EP4348133A1 - Method and apparatus for producing frozen products - Google Patents
Method and apparatus for producing frozen productsInfo
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- EP4348133A1 EP4348133A1 EP22730895.4A EP22730895A EP4348133A1 EP 4348133 A1 EP4348133 A1 EP 4348133A1 EP 22730895 A EP22730895 A EP 22730895A EP 4348133 A1 EP4348133 A1 EP 4348133A1
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- EP
- European Patent Office
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- snow
- volume
- carbon dioxide
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- Pending
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Classifications
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- F25D13/00—Stationary devices, e.g. cold-rooms
- F25D13/06—Stationary devices, e.g. cold-rooms with conveyors carrying articles to be cooled through the cooling space
- F25D13/067—Stationary devices, e.g. cold-rooms with conveyors carrying articles to be cooled through the cooling space with circulation of gaseous cooling fluid
Definitions
- the invention relates to a method and a device for producing frozen products, in particular for producing so-called IQF (Individually Quick Frozen)
- Cooling tunnels are known from WO 2010/104526 A1, EP 2594870 A1, EP 3333521 A1, which are equipped with mechanical devices, for example camshafts or vibrating screens, with which the products are to be set in motion during the freezing process and thus prevented from doing so to freeze to each other.
- mechanical devices for example camshafts or vibrating screens
- the object of the present invention is therefore to specify a method and a device for rapid cooling of products, in particular for the production of IQF products, which overcome the disadvantages of the prior art and which are also particularly suitable for the production of frozen portions of liquid starting products.
- a mold impression is pressed into a surface of the volume of snow, forming at least one depression in the volume of snow,
- At least one product to be cooled is filled into the at least one recess and
- the volume of snow filled with the at least one product is fed to a cooling device in which the product is thoroughly cooled.
- carbon dioxide snow is first produced in a predetermined quantity. This is done, for example, in that pressurized liquid carbon dioxide is expanded at an expansion nozzle to form a mixture of carbon dioxide snow and carbon dioxide gas, and the carbon dioxide snow is then piled up to form a volume of snow.
- the volume of snow can either be produced directly on site, for example by means of a snow horn that is arranged above a work area in which the volume of snow is provided; in this case, the carbon dioxide snow produced falls directly into the work area.
- the snow is first produced in a separate facility and then fed to the work area over a more or less long transport route.
- the working area in which the volume of snow is provided is either stationary, with at least the means for embossing the mold and for filling the product being fed to the working area one after the other, or the working area is designed to be movable, for example on a conveyor belt, and is successively stationary means for embossing the mold impression, the means for filling the product and the cooling device.
- means can be present that support the formation of the snow volume in the work area and, in particular, cause a lateral limitation of the snow volume produced during the accumulation of the carbon dioxide snow, such as fixed or movable lateral wall elements or profile elements on a conveyor belt.
- a mold impression is then embossed into a surface of the volume of snow by means of a press.
- the press is equipped with a pressing mold which has at least one protruding profile which leaves at least one depression in the volume of snow when pressed.
- the product is then filled into the depression or the plurality of depressions.
- the product quickly freezes on its surface as a result of contact with the carbon dioxide snow present at around -79°C.
- the carbon dioxide snow present between the depressions effectively prevents the products from freezing to one another.
- the snow volume is compacted overall by the pressing and thus stabilized for further treatment, in particular for further transport to the cooling device.
- An atmosphere is preferably maintained in the cooling device, which has a temperature equal to or slightly above the sublimation temperature of carbon dioxide, so that the volume of snow gradually sublimates during the course of the cooling process and the frozen, now in separate Individual parts present product remains, which can then be packaged or fed to further processing. For this reason, it is advisable to operate the cooling system with liquid carbon dioxide, which can be taken from the same source as that used to generate the snow volume. However, it is not excluded according to the invention that the carbon dioxide snow is only removed in a later process step; in this case, the temperature in the cooling device can also be below the sublimation temperature of carbon dioxide.
- the product can be a chunky product, such as a piece of fruit or vegetable, or a product that is liquid or pasty during filling, which is poured into the depression(s) of the mold impression and portioned in this way, such as sauces , fruit juice or a previously melted, for example fatty product.
- a device according to the invention for producing frozen products has at least the following components (hereinafter also referred to as “stations”): A device for providing a volume of snow, a press equipped with a mold with at least one protruding profile for embossing a mold impression into a surface of the volume of snow below Formation of at least one depression, a dosing device for feeding at least one product into the at least one depression and a cooling device for finally cooling the product.
- the device for providing a volume of snow preferably comprises a device for generating a predetermined amount of carbon dioxide snow, in which carbon dioxide snow is generated by expanding pressurized liquid carbon dioxide.
- a snow horn which is arranged above a working area intended for providing the snow volume, so that the carbon dioxide snow generated in the snow horn falls down onto the working area under the effect of gravity and forms the snow volume.
- the snow horn is connected to a liquid carbon dioxide supply line which contains a valve by means of which the amount of carbon dioxide supplied to the snow horn can be controlled.
- the volume of snow is generated in a separate device and then fed to the work area in which the volume of snow is provided.
- a device for dosing carbon dioxide snow can be used, as is described in more detail in EP 3 222946 A1 or EP3433552 A1.
- carbon dioxide snow is continuously produced by expanding liquid carbon dioxide supplied via a supply line in a storage container and temporarily stored there.
- the storage tank is equipped with an output unit, by means of which a defined quantity of carbon dioxide snow is separated from the snow collected in the storage tank at defined time intervals, ejected from an opening on the side or on the bottom of the storage tank and transported to the work area, for example by means of a chute or a conveyor belt - or falls down onto it - and forms the volume of snow there.
- the carbon dioxide gas produced during the expansion of the liquid carbon dioxide is separated from the carbon dioxide snow in the storage tank before it is fed to the work area. On the one hand, this avoids the stratification of the snow volume in the working area being disturbed by any turbulent gas flows, and on the other hand, safe removal of the carbon dioxide gas is ensured. With such an arrangement, in particular, a large number of snow volumes can also be provided in quick succession.
- a container in the working area into which the carbon dioxide snow is placed.
- the term “container” is to be understood here in very general terms and is intended to refer to any means, possibly only temporarily available, into which a volume of snow can be filled. For example, this is a container that is closed on the underside and on its side walls.
- means for the lateral and/or underside delimitation of the snow volume such as movable or flexible delimiting elements, are provided only during the production of the snow volume.
- such funds can also be realized by parts of a conveyor belt on which the volume of snow or individual stations of the device according to the invention passes through.
- the press comprises a motor-driven, for example pneumatically operated, drive unit and a die.
- the press mold fitted with one or more protruding profiles serves to emboss a mold impression into a surface of the volume of snow, which has a depression or depressions corresponding to the profile or profiles.
- An indentation is in particular adapted to the shape of an individual product, in particular an IQF product;
- a depression in the mold impression preferably represents a casting mold which, after freezing, shapes the shape of the frozen product.
- a product is then filled into the recess(es) of the mold impression by means of the dosing device, ie either as a single piece or as a predetermined quantity of a liquid, molten, pasty or pulpy product.
- the cooling device is used for the complete cooling of the product or products placed in the recess or recesses of the mold impression.
- An atmosphere is preferably maintained in the chiller at a temperature equal to or slightly above the sublimation temperature of carbon dioxide, so that the volume of snow gradually sublimes during the course of the chiller process, leaving the product now in separate, solid pieces.
- the device for producing carbon dioxide snow, the press and the dosing device and optionally also the cooling device are arranged along a transport device which is connected to transport means for transporting the volume of snow is equipped.
- the means of transport are a conveyor belt on which the volume of snow is first produced and on which the volume of snow is then fed to the press and the dosing device.
- the same means of transport can subsequently also transport the volume of snow or the products contained therein into or through the cooling device; however, a preferred embodiment provides for the cooling device to be functionally separated from the other stations.
- separate transport devices are therefore provided for the cooling device on the one hand and for the other stations of the device on the other hand. In this way, the latter can be combined with different cooling devices; In this case, in particular, a cooling device that is already present at a customer can continue to be used as the cooling device.
- a cooling tunnel for example in the form of a linear freezer or a spiral freezer, is used as the preferred cooling device.
- the cooling tunnel is preferably operated with liquid carbon dioxide as the cooling medium, but other cooling concepts are also conceivable, for example with cold air or liquid nitrogen as the cooling medium.
