erfolgt das Gefrieren oder Auftauen langsam. Somit
verlangt das Gefrieren von Orangensaftbeuteln im Block von
30 bis 50 1 einen Aufenthalt in einer Kühlkammer von 24 bis 48 Stunden und das für Eier in einem Behälter von ungefähr
48 Stunden. Während dieser langen Gefrierzeiten unterliegen die
Lebensmittel dem Risiko, daß sie sich im Verlaufe dieser Betriebsdauer verändern. Beim Auftauen kann die Erhöhung der Auftaugeschwindigkeit
Überhitzungen mit sich bringen und eine Beeinträchtigung der Qualität des Produktes hervorrufen, wenn es
sich z.B. um das Auftauen eines Suppenblockes mit Hilfe der üblichen Küchenmittel handelt.
Außerdem ist es notwendig, einen ganzen Block aufzutauen; denn es ist schwierig, diesen aufzuteilen, wodurch eine praktische
Benutzung kleiner Produktmengen verhindert wird. Aus demselben Grund sind Mischungen von Produkten in gefrorenem, festem Zustand
nicht möglich, während diese Technik verwendet werden müßte, um unterschiedliche Dosierungen von Endprodukten oder
zu überführenden Produkten durchzuführen.
Es ist ein Verfahren gefunden worden, mit welchem die Möglichkeit gegeben ist, diese Nachteile des Gefrierens in Blöcken
abzustellen. Dieses neue Verfahren, welches zur Erlangung von fast sofort in Granalien gefrorener Produkte führt, ist für industrielle
Anwendungen und für Fabrikationen für den Haushaltsgebrauch anwendbar.
Das schnelle Gefrieren unter gleichmäßigen und hervorragenden
Kühlbedingungen bedeutet eine Garantie für den Verbraucher. Die Darbietung in Form von gefrorenen Lebensmittelproduktteilchen
gibt dem Endverbraucher die Möglichkeit, nur die für die
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unmittelbareVerwendung bestimmten Mengen herauszunehmen,und stellt
ebenso ein schnelles Auftauen sicher, wodurch jegliche Qualitätsveränderung ausgeschaltet ist. Somit kann der Benutzer die für
die Aufbereitung eines Glases Fruchtsaft notwendigen Mengen an
gefrorenem Orangensaft herausnehmen, und sobald dieser mit Wasser verdünnt ist, kann er das Getränk für die Benutzung verbrauchen.
Im Falle des Gefrierens einer Orangensaftdose im Block muß der Verbraucher ungefähr 2 Stunden warten, bis der Saft flüssig
ist, die normale Dauer des Auftauens des Inhaltes einer Dose. Ebenso werden die Nachteile des Auftauens von Suppen in
Blöcken ausgeschaltet.
Die neue Technik erlaubt das Vermischen unterschiedlicher Bestandteile
in gewünschten Verhältnissen. Man kann die Fruchtsaftgemische und die Konzentrate und Pürees zahlreicher Früchte
und Gemüse ebenso verwirklichen wie die Herstellung von Suppen auf der Basis verschiedener Beigaben.
Gemäß dem Verfahren zum schnellen Gefrieren von Lebensmitteln durch Vermishen mit Kohlensäureschnee vermischt man das Lebensmittel
mit dem Kohlensäureschnee im Überschuß. Gemäß einem Merkmal der Erfindung bildet man in situ ein Kohlenstoffdioxidschneebett,
welches durch Umrühren zerteilt wird, und dann bringt man das Lebensmittel in flüssigem oder pasteusem Zustand
mit diesem Bett aus Kohlendioxidteilchen zusammen, wobei das Gemisch in Berührung mit dem Kohlendioxidschnee bis zur Bildung
von Granalien dieses Lebensmittelsproduktes zerteilt wird.
Entsprechend der Viskosität kann das zu gefrierende Lebensmittel in großer Menge eingeführt v/erden, und sein Zerteilen erfolgt
in Berührung mit dem Kohlendioxidschneebett durch die
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Kontaktwirkung. Ebenso kann es über dem Kohlensäureschneebett zerteilt werden.
Der Kohlendioxidschnee und das Lebensmittel werden kontinuierlich eingeführt, wobei gleichzeitig und ebenfalls kontinuierlich
das gefrorene Produkt und das gasförmige Kohlendioxid abgezogen wird, welches aus der Sublimation des Kohlendioxidschnees
stammt.
