DK171002B1 - Fremgangsmåde og tunnelfryser til frysning af materiale - Google Patents

Description

DK 171002 B1

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til frysning af materiale og en tunnelfryser til udøvelse af fremgangsmåden.

En tunnelfryser omfatter sædvanligvis en aflang 5 tunnel med generelt cirkulært tværsnit. Under brug hælder tunnelen nedad, og roterer om sin længdeakse. Materialepartikler, der skal fryses, indføres i den øverste ende af tunnelen. Rotationen af tunnelen får partiklerne til at passere gennem tunnelen til den nederste en-10 de, hvor de opsamles. Idet partiklerne passerer gennem tunnelen fryses de ved varmeveksling med et koldt medium, f.eks. flydende nitrogen.

En af ulemperne ved kendte tunnelfrysere er, at materialepartiklerne, hvis de er fugtige, har tendens 15 til at fryse i klynger.

Denne ulempe har begrænset anvendelsen af tunnelfrysere til processer, hvor dannelsen af klynger ikke er af væsentlig betydning, f.eks. når materialet skal gøres skørt, så det kan slibes under kryogeniske 20 forhold. Tunnelfrysere er derimod ikke blevet brugt med held til at frembringe individuelt hurtigtfrosne levnedsmidler af høj kvalitet, f.eks. frosne rejer og bladselleri.

GB-patentskrift nr. 2 131 172 beskriver en lev-25 nedsmiddelfryser i hvilken partikler der skal fryses først lades falde ned i et bad af flydende nitrogen.

Den fordampende nitrogen danner et tyndt lag omkring hver partikel, hvilket lag hindrer at partiklerne hænger sammen. Partiklerne bliver i væsken i tilstrækkelig 30 lang tid til at overfladen kan fryse, og trækkes derefter op af væsken ved hjælp af en transportsnegl, som leder partiklerne gennem en køletunnel, hvor de fryser helt igennem i kontakt med kold nitrogendamp. Selvom dette arrangement arbejder særdeles godt, er selve lev-35 nedsmiddelfryseren forholdsvis dyr, som følge af' fremstillingsomkostningerne for transportsneglen.

DK 171002 B1 2 EP offentliggørelsesskrift nr. 245 70Θ beskriver en tunnelfryser som kan køles enten med nitrogen eller carbondioxid sne. I tilfælde af nitrogen indføres nitrogenet ved fryserens udløbsende og strømmer i mod-5 strøm mod strømmen af partikler der skal fryses. I tilfælde af carbondioxid sne indføres sneen sammen med partiklerne der skal fryses ved tunnelens indløb. Der er tilvejebragt skovlblade til at bevæge sneen og partiklerne der skal fryses langs tunnelen.

10 Ifølge opfindelsen tilvejebringes en fremgangs måde til frysning af materiale, der er ejendommelig ved, at et bad af kryogenisk væske dannes nær ved det øverste indløb på en nedad hældende tunnelfryser, og at materiale der skal fryses indføres i badet.

15 Fremgangsmåden omfatter fortrinsvis, at mate rialet der skal fryses, transporteres ind i tunnelfryseren på en transportør, og at det bevirkes, at materialet falder fra enden af transportøren ned i badet.

Den kryogeniske væske kan fordelagtigt være 20 flydende nitrogen.

Opfindelsen vedrører også en tunnelfryser til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, omfattende en langstrakt tunnel, der hælder nedad og kan roteres omkring sin længdeakse i brug, hvilken tunnel-25 fryser er ejendommelig ved, at indersiden af tunnelen har en overløbskant, der i brug indespærrer et bad af kryogenisk væske nær ved tunnelens øverste indløbsende, og at der er et organ til at indføre materialet, der skal fryses, i badet.

