DK547687A - Fryseapparat - Google Patents

Description

Opfindelsen vedrører fryseapparater og -fremgangsmåder, og især omdannelsen af sådanne materialer som mejeriprodukter (fløde, mælk, yoghurt), flydende æg, supper, farmaceutiske produkter, mikrobiologiske kulturer, blod og blodkomponenter, proteiner og plast til et fast partikelformet produkt.

Der er fremkommet flere forslag til metoder til frysning af mejeriprodukter til produkter med separate partikler. Fra det britiske patentskrift 1 264 439 kendes en metode til direkte kontakt mellem æg eller et mejeriprodukt og et fortættet gaskølemiddel under opnåelse af pop-corn-lignende partikler. Fra det britiske patent-skrift 1 376 972 kendes et anlæg i lille målestok (ca. 2,3 kg/time pr. indsprøjtningsdyse) til produktion af kugler af æg ved, at ægmaterialet indføres fra dyser i det fortættede gaskølemiddel.

Fra det britiske patentskrift 2 092 880 kendes en fremgangsmåde og et apparat til fremstilling af flydende frosne kugler af væske, fortrinsvis fløde, ved, at væskedråber lades falde ned på eller ind i en fortættet gas. Fra det britiske patentskrift 2 117 222 kendes en fremgangsmåde og et apparat til fremstilling af separate legemer af frossen væske (f.eks. fløde) ved, at en pulserende strøm af væsken ledes ind i eller ind på en strøm af fortættet gas. Opfindelsen vedrører en forbedret udgave af sådanne anlæg, hvor der ved forbedringerne åbnes mulighed for kommercielle operationer i større målestok og en forbedret økonomi.

Ifølge opfindelsen er der angivet et apparat til fremstilling af størknede partikler af et væskeråstof ved direkte kontakt med en kølemiddelvæske, hvilket appa-ratet er ejendommeligt ved, at det omfatter mindst én med kanaler udformet rørledning til transport af køle- middelvæske, tilførselsorganer til transport af en strøm af væskeråstof gennem en eller flere indsprøjtningsdyser til rørledningen eller rørledningerne, udskillelsesorganer til genvinding af størknet produkt fra kølemiddelvæsken og recirkulationsorganer for udskilt kølemiddelvæske, idet rørledningen eller rørledningerne omfatter en eller flere kontaktkanaler, i hvilke væskeråstoffet løber sammen med kølemiddelvæsken, og en eller flere kølekanaler, i hvilke recirkuleret kølemiddelvæske løber i varmeudveksling med mindst én kontaktkanal.

Valget af kølemiddelvæske bestemmmes hovedsageligt af arten og smeltepunktet for det materiale, der skal størkne, og det skal sædvanligvis være ublandbart med dette materiale. Ved mælk og andre mejeriprodukter, flydende æg, mikrobiologiske kulturer og blodkomponenter er kølemiddelvæsken fortrinsvis flydende nitrogen.

Det har vist sig, at en jævn, ikke turbulent strøm af kølemiddelvæske langs kontaktkanalerne mellem råstof og kølemiddel er vigtig til opnåelse af ensartethed og styring af både størrelsen af produktpartiklerne og afkølingsgraden for partiklerne. Flere træk i forbindelse med den kanalformede rørledning forstærker denne ensartethed og styring. Det første krav er, at fordampningen af kølemiddel i kontaktkanalerne skal reduceres til et minimum. Dette opnås ved et arrangement af kontaktkanaler og kølemiddelkanaler, som sikrer at kølemiddelkanalerne fungerer som en. kølekappe for kontakt-kanalerne. Det er ønskeligt, at væggene mellem kanalerne og eventuel kølemiddelvæske i kontaktkanalerne holdes ved en i det væsentlige konstant temperatur. Hvis kølemiddelvæsken er nær sit kogepunkt, forbliver temperaturen langs rørledningen i det væsentlige kontakt, fordi varme udtrækkes fra kontaktkanalerne af den latente fordampningsvarme af væsken i kølékanalerne.

Konfigurationen af kanalerne i rørledningen er fortrinsvis af en sådan art, at recirkuleret kølemiddelvæske strømmer i én retning langs en kølekanal og derpå i en modstrømsretning langs en kontaktkanal.

Ved en foretrukken konfiguration af apparatet skråner de kanalformede rørledninger opad mod det punkt, hvor det væskeformige råstof indføres, så at råstof og kølemiddelvæske strømmer under tyngdekraften langs kontaktkanalen mod udskillelsesorganerne. Ved denne konfiguration foretrækkes det, at der findes en justerbar støtte ved rørledningens øvre ende, så at råstoffets opholdstid i kølemiddelvæsken kan vælges blot ved, at hældningsvinkelen ændres.

Set i tværsnit er hver kanalformet rørledning fortrinsvis en konstruktion i ét stykke udformet med en enkel blødt krummet flade, som danner kontakt- og kølekanalerne og partierne, der forbinder kanalerne med hinanden. Kombinationen af konstruktionen i ét stykke og bløde kurver er gunstig med henblik på ensartet strømning og nemmere rensning af rørledningen. I sin enkleste form kan rørledningen fremstilles af cirkelformet metalrør ved, at en formestang med mindre tværsnit end røret presses mod røret og parallelt med rørets akse, så at en del af rørvæggen bibringes en "sammenklappet" (d.v.s. konkav) form, hvorved der dannes en åben U-for-met kontaktkanal med rørformede partier ved begge ender. Herefter kan rørledningen presses indad til opnåelse af en U-formet konfiguration med mindre bredde, hvorved flere sådanne rørledninger kan monteres i en given bredde i apparatet samtidig med, at den indre kanals dybde forøges. Ved sammenklemningen bibringes rørledningens rørformede endepartiet også en oval form.