- the press is equipped with an exchangeable die. If necessary, the mold can be detached from the press and replaced with a mold that leaves a different shape imprint in the volume of snow. As a result, the device can be adapted to different cooling tasks and used in particular for the production of different IQF products.
- a preferred use of the invention is in the quick freezing of food products or of pharmaceutical or biotechnical products.
- the invention is suitable for rapid cooling of individual products (IQF products).
- IQF products for example, the invention is suitable for producing portionable products, for example liquid or pasty foods such as sauces, soups, juices or cooked vegetables, which can be stored at frozen temperature (-18° C.) and removed from the packaging in individual portions for consumption.
- portionable products for example liquid or pasty foods such as sauces, soups, juices or cooked vegetables, which can be stored at frozen temperature (-18° C.) and removed from the packaging in individual portions for consumption.
- the device 1 shown in Fig. 1 for freezing frozen products, in particular IQF products, is constructed in two parts in the exemplary embodiment shown here, with a shaping and dosing unit 2 and a cooling device 3.
- the shaping and dosing unit 2 comprises a device 4 for providing carbon dioxide snow, a press 5, a dosing device 6 and a transport device 8.
- the transport device 8 is equipped with a circulating conveyor belt 9, the upper strand 7 runs below the device 4, the press 5 and the dosing device 6 and is moved in the direction indicated by the arrow 10 during operation.
- the conveyor belt 9 slides between two fixed, vertical side walls of the transport device 8, of which only the rear side wall 11 is indicated here.
- sealing means can be provided, which create a transition between the conveyor belt 9 and the side walls 11 that is impermeable at least to carbon dioxide snow particles, without impairing the mobility of the conveyor belt 9 .
- the conveyor belt 9 is provided with stud profiles 12 made of a flexible and cold-resistant material, for example Teflon, which are arranged at regular intervals and protrude vertically from the upper strand 7 of the conveyor belt.
- a snow horn for example, can be used as a device for providing carbon dioxide snow, which is arranged above the conveyor belt 9 and in which the carbon dioxide snow produced in it falls directly onto the surface of the conveyor belt 9 enclosed between the side walls 11 and two adjacent lug profiles 12.
- the device 4 comprises a storage container 13, within which a mixture of carbon dioxide gas and carbon dioxide snow is produced by expanding liquid carbon dioxide which is supplied via a supply line 14. While the carbon dioxide gas is discharged via an exhaust pipe 15 and, if necessary, supplied for further use, the carbon dioxide snow collects in the bottom area of the storage container 9.
- a dispensing unit 16 in which a precisely metered quantity of carbon dioxide snow is measured and, via a dispensing opening 17, the can be opened and closed by means of a device not shown here, is applied to the conveyor belt 9.
- the discharge opening 17 is arranged directly above the upper run 7 of the conveyor belt 9 and the metered quantity of snow falls onto the conveyor belt 9, or the discharge opening 17 is located to the side of the conveyor belt 9 and the metered quantity of snow is removed by means not shown here, for example a chute or a conveyor belt, transported to the conveyor belt 9.
- the side panels 11 and adjacent lug profiles 12 prevent the carbon dioxide snow supplied from escaping laterally and thus form a container that enables the carbon dioxide snow to be stacked to form a volume of snow.
- a volume enclosed by the side panels 11 and two adjacent lug profiles 12 of the conveyor belt 9 is therefore referred to below as a “container”.
- a snow horn or a feed hopper charged with carbon dioxide snow can also be used as a device for providing carbon dioxide snow, which is arranged above the conveyor belt 9 and in which the carbon dioxide snow produced or fed in it falls directly into the container (here Not shown).
- the press 5 comprises a press mold 19 fitted with protruding profiles 20 made of a solid material, for example stainless steel, the base area of which corresponds almost to the area enclosed by two successive cleated profiles 12 and the side walls 6 (ie the area of the container).
- the profiles 20 arranged on the pressing mold 19 have, for example, the shape of cylinders or cubes and correspond in size to production units of frozen products.
- the mold 19 is detachably mounted on the press 5 and can, if necessary, e.g. for the manufacture of other products, can be exchanged for a correspondingly different pressing mould.
- the compression mold 19 is functionally connected to a drive unit 21 that is operated pneumatically, for example, in a manner that is known per se and is not of interest here.
- the dosing device 6 comprises a reservoir 22 for a liquid or liquefied, for example molten, product and a dosing funnel 23 connected to it.
- the cooling device 3 is a device with a cooling chamber 25 in which a cold atmosphere is maintained.
- this is a cooling tunnel (shown here only partially, with its beginning and end sections) in which the products to be cooled are conveyed through the cooling chamber 25 in the direction of arrow 24 to an outlet 27 by means of a transport device 26 .
- liquid carbon dioxide is brought in from a tank 28 via the feed line 14 and expanded in the device 4.
- the point in time and the duration can be set on a motor-controlled valve 29 by means of a controller that is not shown here.
- a mixture of carbon dioxide snow and carbon dioxide gas is formed in the storage tank 13 .
- the carbon dioxide gas is discharged via the exhaust pipe 15, the carbon dioxide snow collects at the bottom of the storage container 13.
- a metered amount of carbon dioxide snow is applied to a container delimited by two consecutive lug profiles 12 and the two side walls 11 and is layered in this to a snow volume 30 on.
- the volume of snow 30 is transported to the press 5 by the movement of the conveyor belt 9 with its cleated profiles 12 in the direction of the arrow 10 .
- the mold 19 with the profiles 20 is briefly pressed into the volume of snow 30 and leaves behind a number of depressions 31 in the volume of snow 30 which correspond to the profiles 20 in terms of their size and shape.
- the snow volume 30 is transported to the dosing device 6 by means of the transport device 8 transported, at which the depressions 31 are filled with liquid product 32.
- the liquid product 32 comes into contact with the surrounding carbon dioxide snow present at a temperature of approximately -78.9° C. at the edges of the depression 31, the product 32 freezes very quickly, at least on its surface.
- the snow volume 30 fitted with the filled depressions 31 is then transported to the cooling device 3 .
- the cold atmosphere that exists in the cooling chamber 25 of the cooling device 3 serves to cool the product 32 that is still partially liquid in the depressions 31 .
- the cold atmosphere is brought about by supplying a refrigerant;
- a cryogenic refrigerant is supplied to nozzles 33 which are arranged in the ceiling area of the cooling chamber 25 .
- the cryogenic refrigerant can also be liquid carbon dioxide, which is taken from the tank 28; however, it is also conceivable to use a different refrigerant, for example liquid nitrogen, or a different method of generating cold in the cooling device.
- the temperature of the atmosphere in the cooling chamber should be the same as or slightly above the sublimation temperature of carbon dioxide, for example between -60°C and -78°C.
- the volume of snow 30 gradually sublimates into carbon dioxide gas, which is extracted in a manner not shown here by means of an extraction system present in the cooling device 3.
- an extraction system present in the cooling device 3.
- the cooling device 3 can also be an integral part of the device 1 and in particular can be connected to the same transport device 8 as the other stations; However, the functional separation of mold and dosing unit 2 and cooling device 3 shown here enables the combination of a mold and dosing unit 2 with a cooling device that is already present at a customer.
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Abstract
The invention relates to a method of producing frozen products in which a predetermined amount of carbon dioxide snow is produced and piled up to form a volume of snow. Subsequently, a mould impression is pressed into one surface of the snow volume, forming depressions into which at least one product to be cooled is filled. In a cooling device, the product in the snow volume is cooled through, while the snow volume itself gradually sublimates. The process and the device are particularly suitable for the production of IQF products.
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen gefrorener Produkte Process and apparatus for making frozen products
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen gefrorener Produkte, insbesondere zur Herstellung sogenannter IQF (Individually Quick Frozen)The invention relates to a method and a device for producing frozen products, in particular for producing so-called IQF (Individually Quick Frozen)
- Produkte. - Products.
Um eine hohe Produktqualität zu gewährleisten ist es in vielen Fällen erforderlich, temperaturempfindliche Produkte, insbesondere Lebensmittel, pharmazeutische Produkte, biologische oder medizinische Proben, nach ihrer Herstellung sehr rasch auf Lagertemperatur abzukühlen. Hierbei stellt insbesondere das IQF - Verfahren eine große Herausforderung dar, bei dem die Produkte einzeln oder in vorgegebenen Portionen sehr rasch abgekühlt werden müssen, ohne dabei aneinander anzufrieren oder zu stark oder zu schwach gekühlt zu werden. In order to ensure high product quality, it is necessary in many cases to cool down temperature-sensitive products, in particular foodstuffs, pharmaceutical products, biological or medical samples, very quickly to the storage temperature after they have been produced. The IQF process in particular poses a major challenge here, in which the products have to be cooled very quickly, either individually or in specified portions, without freezing to one another or being cooled too much or too little.