30 Tunnelfryseren kan have en konventionel indløbs tragt, gennem hvilken partiklerne der skal fryses, kan indføres. Fortrinsvis er der imidlertid tilvejebragt en transportør, som er indrettet til at lade partiklerne falde ned i badet. En sådan transportør er fortrinsvis 35 bevægelig i længderetningen i forhold til badet, således at partiklernes opholdstid i badet kan varieres som nødvendigt.

DK 171002 B1 3 Når der benyttes en transportør er der fortrinsvis placeret en sprøjtestang i tunnelen over transportøren, således at der kan sprøjtes kryogenisk væske ud på partiklerne, medens de befinder sig på transportø-5 ren. En sådan sprøjtestang kan være den eneste kilde til kryogenisk væske til fryseren. Alternativt eller i tillæg hertil kan den kryogeniske væske indføres direkte i badet.

Når tunnelfryseren er i brug, indføres partik-10 ler, der skal fryses i den kryogeniske væske, og deres overflader fryses under mindst mulig sammenhobning. Rotationen af tunnelen fører partiklerne gennem tunnellen.

Medens dette arrangement arbejder særdeles godt, 15 når tilførslen af partikler der skal fryses er forholdsvis ensartet, er det konstateret, at partiklerne ikke fryses ensartet, når tilførslen er uregelmæssig.

Dette har tendens til at være tilfældet, når partiklerne der skal fryses er partikler af levnedsmidler.

20 For at reducere dette problem, er det konstate ret, at tunnelen bør have to eller flere overløbskanter .

Det foretrækkes at overløbskanterne er dannet af et bånd i skruelinieform, som er monteret på tunnelens 25 inderside. I brug roteres tunnelen således, at på hinanden følgende bade af kryogenisk væske bevæger sig progressivt mod tunnelens udløbsende. Den tilførte strøm af kryogenisk væske kan justeres med henblik på at opnå den mindst mulige sammenhobning og tilstrække-30 lig frysning af partiklerne.

Der er fortrinsvis tilvejebragt løfteskinner, som kan strække sig mellem tunnelens indløb og overløbskanten nærmest derved, og/eller mellem hosliggende overløbskanter. Sådanne løfteskinner kan f.eks. være 35 forsynet med mange huller for at tillade kryogenisk væske, men ikke partiklerne, at strømme tilbage i det DK 171002 B1 4 tilhørende bad. Alternativt kan løfteskinnerne være monteret med et lille mellemrum fra indersiden af tunnelen for at tillade den kryogeniske væske at strømme tilbage i det tilhørende bad. Formen og konfigurationen 5 af løfteskinnerne kan vælges med henblik på at lette bevægelsen af partiklerne gennem tunnelen eller kan vælges simpelthen så sammenhobning reduceres.

Når overløbskanterne er udformet som et bånd i skruelinieform, kan der være løfteskinner langs hele 10 båndets længde eller blot langs en udvalgt del af dette. I en foretrukken udførelsesform strækker det i skruelinieform forløbne bånd sig over hele tunnelens længde, og løfteskinnerne strækker sig fra den nederste ende til et sted mellem indløbs- og udløbsenden.

15 Opfindelsen vil nu blive nærmere forklaret ved hjælp af nogle udførelseseksempler og med henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 er et noget skematisk tværsnit gennem en udførelsesform af en tunnelfryser ifølge opfindelsen 20 under brug, fig. 2 et noget skematisk tværsnit langs linien II-II i fig. 1, og fig. 3 et perspektivbillede visende i delvis snit en anden udførelsesform af en tunnelfryser ifølge 25 opfindelsen.

Tegningens fig. 1 viser en tunnelfryser, der er betegnet generelt med henvisningstallet 1. Tunnelfryseren 1 omfatter en tunnel 2 som har cirkulært tværsnit. Tunnelen 2 omfatter et rustfrit stålrør 3, 30 som er beklædt med et isolationsmateriale 4 for at reducere varmeoverførsien.