Alternativt kan rørledningen dannes af to cylindriske kanaler, der er anbragt i hinanden, idet kontaktkanalen fortrinsvis er den indre kanal til maksimering af kølevirkningen for det i den ydre kanal strømmende kølemiddelvæske. I tværsnit er cylinderne fortrinsvis enten cirkulære eller ovale.

Ved fremstilling af den kanalformede rørledning af et rørformet materiale med eller uden en konkav sektion opnås en stærk, selvunderstøttende enhed, som modstår forvridning ved driftstemperatur og ved nedkøling til denne.

Kontaktkanalen har fortrinsvis en tilstrækkelig lige udstrækning (typisk 10 cm) opstrøms for råstoffets indløbssted med henblik på de ønskede væskestrømningskvaliteter. Denne opstrømsdel af kontaktkanalen har fortrinsvis en udluftningsåbning til udslip af nitrogen-gas. Udluftningsåbningen kan enten være en del af en endelukkehætte eller lukket, og udluftningsåbningen kan blot være en yderligere forlængelse af opstrømsdelen, der er bøjet opad til dannelse af en skorsten og eventuelt med et indsnævret tværsnit. Formålet for udluftningsåbningen er at sikre, at kølekanalen holdes fuld af væske til opnåelse af maksimal kuldeoverføring til kontaktkanalen.

Til yderligere sikring af laminær og ensartet strømning har kontaktkanalens opstrømsdel fortrinsvis en bladkonstruktion. Den kan være dannet af plane plader eller et krumt eller cylindrisk element. Den omfatter fortrinsvis flige, der er bøjet til en form, som kan holde bladet fast på plads.

I sin foretrukne udførelsesform har apparatet et antal med kanaler udformede rørledninger, som hver har en kontaktkanal og en kølekanal, der er anbragt parallelt langs hinanden og er indbyrdes forbundet ved fælles manifolder ved begge ender til fødning af kølemiddel. Alternativt kan en enkel rørledningsdel være udformet med en korrugeret øvre flade til tilvejebringelse af flere åbne kontaktkanaler langs størsteparten af sin længde, men med blot én indre kølekanal for alle kontaktkanalerne .

Valget af størrelsen og antallet af kontaktkanalerne og også den totale foretrukne apparatstørrelse bestemmes i det store og hele af produktkravene. Hvis små partikler (med en diameter på under 4 mm) fortrækkes, kan kontaktkanalerne være tilsvarende smalle, og et større antal kan anbringes i en relativ lille bredde i apparatet. Ved større partikler (med en diameter over 4 mm) skal der foretages et valg mellem et lille apparat med et lille antal brede kanaler og et større apparat til optagelse af bredere kanaler. Apparatets komponenter er dimensioneret til at passe til den produkttype og produktvolumen, der forlader kontaktkanalerne.

Ved alle ud førelses former for apparatet findes der fortrinsvis en kølemiddeltank til levering af kølemiddelvæske til den med kanaler udformede rørledning.

Recirkulationsorganet til kølemiddelvæske omfatter fortrinsvis en pumpe til at løfte den fra det frosne produkt udskilte kølemiddelvæske ind i kølemiddeltanken. Pumpen er fortrinsvis en snegl med en arkimedesskrue og hus, der er fikseret til hinanden og anbragt nær kølemiddeltanken. Skruens skrueflader behøver ikke at strække sig over hele husets bredde, omend dette normalt er tilfældet. De kan danne en dobbeltskruelinie eller multiskruelinie med henblik på større ydelse og jævnere strømning. Ved en endog enklere ud føre Ises form er pumpen til løftning af væsken blot et eller flere roterende spiralrør. Pumper med spiralformede løfteorganer er velegnet til anvendelse ved apparatet på grund af deres lave energibehov og lave rotationshastighed.

De har den fordel, at de ikke frembringer kavitation (d.v.s. damprum) i den pumpede væske.

Udskillelsesorganet til fjernelse af størknet produkt fra kølemidlet kan være et hvilken som helst type filter, som samler det faste stof samtidigt med, at det lader kølemidlet passerer igennem. Ifølge et foretruk-kent aspekt for opfindelsen er udskillelsesorganet en yderligere transportsnegl.

Som beskrevet i det britiske patentskrift 2 117 222 skal frysningen af en råstofvæske i direkte kontakt med en kølemiddelvæske blot være tilstrækkelig til at produktpartiklernes periferi fryses, idet yderligere frysning af partiklernes indre partier finder sted efter denne direkte kontakt. Apparatet ifølge opfindelsen er indrettet til maksimal udnyttelse af kølekapaciteten af den fordampede kølemiddelgas, idet der findes et udskillelsesorgan, som udsætter produktpartiklerne for en strømningsbane og en opholdstid med henblik på intim kontakt med den kolde gas, før partiklerne afgives til et opsamlingssted.

I sin mest foretrukne udførelsesform har skillesneglen flere forskellige sektioner beliggende langs en fælles akse, men udformet som en enkelt roterende enhed.

