DE69612741T2

DE69612741T2 - Tropfersystem für flüssigkeitszufuhr und zufuhrverfahren von flüssigen zusammensetzungen ins gefrierraum

Info

Publication number: DE69612741T2
Application number: DE69612741T
Authority: DE
Inventors: Curt D. Jones
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 2001-09-20
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: BR9607904A; AU5529196A; MX9707372A; HK1009373A1; PH30503A; CN1072008C; EP0817575A1; CA2216375C; ATE200955T1; JP3739794B2; US5664422A; WO1996029896A1; EP0817575B1; CN1184408A; DE69612741D1; CA2216375A1; JPH11502103A; KR100239334B1; AU694027B2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Zubereitung eines gefrorenen Produktes, insbesondere betrifft sie einen Tropfzusammenbau für die Zuführung einer Flüssigkeit sowie ein Verfahren für den Einsatz desselben bei der Zuführung einer flüssigen Zusammensetzung zu einem Gefrierraum während der Zubereitung eines freifließenden gefrorenen Nahrungsproduktes auf Milchbasis.

Hintergrund der Erfindung

Der Verkauf von Eiscreme und von gefrorenen Joghurtprodukten ist während der letzten Jahre drastisch gestiegen. Der hier betroffene Anmelder hat einen Teil dieses Produktmarktes erobert dank der Entwicklung einer einzigartigen Neuheit eines Produktes aus Eiscreme und aus gefrorenem Joghurt unter der Form von Kügelchen. Dieses Produkt, das unter verschiedenen Warenzeichen vermarktet wird, einschließlich DIPPIN'DOTS und ICE CREAM OF THE FUTURE, ist sehr beliebt in Spezialitätsgeschäften, auf Messen und in Vergnügungsparks.
Diese Neuheit eines Produktes aus Eiscreme und aus gefrorenem Joghurt wird zubereitet durch die Zuführung einer aromatisierten flüssigen Milchzusammensetzung in einen Zuführungstrog und durch das anschließende Tropfen der Zusammensetzung in einen Gefrierraum. Die Zubereitung von gefrorenem Eis durch das augenblickliche Gefrieren eines Rohmaterials in einer Atmosphäre aus flüssigem Stickstoff ist das Thema des japanischen Patents Nr. 55.364.761. Die Tröpfchen der flüssigen Zusammensetzung frieren schnell nach dem Eintritt in den Gefrierraum ein, wobei feste Kügelchen einer aromatisierten Eiscreme oder eines Joghurtprodukts gebildet werden. Die gefrorenen Kügelchen werden aus dem Gefrierraum entnommen und für den Vertrieb verpackt.
Die Zubereitung der Neuheit eines Produktes aus Eiscreme und aus gefrorenem Joghurt erfordert im Idealfall die Dosierung von Tröpfchen mit einheitlichen Dimensionen, um durchwegs einheitliche Kügelchen zu bilden. Ein solches System für die Zubereitung von einem freifließenden Molkereiprodukt wird in dem Patent der Vereinigten Staaten Nr. US-A-5.126.156 erörtert. In diesem Dokument wird eine Molkereizusammensetzung schnell gefroren indem kleine Kügelchen der Zusammensetzung in eine unter kontrollierter Temperatur gehaltene Kühlanlage hinein tropfen. Es ist wünschenswert, dass die flüssigen Partikel oder Stückchen, die dazu neigen aus dem Zuführungstrog freigesetzt zu werden, beseitigt werden können, denn wenn sie gefroren sind bilden sie Partikel von der Natur von Mikrokügelchen und/oder von Staub. Der gefrorene Staub ist nicht nur unerwünscht von seinem Aussehen her, sondern er beeinträchtigt auch auf eine negative Weise das Einsammeln von brauchbarem Produkt. Folglich führt die Bildung von gefrorenem Staub eine gewisse Wirkungslosigkeit ein in das Verfahren für die Zubereitung von gefrorenen, zu Kügelchen geformten Produkten aus Eiscreme und aus Joghurt. Demgemäss erkennt man das Bedürfnis einen Weg zu schaffen, um die Bildung von gefrorenem Staub und von Mikrokügelchen während der Produktherstellung zu beseitigen. Es wurde aufgrund eines Experimentieren bestimmt, dass die Gestaltung der Zuführungselemente im Zusammenhang mit dem Zuführungstrog eine direkte Auswirkung auf das gewünschte Ergebnis besitzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht deswegen in der Bereitstellung eines raffinierten, gefrorenen Milchproduktes mit einem verbesserten Aroma und einer verbesserten Anziehungskraft für die Massen der Verbraucher.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines freifließenden, gefrorenen Ernährungsproduktes auf Milchbasis, das bei einer relativ niedrigen Temperatur serviert wird, um auf diese Weise für den durchschnittlichen Verbraucher erfrischender und erheiternder zu sein.
Ein noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens für die Zubereitung eines freifließenden, gefrorenen Ernährungsproduktes auf Milchbasis, das schnell eingefroren wird, um die Bildung von großen Eiskristallen zu verhindern und dadurch ein glätteres Produkt mit einem besseren Aroma zu liefern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Tropfzusammenbaus für die Zuführung einer flüssigen Zusammensetzung zu einem Gefrierraum, der in der Lage ist die Bildung von gefrorenen Mikrokügelchen und/oder von Staub während der Herstellung eines freifließenden, gefrorenen Ernährungsproduktes auf Milchbasis im Wesentlichen zu unterbinden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Tropfzusammenbaus, der es erlaubt die flüssige Speisung leicht und effizient zu handhaben.
Ein noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens für die Zuführung einer flüssigen Zusammensetzung zu einem Gefrierraum mit einer verstärkten Kontrolle über der Größe der Speisungströpfchen, um ein gefrorenes, kugelförmiges Produkt von einheitlicher Größe zu erzielen.
