DK169884B1

DK169884B1 - Apparatus and method for freezing a liquid product in a mold

Info

Publication number: DK169884B1
Application number: DK351885A
Authority: DK
Inventors: David Norris Anderson
Original assignee: Apv Crepaco Inc
Priority date: 1984-08-03
Filing date: 1985-08-02
Publication date: 1995-03-27
Also published as: IT1184802B; KR920004889B1; DK351885D0; BE903008A; DK351885A; KR860001532A; DE3525366C2; FR2568452B1; IT8521815A0; SE8503698L; NL8501623A; JPS6147147A; JPH0437695B2; CA1262056A; SE465008B; FR2568452A1; SE8503698D0; DE3525366A1

Description

DK 169884 B1DK 169884 B1

Opfindelsen omhandler en fremgangsmåde og et apparat til nedfrysning af væsker i en støbeform, som har en åben ende til modtagelse af væsken og en langstrakt, nedad tilspidsende form hvis tværsnitsareal ved den øvre ende er 5 større end ved den nedre endeThe invention relates to a method and apparatus for freezing liquids in a mold having an open end for receiving the liquid and an elongated downward tapered shape whose cross-sectional area at the upper end is greater than at the lower end.

Fra US patentskrift nr. 4 352 830, 4 324 108 og 4 335 583 kendes fremgangsmåde og apparater til nedfrysning af væsker af den indledningsvis nævnte art. I US 4 352 830 be-10 skrives det, hvorledes varmt vand sprøjtes op mod bunden af støbeformene for at opvarme disse og frigive bindingen mellem formene og de nedfrosne konfekturevarer for at disse kan fjernes fra støbeformene. I US 4 324 108 og US 4 335 583 er det beskrevet, hvorledes dyser er anbragt i 15 en væsentlig afstand under støbeformenes bund og hvor dyserne er indrettet til at rette separate jet-strømme af saltvand op mod de tværgående vægområder af støbeformsbånd midtvejs mellem modstående sideflader på hosliggende støbeforme. Saltvandsstrålerne må udleveres med en til-20 strækkelig høj hastighed til at kunne bevæge sig den relativt store afstand lodret opefter og ramme mod de tværgående vægområder. I US 4 335 583 er det beskrevet at pumperne er indrettet til at udsende saltvandskølemidlet fra dyserne med tilstrækkelig kraft til at saltvandsstrå-25 len rammer vinkelret imod den understøttende vægpart i hovedsagen midtvejs mellem støbeformene, således at saltvandsstrålen i hovedsagen ikke rammer mod støbeformenes sideflader. Derved vil saltvandsstrålerne dog opsplittes i dråber som på uønsket måde medfører tågedannelse og 30 dårlig varmeoverføring fra støbeformenes sider.U.S. Patent Nos. 4,352,830, 4,324,108, and 4,335,583 disclose methods and apparatus for freezing liquids of the kind mentioned above. US 4,352,830 describes how hot water is sprayed onto the bottom of the molds to heat them and release the bond between the molds and the frozen confectionery so that they can be removed from the molds. US 4 324 108 and US 4 335 583 describe how nozzles are located at a substantial distance below the bottom of the mold and where the nozzles are arranged to direct separate jet streams of saline up to the transverse wall regions of mold strip midway between opposing molds. side surfaces of adjacent molds. The saline jets must be dispensed at a sufficiently high velocity to be able to move the relatively large distance vertically upwards and frame against the transverse wall regions. In US 4 335 583, it is disclosed that the pumps are arranged to emit the saline coolant from the nozzles with sufficient force that the saline jet strikes perpendicular to the supporting wall portion generally midway between the molds so that the saline jet does not substantially hit the side surfaces of the molds. Thereby, however, the saline jets will split into droplets which undesirably cause mist formation and poor heat transfer from the sides of the molds.

Støbeformshulrummet hvori konfekturematerialet nedfryses har normalt en langstrakt afstumpet pyramideform som udføres i ét stykke og hvor en formstang bærer flere støbe-35 formshulrum med en sådan udformning. Hver støbeform er fastgjort til formstangen ved sin åbning, hvorigennem konfekturematerialet doseres ned i formen. Som følge her- *5 DK 169884 B1 2 af er formhulrummets vandrette tværsnitsareal størst ved hulrummets munding og massen af konfekturemateriale er * således også størst i området omkring mundingen. Nedfrysningen af konfekturematerialet i hvert hulrum kan 5 tilvejebringes ved at hulrummets udvendige flader udsættes for kølevæske enten ved nedsænkning i væsken eller ved påsprøjtning.The mold cavity in which the confectionery material is frozen usually has an elongated blunt-shaped pyramid mold which is formed in one piece and wherein a molding rod carries multiple molding cavities of such configuration. Each mold is attached to the mold rod by its opening through which the confectionery material is dosed into the mold. As a result, the horizontal cross-sectional area of the mold cavity is greatest at the mouth of the cavity and thus the mass of confectionery material is * also greatest in the area around the mouth. The freezing of the confectionery material in each cavity can be provided by exposing the exterior surfaces of the cavity to coolant either by immersion in the liquid or by spraying.