I rækkefølge fra den eller de med kanaler udformede rørledninger har sektionerne først en åben tromle, som ideelt er keglestubformet med sin mindste diameter mod rørledningen eller rørledningerne, derpå en perforeret cylindrisk tromle indeholdende en eller flere skruelinier med bred stigning. Endelig har skillesneglen en yderligere cylindrisk tromle, der ikke er perforeret og med en eller flere skruelinier til transport af produktet mere langsomt end den første tromle og afgivelse af dette gennem et udløb ved nedstrømsenden (sædvanligvis den øvre ende). Disse skruelinier strækker sig fortrinsvis over hele tromlens indre bredde fra det ydre hus til midterakselen, så at den kolde kølemiddelgas får en lang skrueliniebane gennem tromlen, i hvilken den bringes i kontakt med produktpartiklerne. De er også fortrinsvis udstyret med indadrettede ribber, der bidrager til at ryste det partikelformede faste materiale og forøge kontakten mellem det faste materiale og gassen. Ribberne er anbragt i anlæg mod eller fastgjort til husets indre side. De kan være anbragt langsgående, parallelt med sneglens akse, men i en foretrukken konfiguration danner de en vinkel på betydeligt mindre end 90° med partikelstrømmen, hvorved rystevirkningen yderligere forbedres. De skråtstillede ribber kan passende være dannet af bøjelige metalstænger, der strækker sig fra skrueliniens ene ende til den anden og forløber gennem indhak i skruefladens ydre kant.

Skruelinien i den sidste sektion er fortrinsvis understøttet på midterrøret, som kan være perforeret med henblik på indsprøjtning af rensefluidum via røret, når køleoperationen er fuldført.

Et reservoir, sædvanlig blot en sump, er fortrinsvis tilvejebragt under udskillelsesorganet til opsamling af udskilt kølemiddelvæske til recirkulation. Et filter er fortrinsvis anbragt over sumpen til tilbageholdelse af eventuelle underdimensionerede produktpartikler, som forlader udskillelsessneglen gennem perforeringerne for kølemiddelvæsken.

Endvidere kan der ved de faste materialers udløb fra udskillelsessneglen være anbragt et sorteringsfilter til fjernelse af eventuelle tilbageblevne underdimensionerede eller overdimensionerede partikler.

Alle dele af apparatet, i hvilke kølemiddelvæsken skal forefindes, d.v.s. den eller de med kanaler udformede rørledninger, organet til recirkulation af kølemiddel og organet til produktudskillelse, er fortrinsvis anbragt inden for en isolerende kappe. Ved anvendelse i forbindelse med en kryogenkølemiddelvæske såsom flydende nitrogen er kappen fortrinsvis en dobbeltvægget, vakuumisoleret konstruktion. Dette frembyder den yderligere fordel, at kappen på grund af sin konstruktions-styrke kan danne stativ for apparatet, idet alle andre komponenter er understøttet på eller i dette.

Ifølge et aspekt for opfindelsen er der således angivet et apparat omfattende en isoleret kappe med en reservoirsektion for kølemiddelvæske og to arme strækkende sig udad derfra, hvoraf den ene mod sin ydre ende har indløbsorganer for et væskeformet råstof, der skal fryses, og en eller flere med kanaler udformede rørledninger for kølemiddelvæske gennem i det mindste en del af sin længde, idet den anden arm omfatter et udskillelsesorgan til at fjerne størknet produkt fra kølemiddelvæsken og har mod sin ydre ende udløbsorganer for det størknede produkt. Armene skråner fortrinsvis opad fra reservoirsektionen, idet indløbsarmens hældningsvinkel typisk er 1/2 til 5° i forhold til vandret og udløbs-armens hældningsvinkel typisk er 5 til 30° i forhold til vandret.

I den foretrukne konfiguration for den med kanaler udformede rørledning og udskillesesorganet ligger de to arme i samme lodrette plan. Produktpartiklerne, der forlader rørledningen, passerer således til udskillelsesorganet blot ved en lille retningsændring i vandret plan. Dette arrangement, der er et vigtigt aspekt ved anlæggets kontinuerlige strømningsart, minimerer beskadigelse på de nyfrosne partikler og bidrager til at sikre et ensartet produktkvalitet. Det tillader også en balanceret "udkraget" konstruktion med de to arme strækkende sig i modsat retning fra den centrale sektion (reservoir), hvilket reducerer det nødvendige pladsbehov til et minimum og forbedrer yderligere den nemme adgang med henblik på rensning og vedligeholdelse.

Kappekonstruktion tillader endvider cirkulation af fordampet kølemiddelgas omkring komponenterne i kappen, idet den koldeste mest tætte gas falder ned på appara-tets nederste del og danner et bad af kold gas, som bidrager til at reducere kravene til kølemiddelvæsken til et minimum. Antallet af åbninger i kappen holdes på et minimum, idet antallet af varmeledningsbaner mellem det indre og det ydre herved reduceres. Fordampningen af kølemiddelvæske, som finder sted, etablerer et lille gastryk inde i kappen og hindrer indtrængning af luft og eventuelle forureninger.