Ein zusätzliches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in, der Bereitstellung eines Verfahrens für die Zuführung einer flüssigen Zusammensetzung zu einem Gefrierraum unter der Form von Tröpfchen mit einer einheitlichen Größe, wodurch ein erhöhter Ertrag an gefrorenem Produkt verwirklicht wird.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin die Herstellung eines freifließenden, gefrorenen Ernährungsproduktes auf Milchbasis unter herabgesetzten Kosten und mit einer erhöhten Effizienz zu erleichtern.
Zusätzliche Ziele, Vorteile und andere neue Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der nachfolgenden Beschreibung offenbart und werden zum Teil deutlicher für den Fachmann nach Untersuchung dessen was unten dargestellt wird, oder sie können aus dem Praktizieren der Erfindung erlernt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können verwirklicht und erzielt werden mit Hilfe des Instrumentariums und der Kombinationen, die in den beigefügten Ansprüchen besonders hervorgehoben werden.
Um das vorher Gesagte und andere Ziele zu verwirklichen, und in Übereinstimmung mit den Zielsetzungen der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin beschrieben wird, werden ein neuer Tropfzusammenbau und ein neues Verfahren für die Zuführung einer flüssigen Zusammensetzung zu einem Gefrierraum vorgelegt, welche die dargelegten Zielsetzungen verwirklichen. Der Tropfzusammenbau und das dazugehörige Verfahren sind besonders auf das Zuführen einer flüssigen Zusammensetzung in einen Gefrierraum ausgerichtet, um einheitlich dimensionierte Kügelchen des gefrorenen Produktes herzustellen.
Die flüssige Zusammensetzung wird am Anfang für das Tiefkühlen zubereitet. Die Zusammensetzung beruht vorzugsweise auf Milch, sie kann aber auch Zucker und andere Zusatzstoffe für das Aroma enthalten. Sobald man die Nahrungsmittelzusammensetzung vorbereitet hat, wird sie langsam in einen Gefrierraum tropfen gelassen. Dies wird unter Einsatz eines Tropfzusammenbaus bewerkstelligt.
Der Tropfzusammenbau umfasst einen Trog, der die flüssige Zusammensetzung von einer Beschickungsquelle aufnimmt. Die flüssige Zusammensetzung wird dem Trog vorzugsweise durch Pumpen aus einem Versorgungsbehälter zugeführt. Eine für diesen Zweck geeignete Pumpe wird von Cole-Parmer Instrument Company unter der Markenbezeichnung MASTERFLEX hergestellt.
Gemäß einem Schlüsselaspekt der Erfindung werden eine große Anzahl von Zuführungselementen mit dem Trog verbunden, wobei die Zuführungselemente in spezifischer Weise angepasst sind, um ein reguliertes Ausfließen der flüssigen Zusammensetzung aus dem Trog zu erleichtern und um die flüssige Zusammensetzung in einheitlich dimensionierten Tröpfchen zuzuführen. Während die Tröpfchen durch den Gefrierraum hindurch fallen, tritt ein schnelles, beinahe augenblickliches Frieren ein. Die Folge der Zuführung von einheitlich dimensionierten Tröpfchen zu dem Gefrierraum besteht darin, dass Kügelchen von einer einheitlichen Größe des gefrorenen Produktes gebildet werden.
Vorzugsweise wird der Gefrierraum bei einer Temperatur von im Wesentlichen unter -260ºF gehalten. Dieses kann man zum Beispiel durch die Anwendung von flüssigem Stickstoff als Kühlmittel erreichen. Genauer betrachtet fallen die Tröpfchen abwärts in den Gefrierraum, durch das verdampfte Kühlmittel hindurch, bis sie schließlich mit dem flüssigen Kühlmittel am Boden des Raums in Berührung treten. Dieses Verfahren erlaubt es die maximale Ausnutzung des verfügbaren Kühlvermögens aus dem flüssigen Stickstoff zu erzielen. Vorteilhafterweise führt das schnelle Einfrieren zu einem Produkt das glätter und cremiger ist und das ein besseres Aroma von sich gibt. Diese Eigenschaften führen natürlich dazu, dass die Anziehungskraft des Produktes für den Verbraucher erhöht wird.
Jedes Zuführungselement enthält eine mit dem Trog verbundene Verlängerung. Jede Verlängerung umfasst ein erstes Ende, das mit einer in dem Trog gebildeten Öffnung in Verbindung steht, und ein zweites Ende, an dem einheitlich dimensionierte Tröpfchen gebildet und freigesetzt werden. Um die Zuführung der flüssigen Zusammensetzung am besten zu erleichtern, werden die Verlängerungen in Bezug auf den Trog nach abwärts gerichtet. Die besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besitzt Verlängerungen, die sich ausgehend von einer unteren Wand des Trogs nach unten erstrecken.
Eine jede Verlängerung des erfindungsgemäßen Tropfzusammenbaus besitzt einen Strömungskanal, der sich vollständig durch denselben hindurch erstreckt, von dem ersten Ende bis hin zu dem zweiten Ende. Ferner besitzt jede Verlängerung eine verjüngte Umgrenzungslinie, die sich von ihrem ersten Ende bis hin zu ihrem zweiten Ende verengt. Auf diese Weise besitzt der Strömungskanal einer jeden Verlängerung eine Einlassöffnung an dem ersten Ende, welche eine größere Dimension aufweist als die Auslassöffnung an dem zweiten Ende. Diese Gestaltung fördert das regulierte Entladen der flüssigen Zusammensetzung aus dem Trog.
Das Verhältnis der Dimension der Einlassöffnung zu derjenigen der Auslassöffnung liegt vorzugsweise in dem Bereich von im Wesentlichen 2 : 1 bis zu im Wesentlichen 20 : 1. In der besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt das Dimensionsverhältnis von Einlassöffnung zu Auslassöffnung im Wesentlichen 12 : 1.