Eine Möglichkeit zur Durchführung einer Schnellkühlung einzelner Produkte besteht darin, die Produkte einzeln auf einem Förderband oder Gestell abzulegen und anschließend in einem Kühltunnel oder Gefrierschrank durchzufrieren. Dies ist jedoch insbesondere bei Kühlung einer großen Zahl kleinerer Produkte mit einem wirtschaftlich kaum vertretbaren Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden. One way to perform rapid chilling of individual products is to place the products individually on a conveyor belt or rack and then deep freeze them in a cooling tunnel or freezer. However, this is associated with an economically scarcely justifiable expenditure of time and work, especially when cooling a large number of smaller products.
Eine andere Möglichkeit ist der Einsatz von Tauchbadfrostern, bei denen die zu kühlenden Produkte getrennt voneinander in ein Bad aus flüssigem Stickstoff eingebracht werden. Derartige Systeme haben jedoch den Nachteil eines hohen Kältemittelverbrauchs, und der große Temperaturgradient beim Kühlvorgang kann bei empfindlichen Produkten zu Qualitätseinbußen führen. Another possibility is the use of immersion bath freezers, in which the products to be cooled are placed separately in a bath of liquid nitrogen. However, such systems have the disadvantage of high refrigerant consumption, and the large temperature gradient during the cooling process can lead to quality losses in sensitive products.
Bekannt ist weiterhin, die Produkte in Formen oder Fächer einzubringen, die so konstruiert sind, dass voneinander getrennte Portionen gebildet werden, die dann gefroren werden. Diese Methode kann auch dann zum Einsatz kommen, wenn ein flüssiges oder geschmolzenes Ausgangsprodukt portioniert eingefroren werden soll. Sie erfordert jedoch einen zusätzlichen Aufwand für die Entnahme des gefrorenen Produkts aus den Formen oder Fächern sowie für deren Bereitstellung und Reinigung.
Aus der WO 2010/104526 A1 , der EP 2594870 A1 , der EP 3333521 A1 sind Kühltunnel bekannt, die mit mechanischen Einrichtungen, beispielsweise Nockenwellen oder Rüttelsieben, ausgerüstet sind, mit denen die Produkte während des Gefriervorgangs in Bewegung gebracht und so daran gehindert werden sollen, aneinander anzufrieren. Derartige Systeme sind jedoch nicht einsetzbar, wenn flüssige Ausgangsprodukte portioniert gekühlt werden sollen. Zudem ist ein Anfrieren der Produkte nicht immer zu vermeiden. It is also known to place the products in molds or compartments designed to form separate portions which are then frozen. This method can also be used when portions of a liquid or melted starting product are to be frozen. However, it requires additional effort for removing the frozen product from the molds or compartments and for preparing and cleaning them. Cooling tunnels are known from WO 2010/104526 A1, EP 2594870 A1, EP 3333521 A1, which are equipped with mechanical devices, for example camshafts or vibrating screens, with which the products are to be set in motion during the freezing process and thus prevented from doing so to freeze to each other. However, such systems cannot be used when liquid starting products are to be cooled in portions. In addition, freezing of the products cannot always be avoided.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schnellkühlen von Produkten, insbesondere zum Herstellen von IQF-Produkten, anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik überwinden, und die insbesondere auch für die Herstellung gefrorener Portionen flüssiger Ausgangsprodukte geeignet sind. The object of the present invention is therefore to specify a method and a device for rapid cooling of products, in particular for the production of IQF products, which overcome the disadvantages of the prior art and which are also particularly suitable for the production of frozen portions of liquid starting products.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a device having the features of patent claim 5. Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist also dadurch gekennzeichnet, dass A method according to the invention is therefore characterized in that
- eine vorgegebene Menge an Kohlendioxidschnee erzeugt und zu einem Schneevolumen aufgeschichtet wird, - a predetermined amount of carbon dioxide snow is produced and piled up to form a volume of snow,
- in eine Oberfläche des Schneevolumens ein Formabdruck unter Ausbildung wenigstens einer Vertiefungen im Schneevolumen gepresst wird, - a mold impression is pressed into a surface of the volume of snow, forming at least one depression in the volume of snow,
- wenigstens ein zu kühlendes Produkt in die wenigstens eine Vertiefung gefüllt wird und - At least one product to be cooled is filled into the at least one recess and
- das mit dem wenigstens einen Produkt gefüllte Schneevolumen einer Kühleinrichtung zugeführt wird, in der das Produkt durchgekühlt wird. - The volume of snow filled with the at least one product is fed to a cooling device in which the product is thoroughly cooled.
Erfindungsgemäß wird also zunächst Kohlendioxidschnee in einer vorgegebenen Menge erzeugt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass unter Druck stehendes flüssiges Kohlendioxid an einer Entspannungsdüse unter Entstehung eines Gemisches aus Kohlendioxidschnee und Kohlendioxidgas entspannt wird und der Kohlendioxidschnee anschließend -zu einem Schneevolumen aufgeschichtet wird.
Das Schneevolumen kann dabei entweder direkt vor Ort hergestellt werden, beispielsweise mittels eines Schneehorns, das über einem Arbeitsbereich angeordnet ist, in dem das Schneevolumen bereitgestellt wird; in diesem Fall fällt der erzeugte Kohlendioxidschnee unmittelbar in den Arbeitsbereich. Oder der Schnee wird zunächst in einer separaten Einrichtung erzeugt und anschließend über eine mehr oder weniger lange Transportstrecke dem Arbeitsbereich zugeführt. Der Arbeitsbereich, in dem das Schneevolumen bereitgestellt wird, ist entweder ortsfest ausgebildet, wobei zumindest die Mittel zum Prägen des Formabdrucks und zum Einfüllen des Produkts nacheinander dem Arbeitsbereich zugeführt werden, oder der Arbeitsbereich ist beweglich ausgebildet, beispielsweise auf einem Förderband, und wird nacheinander den ortsfest angeordneten Mitteln zum Prägen des Formabdrucks, den Mitteln zum Einfüllen des Produkts und der Kühleinrichtung zugeführt. Weiterhin können Mittel vorhanden sein, die die Ausformung des Schneevolumens im Arbeitsbereich unterstützen und insbesondere während der Aufschichtung des Kohlendioxidschnees eine seitliche Begrenzung des erzeugten Schneevolumens bewirken, wie beispielsweise feste oder bewegliche seitliche Wandelemente oder Profilelemente auf einem Transportband. According to the invention, carbon dioxide snow is first produced in a predetermined quantity. This is done, for example, in that pressurized liquid carbon dioxide is expanded at an expansion nozzle to form a mixture of carbon dioxide snow and carbon dioxide gas, and the carbon dioxide snow is then piled up to form a volume of snow. The volume of snow can either be produced directly on site, for example by means of a snow horn that is arranged above a work area in which the volume of snow is provided; in this case, the carbon dioxide snow produced falls directly into the work area. Or the snow is first produced in a separate facility and then fed to the work area over a more or less long transport route. The working area in which the volume of snow is provided is either stationary, with at least the means for embossing the mold and for filling the product being fed to the working area one after the other, or the working area is designed to be movable, for example on a conveyor belt, and is successively stationary means for embossing the mold impression, the means for filling the product and the cooling device. Furthermore, means can be present that support the formation of the snow volume in the work area and, in particular, cause a lateral limitation of the snow volume produced during the accumulation of the carbon dioxide snow, such as fixed or movable lateral wall elements or profile elements on a conveyor belt.