Die Sublimation des festen Kohlensäureschnees in Berührung mit dem viskosen flüssigen Produkt ist sehr wichtig. Das Gefrieren
des Lebensmittels erfolgt äußerst schnell, und die Lebensmittelflüssigkeit
speist die schon gefrorenen Teilchen, die sich in der Umrührzone befinden. Das Produkt schafft die Möglichkeit,
daß man in Granalien veränderlicher Abmaße separierte Teilchen erhält, wobeijder Durchmesser der Granalien zwischen
5 und 15 mm beträgt.
Das gasförmige Kohlendioxid, welches von der Sublimation des Kohlendioxidschnees stammt, kann nach Kompression und Verflüssigung
durch Unterkühlung und dann Entspannung rezykliert werden.
Die Berührungszeit des mit dem Schnee des Kohlendioxids zu
überfrierenden Produktes und die Umrührgeschwindigkeit sind von der für die Teilchen gesuchten Größe abhängig. Es ist also
möglich, den Durchmesser der Granalien dadurch zu verändern, daß man auf die Zeit der Berührung oder auf die Misch- bzw.
Durcharbeitungsgeschwindigkeit einwirkt: Die Teilchen sind größer, wenn die Kontaktzeit wächst, und sie sind feiner, wenn
das Umrühren schneller geht und umgekehrt. In vorteilhafter
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Weise beträgt die Kontaktzeit in der Größenordnung von einigen Minuten, vorzugsweise zwischen 1 und 10 Minuten. Eine Steigerung
der Mischgeschwindigkeit in der Größenordnung von 1 auf 2 hat eine empfindliche Rückwirkung auf den Durchmesser der Granalien.
Mit einer linearen Geschwindigkeit der Umrührorgane von 0,80 m/Sek. erhält man Teilchen von 10 bis 15 mm, und mit einer doppelten
Geschwindigkeit von 1,60 m/Sek. kommt man zu Teilchen, die kleiner als 5 bis 10 mm sind. Man wählt eine Geschwindigkeit
zwischen 0,3 und 2 m/Sek. aus.
Die Abmaße der Granalien sind auch von der Viskosität des zu gefrierenden Produktes abhängig. Die Granalien sind groß und unregelmäßig,
wenn das Produkt eine erhöhte Viskosität hat. Diese Abmessungen sind auch abhängig von der Fähigkeit des Produktes
zu gefrieren. Die Körner sind klein, wenn das Produkt schwierig zu gefrieren ist. Das Verfahren ist anwendbar auf einen ausgedehnten
Viskositätsbereich von den wäßrigen Produkten mit schwacher Viskosität bis zu den Produkten mit erhöhter Viskosität,
die 60 Poise erreichen kann. Wenn die viskose Flüssigkeit gefroren ist, reduziert sich der Wärmeaustausch mit dem Kohlensäureschnee
auf einen Austausch zwischen Feststoffen, und es ist möglich, eine große Temperaturdifferenz zwischen dem Kohlensäureschnee
und den Körnern des gefrorenen Produktes zu erhalten. Obgleich die Sublimationstemperatur des Kohlendioxids
-78,9° C ist, können die Körner des gefrorenen Lebensmittels nach der Stabilisation der Tempertur bei Temperaturen von
-70 bis -18° C beispielsweise abgezogen werden, welches den gewöhnlichen
Konservierungstemperaturen beim Gefrieren entspricht.
Der Durchsatz des zu gefrierenden Produktes ist wichtig und variiert
in Abhängigkeit von der Viskosität der zu gefrierenden
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Flüssigkeit, wobei sich der Durchsatz vermindert, wenn sich die Viskosität erhöht. Mit wäßrigen Produkten ist es möglich, 10 1
pro Stunde pro Liter Kapazität der Mischapparatur zu gefrieren,
beispielsweise 250 1/Std. für eine Mischvorrichtung mit einer Kapazität von 25 1. Der große Durchsatz bringt es mit sich, daß
die Abnutzung oder der Abrieb des gefrorenen Produktes während des Betriebes schwach ist.