Nachdem die gefrorenen Produktkügelchen gebildet worden sind, werden sie aus dem Gefrierraum gesammelt. Dies kann unter Einsatz einer Förderschnecke erreicht werden. Die Förderschnecke kann unter einem Winkel von ungefähr 45º in Bezug auf die horizontale Ebene angeordnet werden. Die Förderschnecke kann auch Gewindegänge mit einem Durchmesser von im Wesentlichen 1,5-3,5 Inch aufweisen. Wenn eine solche Förderschnecke mit im Wesentlichen 10-100 Umdrehungen pro Minute gedreht wird, können die einzelnen gefrorenen Kügelchen mit einem minimalen Verlust von Kühlmittel aus dem Gefrierraum heraus gewonnen werden.
Die gefrorenen Kügelchen des Produkts aus Eiscreme oder aus Joghurt, welche aus dem Gefrierraum wiedergewonnen werden, werden in einen Behälter gebracht. Dieser Behälter wird während einer genügenden Zeitdauer, wie etwa zum Beispiel zwischen einer und zehn Minuten, offen gelassen, um jeglichem zurückbleibenden Kühlmittel, das während dem Einfrieren in oder auf den Kügelchen zurückbehalten worden ist, zu erlauben zu verdampfen. Im Anschluss hieran wird der Behälter zwecks Lagerung geschlossen. Der Behälter wird dann in einen Gefrierraum gestellt. Die Temperatur in dem Gefrierraum wird bei mindestens -20ºF gehalten, und vorzugsweiss zwischen -30º und -40ºF, wenn das Produkt während einer Zeitdauer von mehr als ungefähr 30 Stunden gelagert werden soll. Dies ist erforderlich um zu gewährleisten, dass die einzelnen Kügelchen freifließend bleiben und dass keine großen Kristalle während den Zyklen Tauen/Kühlen gebildet werden.
Bevor das Produkt zum Konsum serviert wird, ist es erforderlich die Kügelchen auf eine Temperatur von -20ºF oder darüber zu bringen. Wenn dies nicht gemacht wird, dann sind die Kügelchen zu kalt, um von bestimmten Leuten mit Genuss verzehrt zu werden. Noch lieber werden die Kügelchen bei einer Temperatur von im Wesentlichen um -15ºF während höchstens ungefähr 30 Stunden gehalten, bevor sie serviert werden. Wenn sie bei dieser oder einer wärmeren Temperatur während einer längeren Zeitdauer gehalten werden, werden die Kügelchen klebrig und beginnen zusammenzuhaften. Auf diese Weise geht die einzigartige freifließende Eigenschaft verloren und mit derselben auch ein Teil der Anziehungskraft für den Verbraucher. Deshalb muss eine Lagerung bei einer Temperatur von -15ºF während mehr als 30 Stunden verhindert werden. Für einige Zusammensetzungen muss man auch einsehen, dass die kritische Dauer so kurz wie nur 10 oder 12 Stunden sein kann.
Noch andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden, Beschreibung in der eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung lediglich als Erläuterung einer der besten Arten zur Durchführung der Erfindung gezeigt und beschrieben wird. Wie man dies begreifen wird, ist die Erfindung in der Lage andere unterschiedliche Ausführungsformen anzunehmen und ihre verschiedenen Einzelheiten können in verschiedenen, offensichtlichen Aspekten modifiziert werden, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen. Demgemäss werden die Zeichnungen und Beschreibungen als von erläuternder Natur und in keiner Weise als von einschränkender Natur angesehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beigefügte Zeichnung, die in die Beschreibung eingeschlossen ist und einen Teil derselben bildet, veranschaulicht einige Aspekte der vorliegenden Erfindung und dient zusammen mit der Beschreibung dazu die Prinzipien der Erfindung zu erklären. In der Zeichnung hat man:
Abb. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Paares von Tropfzusammenbauten, die über einem Gefrierraum angeordnet sind und sie zeigt das endgültige, einheitlich dimensionierte Produkt der gefrorenen Kügelchen;
Abb. 2 stellt eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Tropfzusammenbau dar;
Abb. 3 stellt eine Seitenansicht des Tropfzusammenbaus dar und zeigt die abwärts gerichtet angeordneten Verlängerungen bei der Abgabe von einheitlich dimensionierten Tröpfchen der flüssigen Zusammensetzung; und Abb. 4 stellt eine Seitenansicht der Ausführung des Zuführungstrogs gemäß dem Stand der Technik dar.
Die vorliegende bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird jetzt ausführlich beschrieben, wobei in der beigefügten Zeichnung ein Beispiel derselben veranschaulicht wird.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Es wird jetzt Bezug genommen auf die Abb. 1, welche diejenigen Komponenten in Perspektive zeigt, die gebraucht werden zur Herstellung von freifließenden, gefrorenen Ernährungsmittelprodukten auf Milchbasis unter der Form von einheitlich dimensionierten Kügelchen. Der gezeigte Apparat ist lediglich ein Beispiel einer Ausführung, die ausgelegt ist, um das gefrorene, kugelförmige Produkt zu erzeugen. Der Apparat wird in der Abb. 1 mit dem erfindungsgemäßen Tropfzusammenbau 10 dargestellt, welcher die Leistungsfähigkeit des Herstellungsverfahrens steigert und die Ausbeute des Produktes erhöht, wie dies unten beschrieben wird.
Der Herstellungsapparat umfasst einen Gefrierraum 12 mit einer inneren Wand und einer äußeren Wand. Vorzugsweise werden die Wände aus rostfreiem Stahl gebaut, um sowohl Kraft als auch Beständigkeit gegen Korrosion zu gewährleisten. Eine dicke Schicht aus einem thermischen Isolierungsmaterial wird zwischen den Wänden vorgesehen, um die Effizienz des Gefrierraums 12 durch ein Herabsetzen der thermischen Übertragung durch die Wände zwischen dem Inneren des Raumes und der Umgebung zu verbessern.