En potentiel kilde til indsivning af varme i apparatet udgøres af udløbsorganet, som nødvendigvis findes ved bunden af sumpen for at medvirke til tømning og rensning. Omend der kan anvendes en enkelt tap, foretrækkes det, at der findes et relativt langt tømmerør mellem vakuumkappens indre og ydre væg ved sumpens bund og at der findes en fjederbelastet tap ved indløbsenden fastgjort til et kabel, som strækker sig gennem røret og kan påvirkes fra kappens yderside til at løfte tappene bort fra indløbet. Kablet kan om ønsket være omgivet af en plastmuffe, så at det kan overføre et elektrisk signal fra overvågnings- eller styreenheder inde i apparatet.

Ved normal drift er det eneste udløb fra apparatet det sted, hvor frosne produktpartikler afgives. Det er vigtigt, at der på dette sted findes ventilationsorganer for at undgå den risiko, at fordampet kølemiddelgas, som også afgives ved udløbet, trænger ud i atmosfæren på arbejdsstedet. En fjederflig kan være anbragt på udløbet, så at det kun åbner sig under en tilstrækkelig produktvægt eller et tilstrækkelig indre gastryk. Ventilationsorganerne omfatter normalt en gasudsugningsledning og gasudsugningsventilatorer. Styresystemet for apparatet omfatter fortrinsvis ventilatorregulatorer og også detektionsafbrydere på eventuelt fjerneli-ge låg eller andre lukker, så at styresystemet reagerer på eventuel fjernelse af sådanne lukker ved at skifte ventilatorerne til stor gasudsugningshastighed.

Eftersom driftstemperaturerne ligger under råstoffets temperatur, er det muligt at udnytte de forskellige ekspansionskoefficienter for metal og plastkonstruktionsmaterialer til sikring af, at komponenterne holdes fast sammen ved driftstemperaturen men nemt kan adskilles ved råstoffets temperatur.

Flere af apparatets komponenter er fortrinsvis dannet ved en sådan kombination af metalpartier (sædvanligvis rustfri stål) og plastpartier (sædvanligvis polyethy-len). Plastmateriale krymper ved køling til dannelse af en fast samling med metallet. Komponenterne omfatter den eller de med kanaler udformede rørledninger, transportsneglen eller transportsneglene, manifoldene til fødning af kølemiddel og udstyret til disse. Med hensyn til den med kanaler udformede rørledning udformes alle de udvendige strømnings forbindelser og eventuel fastgørelse af en sådan rørledning til en anden bedst på denne måde. Manifolderne til fødning af kølemiddel er ligeledes fastgjort til de enkelte rørled ninger og til kølemiddelføderøret eller -rørene. Med hensyn til transportsneglene kan skruelinien være af metal, der holdes i et ydre bånd af plast, som krymper på skruelinien. Ved en passende udførelsesform er et hus af tyndt plademetal viklet omkring skruelinien og holdes på plads ved hjælp af plastringe eller plastbånd. Disse bånd kan enten være massive i deres bredde eller være udformet med en langsgående slids, som ophører kort før enderne og tillader båndet at blive holdt ved begge ender ved hjælp af en enkel tap, der er fastgjort til huset.

Krympepasningsaggregater er et vigtigt træk ved opfindelsen og muliggør enkel og økonomisk konstruktion.

I forbindelse med flere andre træk bidrager de også til rensning og vedligeholdelse.

Nem rensning er især vigtig, hvis apparatet skal anvendes til mad- eller medicinprodukter, så at der sikres den størst mulige hygiejne. I denne henseende er et nyttigt træk ved opfindelsen, at der undgås svejse-samlinger, som ellers kan danne sprækker, som er vanskelige at rense.

Forskellig ekspansion af apparatets metalkomponenter, som kunne bevirke forvridning af apparatet, kan undgås ved, at der findes en bælgsektion i sådanne dele samt de ydre arme.

Lejer er overalt i apparatet fortrinsvis udformet til at undgå metal-metalkontakt ved hjælp af en plast- eller keramiklejeblok for metalkomponenter eller omvendt.

Råstoffet bør fortrinsvis være i en homogen, frit strømmende væsketilstand for indsprøjtning i apparatet. En vis forudgående blanding og/eller opvarmning kan være nødvendig for at sikre denne tilstand.

Omend råstofstrømmen er tilbøjelig til at blive brudt op i separate væskepartikler, når den kontakter kølemiddelvæsken, finder denne opbrydning fortrinsvis sted under medvirken af et pulserende system, f.eks. en pe-ristaltisk pumpe. Regelmæssig pulsering bidrager til en ensartet partikelstørrelse. En særlig fordel ved opfindelsen består i, at den tillader en stor indsprøjtningshastighed af pulseret råstof fra hver indsprøjtningsdyse i kontaktkanalen. Typiske pulseringshastigheder er af størrelsesordenen 5 til 30 pulser pr. sekund, hvilket giver en indsprøjtningshastighed, der er mindst ti gange større end i anlæg, hvor den tilførte væske falder ned fra en dyse under tyngdekraft. Eksempler på passende pulseringssystemer omfattere (a) en peristaltisk pumpe med roterende valser, der hviler på en bøjelig tilførselsledning, (b) en peristaltisk pumpe med valser, der er overdimensioneret til at frembringe en længere puls, (c) en peristaltisk pumpe med valser plus en pulseret gastilførsel, (d) en tandhjulspumpe med pulseret gastilførsel og (e) en bøjelig ledning, der gentagne gange sammenpresses ved mekanisk, solenoid eller pneumatisk påvirkning.