In eine Oberfläche des Schneevolumens wird anschließend mittels einer Presse ein Formabdruck eingeprägt. Die Presse ist dazu mit einer Pressform ausgerüstet, die wenigstens ein vorstehendes Profil aufweist, das bei der Pressung wenigstens eine Vertiefung im Schneevolumen hinterlässt. In die Vertiefung oder die Mehrzahl von Vertiefungen wird anschließend das Produkt eingefüllt. Durch den Kontakt mit dem bei etwa -79°C vorliegenden Kohlendioxidschnee friert das Produkt an seiner Oberfläche rasch aus. Im Falle einer Mehrzahl von Vertiefungen verhindert der zwischen den Vertiefungen anwesende Kohlendioxidschnee wirkungsvoll ein gegenseitiges Anfrieren der Produkte. Gleichzeitig wird durch die Pressung das Schneevolumen insgesamt verdichtet und damit für die weitere Behandlung, insbesondere für einen weiteren Transport zur Kühleinrichtung, stabilisiert. A mold impression is then embossed into a surface of the volume of snow by means of a press. For this purpose, the press is equipped with a pressing mold which has at least one protruding profile which leaves at least one depression in the volume of snow when pressed. The product is then filled into the depression or the plurality of depressions. The product quickly freezes on its surface as a result of contact with the carbon dioxide snow present at around -79°C. In the case of a plurality of depressions, the carbon dioxide snow present between the depressions effectively prevents the products from freezing to one another. At the same time, the snow volume is compacted overall by the pressing and thus stabilized for further treatment, in particular for further transport to the cooling device.
In der Kühleinrichtung wird bevorzugt eine Atmosphäre aufrecht erhalten, die eine Temperatur gleich oder geringfügig über der Sublimationstemperatur von Kohlendioxid aufweist, sodass das Schneevolumen im Verlauf des Kühlprozesses allmählich sublimiert und das gefrorene, nunmehr in voneinander getrennten
Einzelteilen vorliegende Produkt übrigbleibt, die anschließend verpackt oder einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden können. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, die Kühleinrichtung gleichfalls mit flüssigem Kohlendioxid zu betreiben, das dazu aus der gleichen Quelle entnommen werden kann, wie das für die Erzeugung des Schneevolumens verwendete. Jedoch ist es erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen, dass der Kohlendioxidschnee erst in einem späteren Verfahrensschritt entfernt wird; in diesem Falle kann die Temperatur in der Kühleinrichtung auch unter der Sublimationstemperatur von Kohlendioxid liegen. An atmosphere is preferably maintained in the cooling device, which has a temperature equal to or slightly above the sublimation temperature of carbon dioxide, so that the volume of snow gradually sublimates during the course of the cooling process and the frozen, now in separate Individual parts present product remains, which can then be packaged or fed to further processing. For this reason, it is advisable to operate the cooling system with liquid carbon dioxide, which can be taken from the same source as that used to generate the snow volume. However, it is not excluded according to the invention that the carbon dioxide snow is only removed in a later process step; in this case, the temperature in the cooling device can also be below the sublimation temperature of carbon dioxide.
Beim Produkt kann es sich um ein stückiges Produkt handeln, wie beispielsweise eine Frucht oder ein Gemüsestück, oder um ein bei der Befüllung flüssiges oder pastöses Produkt, das in die Vertiefung(en) des Formabdrucks gegossen und auf diese Weise portioniert wird, wie beispielsweise Soßen, Fruchtsaft oder ein zuvor geschmolzenes, beispielsweise fetthaltiges Produkt. The product can be a chunky product, such as a piece of fruit or vegetable, or a product that is liquid or pasty during filling, which is poured into the depression(s) of the mold impression and portioned in this way, such as sauces , fruit juice or a previously melted, for example fatty product.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen gefrorener Produkte weist zumindest folgende Bestandteile (im Folgenden auch „Stationen“ genannt) auf: Eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Schneevolumens, eine mit einer Pressform mit wenigstens einem vorstehenden Profil ausgerüstete Presse zum Einprägen eines Formabdrucks in eine Oberfläche des Schneevolumens unter Ausbildung von wenigstens einer Vertiefung, eine Dosiereinrichtung zum Zuführen wenigstens eines Produkts in die wenigstens eine Vertiefung und eine Kühleinrichtung zum abschließenden Durchkühlen des Produkts. A device according to the invention for producing frozen products has at least the following components (hereinafter also referred to as “stations”): A device for providing a volume of snow, a press equipped with a mold with at least one protruding profile for embossing a mold impression into a surface of the volume of snow below Formation of at least one depression, a dosing device for feeding at least one product into the at least one depression and a cooling device for finally cooling the product.
Die Einrichtung zum Bereitstellen eines Schneevolumens umfasst bevorzugt eine Einrichtung zum Erzeugen einer vorgegebenen Menge von Kohlendioxidschnee, in der Kohlendioxidschnee durch Entspannen von unter Druck herangeführtem flüssigen Kohlendioxid erzeugt wird. Beispielsweise handelt es sich dabei um ein Schneehorn, das oberhalb eines zum Bereitstellen des Schneevolumens bestimmten Arbeitsbereiches angeordnet ist, sodass der im Schneehorn erzeugte Kohlendioxidschnee unter Wirkung der Schwerkraft auf den Arbeitsbereich hinabfällt und das Schneevolumen ausbildet. Das Schneehorn ist an einer Zuleitung für flüssiges Kohlendioxid angeschlossen, in der sich ein Ventil befindet, mittels dessen die Menge des dem Schneehorn zugeführtem Kohlendioxid gesteuert werden kann.
In einer besonders bevorzugten alternativen Ausgestaltung wird das Schneevolumen in einer separaten Einrichtung erzeugt und dann dem Arbeitsbereich zugeführt, in dem das Schneevolumen bereitgestellt wird. Beispielsweise kann eine Vorrichtung zum Dosieren von Kohlendioxidschnee zum Einsatz kommen, wie sie in der EP 3 222946 A1 oder der EP3433552 A1 näher beschrieben wird. Dabei wird durch Entspannen von flüssigem, über eine Zuleitung herangeführtem Kohlendioxid in einem Vorlagebehälter kontinuierlich Kohlendioxidschnee erzeugt und dort zwischengespeichert. Der Vorlagebehälter ist mit einer Ausgabeeinheit ausgerüstet, mittels der von der im Vorlagebehälter gesammelten Schneemenge in definierten Zeitabständen eine definierte Menge an Kohlendioxidschnee abgetrennt, aus einer seitlichen oder bodenseitigen Öffnung des Vorlagebehälters ausgestoßen und zum Arbeitsbereich, etwa mittels einer Rutsche oder einem Förderband, transportiert wird - oder auf diesen hinabfällt - und dort das Schneevolumen ausbildet. Das bei der Entspannung des flüssigen Kohlendioxids entstehende Kohlendioxidgas wird noch im Vorlagebehälter vom Kohlendioxidschnee getrennt, somit bevor dieser dem Arbeitsbereich zugeführt wird. Dadurch wird zum einen vermieden, dass die Aufschichtung des Schneevolumens im Arbeitsbereich durch etwaige turbulente Gasströmungen gestört wird, und zum anderen wird eine sichere Abführung des Kohlendioxidgases gewährleistet. Mit einer derartigen Anordnung kann insbesondere auch eine Vielzahl von Schneevolumina in einer raschen Taktfolge nacheinander bereitgestellt werden. The device for providing a volume of snow preferably comprises a device for generating a predetermined amount of carbon dioxide snow, in which carbon dioxide snow is generated by expanding pressurized liquid carbon dioxide. For example, this is a snow horn, which is arranged above a working area intended for providing the snow volume, so that the carbon dioxide snow generated in the snow horn falls down onto the working area under the effect of gravity and forms the snow volume. The snow horn is connected to a liquid carbon dioxide supply line which contains a valve by means of which the amount of carbon dioxide supplied to the snow horn can be controlled. In a particularly preferred alternative embodiment, the volume of snow is generated in a separate device and then fed to the work area in which the volume of snow is provided. For example, a device for dosing carbon dioxide snow can be used, as is described in more detail in EP 3 222946 A1 or EP3433552 A1. In the process, carbon dioxide snow is continuously produced by expanding liquid carbon dioxide supplied via a supply line in a storage container and temporarily stored there. The storage tank is equipped with an output unit, by means of which a defined quantity of carbon dioxide snow is separated from the snow collected in the storage tank at defined time intervals, ejected from an opening on the side or on the bottom of the storage tank and transported to the work area, for example by means of a chute or a conveyor belt - or falls down onto it - and forms the volume of snow there. The carbon dioxide gas produced during the expansion of the liquid carbon dioxide is separated from the carbon dioxide snow in the storage tank before it is fed to the work area. On the one hand, this avoids the stratification of the snow volume in the working area being disturbed by any turbulent gas flows, and on the other hand, safe removal of the carbon dioxide gas is ensured. With such an arrangement, in particular, a large number of snow volumes can also be provided in quick succession.
