DK173153B1 - Fremgangsmåde og system til nedkøling af slagtevarme svineslagtekroppe - Google Patents

Description

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde og et system til nedkøling af slagtevarme svineslagtekropdele til køletemperatur.

i DK 173153 B1

En kølemetodes egnethed er betinget af et samspil mellem bl.a. type af kølemedium, arbejdstemperatur for kølemediet, strømningsprofilen omkring produktet, der skal nedkøles, 5 produktets orientering i forhold til strømningen, produktets vægt og form, produktets følsomhed for kuldechok og frysning, start- og sluttemperaturen, og tiden, der er til rådighed.

Hvis faktorerne ikke spiller sammen er metoden uegnet til køling af produktet.

I dag nedkøles slagtevarme svineslagtekroppe med kold luft ved en intensiv proces, hvor halve slagtekroppe, parvist ophængt i et hængejern, føres gennem et kølerum, medens der 10 blæses kold luft på kroppene. Den intensive luftkøling (den såkaldte tunnelkøling) udmærker sig ved at holde kølesvindet og PSE-frekvensen nede, men er særdeles energikrævende. Det er desuden almindeligt, at svineslagtekroppe nedkøles batchvist i kølerum med en lufttemperatur på f.eks. 1 °C. Denne proces er ikke så energikrævende som tunnelkøling, men nedkølingstiden er betydeligt længere og kølesvindet er højere.

15 I dansk patent nr. 104.964 er beskrevet en fremgangsmåde ved nedkøling af renset fjerkræ, ved hvilken fjerkrækroppe føres gennem to langstrakte kar med omrørt, koldt postevand. Det andet af disse kar tilsættes is, således at temperaturen holdes på ca. 1 °C. Når kroppene efter Vi time er færdignedkølede, transporteres de direkte til pakkeafdelingen. Der sker en væsentlig krydskontamination mellem fjerkrækroppene.

20 Dansk patent nr. 30.173 angår en fremgangsmåde ved frysning af f.eks. kølet kød og Fisk ved umiddelbar behandling med en stærkt afkølet brine indeholdende f.eks. 15 % kogsalt og op til 20 % glycerol. Denne væske er afkølet til en temperatur, der ligger 2-7 eC under saltopløsningens frysepunkt, dvs. til et godt stykke under -20 °C. I europæisk patent nr. 194.313 er beskrevet en anden fremgangsmåde til frysning af kolde fødevareportioner, ved hvilken 25 portionerne neddyppes i en brine med en temperatur på under -20 °C. Inden nedfrysningen færdigemballeres hver portion i en plastpose og kan således efter nedfrysningen umiddelbart lagres eller distribueres.

DK 173153 B1 2

Det er formålet med opfindelsen at tilvejebringe en ny fremgangsmåde og et system til nedkøling af slagtevarme svineslagtekropdele, der kræver væsentligt mindre energi end ovennævnte tunnelkøleproces, har en væsentligt kortere nedkølingstid end de ovennævnte øvrige nedkølingsprocesser og undgår krydskontamination samtidig med, at en traditionel 5 kødkvalitet opretholdes.

Dette formål opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved, at slagtekropdelene hver for sig indhylles i en folie, at de indhyllede slagtekropdele nedsænkes i et kølemedium i form af brine eller sjap-is med en temperatur på mellem -2 og -20 °C, at der tilvejebringes en relativ bevægelse mellem kølemediet og slagtekropdelene, at 10 slagtekropdelene holdes i kølemediet til de er skalfrosne og har afgivet en varmemængde til kølemediet hovedsagelig svarende til nedkøling af slagtekropdelene fra slagtevarm tilstand til køletemperatur, at slagtekropdelene tages op af mediet, at folien derefter fjernes, og at slagtekropdelene sluttelig tillades at udligne temperaturforskelle.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen har væsentlige fordele i forhold til den intensive 15 luftkøling (tunnelkøling) til nedkøling af slagtekropdele. Kølemetoden kræver væsentligt mindre energi, idet det har vist sig, at energiforbruget kan reduceres med ca. 50 % i forhold til traditionel, intensiv luftkøling af slagtekroppe. Nedkølingstiden for slagtevarme svineslagtekroppe kan desuden afkortes væsentligt, f.eks. med op til 30 %, når der anvendes skal frysning af slagtekroppene.

20 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen har en betydeligt kortere nedkølingstid end batchkøling af slagtekroppe i kølerum med kold luft eller i kar med is-vand.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen medfører et væsentligt lavere kølesvind end både tunnelkøling og batchkøling, og endvidere undgås krydskontamination mellem kroppene.