Der in dem Verfahren verwendete Kohlensäureschnee kann durch Entspannen von flüssigem Kohlendioxid erzeugt werden. Die Entspannung
liefert gasförmiges Kohlendioxid und Kohlensäureschnee.
Man kann die Verwendung von gasförmigem Kohlendioxid im geschlossenen
Kreislauf mit Hilfe einer Verflüssigungsanlage in Aussicht nehmen. Diese Wiederverflüssigung erfolgt in klassischer
Weise durch Kompression in zwei Stufen, z.B. bis auf 20 bar, dann Kühlung auf -20° C durch eine klassische Kühlanlage mit
einem Kühlfließmittel, wie z.B. Ammoniak oder fluoridierter
Kohlenwasserstoff.
Gemäß einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung kann man mit
einer ergänzenden, regulierten Anlieferung von zu gefrierendem Produkt arbeiten. Diese Produktzufuhr ist dazu bestimmt, den
Kohlendioxidschnee im Überschuß zu sublimieren und die Temperatur der Granalien des gefrorenen Produktes vor ihrer Extraktion
zu erwärmen. Die Zufuhr wird durch die ausgewählte Extraktionstemperatur reguliert. Diese Zufuhr von zu gefrierender Flüssigkeit
kann durch Pulverisierung oder Zerstäubung erfolgen, wenn es die Viskosität des Produktes erlaubt, sei es die Zerstäubung
der Flüssigkeit allein oder der durch das Kohlenstoffgas unter Druck zerteilten Flüssigkeit.
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Das Gefrierverfahren durch Umrühren des zu gefrierenden, viskosen
Produktes wird in mindestens einer Zone durchgeführt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Umrühren des Produktes in drei Zonen.
In der ersten Zone, der Gefrierzone, stellt man durch Umrühren das Gefrieren des viskosen Lebensmittelflüssigkeit in Kontakt
mit Kohlensäureschnee sicher. Der ankommende Durchsatz des Kohlensäureschnees in dieser ersten Zone wird durch die Temperatur
der zweiten Zone reguliert. Der Kohlensäureschnee ist dabei
in der Gefrierzone immer im Überschuß vorhanden.
Die zweite Zone ist für die Separation gefrorener Granalien passender Größe von dem feinen Schnee und den gefrorenen feinen
Teilchen bestimmt. Die feinen Teilchen, die schon abgetrennt sind, werden wieder in die Gefrierzone zurückgeschickt.
In einer dritten Zone, wo das Umrühren geringer als in der Gefrierzone
ist, gewinnt man das Kohlendioxid durch Sublimation des Überschusses des Kohlenstoffschnees zurück und stabilisiert
die Temperatur des gefrorenen Produktes durch eine ergänzende Anlieferung des zu gefrierenden Produktes, welche durch die
für die gefrorenen Granalien ausgewählte Extraktionstemperatur reguliert wird.
Es ist wichtig, eine Zirkulation im Gegenlauf zwischen den kleinen
und großen Granalien des gefrorenen Produktes zu schaffen, wobei die kleinen Granalien zur Gefrierzone zurückgeschickt werden
und die großen Granalien mit passender Größe zu der Zone der Temperaturstabilisierung des gefrorenen Produktes geführt
v/erden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung in einfacher und preiswerter Ausführung erlaubt das Einfrieren von flüssigen oder pasteusen
Produkten zu Granalien mit höherem, stündlichem Durchsatz. Es ist insbesondere anwendbar beim Gefrieren aller Frucht- und Gemüsesäfte,
Pulpen und Fruchtnektar, wie z.B. Pfirsich-, Johannisbeer-, Aprikosen-, Stachelbeer-, Erbeer- und Himbeernektar,
und zwar im Hinblick auf die Aufbereitung von Eis und Softeis. Das Verfahren ist besonders geeignet für die Aufbereitung von
Kraftbrühe und Tomatenkonzentrat, Püree von verschiedenen Gemüsen, wie z.B. Karotten, deren Pektin und Farbe intakt bleiben,
und Spinat, Zwiebeln, Knoblauch. Das Verfahren bringt hervorragende Ergebnisse bei dem Konservieren von Soßen, Cremen
und Suppen, ebenso wie beim Eigelb für die Bäckerei. Das Verfahren ist auch sehr vorteilhaft beim Konservieren und Verarbeiten
von Lebensmitteln zu Konfitüre, um die augenblicklichen Überproduktionen in der Erntezeit der Gemüse zu absorbieren,
wie z.B. der Tomaten und Früchte.