Um die Aufschichtung des Kohlendioxidschnees zu erleichtern, kann sich im Arbeitsbereich ein Behältnis befinden, in das der Kohlendioxidschnee eingebracht wird. Der Begriff „Behältnis“ ist hier sehr allgemein zu verstehen und soll sich auf jedes, gegebenenfalls nur temporär vorhandenes, Mittel beziehen, in das ein Schneevolumen eingefüllt werden kann. Beispielsweise handelt es sich dabei um einen unterseitig und an seinen Seitenwänden geschlossenen Behälter. Vorstellbar ist jedoch auch, dass lediglich während der Herstellung des Schneevolumens Mittel zur seitlichen und/oder unterseitigen Begrenzung des Schneevolumens vorgesehen sind, wie beispielsweise bewegliche oder flexible Begrenzungselemente. Insbesondere können solche Mittel auch durch Teile eines Förderbandes realisiert werden, auf dem das Schneevolumen die oder einzelne der Stationen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung durchläuft. Beispielsweise handelt es sich um auf dem Förderband in gleichmäßigen Abständen angeordnete, vom Obertrum des Förderbandes vorstehende Stollenprofile, die für das Aufschichten des Kohlendioxidschnees zum Schneevolumen mit seitlichen Begrenzungselementen Zusammenwirken; letztere können dabei ebenfalls auf den Förderband oder seitlich zum Förderband angeordnet sein. In order to facilitate the layering of the carbon dioxide snow, there can be a container in the working area into which the carbon dioxide snow is placed. The term “container” is to be understood here in very general terms and is intended to refer to any means, possibly only temporarily available, into which a volume of snow can be filled. For example, this is a container that is closed on the underside and on its side walls. However, it is also conceivable that means for the lateral and/or underside delimitation of the snow volume, such as movable or flexible delimiting elements, are provided only during the production of the snow volume. In particular, such funds can also be realized by parts of a conveyor belt on which the volume of snow or individual stations of the device according to the invention passes through. For example, these are stud profiles which are arranged at regular intervals on the conveyor belt and protrude from the upper strand of the conveyor belt and which interact with lateral limiting elements for layering the carbon dioxide snow to form the snow volume; the latter can also be arranged on the conveyor belt or to the side of the conveyor belt.
Die Presse umfasst eine motorgetriebene, beispielsweise pneumatisch betriebene Antriebseinheit und eine Pressform. Die mit einem oder mehreren vorstehenden Profilen bestückte Pressform dient dazu, in eine Oberfläche des Schneevolumens einen Formabdruck einzuprägen, der eine dem Profil oder den Profilen entsprechende Vertiefung bzw. Vertiefungen aufweist. Eine Vertiefung ist dabei insbesondere an die Form eines einzelnen Produkts, insbesondere IQF-Produkts, angepasst; bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Gefrieren eines beim Einfüllen flüssigen oder pastösen Produkts stellt eine Vertiefung des Formabdrucks bevorzugt eine Gießform dar, die nach dem Gefrieren die Form des gefrorenen Produkts prägt. The press comprises a motor-driven, for example pneumatically operated, drive unit and a die. The press mold fitted with one or more protruding profiles serves to emboss a mold impression into a surface of the volume of snow, which has a depression or depressions corresponding to the profile or profiles. An indentation is in particular adapted to the shape of an individual product, in particular an IQF product; When using the device according to the invention for freezing a product that is liquid or pasty when it is filled in, a depression in the mold impression preferably represents a casting mold which, after freezing, shapes the shape of the frozen product.
Mittels der Dosiereinrichtung wird anschließend ein Produkt in die Vertiefung/en des Formabdrucks eingefüllt, also entweder als einzelnes Stück oder als vorgegebene Menge eines flüssigen, geschmolzenen, pastösen, oder breiigen Produkts. A product is then filled into the recess(es) of the mold impression by means of the dosing device, ie either as a single piece or as a predetermined quantity of a liquid, molten, pasty or pulpy product.
Die Kühleinrichtung dient zur vollständigen Durchkühlung des in der Vertiefung oder den Vertiefungen des Formabdrucks eingefüllten Produkts bzw. der dort eingefüllten Produkte. In der Kühleinrichtung wird bevorzugt eine Atmosphäre aufrecht erhalten, deren Temperatur gleich oder geringfügig über der Sublimationstemperatur von Kohlendioxid liegt, sodass das Schneevolumen im Verlauf des Kühlprozesses allmählich sublimiert und das nunmehr in voneinander getrennten, festen Stücken vorliegende Produkt übrigbleibt. The cooling device is used for the complete cooling of the product or products placed in the recess or recesses of the mold impression. An atmosphere is preferably maintained in the chiller at a temperature equal to or slightly above the sublimation temperature of carbon dioxide, so that the volume of snow gradually sublimes during the course of the chiller process, leaving the product now in separate, solid pieces.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Einrichtung zum Erzeugen von Kohlendioxidschnee, die Presse und die Dosiereinrichtung und gegebenenfalls auch die Kühleinrichtung längs einer Transporteinrichtung angeordnet, die mit Transportmitteln zum Transportieren des Schneevolumens
ausgerüstet ist. Beispielsweise handelt es sich bei den Transportmitteln um ein Förderband, auf dem zunächst das Schneevolumen erzeugt wird, und auf dem anschließend das Schneevolumen der Presse und der Dosiereinrichtung zugeführt wird. Das gleiche Transportmittel kann in der Folge auch das Schneevolumen bzw. die darin aufgenommenen Produkte in oder durch die Kühleinrichtung transportieren; eine bevorzugte Ausführungsform sieht jedoch vor, die Kühleinrichtung funktional von den übrigen Stationen zu trennen. In dieser Ausführungsform sind also getrennte Transportvorrichtungen für die Kühleinrichtung einerseits und für die übrigen Stationen der Vorrichtung andererseits vorgesehen. Auf diese Weise können letztere mit unterschiedlichen Kühleinrichtungen kombiniert werden; insbesondere kann in diesem Fall als Kühleinrichtung eine bereits bei einem Kunden vorhandene Kühleinrichtung weitergenutzt werden. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the device for producing carbon dioxide snow, the press and the dosing device and optionally also the cooling device are arranged along a transport device which is connected to transport means for transporting the volume of snow is equipped. For example, the means of transport are a conveyor belt on which the volume of snow is first produced and on which the volume of snow is then fed to the press and the dosing device. The same means of transport can subsequently also transport the volume of snow or the products contained therein into or through the cooling device; however, a preferred embodiment provides for the cooling device to be functionally separated from the other stations. In this embodiment, separate transport devices are therefore provided for the cooling device on the one hand and for the other stations of the device on the other hand. In this way, the latter can be combined with different cooling devices; In this case, in particular, a cooling device that is already present at a customer can continue to be used as the cooling device.
Als bevorzugte Kühleinrichtung kommt ein Kühltunnel, beispielsweise in Form eines Linearfrosters oder eines Spiralfrosters, zum Einsatz. Der Kühltunnel wird bevorzugt mit flüssigem Kohlendioxid als Kühlmedium betrieben, es sind jedoch auch andere Kühlkonzepte vorstellbar, beispielsweise mit Kaltluft oder Flüssigstickstoff als Kühlmedium. A cooling tunnel, for example in the form of a linear freezer or a spiral freezer, is used as the preferred cooling device. The cooling tunnel is preferably operated with liquid carbon dioxide as the cooling medium, but other cooling concepts are also conceivable, for example with cold air or liquid nitrogen as the cooling medium.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Presse mit einer austauschbaren Pressform ausgerüstet. Die Pressform kann also bei Bedarf von der Presse abgelöst und durch eine Pressform ersetzt werden, die einen anderen Formabdruck im Schneevolumen hinterlässt. Dadurch kann die Vorrichtung an unterschiedliche Kühlaufgaben angepasst und insbesondere für die Herstellung unterschiedlicher IQF-Produkte eingesetzt werden. In an expedient embodiment of the device according to the invention, the press is equipped with an exchangeable die. If necessary, the mold can be detached from the press and replaced with a mold that leaves a different shape imprint in the volume of snow. As a result, the device can be adapted to different cooling tasks and used in particular for the production of different IQF products.