Det har desuden vist sig, at det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er unødvendigt at 25 bruge særlige strømningstekniske foranstaltninger for at få god varmeoverførsel fra slagtekropdelen til kølemediet. Ved relative strømningshastigheder mellem slagtekropdelene og kølemediet på mellem 0,05 og 0,2 m/s kan opnås nedkølingstider for halve DK 173153 Bl 3 svineslagtekroppe på 60 minutter og mindre. Dette kan opnås ved, at de halve slagtekroppe føres igennem kølemediet med en hastighed, der svarer til en slagtelinies sædvanlige transporthastighed.

Det anvendte kølemedium i form af brine eller sjap-is har en høj nedkølingskapacitet og høj 5 varmeledningsevne, hvilket muliggør anvendelse af højere arbejdstemperaturer end ved tunnelkøling, da varmetransmissionen er meget højere end for luft.

I det foreliggende skal der ved brine forstås vandige opløsninger af faste stoffer, f.eks. salte, eller blandinger af vand og organiske væsker, f.eks. glycoler eller alkoholer (eller kombinationer af opløsninger og blandinger). Brine har den egenskab, at den er frostsikker 10 ved temperaturer under 0 °C og f.eks. kan arbejde ved -7 °C uden at fryse.

Brinen fjerner produktets varme under temperaurstigning og skal derfor køles ved hjælp af et køleanlæg. Brine er fordelagtig ved, at den er let af afkøle i et ydre kølesystem.

I det foreliggende skal der ved sjap-is forstås enten en vandig opløsning af faste stoffer eller en blanding af vand og organiske væsker, som indeholder en isandel i form af partikler (eller 15 kombinationer af opløsninger og blandinger med ispartikler). Sjap-is har den egenskab, at den forbliver strømningsdygtig ved temperaturer under 0 °C (ved arbejdstemperaturen). Fortrinsvis indeholder sjap-isen ikke større isandele end, at den er letflydende og kan pumpes uden besvær. Der anvendes fortrinsvis sjap-is med fine ispartikler, der holder sig svævende, se f.eks. WO-A1-9627298 (Dansk Teknologisk Institut).

20 Sjap-is fjerner varmen fra produktet ved faseomdannelse af is til vand og har derfor en stor nedkølingskapacitet. Sjap-is har fremragende termiske egenskaber (latent smeltevarme) og udviser også gode blandeegenskaber (holder sig homogent og fluidiseret).

Binære blandinger af sjap-is er i praksis zeotrope, dvs. at faseomdannelse fra fast stof til flydende form foregår i et temperaturinterval.

DK 173153 B1 4

Sjap-is giver en række fordele i forhold til briner, såsom bedre driftsøkonomi, mulighed for energilagring og mindre miljøbelastning (højere COP-værdi; COP = coefficient of performance (kW-køling/kW-elforbrug)). På grund af sjap-isens indhold af is kan der lagres en meget stor kuldeydelse i et relativt lille volumen. Dette muliggør produktion af kulde i 5 nattetimerne, hvor el-tariffen er lav. Natdriften vil typisk kunne foretages ved lavere kondenseringstemperaturer med deraf følgende forbedring af COP, og kompressoren kan arbejde under konstante og optimale betingelser. Natdrift betyder, at der kun skal investeres i den halve kølekapacitet, da samme kuldemængde kan produceres på den dobbelte tid.

Selv om der ikke anvendes natdrift, har sjap-isen den fordel, at der skal cirkuleres mindre 10 mængder, end når der anvendes brine.

Ifølge opfindelsen skal kølemediet i form af brine eller sjap-is arbejde i temperaturområdet på mellem -2 og -20 °C. Kølemediets temperatur er fortrinsvis mellem -4 og -12 °C, f.eks. ved -5°C. I de nævnte intervaller er energiforbruget lille, og der fås en tilfredsstillende procestid.

15 Fortrinsvis er hastigheden af den relative bevægelse mellem kølemediet og slagtekropdelene mellem 0,02 og 1 m/s, fortrinsvis mellem 0,05 og 0,2 m/s. Ved sådan tvungen konvektion om slagtekropdelen opnås tilstrækkelig varmeoverføring til, at delen hurtigt kan nedkøles.

Den relative bevægelse tilvejebringes fortrinsvis ved at føre slagtekropdele, der hænger i en hængetransportør, gennem et kar indeholdende kølemediet.

20 Slagtekropdelene indhylles hver for sig i en folie, inden de nedsænkes i kølemediet. Kølemediet og slagtekropdelene holdes derved adskilt fra hinanden under nedkølingen ved hjælp af folien, der forhindrer, at kropdelene udveksler stoffer med kølemediet. Når slagtekropdelene indhylles i hver sin folie, undgås krydskontaminering mellem de enkelte kropdele. Kropdelene taber desuden ikke i vægt, når de er indhyllet i en folie.