Der Gefrierraum 12 wird als eine freistehende, von den Beinen 14 getragene Einheit gezeigt. Gemäß einer Alternative kann der Gefrierraum 12 in einem Rahmen angeordnet sein, welcher speziell gebaut wird, um denselben während des Gebrauchs zu tragen.
Der Gefrierraum 12 wird durch den direkten Zusatz des Kühlmittels aus einer Kühlmittelquelle durch eine Zufuhrleitung abgekühlt. Eine gewisse Anzahl von verschiedenen Kühlmitteln kann gebraucht werden, obwohl dem flüssigen Stickstoff der Vorzug gegeben wird. Dieses Material ist leicht verfügbar, relativ billig und relativ inert gegenüber den Lebensmitteln. Er ist auch kalt genug, um ein verhältnismäßig schnelles Frieren des Produktes zu gewährleisten. Als solches ist er besonders geeignet für eine Anwendung bei der Herstellung von freifließenden Ernährungsprodukten auf Milchbasis in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Die Temperatur des Gefrierraums 12, so wie auch das Niveau des flüssigen Kühlmittels, werden in einem spezifizierten Bereich gehalten dank der Anwendung eines Temperaturkontrollmittels, wie etwa eines Thermostaten. Auf eine spezifischere Weise kann der Thermostat mit einem Thermoelement verbunden sein, welches so angeordnet ist, dass es sich hinein in den Gefrierraum 12 erstreckt, dies auf einer ausgewählten Höhe, zum Beispiel bei 4 bis 8 Inch über dem Boden des Raums. Das Thermoelement fühlt die Temperatur des Kühlmittels dort wo zum Beispiel flüssiger Stickstoff als Kühlmittel benutzt wird. Der Thermostat wird so eingestellt, dass die Temperatur in dem Raum 12 auf dem Thermoelement zwischen -300º bis -320ºF beibehalten wird. Die Anordnung des Thermoelements auf ungefähr 4 bis 18 Inch über dem Boden des Raums 12 gewährleistet den erforderlichen Speicher an Kühlmittel zum Frieren der Tröpfchen der Ernährungsmittelzusammensetzung. Das resultierende gefrorene Produkt besitzt eine reichere, cremigere Struktur und zeigt ein besserres gesamtes Aroma. Wenn zum Beispiel die Temperatur in dem Raum 12 bei dem Thermoelement über den eingestellten Bereich (d. h. -300º bis -320ºF) für den Betrieb hinausgeht, dann ist dies eine Anzeichen dafür, dass das Niveau an flüssigem Kühlmittel unter das Thermoelement abgefallen ist. Als Folge der Betriebstätigkeit des Thermostaten wird dann ein Ventil geöffnet, um die Zufuhr des flüssigen Stickstoffs aus seiner Quelle durch die Leitung zu dem Raum 12 zu erlauben. Sobald der flüssige Stickstoff in dem Raum 12 das Thermoelement erreicht und in Berührung mit demselben kommt, wird das gewünschte Niveau des flüssigen Stickstoffs zum Frieren der Zusammensetzung wieder hergestellt und das Ventil wird dann geschlossen.
Zugegebenermaßen kann man andere Kontrollsysteme für die Temperatur oder das Niveau benutzten. Zum Beispiel kann eine gewisse Anzahl von Thermoelementen auf verschiedenen Höhen in dem Raum 12 angeordnet werden. Das Thermoelement auf dem gewünschten, beizubehaltenden Niveau des flüssigen Kühlmittels wird dann ausgewählt und so benutzt wie dies oben beschrieben worden ist. Bei einer anderen Alternative kann ein Niveauregler für flüssigen Stickstoff gebraucht werden, wie etwa derjenige, der von Minnesota Valley Engineering, Inc. unter der Warenbezeichnung CRYO-MED (Modell LL-450) hergestellt und auf den Markt gebracht worden ist.
Die Entlüftungsöffnungen 16 werden in den Wänden in der Nähe des oberen Teils des Gefrierraums 12 vorgesehen, um den gasförmigen Stickstoff abzusaugen sobald er aus der Oberfläche der Flüssigkeit heraus verdampft. Dies dient dazu, die Bildung eines übermäßigen Druckes in dem Raum 12 zu verhindern und minimiert die Gelegenheit für den Tropfzusammenbau mit der Zeit ein Einfrieren zu erleiden. Dieses Abziehen kann von Hand über eine Entlüftung durch ein Abzugsrohr kontrolliert werden, welches durch einen Dämpfer geregelt wird. Gemäß einer Alternative kann das Abzugsgas unter Vakuum eingesammelt werden durch den Einsatz eines Absauggebläses. Dieser kalte Dampf kann zu anderen Bereichen des Verfahrens weitergeleitet werden, wo kalte Dämpfe gebraucht werden können, wie etwa zu den Lagerungsräumen oder zu den; Verpackungsmaschinen.
Als eine Folge der Temperatur in dem Bereich von - 260ºF bis -320ºF (für den flüssigen Stickstoff) tritt ein schnelles Gefrieren der Tröpfchen der flüssigen Zusammensetzung ein, wobei die Kügelchen 18 gebildet werden. Die Kügelchen 18 sind glatt und haben einen sphärischen Charakter.
Nachdem die Kügelchen 18 gebildet worden sind, fallen sie auf den Boden des Raums 12. Eine Förderschnecke arbeitet in einem Rohr 22, um die Kügelchen 18 aufwärts in eine Rutsche zu tragen. Die Förderschnecke wird vorzugsweise unter einem Winkel von ungefähr 45º in Bezug auf die Horizontale angeordnet. Die Förderschnecke umfasst eine Schnecke welche wünschenswerterweise einen Durchmesser von im Wesentlichen 1,5 Inch bis 3,5 Inch aufweist. Durch das Drehen einer solchen Förderschnecke mit im Wesentlichen 10- 100 Umdrehungen pro Minute ist es möglich das Ansammeln der Kügelchen 18 aus dem Raum 12 zu vervollständigen. Das flüssige Kühlmittel wird nicht aus dem Gefrierraum 12 heraus gezogen, da ein genügender Raum zwischen der Schnecke und den Wänden des Rohres 22 vorhanden ist, um es dem flüssigen Stickstoff zu erlauben, in den Raum 12 zurückzufließen. Dieser Raum ist jedoch nicht groß genug, um den Durchgang der Kügelchen 18 zu erlauben.