Støbeformenes tværsnitsareal er normalt større ved mun-10 dingen end ved bunden, og det er ønskeligt at opnå en fuldstændig størkning af indholdet med en hastighed, der er proportional med hulrummets tværsnitsareal, dvs., at frysehastigheden skal være større ved hulrummets munding end ved hulrummets bund. At opnå en sådan forskel i 15 frysehastigheden er dog vanskelig og frembyder i praksis visse afvigelser fra det teoretiske ideal.The cross-sectional area of the molds is usually larger at the mouth than at the bottom, and it is desirable to achieve complete solidification of the contents at a rate proportional to the cross-sectional area of the cavity, i.e., the freezing rate must be greater at the mouth of the cavity than at that of the cavity. bottom. However, to achieve such a difference in freezing speed is difficult and in practice presents some deviations from the theoretical ideal.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat som muliggør en 20 ensartet nedfrysning af et levnedsmiddelprodukt i en nedefter tilspidset støbeform.The object of the present invention is to provide a method and apparatus which enables uniform freezing of a food product in a downwardly tapered mold.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse er ejendommelig ved de i den kendetegnende del af krav 1 an-25 givne træk. Apparatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved de i den kendetegnende del af krav 2 angivne træk.The process of the present invention is characterized by the features set forth in the characterizing portion of claim 1. The apparatus according to the invention is characterized by the features specified in the characterizing part of claim 2.

Herved opnås, at der tilvejebringes en fremgangsmåde og et apparat som muliggør en ensartet nedfrysning af levnedsmiddelproduktet i støbeformen og som også reducerer 30 muligheden for at saltvæske passerer ind gennem sprækker eller åbninger mellem støbestængerne og medfører kontaminering af de øvre og indre overflader på støbeformene.This provides a method and apparatus which allows for uniform freezing of the food product in the mold and also reduces the possibility of salt liquid passing through cracks or openings between the mold rods and causing contamination of the upper and inner surfaces of the molds.

% Kølevæske leveres til dyserne som er anbragt nær ved de 35 øvre ender af de tilspidsede støbeforme og kølevæsken ud- *.% Coolant is supplied to the nozzles located near the upper 35 ends of the tapered molds and the coolant *.

leveres i en kontinuerlig strøm fra dyserne vinkelret med lav hastighed ind mod støbeformenes øvre ender således at DK 169884 B1 3 i hovedsagen hele den udsendte strøm af kølevæske overgår i et udvendigt nedstrømmende lag af kølevæske, som dækker støbeformene udvendig. Kølevæsken strømmer nedefter under påvirkning af tyngdekraften imod støbeformenes nedre en-5 der og trækker varme ud fra det nedfrysende levnedsmiddelprodukt i en mængde, som i hovedsagen svarer til den aftagende massemængde af levnedsmiddelproduktet i retning ned mod formens bund. Herved nedfryses levnedsmiddelproduktet ensartet fra støbeformens munding og ned mod dens 10 bund.is supplied in a continuous flow from the nozzles at a low speed perpendicular to the upper ends of the molds such that DK 169884 B1 3 substantially the entire transmitted coolant stream flows into an externally downstream layer of coolant covering the molds externally. The coolant flows downwardly under the influence of gravity against the lower ends of the molds and draws heat from the freezing food product in an amount substantially equal to the decreasing mass of the food product towards the bottom of the mold. Hereby, the food product is uniformly frozen from the mold's mouth and down to its bottom.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: 15 fig. 1 er et længdesnit gennem en ispindefrysemaskine til udøvelse af opfindelsen, fig. 2 er en forstørret afbildning af forholdet mellem de væskeudledende stigrør og støbeformsrummene indeholdende 20 en fryselig sukkervare, fig. 3 er et forstørret snit igennem fig. 2 langs linien 3-3, 25 fig. 4 er en plan afbildning af apparatet på fig. 1 set i pilretningen 4-4, og fig. 5 er en udtrukket perspektivisk afbildning af dyserne til fordeling af den afkølede væske.The invention is further explained below in connection with the drawing, in which: FIG. 1 is a longitudinal section through an ice stick freezer for practicing the invention; FIG. 2 is an enlarged view of the relationship between the liquid-conducting riser pipes and the mold cavities containing 20 a frozen sugar product; FIG. 3 is an enlarged section through FIG. 2 along line 3-3, FIG. 4 is a plan view of the apparatus of FIG. 1 in the direction of arrow 4-4, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the nozzles for distributing the cooled liquid.