Die Vorrichtungen, welche die Benutzung des Verfahrens erlauben, können einfach oder verfeinert sein.
Die einfachste Vorrichtung ist im vertikalen Querschnitt in der Fig. 1 und im axialen Schnitt in Fig. 2 gezeigt. Der Mischer
weist einen horizontalen, halbzylindrischen Behälter 1 auf, der längs mit einem Rotor 2 ausgerüstet ist, welcher mit
nicht ausgerichteten Armen 3 versehen ist, die in Schaufeln 4 enden. Dieser Drehaufbau ist dazu bestimmt, das Durchmischen,
Kneten oder Durcharbeiten des flüssigen oder pasteusen Lebensmittels durchzuführen. Der Behälter ist außen durch eine klassische
Isolierung 5 wärmeisoliert, wie z.B. ein gespritztes Polyurethan .
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- 14 - 28174S4
Die Vorrichtung ist durch den Deckel 6 geschlossen, in welchem bei 7 das Einführrohr für das Lebensmittel und bei 8 die Zufuhrbüchse
für Kohlensäureschnee ankommen. Ein Magnetventil 9 steuert die Ankunft des flüssigen CO2, das in der Leitung 10
befördert wird, die in die Büchse mündet. Der Abzug 11 ist für
die Entleerung des gasförmigen CO ~ vorgesehen. Eine Öffnung 12
ist in der vertikalen Wand des Ausganges für die Extraktion des gefrorenen Produktes und des Kohlensäureschnees im Überschuß
angeordnet. Am Ausgang der Vorrichtung ist ein Sieb vorgesehen für die Wiederaufbereitung der feinsten Produkte und des Kohlensäureschnees
im Überschuß, und zwar im Hinblick auf die Rezyklierung oder Umwälzung in der Mischvorrichtung (diese Vorrichtung
ist in den Figuren nicht gezeigt). Im unteren Teil des Behälters befindet sich die Entleerung 13 für das Entleeren des
am Betriebsende in der Vorrichtung verbleibenden Produktes.
Die Fig. 3 zeigt als Axialschnitt eine verbesserte Vorrichtung, in welcher der horizontale, halbzylindrische Mischer verlängert
und geteilt bzw. getrennt ist, und zwar mehr oder weniger klar in Zonen entsprechend einer Verfahrensvariante in drei Stufen:
Gefrieren, Trennen der gefrorenen Teilchen passender Größe und des feinen Kohlensäureschnees und des gefrorenen Produktes,
sowie Sublimation des überschüssigen Kohlensäureschnees und Stabilisieren der Temperatur des gefrorenen Produktes.
Die Vorrichtung weist einen geschlossenen und wärmeisolierten, parallelepipedischen Kessel 14 mit zylindrischem Boden auf.
Auf der ganzen Länge ist die Vorrichtung mit einem Rotor 15 ausgestattet, der mit Armen 16 versehen ist, die in Schaufeln
17 enden, welche derart angeordnet sind, daß die Bewegung des
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Produktes in der Eintrittszone eine schwache axiale Ausrichtung
hat. Im mittleren Teil der Vorrichtung tragen die Arme des Rotors eine doppelte Paletten- oder Schaufelreihe, und
zwar an ihrem Ende eine erste Reihe von Umfangsschaufeln 18,
die derart ausgerichtet sind, daß die kleinen Teilchen des gefrorenen Produktes zu der vorhergehenden Zone dirigiert werden,
und näher zur Mitte eine zweite Schaufelreihe 19, die derart ausgerichtet ist, daß die großen Teilchen des gefrorenen Produktes
in die entgegengesetzte Richtung zum Endteil der Vorrichtung dirigiert werden. In dieser letzteren Zone ist die Anzahl
der Arme des Rotors im Vergleich zur Eintrittszone vermindert,
und diese tragen nur eine Schaufelreihe.
Die mittleren und Endteile der Vorrichtung sind teilweise durch eine Trennwand 20 getrennt und stehen durch einen Gang 21 in
Verbindung, der in der Trennwand angebracht ist.