25 Der kan anvendes plast-, tekstil- eller gummifolier eller film med tykkelser op til 1 mm. Plast og tekstiler har varmeledende egenskaber, der stort set svarer til slagtekropdelenes. Det DK 173153 B1 5 betyder, at indhylningen i termofysisk sammenhæng kun forøger kropdelene med folietykkelsen, forudsat folien sidder tæt til overfladen. En polyethylenfolie med en tykkelse på 0,15 mm har vist sig at have tilstrækkelig styrke og fleksibilitet til at kunne strækkes over kropdele med fremstående ben, f.eks. halve svineslagtekroppe med afskåret hoved.

5 Polyethylen er det mest anvendte materiale til emballering af kød og kødprodukter.

For at undgå eller reducere forekomsten af luft mellem folien og slagtekropdelens overflade suges luften fortrinsvis ud af indhylningen om slagtekropdelen. Der kan hertil anvendes rør, der har kontakt til de steder, hvor der hyppigt forekommer luftlommer. Luften suges ud, indtil folien sidder tæt ind til kropdelen over så stor et areal som praktisk muligt.

10 Indhylningen kan lukkes tæt, inden nedkølingen påbegyndes ved nedsænkning af den indhyllede kropdel i kølemediet.

Folien omslutter slagtekroppen, mens den befinder sig i kølebadet. Kølemediet presser folien ind mod slagtekroppen, og derved sikres en effektiv varmeovergang fra kropdel til kølemedium.

15 På svineslagteriers slagtelinier fremføres de halve slagtekroppe parvist ophængt i hængejern.

Under sådanne halve slagtekroppes indhylning og transporten af kroppene gennem kølebadet kan halvkroppene forblive på hængejernet, så identifikationen bevares.

Slagtekropdelene kan nedsænkes i kølemediet ved hjælp af f.eks. en lodret stående cylinder, der sænker hængejernet eller et fikstur med hængejernet så langt ned, at slagtekropdelene 20 neddyppes i kølebadet. Kølebadet kan være udformet som et stort kar, i hvilket slagtekropdelene føres rundt i en forudbestemt bane ved hjælp af f.eks. en kædetransportør, der har en lang kæde med fast afstand mellem hængejernene eller fiksturerne for disse.

Efter nedkølingen tages slagtekropdelene op af kølebadet, f.eks. ved hjælp af en anden cylinder. Ved at påføre et svagt overtryk inden for indhylningen vil folien slippe 25 slagtekropdelen og kan fjernes. Hængejernet med de halve slagtekroppe kan derefter overføres til slagteriets sædvanlige giidestangs- eller transportconveyor og sendes videre til et udligningskølerum for udligning af temperaturforskelle.

DK 173153 B1 6

Som fast stof i brinen eller sjap-isen kan anvendes et salt, såsom NaCl. Som organisk væske kan anvendes en alkohol eller glycol. Ved ændring af mængden eller typen af tilsætningsstof kan brinen eller sjap-isens arbejdstemperatur indstilles, så der ikke sker væsentlig udfrysning i brinen eller væsentlig fortykkelse af sjap-isen ved denne temperatur.

5 Som kølemedium anvendes fortrinsvis sjap-is baseret på en vandig NaCl-opløsning eller en blanding af vand og ethanol.

En vandig NaCl-opløsning har gode termiske egenskaber (en smule dårligere end vands), men på grund af korrosion stiller brugen krav til miljøet, kølemediet skal anvendes i. En vandig ca. 20 %'s NaCl-opløsning er frostsikret til -15 °C.

10 En vandig opløsning af andre salte kan anvendes, f.eks. en kaliumacetatopløsning, der har lidt ringere termiske egenskaber, men er attraktiv som kølemedium på grund af opløsningens lave frysepunkt og ugiftighed.

En vandig calciumchlorid-opløsning med 17 vægtprocent calciumchlorid er frostsikret til -15 °C. Opløsningen er korrosiv. En ikke-korroderende opløsning af denne type forhandles under 15 navnet Kølsator, En calciumchloridopløsning er meget billig og egnet til anvendelse sammen med levnedsmidler. Varmekapaciteten er 5-10 % ringere end af NaCl-opløsninger.

En frostsikret kaliumacetat-opløsning kan f.eks. fremstilles ved hjælp af handelsproduktet Aspen Temper -20. Opløsningen har gode termofysiske egenskaber og kan efter fabrikantens udsagn anvendes sammen med levnedsmidler.

20 En blanding af propylenglycol og vand med 33 vægtprocent propylenglycol er frostsikret til -15 °C. Opløsningens termofysiske egenskaber er dårligere end vands, især hvad angår dynamisk viskositet og volumenspecifik varmekapacitet.

En blanding af ethanol og vand med 25 vægtprocent ethanol er frostsikret til -15 °C. De termofysiske egenskaber er dårligere end vands, men bedre end af propylenglycol.