Hver med kanaler udformet rørledning har fortrinsvis en enkelt tilførselsledning, der fører til denne rørledning og ikke til nogen anden med henblik på tilførsel af råstofvæske, og hver tilførselsledning har et separat fødesystem.

Tilførselsledningerne for væskeformigt råstof er fortrinsvis indrettet til udtrækning fra indløbet ved hjælp af en glidende fastgørelse til et styr uden for indløbsarmen. Hver tilførselsledning har fortrinsvis en beskyttende gaskappe eller opvarmet isolering for at reducere direkte kontakt med fordampet kølemiddel inde i appara-tet og derved minimere risikoen for frysning, før råstoffet når den med kanaler udformede rørledning. Indsprøjtningsdyserne ligger fortrinsvis på linie, så at råstoffet introduceres i i det væsentlige den samme retning som strømmen af kølemiddelvæske.

Forbindelserne for apparatets kraftdrevne dele er fortrinsvis understøttet af en rørformet overliggende rammekonstruktion. Motorer bør være tilvejebragt i et passende hus sædvanligvis sammen med processtyreorganer og måleorganer. Drivaksler fra motorerne kan være understøttet af den rørformede ramme. Alle motorer har fortrinsvis et drev med variabel hastighed. Herved kan der opnås stor fleksibilitet i de respektive strømningshastigheder for kølemiddel eller råstof og produktpartikler, og herved kan der opnås en stor variation af produktpartikelstørrelse, produktionshastighed og frysegrad.

Der er fortrinsvis tilvejebragt gasskyllede inspektions-porte nær råstofindløbet og midtersektionen, så at fryseoperationen kan overvåges direkte.

Alle låg og lukkehætter bør have passende eftergiveli-ge tætninger (f.eks. tætningsringe af siliciumgummi) for at hindre udslip af kølemiddelgas.

Typiske dimensioner for det foretrukne apparat ifølge opfindelsen er 2 meter for de med kanaler udformede rørledninger og for udskillesneglen, en diameter på 75 cm for midtersektionen og en indvendig diameter på 30 cm for indløbs- og udløbsarmene. Sneglepumpen er skråtstillet ca. 35° i forhold til vandret og snegle-udskilleren ca. 20°. Alle dele er fremstillet så lette som muligt under samtidig opnåelse af tilstrækkelig mekanisk styrke. Den isolerende kappes ydervæg af rustfri stål er 3 mm tyk, den indre væg er 1,5 mm tyk og skylletanken og sneglenes skruelinier er 1,25 mm og sneglenes huse er 0,7 mm tykke.

Ved anvendelse af en sådan enhed til frysning af fløde er strømningshastigheden for det væskeformige nitrogen typisk 8 1 pr. minut gennem hver kontaktkanal, og indsprøjtningshastigheden for fløden er ca. 1/2 1 pr. minut.

Ved et apparat med fem kanaler frembringer sneglepumpen derfor en recirkulationshastighed på 40 1 pr. minut, og skilleorganer leverer ca. 150 kg pr. time af frossen fløde.

Den ensartede størrelse af produktpartiklerne, der kan opnås ved apparatet og ved fremgangsmåderne til anvendelse af dette, har en betydelig tiltrækning på markedet, idet det er muligt for en bruger at vælge produkt-mål eller produktdoser med ensartet størrelse.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et skematisk perspektivisk afbildning af en udførelses form for et fryseapparat ifølge opfindelsen, fig. 2 er et skematisk lodret tværsnit gennem det i fig. 1 viste apparat fra dettes ene ende til den anden, fig. 3 er et mere detaljeret lodret tværsnit af en produktudgave af apparatet, fig. 4 er en plan afbildning delvis i snit af det i fig. 3 viste apparat, fig. 5 viser i større målestok et tværsnit af strømningsforbindende organer i apparatet ifølge fig. 1 til 4 langs linien 111 — 111 i fig. 3, fig. 6 er en forstørret afbildning delvis i snit af den øvre ende af den i fig. 2 og 3 viste, med kanaler udformede rørledning, fig. 7 er en forstørret afbildning delvis i snit af den nedre ende af den i fig. 2 og 3 viste, med kanaler udformede rørledning, fig. 8 er en forstørret lodret afbildning af en transportør til fjernelse af produkter ved det i fig. 1 til 7 viste apparat, fig. 9 er en lodret afbildning af et holdebånd til anvendelse ved det i fig. 1 til 8 viste apparat, og fig. 10 er et lodret tværsnit gennem en alternativ udførelsesform af den med kanaler udformede rørledning langs en linie ækvivalent til V-V i fig. 3.

Det på tegningen viste apparat har en midterzone 2, en indløbsarm 4 med cirkulært tværsnit og en udløbs-arm 6 med cirkulært tværsnit, og alle disse dele er omgivet af en vakuumkappe 8 med en indre væg og en ydre væg henholdsvis 10 og 12. I indløbsarmen 4 findes der fem med kanaler udformede rørledninger 14, der er skråtstillet under en lille vinkel i forhold til vandret og fører gennem indløbsarmen 4 ind i midterzonen 2.

Hver rørledning 14 har en konkav (U-formet) kanal 20, der strækker sig langs en del af rørledningens længde, en omgivet kølekanal 32 og et strømningsforbindende organ 34, der forbinder kanalerne 20 og 32 ved sin øvre ende.