3030

Som vist på fig. 1 omfatter apparatet 10 ifølge opfindelsen tandhjul 12 og 14 på tværgående aksler 16 og 18 til at drive kæder 20 i en lukket bane omfattende en øverste strækning 22 og en nederste strækning 24. Kæderne 20 un-35 derstøtter ækvidistant beliggende tværgående formstænger 26, der hver understøtter et antal hulrum 28.As shown in FIG. 1, the apparatus 10 according to the invention comprises gears 12 and 14 on transverse shafts 16 and 18 for driving chains 20 in a closed path comprising an upper section 22 and a lower section 24. The chains 20 support equidistant transverse forming bars 26, each of which supports a number of cavities 28.

3 DK 169884 B1 43 DK 169884 B1 4

Et nederst i apparatet beliggende trug 30 tjener til at opsamle og ved hjælp af en pumpe 32 at fordele saltvand jf med en forhøjet temperatur til en række fordelingsgrenrør 34 til at effektuere en optøning af støbeformene, så at 5 man kan udtage en hel ispind C fra formen.A trough 30 located at the bottom of the apparatus serves to collect and, by means of a pump 32, distribute saline, cf. with an elevated temperature, to a plurality of manifolds 34 to effect thawing of the molds so that an entire ice stick C can be removed from shape.

Endvidere inverteres støbeformene ved hjælp af en inver-teringsmekanisme 36, der er indrettet til at dreje formslangen 180° således, at hulrumsmundingerne kommer til at 10 vende nedad. Derefter pumpes en skyllevæske af en pumpe 38 igennem sprøjtestænger 40 til ledning af strømme af skyllevæske med stor hastighed til hulrummene. Den udvaskede ispind opsamles i et nedpresset parti 42 af truget 30, og de inverterede formstænger 26 fastholdes i inver-15 teret stilling. Derefter påføres hulrummene 28 en rensevæske, der strømmer ud fra sprøjtestænger 44. Formstang 26 inverteres igen af en inverteringsmekanisme 46, der virker på samme måde som mekanismen 36, til at genetablere hulrumsorienteringen med mundingen vendende opad.Furthermore, the molds are inverted by means of an inverting mechanism 36 arranged to rotate the mold hose 180 ° so that the cavity orifices will face downward. Thereafter, a rinsing fluid is pumped by a pump 38 through spray rods 40 to conduct high-speed rinsing fluid flows to the cavities. The washed ice stick is collected in a depressurized portion 42 of the trough 30 and the inverted mold bars 26 are held in the inverted position. Then, the cavities 28 are applied to a cleaning fluid flowing from spray rods 44. Form rod 26 is again inverted by an inversion mechanism 46 acting in the same manner as the mechanism 36 to re-establish the cavity orientation with the mouth facing upward.

2020

Under fremføringen af formstængerne 26 i rækkefølge langs den øverste strækning 22 udlader en konventionel dispenser ingsmekanisme 48 en udmålt mængde af ispindemateriale i hvert hulrum i en formstang. Det bemærkes, af afstand 25 mellem de respektive formstænger 26 under bevægelsen gennem den øverste strækning 22 er væsentlig mindre end den tilsvarende afstand langs den nederste returstrækning 24, idet de er anbragt meget tæt ved hinanden (fig. 2). Stængerne 26 kan være udformet med en afsats 50 til dannelse 30 af en solid vægflade, der formindsker saltvandets tendens til at infiltrere de respektive hulrum 28 og derved forhindre eller formindske muligheden for forurening.While advancing the mold rods 26 in sequence along the upper stretch 22, a conventional dispensing mechanism 48 discharges a measured amount of ice stick material into each cavity of a mold rod. It is noted that the distance 25 between the respective mold bars 26 during movement through the upper stretch 22 is substantially smaller than the corresponding distance along the lower return stretch 24, being very close to each other (Fig. 2). The rods 26 may be formed with a ledge 50 to form a solid wall surface which reduces the tendency of the saline to infiltrate the respective cavities 28 thereby preventing or reducing the possibility of contamination.