DK 173153 B1 7

Den latente smeltevarme i sjap-is medfører et højere varmeovergangstal og lavere volumenflow end ved anvendelse af en brine. For sjap-is er målt varmeovergangstal, som er to til tre gange større end i briner. De gode varmeovergangstal for sjap-is opnås navnlig ved is-indhold over 15 vægtprocent. Viskositeten er højere end af briner. Tryktabet i cirkulerende 5 sjap-is er jævnt stigende med indholdet af is, indtil en isandel på ca. 30 vægtprocent. Det forøgede tryktab i forhold til at anvende brine skal dog ses i lyset af, at den cirkulerede mængde nedsættes væsentligt på grund af udnyttelsen af sjap-isens latente varme. Totalresultatet er et formindsket krav til pumpeeffekten. Sjap-is kan pumpes med traditionelle centrifugalpumper.

10 Der anvendes fortrinsvis sjap-is med en isandel på højst 35 vægtprocent, især 10-30 vægtprocent.

De gode varmeovergangstal for sjap-is kan anvendes til at nedsætte procestiden.

Ifølge en udførelsesform kan brinen eller sjap-isen indeholde NaCl.

Ifølge en anden udførelsesform kan brinen indeholde 5-25 vægtprocent ethanol.

15 Brinen eller sjap-isen kan med fordel afkøles i et et-trinskøleanlæg, hvilket sparer væsentlige energimængder i forhold til to-trinskøleanlæg, der anvendes ved tunnelanlæg.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen udføres fortrinsvis under sådanne betingelser, at der tilvejebringes et udvendigt varmeovergangstal på mellem 150 og 2500 W/m2K, især mellem 300 og 1000 W/m2K.

20 Ved nedkøling med skalfrysning skifter de termiske egenskaber i det udfrosne lag, og der lagres en stor kuldemængde i den frosne skal. For samme udlignede temperatur er køletiden derfor kortere end uden skalfrysning.

For at undgå kødkvalitetsforringelser skalfryses slagtekropdelene pre-rigor til en given maksimal dybde.

DK 173153 Bl 8

Efter at slagtekropedelene har afgivet en varmemængde til kølemediet, der kan svare til den ønskede sluttemperatur, tages de op af mediet og tillades derefter at udligne temperaturforskelle.

Ved en særlig udførelsesform viderekøles slagtekropdelene i kølemediet efter udligning (post-5 rigor), indtil delene er gennemfrosset.

Ved svineslagtekropdele skal ifølge opfindelsen forstås hele svineslagtekroppe eller halve eller kvarte svineslagtekroppe.

Systemet ifølge opfindelsen til nedkøling af slagtevarme svineslagtekropdele til køletemperatur er kendetegnet ved, at at det omfatter et kar, en indretning til at sænke 10 slagtekropdele, der fremføres af en transportlinie, ned i et kølemedium i karret, en transportør til at føre slagtekropdelene rundt i karret i en forud bestemt bane, et køleanlæg indrettet til at afkøle kølemediet, en indretning til at tage slagtekropdelene op afkølemediet i karret, og en transportør til at sende delene til et udligningskølerum for udligning af temperaturforskelle.

15 Opfindelsen forklares nærmere i de følgende eksempler.

Eksempel 1

Varmeovergangstal for halve svineslagtekroppe

Dette eksempel har til formål at undersøge betydningen af kølemediets strømningshastighed for det udvendige varmeovergangstal for halve svineslagtekroppe. Det udvendige varme-20 overgangstal har væsentlig betydning for nedkølingen af slagtekroppen, idet procestiden stigeT med med faldende overgangstal. En væsentlig forudsætning for at kunne anvende nye nedkølingsmetoder til svineslagtekroppe er derfor, at der kan tilvejebringes et varmeovergangstal, som er tilstrækkeligt højt til, at der opnås en acceptabel nedkølingstid.

DK 173153 B1 9

Undersøgelser i henhold til foreliggende eksempel har imidlertid vist, at det ved anvendelse af et kølemedium med en temperatur under 0 °C ikke alene er muligt at opnå fordelagtige procestider, men at det også kan ske uden særlige strømningstekniske foranstaltninger. Som kølemedium med en temperatur under 0 °C anvendes brine eller sjap-is.

5 Ved anvendelse af brine eller sjap-is som kølemedier kan således opnås procestider på under 60 minutter og mindre, f.eks. 35-50 minutter, med en behersket tvungen konvektion, f.eks. en strømningshastighed af kølemediet på mellem 0,2 og 0,5 m/s.

Et tilstrækkeligt højt udvendigt varmeovergangstal mellem kølemediet og slagtekroppen er en væsentlig forudsætning for opnåelse afkorte nedkølingstider. Det afhænger afkølemediet 10 og strømningsprofilen, herunder svinets orientering i forhold til strømningen.