Tunnelen 2 hælder i forhold til vandret, og kan drejes om sin længdeakse X-X. Tunnelen 2 bæres i ikke-viste lejer, og drejes ved hjælp af en endeløs 35 ikke-vist rem, som passerer over et tandhjul, der er i fast forbindelse med tunnelen 2, og som drives ved hjælp af en ikke-vist motor med variabel hastighed.

DK 171002 B1 5

Stødende op til sin øverste ende 5 har tunnelen 2 en overløbskant 6, som strækker sig rundt langs hele den indvendige diameter af tunnelen 2 og rager radialt indad. Da tunnelen 2 hælder i forhold 5 til vandret, afgrænses et bad 7 mellem overløbskanten 6 og den øverste ende 5 af tunnelen 2.

En transportør 8 rager ind i den øverste ende 5 af tunnelen 2 og kan bevæges frem og tilbage i retningen af pilene B-B som ønsket.

10 En sprøjtestang 9, der er forbundet med en kil de til flydende nitrogen via et rør 10, er placeret direkte over transportøren 8 som vist. Et rør 11, der også er forbundet til samme kilde for flydende nitrogen, er også placeret over badet 7.

15 I brug roteres tunnelen 2 om sin længdeakse X-X. Partikler 12 der skal fryses, f.eks. pakket bladselleri, rejer, skinke skåret i terner, urter, hakket kød og kyllingekød skåret i terner, indføres i tunnelen 2 på transportøren 8. Partiklerne ledes først 20 gennem den flydende nitrogen, der sprøjtes ud fra sprøjtestangen 9 og falder derefter ned i badet 7, der er fuldt af flydende nitrogen.

Efterhånden som partiklerne falder ned i den flydende nitrogen, omgives de af en tynd film af kogen-25 de nitrogen, som hindrer hosliggende partikler i at hænge sammen medens overfladerne fryses.

Når tunnelen 2 roterer vælter partiklerne ud over overløbskanten 6, og bevæger sig mod tunnelen 2's udløbsende. Idet partiklerne passerer gennem tunne-30 len 2 afkøles de yderligere ved varmeveksling med kold nitrogendamp fra sprøjtestangen 9 og badet 7. Partiklerne forlader tunnelen 2 ved udløbsenden 13.

Det ses, at det beskrevne arrangement omfatter i det væsentlige alle de individuelle frysefordele, der 35 er ved en immersionsfryser samtidig med, at man har de økonomiske fordele ved en tunnelfryser.

DK 171002 B1 6

Som det ses i fig. 1 strækker tunnelen 2's udløbsende 13 sig ind i et hus 14, som har et fælles udløb 15 for både frosne partikler og kold nitrogendamp. En plade 16 strækker sig tværs over det fælles 5 udløb 15 og er forbundet med en arm 17, som er hængslet om en tap 18. En modvægt 19 er monteret på armen 17 og påvirker pladen 16 mod den viste posi tion. Det forstås, at pladen 16 ikke har en tæt pasning i det fælles udløb 15.

10 Det fælles udløb 15 er beliggende i en skærm 20, som er forsynet med isolering og danner en del af en kanal, der indeholder en udsugningsventil 21.

Tunnelen 2's indløbsende 5 har en afskærmning 22, som har en åbning 23 til optagelse af transportø-15 ren 8.

I brug passerer gasformig nitrogen gennem tunnelen 2 og strømmer nedad mod det fælles udløb sammen med de frosne partikler. De frosne partikler samler sig på pladen 16, medens den gasformige nitrogen strømmer 20 gennem mellemrummene mellem periferien af pladen 16 og det fælles udløb 15. En del af den gasformige nitrogen strømmer også gennem åbningen 23.

En temperaturføler 24 placeret i umiddelbar nærhed af åbningen 23 overvåger temperaturen og ju-25 sterer kapaciteten af ventilatoren 21 for at holde temperaturen en smule under rumtemperaturen. Det forstås at denne temperatur svarer til at en lille strøm af nitrogen strømmer ud fra tunnelen gennem åbningen 23.