Nachdem die Kügelchen 18 die Rutsche 24 erreicht haben, fließen sie in eine Auffangpfanne 26. Die Auffangpfanne 26 stößt die Kügelchen 18 dann in eine Verpackungseinrichtung aus und anschließend in einen Lagercontainer. Die Container werden während im Wesentlichen 1-10 Minuten offen gelassen, um es jeglichem residuellen Kühlmittel, welches in den Kügelchen 18 oder auf der Oberfläche derselben zurückgehalten worden ist, zu erlauben zu verdampfen. Der Lagercontainer wird dann verschlossen und in eine Gefrierkammer gestellt, im Hinblick auf einen späteren Gebrauch und Verbrauch.
Um die Kügelchen 18 daran zu hindern, während der Lagerung aneinander zu haften, und um so ihren freifließenden Charakter beizubehalten, müssen dieselben bei einer relativ niedrigen Temperatur gehalten werden. Ganz speziell müssen die Kügelchen 18 in dem Gefrierraum bei einer Temperatur, die mindestens so tief ist wie -20ºF, gelagert werden, wenn dieselben dazu bestimmt sind während einer Zeitdauer von mehr als ungefähr 30 Stunden aufbewahrt zu werden. Noch lieber werden die Kügelchen 18 bei einer Temperatur zwischen -30º und -40ºF gelagert.
Gemäß einer Alternative müssen die Kügelchen 18 in einem Gefrierraum bei einer Temperatur von -20ºC oder höher gelagert werden, wenn sie dazu bestimmt sind innerhalb einer Zeitdauer von 30 Stunden verbraucht zu werden (oder einer kürzeren Zeitdauer von 10-12 Stunden, für gewisse Zusammensetzungen). Vorzugsweise werden die Kügelchen auf eine Temperatur zwischen im Wesentlichen -10ºF und -29ºF gebracht, wobei -15ºF die besten Ergebnisse gewährleistet. Wärmere Temperaturen können zur Folgen haben, dass die Kügelchen 18 zusammenhaften und dass das Produkt seinen einzigartigen, freifließenden Charakter verliert, wobei seine Anziehungskraft für den Verbraucher vermindert wird.
Der Tropfzusammenbau 10 gemäß der vorliegenden Erfindung erleichtert die wirksame Bildung des gefrorenen, kugelförmigen Produktes für den endgültigen Gebrauch. Der Tropfzusammenbau 10 enthält vorzugsweise einen Trog 28 mit einer unteren Wand 30 und mit Seitenwänden 32a, 32b, 32c, 32d. Die Seitenwände 32a, 32b, 32c, 32d bilden eine Einfassung zur Aufnahme der flüssigen Zusammensetzung 20 aus einer Quelle 34. Auf typische Weise treibt eine Pumpe die flüssige Zusammensetzung durch ein Zufuhrrohr 36 in den Trog 28. Die flüssige Zusammensetzung 20 wird in den Gefrierraum 12 eingespeist, wie dies unten mit mehr Einzelheiten erörtert wird.
Die Abb. 1 zeigt zwei im Wesentlichen ähnliche Tropfzusammenbauten 10, die über dem Gefrierraum 12 angeordnet sind. Diese Tropfzusammenbauten 10 besitzen, so wie sie gezeigt werden, eine rechteckige Gestalt und sie erstrecken sich vollständig quer über den oberen Teil des Gefrierraums 12 entlang dessen kleineren Dimensionen. Es muss von dem Fachmann verstanden werden, dass ein Zusammenbau 10 mit einem sehr breiten Trog 28 so konstruiert werden kann, dass er die ganze Ausdehnung des Gefrierraums 12 abdeckt oder es können, gemäß einer Alternative, kleinere Tröge hergestellt werden und Seite an Seite gestellt werden, wie dies in der Abb. 1 gezeigt worden ist.
Zugegebenermaßen ist es erfordert, dass zur Erzeugung von einheitlich dimensionierten Kügelchen 18 des gefrorenen Produktes, einheitlich geformte Tröpfchen 38 der flüssigen Zusammensetzung 20 notwendig sind um in den Gefrierraum 12 eingespeist zu werden. Der Trog 28 ist mit den Zuführungselementen 40 ausgelegt, welche die Tröpfchen 38 mit den gewünschten Eigenschaften bilden.
Wie dies in der bevorzugten Ausführungsform der Abb. 2 am besten gezeigt ist, wird die untere Wand 30 des Trogs 28 mit einer großen Anzahl von Öffnungen 42 ausgestattet. Vorzugsweise befinden sich die Öffnungen 42 in einer geordneten Gruppierung von Reihen und Kolonnen Man wird demzufolge wahrnehmen können, dass während des Herstellungsverfahrens die flüssige Zusammensetzung 20 in die Öffnungen 42 und durch dieselben hindurch in Richtung auf den Gefrierraum 12 fließen wird.
Gemäß einem Schlüsselaspekt der Erfindung wird der Tropfzusammenbau 10 mit den Verlängerungen 44 gebildet, welche mit dem Trog 28 verbunden sind (siehe Abb. 3). Insbesondere wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit einer getrennten Verlängerung 44 ausgelegt, welche mit einer jeden Einzelnöffnung 42 zusammenarbeitet, welche in der unteren Wand 30 des Trogs 28 ausgebildet worden ist. Die Verlängerungen 44 erstrecken sich vorzugsweise nach unten, ausgehend von der unteren Wand 30 des Trogs 28, in Richtung auf den Gefrierraum 12. Jede Verlängerung 44 besitzt auf diese Weise an ihrem ersten Ende 46 eine Einlassöffnung 48, die in Verbindung steht mit der entsprechenden Öffnung 42, und an ihrem zweiten Ende 50 eine Auslassöffnung 52.
Ein Strömungskanal 54 erstreckt sich entlang der gesamten Länge einer jeden Verlängerung 44 ausgehend von der Einlassöffnung 48 bis hin zu der Auslassöffnung 52. Die Verlängerungen 44 spitzen sich zu, um in Richtung auf ihr zweites Ende 50 hin enger zu werden. Es folgt dann, dass die Einlassöffnung 48 eine größere Dimension aufweist als die Auslassöffnung 52. Die Verengung des Strömungskanals 54 fördert eine regulierte Ansammlung der flüssigen Zusammensetzung 20 und fördert auf diese Weise ein reguliertes Ausfließen der flüssigen Zusammensetzung aus dem Trog 28. Der Entwurf erlaubt es ferner einem Tröpfchen 38 in einer geregelten Form gebildet zu werden, bis dass die netto Schwerkraft die auf das Tröpfchen 38 ausgeübte Zwischenflächenspannungskräfte überwindet und das Tröpfchen 38 in den Gefrierraum 12 fällt.