Der er beregnet følgende varmeovergangstal for halve slagtekroppe, der nedkøles i brine eller sjap-is med tvungen konvektion:

Strømningshastighed Brine Sjap-is (m/s) Varmeovergangstal 15 (W/m2K) 0,1 500 1050 0,2 800 1630 0,5 1660 3070 1,0 2900 5175 20 Det ses, at med sjap-is fås udvendige varmeovergangstal, der er ca. dobbelt så store som for brine, til trods for at sjap-isen har tre gange så høj viskositet som brine. Ulempen med en højere viskositet er altså mere end opvejet af sjap-isens høje Prandl-tal og varmeledningsevne.

En slagtelinies transportør har typisk en hastighed på ca. 0,05 m/s. Hvis slagtekroppene ved denne hastighed føres igennem kølemediet i form af brine eller sjap-is fås et tilstrækkeligt 25 konvektivt bidrag til at tilvejebringe forkortede nedkølingstider.

DK 173153 Bl 10

Ved anvendelse af is-vand-blandinger som kølemedium (dvs. med en temperatur på O °C), må forventes tilsvarende nedkølingstider som ved tunnelkøling af svineslagtekroppe. Is-vand-blandinger som kølemedium for svineslagtekroppe er derfor ikke noget attraktiv alternativ til tunnelkøling af svineslagtekroppe. Køds termiske egenskaber udgør den væsentligste 5 begrænsning for energitransporten, når varmeovergangstallet er større end ca. 500 W/nVK.

Eksempel 2 Kølemediets betydning for nedkølingshastigheden

Dette eksempel har til formål at undersøge forskellige parametres indflydelse på nedkøling af en attrap, der illuderer en varm, halv svineslagtekrop. Attrappen opvarmes til 35 °C i et 10 varmebad og nedkøles ved nedsænkning i et kølemedium i form af brine eller sjap-is. Kølemedierne er baseret på ethanol og vand. Effekten af følgende parametre undersøges: Kølemediets strømningshastighed i forhold til attrappen, kølemediets temperatur og isandelen i sjap-isen.

Som lavt niveau for strømningshastighed vælges 0,05 m/s. Det svarer til kædehastigheden på 15 eksisterende tunnelconveyorer ved en slagtehastighed på 600 svin/time. Som højt niveau vælges en strømningshastighed på 0,12 m/s. Nedkølingsforløbet bestemmes her primært af attrappens (slagtekroppens) termiske egenskaber, idet varmeovergangstallet er større end 500 W/m2K.

Effekten af kølemediets temperatur undersøges ved et højt og et lavt niveau. Det lave niveau 20 -8 °C er fastlagt med henblik på at opnå en endelig skalfrysning. Det høje niveau er valgt med henblik på at undgå skalfrysning, som allerede starter ved ca. -2 °C. Det er dog nødvendigt at tage hensyn til, hvad der håndteringsmæssigt er muligt med sjap-is, og som kompromis er derfor valgt -4 °C som højt niveau.

Der anvendes tre niveauer af isandele. Gibbs faseregel fastsætter to frihedsgrader i sjap-isens 25 ligevægtstilstand. Det er således ikke muligt frit at specificere temperatur og isandel ved en given ethanol-koncentration. Ved det lave niveau er isandelen 0 vægtprocent (= brine). Der DK 173153 B1 11 anvendes en blanding med 25 vægtprocent ethanol (frostsikret til -15 °C). Som mellemste niveau vælges 15 vægtprocent isandel. Ved det høje niveau er isandelen 25 vægtprocent, da højere isandele medfører drastisk stigende viskositet, og der er risiko for at isen klumper sammen.

5 Der anvendes følgende ethanolkoncentrationer, som muliggør de ønskede kombinationer af temperatur og isandel:

Temperatur ( °C) Isandel (%) Ethanol (%) -3,8 15 7 -4,2 25 7 10 -8,0 25 12 -8,2 15 14

Nedkølingen af attrappen sker i et kølekar indeholdende brine eller sjap-is, der cirkuleres i et ydre kølekredsløb. Volumenstrømmen til kølekaret måles, og tilgangsventilen eller pumpens omdrejningshastighed indstilles, således at volumenstrømmen svarer til den ønskede 15 strømningshastighed.

Attrappens varmeafgivelse til kølemediet registreres ved hjælp af termofølere i attrappen. De opnåede måleresultater underkastes statistisk analyse for at fastlægge, hvilken effekt en ændring af parametrene har på attrappens middelvarmeflux (middelvarmeflux defineres ved forholdet mellem den fjernede energimængde og procestiden i kølekaret). Hovedvirkninger 20 og vekselvirkninger undersøges ved multi variansanalyse.

1. Strømningshastighed

Den statistiske analyse viser, at en ændring af strømningshastigheden ikke har signifikant betydning for nedkølingsforløbet, når strømningshastigheden ligger i intervallet fra 0,05 m/s til 0,12 m/s. Kølekarret kan således udformes relativt enkelt, og der er ikke behov for 25 specielle arrangementer til at tilvejebringe høje strømningshastigheder.