30 Som det fremgår af fig. 1 ventilerer skærmen 20 både nitrogen fra det fælles udløb 15 og nogen omgivelsesluft. Dette reducerer eventuelle frostproblemer i skærmen 20.

Det bemærkes også, at der er tætninger 25 og 2-6 35 for at hindre indtrængning af luft mellem tunnelen 2 og huset 14, henholdsvis tunnelen 2 og afskærmningen 22.

DK 171002 B1 7

Det ses endelig, at tunnelen har fire løfteskinner 27-30, som strækker sig gennem tunnelen 2 og rager radialt indad.

Som vist i fig. 1 har afsnittene af løfteskin-5 nerne 27-30 mellem overløbskanten 6 og indløbsenden 5 af tunnelen 2 mange små huller 31, således at den flydende nitrogen forbliver i badet 7 når tromlen roterer. Hullerne 31 er mindre end partiklerne.

Som det bedst fremgår af fig. 2 er løfteskinner- 10 ne 27-30 og overløbskanten 6 svejst til et tyndt rør 32 af rustfrit stål. Røret 32 og løftestængerne 27-30 danner tilsammen en foring, der generelt er angivet med henvisningstallet 33. Foringen 33 omfatter også en flange 34, der er boltet til tunnelen 2 15 ved hjælp af ikke-viste bolte.

Den i figurene viste foring 33 kan fornys ved simpelthen at fjerne transportøren 8 og afskærmningen 22. De ikke-viste bolte, der fastholder flangen 34 til tunnelen 2 fjernes, og hele foringen 33 trækkes 20 ud. En ny foring kan derefter indsættes i tunnelen 2 og boltes på plads.

Det er muligt at foretage forskellige modifikationer af det beskrevne arrangement, f.eks. kan foringen 33 omfatte flere enheder, der kan fastgøres til 25 hinanden før de indsættes i tunnelen 2. Desuden kan der være yderligere fastspændingsindretninger, der rager gennem tunnelen 2 for at holde foringen 33 på plads.

Tunnelen 2 vil typisk rotere med en hastighed 30 på 0-8 omdr/min. og vil have en hældning på fra 2-6®, fortrinsvis 3-4° i forhold til vandret.

Eksempel 1:

En forsøgstunnel med en indvendig diameter på 0,4 m og en længde på 3 m blev givet en hældning på 35 3,24° med vandret, og roteret med 3,125 r/min. Tunnelen 2 frøs med held 180 kg/h hakket blandselleri under anvendelse af 252 kg/h flydende nitrogen.

DK 171002 B1 8

Eksempel 2:

En forsøgstunnel med en indvendig diameter på 0,5 m og en længde på 5 m blev givet en hældning på 4® i forhold til vandret, og blev roteret med 7,2 r/min.

5 Tunnelen 2 frøs med held 66 kg/h persille under anvendelse af 85,8 kg/h flydende nitrogen. En uventet fordel ved denne proces var den næsten totale separation af persillebladene fra stilkene og andet træagtigt materiale.

10 Fig. 3 viser en tunnelfryser, der generelt lig ner tunnelfryseren vist i fig. 1 og 2. Dele i fig. 3 som svarer til dele vist i fig. 1 og 2, er angivet med samme henvisningstal med tilføjelse af en apostrof eller et mærke.

15 Tunnelfryseren 1' adskiller sig fra tunnelfry seren 1 i adskillige henseender. For det første er overløbskanten 6 blevet erstattet af et bånd 6', der forløber i skruelinieform og som er svejst til en foring 3 3', der er fastgjort til et rustfrit stålrør 20 3'. Båndet 6' strækker sig gennem hele længden af tun nelen 2', og afgrænser flere overløbskanter. Flere løfteskinner 27' er tilvejebragt mellem hosliggende overløbskanter fra udløbsenden 13' af tunnelfryseren 1' til en position beliggende i omtrentlig en femtedel 25 af afstanden fra indløbsenden 5' til udløbsenden 13' af tunnelen 2 ' .