In der Eingangszone ist der obere Teil der Vorrichtung mit Einführrohren 22 für das Lebensmittel ausgestattet, die um die
Büchse 23 für den Kohlensäureschnee gleichmäßig herum angeordnet sind. Das Magnetventil 24 steuert die Zufuhr an flüssigem
CO2/ welches in der Leitung 25 umläuft. Der obere Endteil ist
mit einem Zerstäuber 26 ausgestattet für die Zufuhr von zu gefrierender Flüssigkeit, und das gasförmige Kohlendioxid unter
Druck wird durch 27 eingeführt. Der obere Mittelteil ist mit einer Rekuperations- oder Wiederaufbereitungsvorrichtung 28
für das Kohlendioxid zu einer in den Figuren nicht dargestellten Anlage versehen, welche für die Kompression und die Verflüssigung
durch Kühlen und dann Entspannen vorgesehen ist, und zwar im Hinblick auf die Rezkylierung des Kohlendioxids.
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In der vertikalen Endwand hat man ein Haarsieb bzw. eine Schleusenkammer 29 für die Extraktion vorgesehen, wobei die
ümfangsschaufeln der Mittelzone die feinen Teilchen zu der
Eintritts zone hin richten und durch geeignete Torsionswindungen ersetzt werden können.
In vorteilhafter Weise kann man die Mischvorrichtung dadurch
neigen, daß man die Eintritts zone bezüglich des Ausgangs anhebt, um das Abfließen der großen Teilchen des gefrorenen
Produktes im Neigungssinn der Mischvorrichtung sicherzustellen, wobei die feinen Teilchen durch die Ümfangsschaufeln zur Eintrittszone
hin zurückgebracht werden.
Bei einer anderen Ausführungsform ist es möglich, mehrere
Mischvorrichtungen mit Doppelrotor oder Vierfachrotor zu verwenden. Die unterschiedlichen Rotoren befinden sich auf derselben
Horizontalebene, wodurch die Produktionskapazität erhöht werden kann.
Im Falle der Verwendung von verlorenem Gas müssen die Vorrichtungen
geschlossen sein, und das Kohlendioxid muß durch einen Abzug nach außen ausgeworfen werden. Es ist aber möglich, in der
Vorrichtung einen überdruck aufrechtzuerhalten derart, daß der Lufteintritt vollständig vermieden werden kann, was für die Verflüssigung
des Kohlenstoffgases vorteilhaft ist.
Nachstehend werden Beispiele gegeben, welche die Erfindung erläutern,
ohne sie zu beschränken.
In einer Mischvorrichtung gemäß Fig. 3, in welcher die Kapazität
der ersten Zone 25 1 beträgt, gefriert man konzentrierten
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Tomatensaft mit 14% Trockensubstanz und einer Viskosität von
3 Poise bei 24 C gemäß dem folgenden Verfahren. Man gießt Kohlensäureschnee ein, der durch Entspannung erzeugt ist, und
man rührt ihn bis zur Bildung eines Kohlensäureschneebettes um. Der Kohlensäureschnee wird mit einem Verhältnis von 0,8 kg
Schnee pro Kilogramm Tomatenkonzentrat eingeführt. Dann gießt man den Saft des Tomatenkonzentrates mit einem Durchsatz oder
einer Menge von 200 1/Std. auf das Schneebett, wobei sich das
Konzentrat in Berührung mit dem Kohlensäureschneebett zerteilt.
Die lineare Geschwindigkeit der Arme der Mischvorrichtung beträgt 1,30 m/Sek. Das Gefrieren erfolgt augenblicklich, und
die Aufenthaltszeit in der Gefrier zone beträgt in der Größenordnung
von 6 Minuten. Die Granalien von 10 bis 25 mm, die Feinteile des Schnees und das Produkt werden zur Trennzone geführt,
wo die Temperatur in der Größenordnung von -50 C beträgt. Die äußeren Schaufeln schicken die Teilchen, die kleiner als
10 mm sind, zu der Gefrierzone zurück, und die mittleren Schaufeln führen die Granalien mit passender Größe von 10 bis 25 mm
zum Verbindungsgang mit der Temperaturetabilisierungszone. Man
betreibt das Verfahren mit einer zusätzlichen Einspritzung aus der Pulverisier- dder Zerstäubungsvorrichtung mi.t einem Durchsatz
von 1O 1/Std. Die Temperatur der Körner stabilisiert sich auf -20 C, und man zieht das gefrorene Produkt ab. Das gasförmige
Kohlendioxid wird nach Kompression und Verflüssigung rezykliert.