Et indløb 1 for væske der skal fryses fører til en pe-ristaltisk pumpe 22, som føder indløbsrør 16 og tilhørende dyser 18 til indsprøjtning af en pulseret væske-strøm i hver af kanalerne 20. Indløbsrørene 16 er hver især anbragt i en beskyttende muffe 17, og hele ind-' løbsaggregatet 16, 17, 18 er forskydeligt monteret på et styr 23, som har et justerbart stop 15.

Indløbsrørehe 16, skærmene 17 og dyserne 18 er indført i armen 4 gennem en slids i et forseglet isoleret lukke 7 (ikke fig. 1 og 2 - se det følgende). Slidsen har en hætte 9 til at hindre udslip af kølemiddel, når indløbsaggregatet 16, 17, 18 ikke er på plads i armen 4. Låget 7 rummer endvidere et inspektionsrør 13, så at væskeindsprøjtningen kan overvåges. Indløbsaggregatet 16, 17, 18 er vist i fig. 3 i sin stilling uden for armen 4 før drift, (fig. 1 og 2 viser en sidemonteret udgave af indløbsaggregatet med blot et endelukke 58 i armen 4 og et sideindløb 56 for føderørene 16).

Rørledningerne 14 strækker sig i hele armens 4 længde og ind i midterzonen 2. De er drejeligt forbundet ved deres nedre ende og hviler ved deres øvre ende på en fjederarm 21 (fig. 3).

Armen 21 holder rørledningerne 14 i stilling A før drift, hvilket resulterer i en relativ stejl vinkel for rørledningerne 14 og en hurtig strøm af kølemiddeivæske, som bidrager til at bortfeje eventuelle råstofrester fra foregående operationer. Når indløbsaggregatet 16, 17, 18 bevæges til driftsstilling, skubber det rørledningerne 14 ned mod fjederarmen 21, indtil det møder stoppet 15, og holder rørledningerne 14 i stilling B.

Den øvre og nedre ende på hver af rørledningerne 14 er ikke givet en konkav form, men har et cirkulært tværsnit. På stedet nær den øvre ende, hvor det cirkulære tværsnit ændres til et kanalformet tværsnit, findes der en cirkulær port 33. Strømningsforbindelsesorganet 34 er et formgivet blad med bøjelige tilbageholdelsesflige 41 og strækker sig gennem den cirkulære port 33 langs samme akse som rørledningen 14 og opad til rørledningens 14 øvre del og nedad til den ydre kanal 20. Rørledningens 14 øverste ende har en lukkemanifold 19 udstyret med en udluftningsåbning 38 for nitrogengas.

Rørledningernes 14 nedre partiet fører ind i midterzonen 2. Nær hver rørlednings 14 nedre ende bøjer denne på det sted, hvor den konkave form ændres til et cirkulært tværsnit, nedad til dannelse af et cirkulært nedre parti 31 (fig. 7). Lige under hver bøjnings yderside har den ydre flade et indhak 35 til optagelse af et skråtstillet fladt kar 39, som er skråtstillet i en lidt større vinkel end rørledningens 14 dr iftsvinke 1. Karret 39 strækker sig ved sin øvre ende over hele bredden af alle fem rørledninger 14 og holdes fast mod alle fem indhak 35 ved hjælp af ikke viste metalfjedre. Det indsnævres mod sin nedre ende til indføring i et konisk indløbsparti 40 på en snegl 5 til fjernelse af produkt, og denne snegl fører fra midtersektionen 2 gennem udløbsarmen 6. Rørledningernes 14 nedre ender er forbundet med en enkelt manifold 30, som igen er forbundet via et kølemiddelføderør 29 med en kølemiddeltank 28, der ligger i samme lodrette højde som rørledningernes 14 øvre del.

Manifolderne 19 og 30 er forbundet med rørledningernes ender ved krympepasninger (vist i tværsnit i fig. 6 og 7). Rørledningens 14 rørformede ender 86 er udforme til optagelse af tilsvarende rørformede fremspring 87 fra manifolderne. Den således dannede samling er omgivet af en polyethylenring 88, som krymper ved drifts-temperaturerne til dannelse af en hermetisk tætning.

En løftesnegl 24 for kølemiddel, i form af et roterende hus med en indvendig skrue, er anbragt mellem sumpen 26 og kølemiddeltanken 28.

Produktsneglen 5, der roterer som en enkelt enhed, omfatter en indløbskonus 40, en første skrue 42 (i form af en dobbeltskruelinie) i et første cylindrisk parti 44 og en anden skrue 46 (i form af en enkelt skruelinie) i et andet cylindrisk parti 48. Den første skrue 42 har en kortere længde end den anden, men dens dobbelte overflader og bredere stigning er indrettet til at give en hurtigere gennemgang af fast materiale. Cylinderen 44 har slidser, så at væskeformig nitrogen kan tømmes ned i en sump 26. En filterbakke 43 er anbragt under konusen 40 og cylinderen 44 og skråner mod et opsamlingsorgan 45 i et lavere niveau i midterzonen 2.

Skruen 46 er monteret på et perforeret midterrør 81.

En spændestang 80, der er koaksial med røret 81 holder endenav 57 på skruen 46 sammen.