Die Fließgeschwindigkeit durch den Strömungskanal 54 der flüssigen Zusammensetzung 20 bildet einen Faktor bei der geregelten Bildung der Tröpfchen 38 an dem zweiten Ende 50 der Verlängerung 44. Unter anderem ist die Fließgeschwindigkeit eine Funktion der Dimensionen der Einlassöffnung 48 und der Auslassöffnung 52. Es konnte festgestellt werden, dass die einheitlich dimensionierten Tröpfchen 38 sich in der Verlängerung 44 bilden und aus derselben freigesetzt werden, wenn das Verhältnis der Dimension der Einlassöffnung 48 zu derjenigen der Auslassöffnung 52 in dem Bereich von im Wesentlichen 2 : 1 bis zu im Wesentlichen 20 : 1 liegt. In der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Einlassöffnung 48 einen Durchmesser von im Wesentlichen 0,375 Inch und die Einlassöffnung 52 weist einen Durchmesser von im Wesentlichen 0,03125 Inch auf. Folglich beträgt das Dimensionsverhältnis bei der besonders bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen 12 : 1.
Der Trog 28 und die Verlängerungen 44 werden vorzugsweise aus dauerhaftem Kunststoff von einer Nahrungsmittelqualität oder aus rostfreiem Stahl hergestellt und sie können während der ursprünglichen Herstellung verformt werden. Gemäß einer Alternative können die Verlängerungen 44 später mit dem Trog 28 an den dazugehörigen Öffnungen 42 verbunden werden. Pipettenspitzen können als Verlängerungen 44 benutzt werden und sind in diesem Fall in den Trog 28 integriert. Die Pipettenspitzen von dem Kunststofftyp können bei dem Instrumentengroßhändler gekauft werden, etwa bei Cole-Parmer ® Instrument Company of Chicago, Illinois.
Die Hauptvorteile des Tropfzusammenbaus 10 gemäß der Erfindung werden besser erkannt durch den Vergleich mit dem Stand der Technik, wobei eine vergrößerte Darstellung desselben in der Abb. 4 gezeigt wird. Unter Einsatz des Striches in dem Index für diejenigen Komponenten die ähnlich sind wie diejenigen, die in dem Tropfzusammenbau gemäß der Erfindung 10 gebraucht werden, besitzt der Apparat gemäß dem Stand der Technik einen Trog 28', in welchem die Öffnungen 42' in der unteren Bodenfläche 30' gebildet werden. Tröpfchen 38' werden gebildet und infolge der Schwerkraft direkt aus den Öffnungen 42' freigesetzt. Es gibt keine Gelegenheit für eine geregelte Ansammlung der flüssigen Zusammensetzung 20' und folglich tritt des öfteren ein Spritzen bei dem Freisetzen eines Tröpfchens 38' aus der Öffnung 42' des Trogs 28' auf. Außerdem sind einige der aus den Öffnungen 42' freigesetzten Tröpfchen 38' so unbeständig, dass sie zu kleineren Tröpfchen auseinander brechen, wobei Tröpfchen mit breit streuenden Grölen geschaffen werden und es hat dies ebenfalls ein weiteres Bespritzen zur Folge. Die sehr kleinen Kügelchen lenken von dem einzigartigen und angenehmen Aussehen der Kügelchen mit einer wünschenswerten Größe ab und es ist folglich erforderlich dieselben aus dem endgültigen Produkt zu beseitigen.
Überdies erzeugt das Spritzen während der Freisetzung und/oder dem Aufbrechen der Tröpfchen winzige Partikel P, die ebenfalls in den Gefrierraum fallen und Partikel von gefrorenen Mikrokügelchen und/oder Staub bilden, welche sich auf dem Boden desselben ansammeln. Dies schafft die Notwendigkeit, das Herstellungsverfahren zum Stillstand zu bringen, um den Gefrierraum 12 zu reinigen. Außerdem stellen die Mikrokügelchen eine Verschwendung dar, welche offensichtlich einen effizienten Betrieb und eine entsprechende Produktion beeinträchtigt.
Zahlreiche Vorteile ergeben sich aus dem Gebrauch des erfindungsgemäßen Tropfzusammenbaus 10 und dem Verfahren der Zuführung einer flüssigen Zusammensetzung zu einem Gefrierraum 12 unter Einsatz des Zusammenbaus. Im Gegensatz zu den Gestaltungen gemäß dem Stand der Technik fördern die Verlängerungen 44 der vorliegenden Erfindung die geregelte Entladung der flüssigen Zusammensetzung 20 aus dem Trog 28 und die Bildung von einheitlich geformten Tröpfchen 38 der flüssigen Zusammensetzung 20, welche die einheitlich dimensionierten Kügelchen 18 des gefrorenen Produktes bilden, wenn sie in den Gefrierraum 12 eingeführt werden. Der Einsatz des neuen Tropfzusammenbaus 10 beseitigt die Notwendigkeit irgendein Filtrieren vorzunehmen und spart den Strom, der erfordert ist um die Filterkomponenten zu betätigen. Zusätzlich verhindern die Verlängerungen 44 das Spritzen von winzigen Partikeln der flüssigen Zusammensetzung 20 und sie verhindern folglich die Bildung von gefrorenen Mikrokügelchen und/oder Staub, die sich früher auf dem unteren Teil des Gefrierraums 12 angesammelt haben.
Die vorhergehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde zwecks Erläuterung und Beschreibung vorgelegt. Sie beabsichtigt nicht allumfassend zu sein oder die Erfindung auf die genau offenbarte Form zu begrenzen. Offensichtliche Modifikationen oder Veränderungen sind im Lichte der obigen Lehren möglich. Die hier angegebene Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die bestmögliche Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen zu liefern und um es dadurch dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen zu benutzten, so wie dies bei einem besonders in Betracht gezogenen Einsatz passend sein kann. Alle solche Modifikationen und Veränderungen liegen in dem Bereich der Erfindung, wie dieselbe durch die beigefügten Ansprüche bestimmt wird, wenn dieselben gemäß derjenigen Reichweite beurteilt werden auf welche sie gerechterweise, legal und billig ein Recht haben.