Eine bevorzugte Verwendung der Erfindung besteht im Schnellfrosten von Lebensmittelprodukten oder von pharmazeutischen oder biotechnischen Produkten. Insbesondere ist die Erfindung zur Schnellkühlung individueller Produkte (IQF- Produkte) geeignet. Beispielsweise eignet sich die Erfindung zum Herstellen von portionierbaren Produkten, beispielsweise flüssigen oder pastösen Lebensmitteln, wie Soßen, Suppen, Säften oder gekochtem Gemüse, die bei Tiefkühltemperatur (-18°C) gelagert und zum Verbrauch in einzelnen Portionen aus der Verpackung entnommen werden können.
Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Zeichnung (Fig. 1) zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. A preferred use of the invention is in the quick freezing of food products or of pharmaceutical or biotechnical products. In particular, the invention is suitable for rapid cooling of individual products (IQF products). For example, the invention is suitable for producing portionable products, for example liquid or pasty foods such as sauces, soups, juices or cooked vegetables, which can be stored at frozen temperature (-18° C.) and removed from the packaging in individual portions for consumption. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The single drawing (Fig. 1) schematically shows a device according to the invention.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 1 zum Fierstellen gefrorener Produkte, insbesondere von IQF - Produkten, ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel zweiteilig aufgebaut, mit einer Form- und Dosiereinheit 2 und einer Kühleinrichtung 3. The device 1 shown in Fig. 1 for freezing frozen products, in particular IQF products, is constructed in two parts in the exemplary embodiment shown here, with a shaping and dosing unit 2 and a cooling device 3.
Die Form- und Dosiereinheit 2 umfasst eine Einrichtung 4 zum Bereitstellen von Kohlendioxidschnee, eine Presse 5, eine Dosiereinrichtung 6 und eine Transportvorrichtung 8. The shaping and dosing unit 2 comprises a device 4 for providing carbon dioxide snow, a press 5, a dosing device 6 and a transport device 8.
Die Transportvorrichtung 8 ist mit einem umlaufenden Förderband 9 ausgerüstet, dessen Obertrum 7 unterhalb der Einrichtung 4, der Presse 5 und der Dosiereinrichtung 6 verläuft und im Betrieb in der durch den Pfeil 10 angedeuteten Laufrichtung bewegt wird. Das Förderband 9 gleitet zwischen zwei fest montierten, vertikalen Seitenwangen der Transportvorrichtung 8, von denen hier nur die hintere Seitenwange 11 angedeutet ist. Zumindest im Bereich der Einrichtung 4 können hier nicht gezeigte Dichtmittel vorgesehen sein, die zwischen Förderband 9 und Seitenwangen 11 einen zumindest für Kohlendioxidschneepartikel undurchlässigen Übergang hersteilen, ohne indes die Bewegbarkeit des Förderbandes 9 zu beeinträchtigen. Auf seiner umlaufenden Außenfläche ist das Förderband 9 mit in gleichmäßigen Abständen angeordneten, vertikal vom Obertrum 7 des Förderbandes vorstehenden Stollenprofilen 12 aus einem flexiblen und kältebeständigen Material, beispielsweise Teflon, ausgerüstet. The transport device 8 is equipped with a circulating conveyor belt 9, the upper strand 7 runs below the device 4, the press 5 and the dosing device 6 and is moved in the direction indicated by the arrow 10 during operation. The conveyor belt 9 slides between two fixed, vertical side walls of the transport device 8, of which only the rear side wall 11 is indicated here. At least in the area of the device 4 , sealing means (not shown here) can be provided, which create a transition between the conveyor belt 9 and the side walls 11 that is impermeable at least to carbon dioxide snow particles, without impairing the mobility of the conveyor belt 9 . On its circumferential outer surface, the conveyor belt 9 is provided with stud profiles 12 made of a flexible and cold-resistant material, for example Teflon, which are arranged at regular intervals and protrude vertically from the upper strand 7 of the conveyor belt.
Als Einrichtung zum Bereitstellen von Kohlendioxidschnee kann beispielsweise ein Schneehorn zum Einsatz kommen, das oberhalb des Förderbandes 9 angeordnet ist, und bei dem der in ihm erzeugte Kohlendioxidschnee unmittelbar auf die zwischen den Seitenwangen 11 und zwei benachbarten Stollenprofilen 12 umschlossene Fläche des Förderbandes 9 hinabfällt.
In der hier gezeigten Ausgestaltung umfasst die Einrichtung 4 einen Vorlagebehälter 13, innerhalb dessen durch Entspannen von flüssigem Kohlendioxid, das über eine Zuleitung 14 herangeführt wird, ein Gemisch aus Kohlendioxidgas und Kohlendioxidschnee erzeugt wird. Während das Kohlendioxidgas über eine Abgasleitung 15 abgeführt und ggf. einer weiteren Verwendung zugeführt wird, sammelt sich der Kohlendoxidschnee im Bodenbereich des Vorlagebehälters 9. Dort befindet sich eine Ausgabeeinheit 16, in der eine genau dosierte Menge an Kohlendioxidschnee abgemessen und über eine Ausgabeöffnung 17, die mittels einer hier nicht gezeigte Einrichtung geöffnet und geschlossen werden kann, auf das Förderband 9 aufgetragen wird. Beispielsweise ist die Ausgabeöffnung 17 dabei direkt über dem Obertrum 7 des Förderbands 9 angeordnet und die dosierte Schneemenge fällt auf das Förderband 9 hinab, oder die Ausgabeöffnung 17 befindet sich seitlich zum Förderband 9 und die dosierte Schneemenge wird mittels hier nicht gezeigter Mittel, beispielsweise einer Rutsche oder ein Transportband, zum Förderband 9 transportiert. Auf dem Förderband 9 verhindern die Seitenwangen 11 und jeweils benachbarte Stollenprofile 12 ein seitliches Entweichen des zugeführten Kohlendioxidschnees und formen somit ein Behältnis, das das Aufschichten des Kohlendioxidschnees zu einem Schneevolumen ermöglicht. Ein von den Seitenwangen 11 und zwei benachbarten Stollenprofilen 12 des Förderbandes 9 umschlossene Volumen wird daher nachfolgend als „Behältnis“ bezeichnet. A snow horn, for example, can be used as a device for providing carbon dioxide snow, which is arranged above the conveyor belt 9 and in which the carbon dioxide snow produced in it falls directly onto the surface of the conveyor belt 9 enclosed between the side walls 11 and two adjacent lug profiles 12. In the embodiment shown here, the device 4 comprises a storage container 13, within which a mixture of carbon dioxide gas and carbon dioxide snow is produced by expanding liquid carbon dioxide which is supplied via a supply line 14. While the carbon dioxide gas is discharged via an exhaust pipe 15 and, if necessary, supplied for further use, the carbon dioxide snow collects in the bottom area of the storage container 9. There is a dispensing unit 16, in which a precisely metered quantity of carbon dioxide snow is measured and, via a dispensing opening 17, the can be opened and closed by means of a device not shown here, is applied to the conveyor belt 9. For example, the discharge opening 17 is arranged directly above the upper run 7 of the conveyor belt 9 and the metered quantity of snow falls onto the conveyor belt 9, or the discharge opening 17 is located to the side of the conveyor belt 9 and the metered quantity of snow is removed by means not shown here, for example a chute or a conveyor belt, transported to the conveyor belt 9. On the conveyor belt 9, the side panels 11 and adjacent lug profiles 12 prevent the carbon dioxide snow supplied from escaping laterally and thus form a container that enables the carbon dioxide snow to be stacked to form a volume of snow. A volume enclosed by the side panels 11 and two adjacent lug profiles 12 of the conveyor belt 9 is therefore referred to below as a “container”.
Als Einrichtung zum Bereitstellen von Kohlendioxidschnee kann im Übrigen auch ein Schneehorn oder ein mit Kohlendioxidschnee beschickter Aufgabetrichter zum Einsatz kommen, das/der oberhalb des Förderbandes 9 angeordnet ist, und bei dem der in ihm erzeugte bzw. aufgegebene Kohlendioxidschnee unmittelbar in das Behältnis hinabfällt (hier nicht gezeigt). A snow horn or a feed hopper charged with carbon dioxide snow can also be used as a device for providing carbon dioxide snow, which is arranged above the conveyor belt 9 and in which the carbon dioxide snow produced or fed in it falls directly into the container (here Not shown).