In einer Mischvorrichtung des Typs 1 mit einer Kapazität von 25 1 gefriert man Spinatpüree mit einer Viskosisät von 40 Poise
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bei 15 C unter den folgenden Bedingungen: Man gießt Kohlensäureschnee
in die Mischvorrichtung und rührt bis zur Bildung eines Kohlensäureschneebettes. Der Kohlensäureschnee wird in
einem Verhältnis von 0,8 kg Schnee pro Kilogramm Spinatpüree eingeführt. Dann gießt man das Spinatpüree bei 15 C mit einem
Durchsatz von 150 kg/Std. auf das Schneebett. Das Püree teilt sich bzw. zerteilt sich bei Berührung mit dem Schneebett.
Die lineare Geschwindigkeit der Arme der Mischvorrichtung beträgt 1,90 m/Sek. Das Gefrieren erfolgt augenblicklich, und die
Aufenthaltszeit in der Gefrierzone beträgt in der Größenordnung
von 8 Minuten. Der Kohlensäureschnee, der aus der Mischvorrichtung mit dem gefrorenen Spinatpüree extrahiert wird, hat eine
kleinere Größe und ist bröckeliger derart, daß man durch Siebung der gefrorenen Spinatgranalien von 6 bis 10 mm eine Separierung
durchführt und den feinen Schnee und die kleinen Spinatkörner in die Mischvorrichtung wieder zurückführt. Der Schnee wird wieder
verwendet, und die kleinen Körner vergrößern sich durch Zuführung von Spinatpüree, welches an der Oberfläche der Körner
gefriert. Wie zuvor arbeitet man in geschlossenem Kreislauf, und das Kohlendioxid wird wiedergewonnen und nach Verflüssigung
rezkyliert.
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Claims (15)
- Dr. Hans-Heinrich Willrath tDr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus SeiffertPATENTANWÄLTED —62 WIESBADEN 18. April 1978 Postfach 6145Sf/WhGustav-Freytag-Strafie 25 @ (0 6121) 3727 20 Ttleerammaiiresse: WILLPATENT Telex: 4-186247Code-Nr. 210Serie 229 8L"Air Liquide, Societe Anonyme pour 1'Etude et I1Exploitation des Procedes Georges Claude, 75, Quai d'Orsay, F-75OO7 ParisVerfahren zum schnellen Gefrieren vonLebensmitteln und Vorrichtung zurDurchführung des VerfahrensPriorität; Französische Patentanmeldung Nr. 77 12.339 vom 25. April 19 77PatentansprücheVerfahren zum schnellen Gefrieren von Lebensmitteln durch Vermischen mit Kohlendioxidschnee/ dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlendioxidschnee im Überschuß mit dem flüssigen oder pasteusen Lebensmittel vermischt wird.809843/0968ORIGINAL INSPECTED
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bildung eines Kohlendioxidschneebettes in situ, welches durch Umrühren zerteilt wird, das Lebensmittel in flüssigem oder pasteusem Zustand mit diesem Bett aus Kohlendioxidteilchen zusammengebracht wird und daß das Lebensmittel in Berührung mit dem Kohlendioxidschnee bis zur Bildung von Granlien des Lebensmittels zerteilt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lebensmittel in großen Mengen eingeführt wird und daß das Zerteilen in dem Kohlendioxidschneebett durch Umrühren erfolgt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lebensmittel über dem Kohlensäureschneebett zerteilt wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlendioxidschnee und das Lebensmittel gleichzeitig und kontinuierlich eingeführt werden, während das zu Granalien gefrorene Produkt und das von der Sublimation des Kohlendioxidschnees stammende gasförmige Kohlendioxid kontinuierlich abgezogen werden.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxidgas nach Kompression und Verflüssigung durch Kühlen und nachfolgendes Entspannen rezykliert wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gefrorenen Granalien nach der Stabilisierung der Temperatur auf Temperaturen zwischen -70 und -18° C abgezogen werden.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei ergänzender, regulierter Anlieferung von zu gefrierendem Produkt im Überschuß verfährt, welches dazu bestimmt ist, den Koh-809843/0968*- 3 —lendioxidschnee zu sublimieren, und daß die Temperatur der Granalien des Produktes, welches bei der Extraktionstemperatur gefroren ist, wiedererwärmt wird und daß die Anlieferung durch die ausgewählte Extraktionstemperatur reguliert wird.