Claims

1. Tropfzusammenbau (10) für die Zuführung einer flüssigen Zusammensetzung (20) in einen Gefrierraum (12), welcher folgende Komponenten enthält:

einen Trog (28), der über einem Gefrierraum (12) liegt und der dafür eingerichtet ist eine flüssige Zusammensetzung (20) aus einer Beschickungsquelle (34) aufzunehmen, wobei der Trog (28) eine untere Wand (30) mit einer großen Anzahl von Öffnungen (42) besitzt, durch welche die aufgenommene flüssige Zusammensetzung hindurch geschickt wird; und

eine große Anzahl von Zuführungselementen (40) wovon ein jedes eine Verlängerung aufweist, welche mit dem Trog (28) verbundenen ist und angeordnet ist für eine regulierte Abgabe der flüssigen Zusammensetzung (20) aus dem Trog (28) heraus sowie für die Zuführung der flüssigen Zusammensetzung (20) durch die bloße Schwerkraft in den Gefrierraum (12) in einheitlich dimensionierten Tröpfchen (38), wobei ein jedes dieser Zuführungselemente (40) aus der großen Anzahl derselben in einer Verbindung des Fluids mit einer der Öffnungen (42) aus der großen Anzahl derselben in der unteren Wand (30) des Trogs (28) in einer Reihe angeordnet ist, und wobei ein jedes Zuführungselement einen Strömungskanal durch dasselbe hindurch aufweist mit einer verjüngten, Umgrenzungslinie von dem Ende des Zuführungselements in der Nähe der Öffnung bis hin zu dem anderen Ende desselben, wodurch einheitlich dimensionierte Tröpfchen (38) der flüssigen Zusammensetzung durch Schwerkraft in den darunterliegenden Gefrierraum (12) geliefert werden.