Cylinderens 48 øvre endenav 57 er fastgjort til en plast-trykring 78, som danner en tæt krympepasning på navet 57 ved driftstemperatur. Ringens 78 indre flade danner både et leje og en gastryktætning mod den isolerende kappes 8 ende. Ringens 78 ydre kant hviler på metalle-jeblokke 79 til styring af sneglens 5 øvre ende centralt i armens 6 cirkulære tværsnit. Sneglens 5 nedre ende hviler ligeledes på to plastlejeblokke 74, hvor cylinderen 48 møder det nedre nav 57. Armen 6 har en ydre endehætte 71, der har en ringtætning 72 af silicium og er monteret på en drejelig arm 73 (fig. 3). Ende- hætten 71 har et produktudløb 11 oget hult midterrør 83. Dette rør 83 fungerer som drivaksel fra en transmission 85 til sneglens nav 57 og tjener også ved fjernelse af en ikke vist endeprop som indløb for rensevæske, der passerer gennem det perforerede rør 81 til rensning af sneglen 5 efter fryseoperationen.

Sumpen 26 er udformet med et drænrør 92 med en fjederbelastet tap 95, som påvirkes af et plastovertrukket bøjeligt kabel 93. Ved rotation af et skruefæste 94 åbnes eller lukkes tappen 95 mod sin fjedervirkning.

Cylinderen 48 er udformet med krumme ydre ribber 50 (fig. 8) til forøgelse af rystevirkningen ved udspredning af produktpartiklerne.

Midterzonen 2 har et isoleret låg 62 med et inspektions-rør 63 til overvågning af den fremadskridende frysning. Låget 62 er fastgjort til en giidelig, drejelig holde-arm 69 (fig. 3).

Den isolerende kappe er på begge arme 4 og 6 udformet med en bøjelig bælg 55 (fig. 3 og 4) med henblik på udvidelse og sammentrækning af metal. Båndklemmer 61 er også anbragt på armene 4 og 6 og holder en rørformet ramme 51, som bærer apparatets komponenter uden for den isolerede kappe 8. Disse komponenter omfatter det giidelige fæste 23 for indløbsaggregatet, den drejelige arm 73 for endekappen 71, en motor 66 og dennes drivaksel 59 for den peristaltiske pumpe 22, en motor 68 for dennes drivaksel 60 for løftesneglen 24 og en motor 70 og dennes drivaksel 69 til transmissionen 85 for udskillelsessneglen 5. Motorerne 66, 68 og 70 og processtyreorganerne er anbragt i en styrekasse 67.

Fig. 9 viser konfigurationen af et plastbånd, som an- vendes til at holde transportsneglenes 5 og 24 hus sammen. Båndet er et stykke 75 af bøjelig polyethylen med aflange slidser 76 skåret langs dets akse. Båndet er tilskåret i den størrelse, som kræves for den pågældende komponent. Båndets ene ende er ført omkring en metaltap 77 på husets ydre flade, og båndet strækker sig omkring husets omkreds, idet den anden ende føres da omkring samme tap. Båndet har en sådan størrelse, at det ved omgivelsestemperaturen nemt kan føres omkring tappen, men eftersom det trækker sig sammen ved temperaturerne for væskeformig nitrogen, krymper det og fik-serer huset fast omkring skruen.

Ved den alternative udførelsesform for den med kanaler udformede rørledning 14, der er vist i fig. 10, er tre udvendige kanaler 20 udformet i rørledningens øvre side med en enkelt indre kanal 32. Denne konstruktion tillader et større antal kontaktkanaler i en given bredde i apparatet.

Til tilførsel af kølemiddelvæske til alle udførelses-former for apparatet har midterzonen 2 en tilførsels-ledning 3 og en styreventil 91 (fig. 4).

I drift med væskeformig nitrogen i det i fig. 1 til 9 viste apparat løfter transportsneglen 24 det væskeformige nitrogen fra sumpen 26 til en hosliggende kølemiddeltank 28, og derpå via manifolden 30 til rørledningernes 14 indre kanaler 32. Trykket i tanken 28 bevirker, at den væskeformige nitrogen strømmer op gennem kanalerne 32 til manifolden 19 til et niveau antydet ved en linie 37 (fig. 6), hvilket tilvejebringer en jævn tilførsel af væskeformig nitrogen til kanalerne 20.

Indløbsaggregatet bevæges til driftsstilling, når den væskeformige nitrogen har afkølet apparatet til arbejds-temperatur. Råstof (f.eks. fløde), dér skal fryses, pumpes gennem dyserne 18 og opbrydes til dråber, som fryser omkring deres periferi, når de bevæges ned gennem kanalen 20 med den væskeformige nitrogen. Dråberne og væskeformig nitrogen passerer derpå via karret 39 ind i sneglen 5, hvorfra den væskeformige nitrogen tømmes ned i sumpen 26. Eventuelle produktpartikler med for lille størrelse, som føres ud sammen med den væskeformige nitrogen, opfanges af bakken 43 og deponeres i opsamlingsorganet 45. Skruen 42 fører hurtigt de frosne dråber til skruen 46, i hvilken de rystes langsommere i kold nitrogenudsugningsgas ved rotation af sneglen 5, forstærket af rystestængerne 50.

Temperaturen i sneglen 5 er tilbøjelig til at stige fra indløbet til udløbet, efterhånden som den videre frysning skrider frem. Produkttemperaturen ved sneglens 5 indløb er typisk -110°C og stiger til -50°C ved udløbet.

De frosne dråber, der forlader skruens 46 ende, falder under tyngdekraft gennem udløbet 11 til en passende beholder. Udløbet 11 er forbundet med en gasudstødningsledning, der ikke er vist, og som er udstyret med udsugningsventilatorer med variabel hastighed.