**

En saltvandsopsamlingstank 52 strækker sig under og i det 35 væsentlige langs hele længden af den øverste strækning 22, i hvilken tank der er anbragt et antal indbyrdes forbundne rør 54 til dannelse af en forgreningsrørkonstruk- DK 169884 B1 5 tion, igennem hvilken koldt saltvand fra en køleenhed indføres gennem et rør 56 og føres tilbage til køleenheden gennem et (ikke vist) sugerør, der er forbundet med en kanal 58 til opsamling af saltvandet. De til røre-5 ne 54 leverede saltvand føres til et antal stigrør 60, der fordeler eller udsprøjter koldt saltvand imod yderfladen af hulrummene 28 under disses fremføring langs den øverste strækning 22 af kæden 20.A saline collection tank 52 extends beneath and substantially along the entire length of the upper section 22, into which a plurality of interconnected tubes 54 are provided to form a manifold structure through which cold saline from a cooling unit is introduced through a tube 56 and returned to the cooling unit through a (not shown) suction tube connected to a channel 58 for collecting the saline water. The saline supplied to the stirrers 54 is fed to a plurality of riser pipes 60 which distribute or spray cold saline against the outer surface of the cavities 28 during their passage along the upper section 22 of the chain 20.

10 Under fremføring af en støbestang 26 fra dispenserings-mekanismen 48 i pilretningen R, dvs. fra højre mod venstre på fig. 1, sker der en gradvis størkning af ispindematerialet. Formstængerne 26 positioneres i rækkefølge momentant under en ispinde-indstikningsmekanisme 62 til 15 indsætning af en pind 64, der delvis nedsænkes i ispindematerialet i delvis frossen stand med et udragende afsnit til dannelse af en holdeorgan for forbrugeren.During advance of a casting rod 26 from the dispensing mechanism 48 in the arrow direction R, i.e. from right to left in FIG. 1, the ice stick material is gradually solidified. The mold bars 26 are momentarily positioned under an ice stick insertion mechanism 62 to 15 inserting a stick 64 partially submerged in the ice stick material in partially frozen condition with a protruding section to form a holding member for the consumer.

Derefter fremføres formstængerne 26 med indstukne pinde i 20 hvert hulrum 28 i rækkefølge mod en ekstraktionsstation 66, der i samvirke med den til grenrørene 34 leverede optøningsvæske virker til fjernelse af en hel række af frosne ispinde C fra støbeformen og transportere dem til en pakkemekanisme.Thereafter, the mold rods 26 with nested pins are fed into each cavity 28 in succession to an extraction station 66 which, in conjunction with the thawing liquid supplied to the manifolds 34, acts to remove a whole row of frozen ice pegs C from the mold and transport them to a packing mechanism.

2525

Ifølge opfindelsen er der tilvejebragt midler til at fordele afkølet saltvand i form af et antal strømme, der med lav hastighed ledes hen mod yderfladen af hulrummene 28 ved et område i nærheden af formstængerne 26, idet dette 30 område rummer den største mængde ispindemateriale. Såfremt hulrummene 26 har et andet profil, indrettes midlerne til at lede saltvandet imod det tilsvarende område af formen, der rummer den største mængde fryseligt materiale.In accordance with the invention, means are provided for distributing cooled saline in the form of a plurality of low velocity streams directed towards the outer surface of the cavities 28 at an area in the vicinity of the mold bars 26, this area containing the largest amount of ice stick material. If the cavities 26 have a different profile, the means for directing the saline to the corresponding region of the mold containing the greatest amount of freezing material are arranged.

3535

En foretrukken udførelsesform for disse midler er vist på fig. 2 og 4, hvor afkølet væske fra rørene ledes op igen- DK 169884 B1 6 \ nem stigrør 60 med et rektangulært profil og udelades i sideretningen gennem dyser med et forholdsvis stort strømningsareal i en hætte 68, der er udtageligt forbun- * det med stigrøret 60 ved hjælp af påfæstningsorganer 70.A preferred embodiment of these means is shown in FIG. 2 and 4, where cooled liquid from the pipes is re-routed with a rectangular profile 60 and rectangular profile and is omitted laterally through nozzles with a relatively large flow area in a cap 68 removably connected to the riser 60 by means of attachment means 70.

5 Udstrømningsretningen for den afkølede væske er vist i form af vektorer 72 på fig. 2 og 4.5 The direction of flow of the cooled liquid is shown in the form of vectors 72 in FIG. 2 and 4.