Die Presse 5 umfasst eine mit vorstehenden Profilen 20 bestückte Pressform 19 aus einem festen Material, beispielsweise Edelstahl, deren Grundfläche nahezu der von zwei aufeinanderfolgenden Stollenprofilen 12 und den Seitenwangen 6 eingeschlossenen Fläche (also der Fläche des Behältnisses) entspricht. Die an der Pressform 19 angeordneten Profile 20 weisen beispielsweise die Form von Zylindern oder Würfeln auf und entsprechen in ihrer Größe Fertigungseinheiten gefrorener Produkte. Die Pressform 19 ist lösbar an der Presse 5 montiert und kann bei Bedarf,
etwa für die Fertigung anderer Produkte, durch eine entsprechend andere Pressform ausgetauscht werden. Die Pressform 19 ist in an sich bekannter und hier nicht interessierender Weise mit einer beispielsweise pneumatisch betriebenen Antriebseinheit 21 wirkverbunden. The press 5 comprises a press mold 19 fitted with protruding profiles 20 made of a solid material, for example stainless steel, the base area of which corresponds almost to the area enclosed by two successive cleated profiles 12 and the side walls 6 (ie the area of the container). The profiles 20 arranged on the pressing mold 19 have, for example, the shape of cylinders or cubes and correspond in size to production units of frozen products. The mold 19 is detachably mounted on the press 5 and can, if necessary, e.g. for the manufacture of other products, can be exchanged for a correspondingly different pressing mould. The compression mold 19 is functionally connected to a drive unit 21 that is operated pneumatically, for example, in a manner that is known per se and is not of interest here.
Die Dosiereinrichtung 6 umfasst im hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Vorratsbehälter 22 für ein flüssiges oder verflüssigtes, beispielsweise geschmolzenes, Produkt sowie eine daran angeschlossenen Dosiertrichter 23. In the exemplary embodiment shown here, the dosing device 6 comprises a reservoir 22 for a liquid or liquefied, for example molten, product and a dosing funnel 23 connected to it.
Bei der Kühleinrichtung 3 handelt es sich um eine Vorrichtung mit einer Kühlkammer 25, in der eine kalte Atmosphäre aufrechterhalten wird. Beispielsweise handelt es sich dabei um einen (hier nur teilweise, mit seinem Anfangs- und Endabschnitt dargestellten) Kühltunnel, bei dem die zu kühlenden Produkte mittels einer Transporteinrichtung 26 durch die Kühlkammer 25 hindurch in Richtung des Pfeils 24 zu einem Ausgang 27 gefördert werden. The cooling device 3 is a device with a cooling chamber 25 in which a cold atmosphere is maintained. For example, this is a cooling tunnel (shown here only partially, with its beginning and end sections) in which the products to be cooled are conveyed through the cooling chamber 25 in the direction of arrow 24 to an outlet 27 by means of a transport device 26 .
Im Betrieb der Vorrichtung 1 wird flüssiges Kohlendioxid aus einem Tank 28 über die Zuleitung 14 herangeführt und in der Einrichtung 4 entspannt. Zeitpunkt und Zeitdauer kann an einem motorgesteuerten Ventil 29 mittels einer hier nicht gezeigten Steuerung eingestellt werden. Bei der Entspannung des flüssigen Kohlendioxids entsteht im Vorlagebehälter 13 ein Gemisch aus Kohlendioxidschnee und Kohlendioxidgas. Während das Kohlendioxidgas über die Abgasleitung 15 abgeführt wird, sammelt sich der Kohlendioxidschnee am Boden des Vorlagebehälters 13. Dort wird mittels der Ausgabeeinheit 16 eine dosierte Menge von Kohlendioxidschnee in ein durch jeweils zwei aufeinanderfolgende Stollenprofile 12 und den beiden Seitenwangen 11 begrenztes Behältnis appliziert und schichtet sich in diesem zu einem Schneevolumen 30 auf. During operation of the device 1, liquid carbon dioxide is brought in from a tank 28 via the feed line 14 and expanded in the device 4. The point in time and the duration can be set on a motor-controlled valve 29 by means of a controller that is not shown here. When the liquid carbon dioxide expands, a mixture of carbon dioxide snow and carbon dioxide gas is formed in the storage tank 13 . While the carbon dioxide gas is discharged via the exhaust pipe 15, the carbon dioxide snow collects at the bottom of the storage container 13. There, using the dispensing unit 16, a metered amount of carbon dioxide snow is applied to a container delimited by two consecutive lug profiles 12 and the two side walls 11 and is layered in this to a snow volume 30 on.
Durch die Bewegung des Förderbandes 9 mit seinen Stollenprofilen 12 in Richtung des Pfeils 10 wird das Schneevolumen 30 zur Presse 5 transportiert. Dort wird die Pressform 19 mit den Profilen 20 kurzzeitig in das Schneevolumen 30 gepresst und hinterlässt im Schneevolumen 30 eine Anzahl an Vertiefungen 31 , die in ihrer Größe und Gestalt den Profilen 20 entsprechen. Nach Einprägen der Vertiefungen 31 wird das Schneevolumen 30 mittels der Transporteinrichtung 8 zur Dosiereinrichtung 6
transportiert, an der die Vertiefungen 31 mit flüssigem Produkt 32 gefüllt werden. Beim Kontakt des flüssigen Produkts 32 mit dem umgebenden, bei einer Temperatur von ca. -78,9°C vorliegenden Kohlendioxidschnee an den Rändern der Vertiefung 31 gefriert das Produkt 32 sehr rasch zumindest an seiner Oberfläche. Das mit den gefüllten Vertiefungen 31 bestückte Schneevolumen 30 wird anschließend zur Kühleinrichtung 3 transportiert. The volume of snow 30 is transported to the press 5 by the movement of the conveyor belt 9 with its cleated profiles 12 in the direction of the arrow 10 . There the mold 19 with the profiles 20 is briefly pressed into the volume of snow 30 and leaves behind a number of depressions 31 in the volume of snow 30 which correspond to the profiles 20 in terms of their size and shape. After embossing the indentations 31, the snow volume 30 is transported to the dosing device 6 by means of the transport device 8 transported, at which the depressions 31 are filled with liquid product 32. When the liquid product 32 comes into contact with the surrounding carbon dioxide snow present at a temperature of approximately -78.9° C. at the edges of the depression 31, the product 32 freezes very quickly, at least on its surface. The snow volume 30 fitted with the filled depressions 31 is then transported to the cooling device 3 .
Die in der Kühlkammer 25 der Kühleinrichtung 3 bestehende kalte Atmosphäre dient dazu, das in den Vertiefungen 31 befindliche noch teilweise flüssige Produkt 32 durchzukühlen. Die kalte Atmosphäre wird durch Zuführung eines Kältemittels herbeigeführt; im hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt dabei die Zuführung eines kryogenen Kältemittels an Düsen 33, die im Deckenbereich der Kühlkammer 25 angeordnet sind. Beim kryogenen Kältemittel kann es sich - wie im hier gezeigten Ausführungsbeispiel - ebenfalls um flüssiges Kohlendioxid handeln, das aus dem Tank 28 entnommen wird; es ist jedoch ebenso vorstellbar, ein anderes Kältemittel, beispielweise flüssiger Stickstoff, oder eine andere Methode der Kälteerzeugung in der Kühleinrichtung einzusetzen. Die Temperatur der Atmosphäre in der Kühlkammer sollte dabei gleich oder geringfügig über der Sublimationstemperatur von Kohlendioxid betragen, also beispielsweise zwischen -60°C und -78°C. The cold atmosphere that exists in the cooling chamber 25 of the cooling device 3 serves to cool the product 32 that is still partially liquid in the depressions 31 . The cold atmosphere is brought about by supplying a refrigerant; In the exemplary embodiment shown here, a cryogenic refrigerant is supplied to nozzles 33 which are arranged in the ceiling area of the cooling chamber 25 . As in the embodiment shown here, the cryogenic refrigerant can also be liquid carbon dioxide, which is taken from the tank 28; however, it is also conceivable to use a different refrigerant, for example liquid nitrogen, or a different method of generating cold in the cooling device. The temperature of the atmosphere in the cooling chamber should be the same as or slightly above the sublimation temperature of carbon dioxide, for example between -60°C and -78°C.