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ergänzende Anlieferung durch Zerstäuben des flüssigen Lebensmittels erfolgt.
- 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ergänzende Anlieferung durch Zerstäuben der Lebensmittelflüssigkeit erfolgt, welche unter Druck durch gasförmiges Kohlendioxid zerteilt wird.
- 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Geschwindigkeit der Umrührteile zwischen 0,3 und 2 m/Sek. beträgt.
- 12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Umrühren des Lebensmittels in drei Zonen erfolgt, nämlich in einer ersten Gefrierzone, wo das zu gefrierende Produkt mit dem Kohlendioxidschnee umgerührt wird, dann in einer zweiten Trennzone für gefrorene Granalien passender Größe, des feinen Schnees und der Feinteile des gefrorenen Produktes, und in einer dritten Zone für die Sublimation im Überschuß des Schnees und der Stabilisation der Temperatur des gefrorenen Produktes durch ergänzende Anlieferung des zu gefrierenden Produktes, welche durch die für die gefrorenen Granalien ausgesuchte Extraktionstemperatur reguliert wird.
- 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der ankommende Durchsatz des Kohlendioxidschnees in der ersten&Q98U/09B81 7454Zone durch die Temperatur der zweiten Zone reguliert wird und daß eine gegenläufige Zirkulation geschaffen wird zwischen den kleinen und großen Granalien des gefrorenen Produktes, wobei die kleinen Granalien zur Gefrierzone und die großen Granalien passender Größe zur Zone der Stabilisation der Temperatur des gefrorenen Produktes zurückgeschickt werden.
- 14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein wärmeisolierter Mischer (2, 3, 4) halbzylindrischer Form und horizontal in Längsrichtung mit einem Rotor (2) versehen ist, der mit nicht ausgerichteten Armen (3) ausgestattet ist, die in Schaufeln (4) enden, und der durch einen Deckel (6) geschlossen ist, in welchen die Einführung (7) des zu gefrierenden Produktes mündet, daß eine Büchse (8) für die Zufuhr von Kohlensäureschnee und ein Abzug (11) für Kohlendioxidgas für den Abzug desselben vorgesehen sind und daß die Vorrichtung mit einer Austritts- und Entleerungsöffnung (12) versehenist.
- 15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein großer, wärmeisolierter, parallelpipedischer, abgedeckter Kessel (14) vorgesehen ist, der in drei Zonen aufgeteilt ist und in seiner ganzen Länge mit einem Rotor (15) ausgestattet ist, der mit Armen (16) versehen ist, die derart angeordnet sind, daß die Bewegung des Produktes in der Eintrittszone eine geringe axiale Ausrichtung hat, daß die Arme (16) des Rotors in der Mittelzone der Vorrichtung eine Doppelschaufelreihe (18, 19) tragen, die derart ausgerichtet sind, daß sie eine gegenläufige Zirkulation schaffen zwischen den kleinen und den großen Teilchen des gefrorenen Produktes,809843/098«und daß die Anzahl der Arme (16) des Rotors (15) in dem Endteil geringer ist, daß die mittlere und die Endzone des Kessels (14) teilweise durch eine Trennwand (20) getrennt und durch einen Durchgang (21), der in dieser Trennwand (20) angeordnet ist, verbunden sind, und daß der obere Teil des Kessels (14) in der Eintrittszone mit Rohren (22) für die Einführung des Lebensmittels versehenist, die um die Büchse für den Kohlensäureschnee herum regelmäßig verteilt sind, in der mittleren Zone mit einer Rekuperations- bzw. Rückgewinnungsvorrichtung für gasförmiges Kohlendioxid und in der Endzone mit einer Pulverisiervorrichtung (26) für den Zusatz von zu gefrierender Flüssigkeit versehen ist.8098 4 3/0968
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