2. Verfahren für die Zuführung einer flüssigen Zusammensetzung (20) in einen ein Kühlmittel enthaltenden Gefrierraum (12), um einheitlich dimensionierte Kügelchen (18) des gefrorenen Produktes zu bilden, welches folgende Schritte enthält:

Bereitstellung eines Tropfzusammenbaus (10) mit einer großen Anzahl von Zuführungselementen (40), wovon ein jedes derselben eine Verlängerung enthält mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende sowie einem Strömungskanal durch dasselbe mit einer verjüngten Umgrenzungslinie, die sich ausgehend von dem ersten Ende bis hin zu dem zweiten Ende verengt, wobei die Zuführungselemente so gestaltet sind;

dass sie die flüssige Zusammensetzung (20) in einheitlich dimensionierten Tröpfchen (38) entladen;

Anordnung des Tropfzusammenbaus (10) direkt über dem Gefrierraum (12);

Lieferung der flüssigen Zusammensetzung (20) aus einer Quelle (34) zu dem Tropfzusammenbau (10), wo die flüssige Zusammensetzung hin zu den ersten Enden der großen Anzahl von Zuführungselementen (40) geleitet wird;

Lieferung der flüssigen Zusammensetzung (20) aus dem Tropfzusammenbau (10) durch bloße Schwerkraft in den Gefrierraum (12) mit einer regulierten Abgabe aus den zweiten Enden der Zuführungselemente und in einheitlich dimensionierten Tröpfchen (38); und

Hervorrufen der Berührung der einheitlich dimensionierten Tröpfchen (38) mit dem Kühlmittel zwecks Frierens der Tröpfchen (38) zu einheitlich dimensionierten Kügelchen (18) des Produkts.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, in welchem der Tropfzusammenbau einen Trog (28) aufweist mit einer großen Anzahl von Zuführungselementen (40) für die regulierte Abgabe der flüssigen Zusammensetzung aus dem Trog (28) und für die Zuführung der flüssigen Zusammensetzung (20) in einheitlich dimensionierten Tropfen (38).

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, in welchem der Trog (28) eine große Anzahl von Öffnungen enthält, welche in einer unteren Wand (30) gebildet werden, wobei jede Öffnung (42) mit einer entsprechenden Verlängerung (44) in Verbindung seht.

5. Tropfzusammenbau (10) gemäß Anspruch 4, in welchem die Verlängerung (44) eine Einlassöffnung (48) aufweist, die mit dem ersten Ende (46) in Verbindung steht, sowie eine Auslassöffnung (52) aufweist, die mit dem zweiten Ende (50) in Verbindung steht.

6. Verfahren für die Zuführung einer flüssigen Zusammensetzung (20) zu einem ein Kühlmittel enthaltenden Gefrierraum (12), um einheitlich dimensionierte Kügelchen (18) des gefrorenen Produktes zu bilden, Verfahren das die folgenden Schritte impliziert:

Bereitstellung eines Tropfzusammenbaus (10) mit einer großen Anzahl von einheitlich zugespitzten Zuführungselementen (40), die so gestaltet werden dass sie die flüssige Zusammensetzung (20) in einheitlich dimensionierten Tröpfchen (38) entladen;

Anordnen des Tropfzusammenbaus (10) direkt über dem Gefrierraum (12);

Lieferung der flüssigen Zusammensetzung (20) aus einer Quelle (34) zu dem Tropfzusammenbau (10), in welchem die flüssige Zusammensetzung zu einer großen Anzahl von Zuführungselementen (40) geleitet wird;

Lieferung der flüssigen Zusammensetzung (20) aus dem Tropfzusammenbau (10) durch bloße Schwerkraft in den Gefrierraum (12) mit einer regulierten Abgabe und in einheitlich dimensionierten Tröpfchen (38); und

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, in welchem der Tropfzusammenbau einen Trog (28) aufweist mit einer großen Anzahl von Zuführungselementen (40) für eine regulierte Abgabe der flüssigen Zusammensetzung aus dem Trog (28) und für die Zufuhr der flüssigen Zusammensetzung (20) in einheitlich dimensionierten Tröpfen (38).

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, in welchem jedes der Zuführungselemente eine mit dem Trog (28) in Verbindung stehende Verlängerung (44) enthält.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, in welchem der Trog (28) eine große Anzahl von Öffnungen enthält, welche in einer unteren Wand (30) gebildet werden, wobei eine jede Öffnung (42) mit einer entsprechenden Verlängerung (44) in Verbindung steht.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, in welchem die Verlängerung (44) ein erstes Ende (46) aufweist, welches mit der entsprechenden Öffnung (42) in Verbindung steht, sowie ein zweites Ende (50) aufweist, welches mit Abstand von dem ersten Ende angeordnet ist.