Skruesneglen 24 recirkulerer konstant væskeformig nitrogen til tanken 28, og eventuel yderligere krav om væskeformig nitrogen detekteres af en niveaumåler 84, som aktiverer styreventilen 91 i tilførselsledningen 3 for væskeformig nitrogen. En af fordelene ved apparatet består i dets store virkningsgrad ved udnyttelse af væskeformig nitrogen, så at yderligere nitrogenkrav holdes på et minimum. Denne virkningsgrad skyldes den jævne og direkte kontakt mellem væskeformig nitrogen og råstof i kanalerne 20, den ringe indsivning af varme på grund af den isolerede kappe 8 og dens minimale antal åbninger, kontakten mellem kold nitrogengas og dråber i udskillelsessneglen 5 og den lave masse af alle metaldele, hvilket reducerer nitrogenkravene ved opstart til et minimum.

Efter brug er apparatet nemt at rense og vedligeholde. Varm rensefluidum hældes først ind, hvorpå alle krym-pepasninger mellem metal og plast løsner sig. Rense-fluidummet cirkuleres af cirkulationssystemet for væskeformig nitrogen (24, 28, 14, 40, 42 etc.) og tilvejebringer en god rensningsgrad uden yderligere adskillelse af apparatet. Brugt rensefluidum fjernes gennem sumpdrænet 92.

Hvis yderligere adskillelse er påkrævet, kan alle indre komponenter på grund af deres størrelse nemt trækkes ud gennem en tilstødende åbning i den isolerede kappe 8. Lejekonstruktionen for plast til metal, der er valgt på grund af dennes fordele med hensyn til fast pasning ved lave temperaturer, giver også den fordel, at komponenterne nemt kan trækkes ud uden anvendelse af nøgler eller specielle værktøjer.

Claims (13)

1. Apparat til fremstilling af størknede partikler fra et væskeformigt råstof ved direkte kontakt med en kølemiddelvæske, kendetegnet ved, at apparatet omfatter mindst én med kanaler udformet rørledning til transport af kølemiddelvæsken, tilførselsorganer til at lede en strøm af væskeformigt råstof gennem en eller flere indsprøjtningsdyser til en eller flere kanaler i rørledningen, et udskillesesorgan til fjernelse af størknede partikler fra kølemiddelvæsken og recirkulationsorganer for udskilt kølemiddelvæske, og at den eller hver med kanaler udformet rørledning består af en eller flere kontaktkanaler, i hvilke det væskeformige råstof strømmer sammen med kølemiddelvæsken, og en eller flere kølekanaler, i hvilke recirkuleret kølemiddelvæske strømmer i varmeudveksling med mindst én kontaktkanal.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rørledningen eller rørledningerne skråner opad til et sted, hvor det væskeformige råstof indføres, og har et indløb for kølemiddelvæske ved kølekanalens nedre ende og indbyrdes forbindende organer mellem køle- og kontaktkanalerne ved disses øvre ende til transport af kølemiddelvæske fra kølekanalen til kontaktkanalen.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at rørledningen er udformet i ét stykke omkring sit tværsnit.

4. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregåen-, de krav, kendetegnet ved, at kanalerne i rørledningen er U-formet og har en større dybde end bredde.

5. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at rørledningens eller rørledningernes hældningsvinkel er justerbar.

6. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at der nær kontaktkanalens opstrømsende findes et strømningsstyr til at fremme laminær strømning af kølemiddelvæske langs kanalen.

7. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at rørledningen eller hver rørledning har et endelukke med en gasudluftningsåbning.

8. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det har en skruesneglpumpe til at løfte fra det partikelformede produkt udskilt kølemiddelvæske til en tank, der er forbundet med rørledningen eller hver rørledning.

9. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at udskillelses-organet er en snegl, der har en perforeret tromle og en ikke perforeret tromle, der ligger direkte an mod hinanden og roterer som én enhed på en fælles akse.

10. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at udskillelses-organet er en snegl med en eller flere skruegænger og indad rettede ribber, der bidrager til omstyrtning af produktet, når dette passerer igennem.

11. Apparat ifølge krav 10, kendetegnet ved, at ribberne er krumme stænger, der danner en vinkel på btetydeligt mindre end 90° med strømmen af produkt partikler .

12. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det omfatter en isoleret kappe med en reservoirsektion for kølemiddelvæske og to arme, der skråner opad derfra, hvoraf den ene ved sin øvre ende har et indløbsorgan for det væskeformige råstof og gennem i det mindste en del af sin længde den eller hver med kanaler udformet rørledning, medens den anden arm omfatter udskillelsesorganet.

13. Apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at en eller flere af rørledningerne, transportsneglene og fødemanifol-dene er dannet ved en krympepasningskombination af et indre parti af metal og et ydre parti af plast.

14. Fremgangsmåde til fremstilling af størknede partikler fra et væskeformigt råstof ved direkte kontakt med en kølemiddelvæske i et apparat ifølge et hvilket som helst af de foregående krav.

13. Partikelformet fast materiale fremstillet i et apparat ifølge krav 1 til 12 eller ved en fremgangsmåde ifølge krav 13. Det erklæres hermed, at nærværende beskrivelse og krav modsvarer den oprindelige beskrivelse til PCT/GB87/00135 samt krav der er fremsendt til WIPO. HOFMAN-BANG & BOUTARD A/S