DK 173153 B1 12 2. Isandel

Ved en temperatur afkølemediet på -8 °C viser analysen, at isandelen kun har betydning for nedkølingsforløbet ved en isandel på mellem 0 og 15 vægtprocent. Den gennemsnitlige middelflux er 292 W/m2 ved 0 vægtprocent isandel, medens den er 337 W/m2 ved 15 5 vægtprocent isandele. Øges isandelen i sjap-isen fra 15 til 25 vægtprocent opnås ingen mærkbar ændring. Resultaterne viser, at der forekommer en vis grad af skalfrysning. En vis portion is forøger varmeovergangstallet, men dette forhold ændrer sig ikke væsentligt i intervallet mellem 15 og 25 vægtprocent isandel. Ved anvendelse af sjap-is med mellem 15 og 25 vægtprocent is er det således muligt at reducere procestiden med ca. 15 % i forhold til 10 at anvende en tilsvarende ethanolbaseret brine (0 % isandel).

Ved en temperatur af kølemediet på -4 °C er der ingen mærkbar effekt af at ændre isandelen.

Der fås samme nedkølingstid. Det kan skyldes, at der ikke forekommer skalfrysning i væsentligt omfang. En forbedring af varmeovergangstallet udover 500W/m2K reducerer ikke nedkølingstiden mærkbart, da attrappens termiske modstand mod varme-transport bliver den 15 dominerende faktor.

3. Temperatur

Analysen viser, at kølemediets temperatur har væsentlig betydning for nedkølings forløbet.

Ved reduktion af temperaturen fra -4 °C til -8 °C forøges middelfluxen med ca. 20 % for både sjap-is og brine. Det er sandsynligt, at der kan opnås en yderligere reduktion af 20 nedkølingstiden ved at sænke temperaturen af kølemediet endnu mere, men samtidig forøges skalfrysningen, så der er risiko for kødkvalitetsforringelser. Desuden stiger energiforbruget.

For en typisk skruekompressor vil enerigiforbruget stige 10-12%, når sugetrykket sænkes fra -15 °C til -18 °C. Endvidere vil anlægomkostningeme stige, fordi kompressorenes kapacitet reduceres.

DK 173153 Bl 13 4. Procestid

Undersøgelsen viser, at der med brine eller sjap-is af -4 °C kan regnes med nedkølingstider på ca. 70 minutter for svineslagtekroppe på 74 kg. For brine af -8 °C kan der regnes med en procestid på ca. 60 minutter. Sjap-is af -8 °C med en isandel på mellem 15 til 25 vægtprocent 5 giver det hurtigste nedkølingsforløb. Procestiden kan forventes at være ca. 50 minutter.

Nedkøling af halve slagtekroppe ved hjælp af et kølemedium i form af brine eller sjap-is giver således attraktive procestider ved en temperatur af kølemediet i intervallet mellem -4 og -12 °C.

Eksempel 3 10 Sammenligning med traditionel tunnelkøling

Dette eksempel tjener til sammenligning af den omhandlede nedkøling i et kølemedium i form af brine eller sjap-is med traditionel tunnelkøling af halve svineslagtekroppe.

Det forudsættes, at der er tale om 75 kg tunge svineslagtekroppe, der fremføres på en slagtelinie med en slagtekapacitet på 600 svin/time. Kuldebehovet er således 1700 kW.

15 1. Tunnelkøling

Tunnelkøleanlægget, der anvendes til traditionel tunnelkøling med luft som kølemedium, omfatter et to-trins ammoniakkøleanlæg. Lavtryksanlægget består af tunnel fordampere, skruekompressorer, stempelkompressorer, en lavtryksseparator, rør og ventiler. Kompressorerne har en kapacitet på 1700 kW ved -35 °C/-10 °C. Højtryksanlægget består af 20 skruekompressorer, stempelkompressorer, en mellemkøler, kondensatorer, recipient, rør og ventiler. Kompressorkapaciteten på højtrykssiden er 2200 kW ved -10 °C/35 °C. Fordamperens areal varierer efter placeringen i tunnelen, dvs. at der er mindre, men flere fordamperer i begyndelsen af procesforløbet, hvorimod fordamperarealet er fordoblet i slutningen af tunnelen, mens antallet af fordampere er tilsvarende reduceret.

DK 173153 B1 14

De halve svineslagtekroppe nedkøles fra slagtevarm tilstand til 7 °C på 70 minutter. Kølesvindet er 0,8 % af slagtekroppenes vægt. Det krævede areal til køletunnel er ca. 0,7 m2/svin. Anlægget har et højt elforbrug til drift af kompressorer og ventilatorer i tunnelen.