Während des Durchlaufs durch die Kühlkammer 25 sublimiert das Schneevolumen 30 allmählich zu Kohlendioxidgas, das in hier nicht gezeigterWeise mittels einer in der Kühleinrichtung 3 vorhandenen Absauganlage abgezogen wird. Am Ausgang 27 der Kühleinrichtung 3 sind somit nur noch einzelne, vollständig durchgefrorene Endprodukte 34 vorhanden, die abtransportiert und einerweiteren Verarbeitung oder einer Verpackung zugeführt werden. During the passage through the cooling chamber 25, the volume of snow 30 gradually sublimates into carbon dioxide gas, which is extracted in a manner not shown here by means of an extraction system present in the cooling device 3. At the outlet 27 of the cooling device 3 there are only individual, completely frozen end products 34 which are transported away and fed to further processing or packaging.
Die Kühleinrichtung 3 kann im Übrigen auch integraler Bestandteil der Vorrichtung 1 sein und insbesondere an die gleiche Transportvorrichtung 8 wie die übrigen Stationen angeschlossen sein; die hier gezeigte funktionale Trennung von Form und Dosiereinheit 2 und Kühleinrichtung 3 ermöglicht jedoch die Kombination einer Form- und Dosiereinheit 2 mit einer bei einem Kunden bereits vorhandenen Kühleinrichtung.
Bezuqszeichenliste The cooling device 3 can also be an integral part of the device 1 and in particular can be connected to the same transport device 8 as the other stations; However, the functional separation of mold and dosing unit 2 and cooling device 3 shown here enables the combination of a mold and dosing unit 2 with a cooling device that is already present at a customer. Reference character list
1 Vorrichtung 18 -1 device 18 -
2 Form- und Dosiereinheit 19 Pressform 2 Forming and dosing unit 19 Press mold
3 Kühleinrichtung 20 Profile 3 cooling device 20 profiles
4 Einrichtung 21 Antriebseinheit4 Setup 21 Drive Unit
5 Presse 22 Vorratsbehälter5 press 22 reservoir
6 Dosiereinrichtung 23 Dosiertrichter6 dosing device 23 dosing funnel
7 Obertrum 24 Pfeil 7 carryway 24 arrow
8 Transportvorrichtung 25 Kühlkammer8 transport device 25 cooling chamber
9 Förderband 26 Transporteinrichtung9 conveyor belt 26 transport device
10 Pfeil 27 Ausgang 10 arrow 27 exit
11 Seitenwange 28 Tank 11 sidewall 28 tank
12 Stollenprofil 29 Ventil 12 lug profile 29 valve
13 Vorlagebehälter 30 Schneevolumen13 storage containers 30 snow volume
14 Zuleitung (für flüssigs 31 Vertiefung Kohlendioxid) 32 Produkt 14 supply line (for liquid 31 well carbon dioxide) 32 product
15 Abgasleitung 33 Düse 15 exhaust pipe 33 nozzle
16 Ausgabeeinheit 34 Endprodukt 16 output unit 34 end product
17 Ausgabesöffnung
17 dispensing opening
Claims
1. Verfahren zum Herstellen gefrorener Produkte, bei dem eine vorgegebene Menge an Kohlendioxidschnee erzeugt und daraus ein Schneevolumen (30) bereitgestellt wird, in eine Oberfläche des Schneevolumens (30) ein Formabdruck unter Ausbildung wenigstens einer Vertiefungen (31) im Schneevolumen (30) gepresst wird, wenigstens ein zu kühlendes Produkt (32) in die wenigstens eine Vertiefung (31 ) gefüllt wird und das mit dem wenigstens einen Produkt (32) gefüllte Schneevolumen (30) einer Kühleinrichtung (3) zugeführt wird, in der das Produkt durchgekühlt wird. 1. A method for producing frozen products, in which a predetermined amount of carbon dioxide snow is produced and a volume of snow (30) is provided therefrom, a mold imprint is pressed into a surface of the volume of snow (30), forming at least one depression (31) in the volume of snow (30). at least one product (32) to be cooled is filled into the at least one recess (31) and the snow volume (30) filled with the at least one product (32) is fed to a cooling device (3) in which the product is thoroughly cooled.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühleinrichtung (3) eine Temperatur aufrechterhalten wird, bei der das Schneevolumen (30) zu Kohlendioxidgas sublimiert. 2. The method according to claim 1, characterized in that in the cooling device (3) a temperature is maintained at which the snow volume (30) sublimates to carbon dioxide gas.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Schneevolumens (30) unter Druck stehendes flüssiges Kohlendioxid an einer Entspannungsdüse (16) entspannt und der dabei erzeugte Kohlendioxidschnee in einem Behältnis aufgeschichtet wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that to produce the volume of snow (30) pressurized liquid carbon dioxide is expanded at an expansion nozzle (16) and the resulting carbon dioxide snow is piled up in a container.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine in die wenigstens eine Vertiefung (31) gefüllte Produkt (32) ein stückiges oder ein bei der Befüllung flüssiges oder pastöses Produkt ist. 4. The method as claimed in one of the preceding claims, characterized in that the at least one product (32) filled into the at least one recess (31) is a lumpy product or a product which is liquid or pasty during filling.
5. Vorrichtung zum Erzeugen gefrorener Produkte, mit einer Einrichtung (4) zum Bereitstellen eines Kohlendioxid-Schneevolumens (30), einer mit einer Pressform (19) mit wenigstens einem vorstehenden Profil (20) ausgerüsteten Presse (5) zum Einprägen eines Formabdrucks in eine Oberfläche des Schneevolumens (30) unter Ausbildung von wenigstens einer Vertiefung (31), mit einer Dosiereinrichtung (6) zum Füllen wenigstens eines Produkts (32) in die wenigstens eine Vertiefung (31 ) und mit einer Kühleinrichtung (3) zum Durchkühlen des Produkts (32).
5. Device for producing frozen products, with a device (4) for providing a carbon dioxide snow volume (30), a press (5) equipped with a mold (19) with at least one protruding profile (20) for embossing a mold impression in a Surface of the volume of snow (30) forming at least one depression (31), with a dosing device (6) for filling at least one product (32) into the at least one depression (31) and with a cooling device (3) for cooling the product ( 32).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zur Bereitstellung des Schneevolumens ein an einer Zuleitung (14) für flüssiges Kohlendioxid angeschlossenes und mit einer Entspannungsdüse ausgerüstetes Schneehorn umfasst, das oberhalb eines Arbeitsbereiches zum Bereitstellen des Schneevolumens angeordnet ist. 6. Device according to claim 5, characterized in that the device (4) for providing the volume of snow comprises a snow horn which is connected to a supply line (14) for liquid carbon dioxide and is equipped with an expansion nozzle and which is arranged above a working area for providing the volume of snow.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zur Bereitstellung des Schneevolumens einen Vorlagebehälter (13) zum Speichern von Kohlendioxidschnee sowie eine Ausgabeeinheit (16) zum Ausgeben einer dosierten Menge von im Vorlagebehälter (13) gespeichertem Kohlendioxidschnee und zum Transportieren der dosierten Menge Kohlendioxidschnee an einen Arbeitsbereich zum Bereitstellen des Schneevolumens umfasst. 7. Device according to Claim 5 or 6, characterized in that the device (4) for providing the volume of snow has a storage container (13) for storing carbon dioxide snow and a dispensing unit (16) for dispensing a metered quantity of carbon dioxide snow stored in the storage container (13). and for transporting the metered quantity of carbon dioxide snow to a work area for providing the volume of snow.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zum Bereitstellen von Kohlendioxidschnee, die Presse (5) und die Dosiereinrichtung (6) längs einer Transporteinrichtung (8) angeordnet sind, die mit Mitteln (9) zum Transportieren des Schneevolumens (30) ausgerüstet ist. 8. Device according to one of Claims 5 to 7, characterized in that the device (4) for providing carbon dioxide snow, the press (5) and the dosing device (6) are arranged along a transport device (8) which is equipped with means (9 ) is equipped to transport the volume of snow (30).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühleinrichtung (3) ein Kühltunnel zum Einsatz kommt. 9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that a cooling tunnel is used as the cooling device (3).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressform (19) austauschbar an der Presse (5) montiert ist. 10. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the press mold (19) is mounted interchangeably on the press (5).
11. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10 zum schnellen Frosten von Lebensmittelprodukten oder von pharmazeutischen oder biotechnische Produkten, insbesondere von IQF-Produkten.
11. Use of a method according to any one of claims 1 to 4 or a device (1) according to any one of claims 5 to 10 for quick freezing of food products or pharmaceutical or biotechnical products, in particular IQF products.
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