Som vist på fig. 5 er stigrørene 60 forsynet med en kanal 74 til ledning af saltvand fra rørene 54 opad imod hætten 10 68. Hætten 68 er underskåret til dannelse af en central skillevæg 76 og i det væsentlige halvcirkulære knaster 78. På denne måde opdeles afkølet væske fra kanalen 74 i to strømme, der hver igennem opdeles i to mindre strømme til dannelse af det på fig. 4 med vektorerne 72 angivne 15 strømningsmønstre.As shown in FIG. 5, the riser pipes 60 are provided with a channel 74 for conducting saline from the pipes 54 upwardly against the cap 10 68. The cap 68 is cut to form a central partition 76 and substantially semicircular lugs 78. In this way, cooled liquid from the channel 74 is divided. into two streams, each of which is divided into two smaller streams to form the one shown in FIG. 4 with the 15 flow patterns indicated by the vectors 72.

Det er vist af fig. 4, at under fremføringen af formstængerne 26 i pilretningen R udsættes hulrummene 28 i hver støbestang 26 for strømmene 72 af kølevæske på alle for 20 yderfladeområderne. Orienteringen af formene 28 med hoveddimensionen forløbende vinkelret på fremføringsretningen er valgt således, at opholdstiden for den mod yderfladen af formene 28 påsprøjtede kølevæske maksimeres, når retningen af de individuelle strømme 72 indleder 25 berøringen med den forreste formoverflade 28a, og under fremføringen af formen ved overfladen 28b. Endvidere bevægelse af formen 28 krydser strømningsbanen for en anden strøm af kølevæske, der også væder overfladen 28b og den efterfølgende overflade 28c. Heraf forstås det, at hver 30 af de fire strømme af kølevæske udstrømmende fra hvert stigrør 60 samvirker til i rækkefølge at væde og danne en hinde af kølevæske på yderfladen af hver individuel støbeform 28 langs den øverste strækning 22 af kæden 20.It is shown in FIG. 4, that during the advance of the mold bars 26 in the direction of arrow R, the cavities 28 in each casting rod 26 are exposed to the streams 72 of coolant at all of the 20 outer surface regions. The orientation of the molds 28 with the main dimension perpendicular to the direction of feeding is chosen such that the residence time of the coolant sprayed against the outer surface of the molds 28 is maximized as the direction of the individual streams 72 initiates contact with the front mold surface 28a and during the feeding of the mold at the surface. 28b. Further movement of the mold 28 crosses the flow path for another stream of coolant which also wets the surface 28b and the subsequent surface 28c. It is understood that each 30 of the four streams of coolant flowing from each riser 60 cooperate to sequentially wet and form a membrane of coolant on the outer surface of each individual mold 28 along the upper stretch 22 of the chain 20.

Som nævnt ovenfor holdes hastigheden af de individuelle 35 strømme af kølevæske tilstrækkelig lav til at undgå dan-nelsen af smådråber.As mentioned above, the speed of the individual streams of coolant is kept sufficiently low to avoid the formation of droplets.

Claims

A method of freezing a liquid in a mold (28) having an open end for receiving the liquid and an elongated, downward tapered shape whose cross-sectional area at the upper end is greater than at the lower end, characterized by a coolant being fed to nozzles (68, 76) arranged near the upper end of the mold 10 providing and maintaining a continuous stream (72) of coolant from the mouthpieces that the coolant flow is directed at a low velocity toward the upper end of the mold in order for the emitted coolant stream to pass into a downstream layer of coolant covering the entire outer surface of the mold, so that the mold is oriented so that, under the influence of gravity, the liquid layer flows to the lower end of the mold and, during its flow from the upper end, to the coolant. the lower end draws heat from the liquid product in the mold at a rate which is substantially proportional to the decreasing mass of mass a f the freezing liquid product towards the lower end to provide an improved and uniform freezing of the liquid product. 25

An apparatus for carrying out the method of claim 1, comprising at least one mold (28) having an upwardly facing opening at its upper end for filling a freeze-free liquid product into the mold and having an elongated downwardly tapered mold 30 a shape whose cross-sectional area at the upper end is larger than at the lower end and further comprises a plurality of nozzles adapted to emit a coolant flow against the mold, characterized in that an inlet manifold (54) is disposed below the mold, a plurality of riser pipes (60) are disposed on each side of the mold in close proximity thereto and at its lower ends are connected to the manifold, each riser being completed in a cap (68) configured as a cap. nozzle at the height of the upper end of the mold with the largest cross-sectional area and yet below the upwardly facing opening of the mold, and the cap comprising means (76, 78) arranged for dividing c levæskestrømmen and fix the thus divided cooling fluid flow 72 directly against the upper ends of the molds exterior wall surfaces (28a, 28b, 28c). 10 15 20 25 30 i 35 *