2. Køling med brine 5 Køleanlægget, der anvendes til nedkøling af halve slagtekroppe ved hjælp af brine, omfatter et et-trins ammoniakkøleanlæg, opbygget af en pladevarmeveksler, skruekompressorer, stempelkompressorer, væskeseparator, kondensatorer, recipient, rør og ventiler. Kompressorernes samlede kølekapacitet er 1700 kW ved -15 °C/35 °C.

Brinen består af en blanding af 25 vægtprocent ethanol og 75 vægtprocent vand, der rummes 10 i et kølekar. Ved hjælp af køleanlægget holdes brinens temperatur på -8 °C. Efter indhylning af de halve slagtekrope i en folie nedsænkes de i kølekarret, der rumme 700 m3 brine. I køleanlægget cirkulerer ca. 5 m3 brine.

Målinger viser, at det er unødvendigt at anvende pumpeenergi til at skabe cirkulation af brine i karet. Anlæggets pumper skal alene tilføre kold brine til karet svarende til kuldebehovet.

15 Opvarmning af brinen i karret forudsættes at være 2 °C. Pumperne cirkulerer 720 m3 brine pr. time. Tryktab i systemet er estimeret til maksimalt at være ca. 300 kPa (30 mVS). Der anvendes to pumper med et samlet effektforbrug på ca. 90 kW.

Brinen køles i kølesystemet fra -6 til -10 °C. I en blandesløjfe cirkuleres den halve mængde returbrine, dvs. 360 mVtime. Tryktabet i blandesløjfe og pladevarmeveksler sættes til ca. 150 20 kPa (15mVs). Der anvendes en pumpe med et effektforbrug på ca. 25 kW.

Slagtekroppene nedkøles til 7 °C på 59 minutter. Svindet er 0 %. Arealbehovet er kun 0,4 til 0,5 m2/svineslagtekrop, da nedkølingen sker hurtigere end ved tunnelkølingen. Et-trinsanlægget kræver kun den halve plads i maskincentralen.

DK 173153 B1 15 3. Køling med sjap-is Køleanlægget, der anvendes til køling af halve slagtekroppe ved hjælp af sjap-is, omfatter et et-trins ammoniakkøleanlæg, opbygget af en sjap-isgenerator, en sjap-isbeholder, skmekompressorer, stempelkompressorer, væskeseparator, kondensatorer, recipient, rør og 5 ventiler. Kompressorernes samlede kølekapacitet er 850 kW ved driftspunktet -15 eC/35 °C. Sjap-isen fremstilles på en sjap-isgenerator med en kapacitet på 850 kW.

Sjap-isen fremstilles på basis af 12 vægtprocent ethanol og 88 vægtprocent vand. Sjap-isen føres til et kølekar, der rummer 700 m3 sjap-is. I sjap-iskølesystemet og buffertank cirkulerer ca. 10 m3 sjap-is.

10 Til produktion af sjap-is anvendes en generator med mekanisk omrøring for at undgå fastfrysning af ispartikler på væggen mellem primær og sekundærkølemiddel. Til omrøring i generatoren anvendes ca. 10 % af køleeffekten.

På grund af den store kuldekapacitet, der er i sjap-isens isandel, kan en stor del af kuldebehovet produceres og akkumuleres elværkets Iavtarifperioden. Den akkumelerede 15 kuldemængde anvendes om dagen i driftsperioden. Sjap-isen skal omrøres ved lagring. Den anvendte energi til omrøringen, der foregår ved hjælp af propellere, er omtrent 1 procent af køleeffekten, dvs. ca. 20 kW.

Sjap-isen tilføres kølekaret med 25 vægtprocent isandel og fjernes med 15 vægtprocent isandel; således skal der cirkuleres 130 m3 sjap-is pr. time.

20 Sjap-is med 25 vægtprocent isandel er mere viskos end en brine, og tryktabet i rør er typisk 3-4 gange større ved samme strømningshastighed. Med en strømningshastighed på 0,5 m/s eller mindre kan der regnes med samme systemtryktab som for brinen.

Slagtekroppene nedkøles til 7 °C på 49 minutter. Svindet er 0 %. Et-trinsanlægget kræver kun den halve plads i maskincentralen.

DK 173153 Bl 16 4. Beregninger

Ud fra ovenstående forudsætninger viser beregninger, at investeringer til brine- og sjap-iskøleanlæggene er ca. 30 % lavere end til tunnelkøleanlægget.

Driftomkostningerne er kun ca. 1/4 af omkostningerne til drift af tunnelkøleanlægget.

5 Elomkostningerne udgør en væsentlig del af driftomkostningerne. De er reduceret til halvdelen ved baneanlægget og til en trediedel ved sjap-isanlægget.

Brinekøling reducerer procestiden fra 70 til 59 minutter. Ved sjap-iskøling er procestiden reduceret til 49 minutter.