Udløbsenden 13' af tunnelen 2' strækker sig ind i et hus 14', der har et udløb 35 for frosne partikler, hvilket udløb åbner sig nedad, og et udløbs-30 rør 36, der strækker sig opad ind i en udblæsningskanal 37, som indeholder en ikke-vist udblæsningsventilator. Der er tilvejebragt et mellemrum 38 mellem udløbsrøret 36 og udløbskanalen 37 for at tillade omgivelsesluft at trænge ind i udløbskanalen 37 og 35 hindre, at der danner sig is på indersiden af udløbskanalen 37.

Claims (14)

1. Fremgangsmåde til frysning af materiale, kendetegnet ved, 10 a) at et bad af kryogenisk væske dannes nær ved det øverste indløb på en nedad hældende tunnelfryser, og b) at materiale der skal fryses indføres i badet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kende tegnet ved, at materialet der skal fryses lades 15 falde ned i badet.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kende tegnet ved, at den omfatter, at materialet, der skal fryses, transporteres ind i tunnelfryseren på en transportør, og at det bevirkes, at materialet falder 20 fra enden af transportøren ned i badet.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at den kryogeniske væske er flydende nitrogen.

5. Tunnelfryser (1; 1') til udøvelse af frem- 25 gangsmåden ifølge krav 1, omfattende en langstrakt tunnel (2; 2'), der hælder nedad og kan roteres om kring sin længdeakse (X-X) i brug, kendetegnet ved, at indersiden af tunnelen (2; 2') har en overløbskant (6; 6'), der under brug indespærrer et 30 bad (7; 7') af kryogenisk væske nær ved tunnelens (2; 2') øverste indløbsende (5; 5'), og at der er et organ (8; 8') til at indføre materiale, der skal fryses i badet (7; 7').

5 PATENTKRAV

6. Tunnelfryser ifølge krav 5, kendeteg- 35 net ved, at organet omfatter en transportør (8; 8), der er indrettet til at lade partikler (12, 12'), der DK 171002 B1 10 skal fryses, falde ned i badet (7; 7') når fryseren (1, 1') er i brug.

7. Tunnelfryser ifølge krav 6, kendetegnet ved, at transportøren (8; 8') er bevægelig i 5 længderetningen i forhold til badet (7; 7'), således at opholdstiden af partiklerne (12; 12') i badet (7; 7') kan varieres.

8. Tunnelfryser ifølge krav 6 eller 7, kendetegnet ved, at den omfatter en sprøjtestang 10 (9; 9'), placeret i tunnelen (1; l') over transportøren (8; 8'), således at den kryogeniske væske kan sprøjtes ud på partiklerne medens de er på transportøren ( 8; 8 1 ) .

9. Tunnelfryser (1') ifølge krav 5-8, k e n - 15 detegnet ved, at den omfatter mindst to overløbskanter ( 6 ' ) .

10. Tunnelfryser ifølge krav 9, kendetegnet ved, at overløbskanterne (6') er dannet af et i skruelinieform beliggende bånd (6'), som er monte- 20 ret på tunnelens (2') inderside.

11. Tunnelfryser ifølge krav 5-8, kendetegnet ved, at den omfatter løfteskinner (27-30; 27' ) .

12. Tunnelfryser ifølge krav 11, kende- 25 tegnet ved, at løfteskinnerne (27-30) strækker sig mellem tunnelens (2) indløbsende (5) og udløbsende (13) .

13. Tunnelfryser ifølge krav 11 eller 12, kendetegnet ved, at løfteskinnerne er monte- 30 ret med et spillerum i forhold til tunnelens inderside.

14. Tunnelfryser ifølge krav 11-13, kendetegnet ved, at løfteskinnerne (27-30) har mange huller (31) for at tillade kryogenisk væske at dræne tilbage til badet, når fryseren (1) er i brug.