Ved brine- og sjap-isanlæggene er svindet 0 %, da kroppen på grund af indhylningen i folie 10 er forhindret i at afgive fugt.

Analysen viser således, at der i forhold til den i dag anvendte tunnelkøling er opnået meget væsentlige el-besparelser, en reduktion af procestiden og en reduktion af vægttabet.

Anvendelse af sjap-is som kølemedium er økonomisk mere attraktiv end køling med brine.

Eksempel 4 15 Sjap-issammensætninger

Dette eksempel angiver egnede sammensætninger af sjap-is.

Sjap-isen, der anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen baseres hensigtsmæssigt på et kompromis mellem is-andelen og viskositeten ved arbejdstemperaturen. Ved en arbejdstemperatur på mellem -4 og -6 °C kan der anvendes forholdsvis svage koncen-trationer 20 af det frysepunktsnedsættende middel, f.eks. 2-15 vægtprocent ethanol, propylenglycol eller NaCl.

DK 173153 B1 17 Målte egenskaber af forskellige sjap-is-blandinger fremgår af nedenstående tabel.

Tilsætning- Vægt-% Starttemp.*' for Temp.fald v. isandel"' stof isdannelse (eC) (°C) (%) 5 NaCI 2 -1,6 0,2 50 4 -3,0 1,0 50 6 -4,5 1,2 40

Ethanol 3 -1,2 0,5 40 6 -2,5 0,5 40 10 10 -4,2 0,6 40

Propylenglycol 6 -1,6 0,4 40 10 -2,6 0,5 35 15 -4,1 0,9 35 15 Bern.: *) ± 0,5 °C; **) ± 10 %

Temperaturændringen ved faseomdannelsen af is til vand er det samme for alle tre typer.

Ved et givet ønsket frysepunkt giver NaCI den mest vandholdige blanding.

Beregnede værdier for densitet, dynamisk viskositet og varmekonduktivitet for blandinger med frysepunkt i intervallet -4 til -5 “C viser, at sjap-is baseret på NaCI har de bedste 20 termofysiske egenskaber af de tre.

Energiindholdet pr. kg sjap-is er en direkte funktion af is-indholdet. Af hensyn til den dynamiske viskositet er det mest praktisk at anvende sjap-is med et is-indhold på under 35 vægtprocent, især under 30 vægtprocent.

Claims (12)

1. Fremgangsmåde til nedkøling af slagtevarme svineslagtekropdele til køletemperatur, kendetegnet ved, at slagtekropdelene hver for sig indhylles i en folie, at de indhyllede slagtekropdele nedsænkes i et kølemedium i form af brine eller sjap-is med en temperatur på 5 mellem -2 og -20 °C, at der tilvejebringes en relativ bevægelse mellem kølemediet og slagtekropdelene, at slagtekropdelene holdes i kølemediet til de er skalfrosne og har afgivet en varmemængde til kølemediet hovedsagelig svarende til nedkøling af slagtekropdelene fra slagtevarm tilstand til køletemperatur, at slagtekropdelene tages op af mediet, at folien derefter fjernes, og at slagtekropdelene sluttelig tillades at udligne temperaturforskelle.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kølemediets temperatur er mellem -4 og-12 °C.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hastigheden af den relative bevægelse mellem kølemediet og slagtekropdelene er mellem 0,02 og 1 m/s.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den relative bevægelse tilvejebringes 15 ved at føre slagtekropdele, der hænger i en hængetransportør, gennem et kar indeholdende kølemediet.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der anvendes sjap-is med en isandel på højst 35 vægtprocent, især 10-30 vægtprocent.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at brinen eller sjap-isen indeholder NaCl.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at brinen eller sjap-isen indeholder 5-25 vægtprocent ethanol.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at brinen eller sjap-isen afkøles i et et-trinskøleanlæg. DK 173153 B1

9. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den udføres under sådanne betingelser, at der tilvejebringes et udvendigt varmeovergangstal for slagtekropdelene på mellem 150 og 2500 W/nrK, fortrinsvis mellem 300 og 1000 W/nrK.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at slagtekropdelene skalfryses pre-rigor 5 til en given maksimal dybde.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kølingen af slagtekropdelene i kølemediet fortsættes efter udligning (post-rigor), indtil delene er gennemfrosset.

12. System til nedkøling af slagtevarme svineslagtekropdele til køletemperatur, kendetegnet ved, at det omfatter et kar, en indretning til at sænke slagtekropdele, der fremføres af en 10 transportlinie, ned i et kølemedium i karret, en transportør til at føre slagtekropdelene rundt i karret i en forud bestemt bane, et køleanlæg indrettet til at afkøle kølemediet, en indretning til at tage slagtekropdelene op afkølemediet i karret, og en transportør til at sende delene til et udligningskølerum for udligning af temperaturforskelle.