ES2666832T3 - System and method for producing block ice treated with nitrogen replacement - Google Patents
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Abstract
Un sistema para producir hielo en bloques que está tratado con sustitución de nitrógeno que comprende: (a) una unidad de suministro de gas nitrógeno (10) dotada de un alimentador (14, 15) para suministrar gas nitrógeno a una presión predeterminada; (b) una unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto (20) para producir agua con nitrógeno disuelto, estando dotada la unidad de un tanque de recepción de agua (21) para almacenar agua material, un enfriador (22) para enfriar el agua almacenada en el tanque de recepción de agua, y un inyector de gas nitrógeno (27) para inyectar gas nitrógeno suministrado desde la unidad de suministro de gas nitrógeno al agua almacenada en el tanque de recepción de agua; y (c) una unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno (30) dotada de una pluralidad de bidones de hielo (32) sumergidos en un tanque de salmuera que se mantiene a una temperatura congelable para el agua, un dispositivo de llenado (32, 35) para llenar cada uno de los bidones de hielo con el agua con nitrógeno disuelto suministrada desde la unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto, y un inyector de gas (36) para inyectar gas nitrógeno suministrado desde la unidad de suministro de gas nitrógeno en una porción no congelada del agua con nitrógeno disuelto.A system for producing block ice that is treated with nitrogen replacement comprising: (a) a nitrogen gas supply unit (10) provided with a feeder (14,15) for supplying nitrogen gas at a predetermined pressure; (b) a dissolved nitrogen water production unit (20) to produce dissolved nitrogen water, the unit being provided with a water receiving tank (21) for storing material water, a cooler (22) for cooling the water stored in the water receiving tank, and a nitrogen gas injector (27) for injecting nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply unit to the water stored in the water receiving tank; and (c) a nitrogen-substituted block ice production unit (30) equipped with a plurality of ice drums (32) immersed in a brine tank that is maintained at a water-freezable temperature, a filling (32, 35) to fill each of the ice drums with the water with dissolved nitrogen supplied from the water production unit with dissolved nitrogen, and a gas injector (36) to inject nitrogen gas supplied from the unit of supplying nitrogen gas into an unfrozen portion of the water with dissolved nitrogen.
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Sistema y método para producir hielo en bloques tratado con sustitución de nitrógeno Campo de la invenciónSystem and method for producing block ice treated with nitrogen substitution Field of the invention
La presente invención se refiere a un sistema ya un método para producir hielo en forma de columna, o hielo en bloques, por medio de la congelación del agua, en los que el oxígeno disuelto se sustituye por nitrógeno.The present invention relates to a system and method for producing column-shaped ice, or block ice, by freezing water, in which dissolved oxygen is replaced by nitrogen.
Técnica anteriorPrior art
La publicación de solicitud de patente japonesa no examinada n.° 2007-155172 da a conocer que la superficie de agua en una bodega de pesca está cubierta con hielo relleno de gas nitrógeno, que se produce congelando agua que contiene gas nitrógeno, y que el hielo relleno de gas nitrógeno se descongela para reducir la cantidad de oxígeno disuelto en el agua en la bodega, permitiendo mantener el pescado fresco.Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-155172 discloses that the surface of water in a fishing hold is covered with ice filled with nitrogen gas, which is produced by freezing water containing nitrogen gas, and that the Ice filled with nitrogen gas is defrosted to reduce the amount of oxygen dissolved in the water in the hold, keeping the fish fresh.
La publicación de solicitud de patente japonesa no examinada n^ 2007-282550 da a conocer que gas nitrógeno se disuelve en escabeche para procesar alimentos frescos, que se congela entonces en una heladora para convertirse en hielo para cubrir la superficie de un tanque de escabeche, y que el hielo se descongela para reducir la cantidad de oxígeno disuelto en el agua en el tanque, permitiendo una protección aumentada de los alimentos frescos frente a la oxidación y al deterioro.Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-282550 discloses that nitrogen gas is dissolved in marinade to process fresh food, which is then frozen in an ice cream maker to become ice to cover the surface of a marinade tank, and that the ice is defrosted to reduce the amount of dissolved oxygen in the water in the tank, allowing increased protection of fresh food against oxidation and deterioration.
Al mismo tiempo, el hielo estandarizado máximo disponible comúnmente en el mercado japonés es hielo en bloques que pesan 135 kg, que es un hielo en forma de columna de 280 mm de longitud, 550 mm de anchura y 1080 mm de altura.At the same time, the maximum standardized ice commonly available in the Japanese market is block ice weighing 135 kg, which is a column-shaped ice 280 mm long, 550 mm wide and 1080 mm high.
El hielo en forma de columna de tamaño tan grande que tiene docenas de centímetros de sobra de cada lado, que en el presente documento se describe como hielo en bloques, se produce llenando un bidón de hielo que tiene un tamaño predeterminado con agua como material y sumergiendo el bidón de hielo en un tanque de salmuera, de modo que la salmuera rodee el bidón de hielo. La salmuera es una disolución de, por ejemplo, cloruro de calcio, y se mantiene a aproximadamente de -8°C a -12°C. El agua en el bidón de hielo se congela con la salmuera. Durante el tiempo de congelación, soplar aire para agitar el agua con una tubería de aire colocada en el agua ayuda a que las burbujas e impurezas que existen en el agua suban y se descarguen a la atmósfera así como a potenciar la eficiencia de enfriamiento. Con el fin de obtener hielo en bloques con una alta transparencia, la congelación se realiza normalmente a lo largo de 36 a 72 horas.Column-shaped ice of such a large size that it has dozens of centimeters to spare on each side, which is described herein as block ice, is produced by filling a drum of ice that has a predetermined size with water as material and immersing the ice can in a brine tank, so that the brine surrounds the ice can. Brine is a solution of, for example, calcium chloride, and is maintained at about -8 ° C to -12 ° C. The water in the ice can is frozen with brine. During the freezing time, blowing air to stir the water with an air pipe placed in the water helps the bubbles and impurities that exist in the water to rise and discharge into the atmosphere as well as to enhance the cooling efficiency. In order to obtain block ice with high transparency, freezing is normally carried out over 36 to 72 hours.
Sin embargo, se conoce que el método con aeración no puede producir hielo altamente transparente. La publicación de solicitud de patente japonesa no examinada n^ H6-101943 da a conocer una manera para congelar agua material mientras se aplica una onda ultrasónica a presión negativa para producir hielo en bloques transparente. La publicación de solicitud de patente japonesa no examinada n^ 2011-112579 da a conocer una manera para reducir en etapas el número de revoluciones de una unidad de agitación de agua prevista en un bidón de hielo para producir hielo en bloques transparente.However, it is known that the method with aeration cannot produce highly transparent ice. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H6-101943 discloses a way to freeze material water while applying a negative pressure ultrasonic wave to produce clear block ice. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-112579 discloses a way to reduce in stages the number of revolutions of a water agitation unit provided in an ice can to produce transparent block ice.
La publicación de solicitud de patente japonesa no examinada n^ 2007-225127 da a conocer una manera para congelar agua que contiene microburbujas de gas, tal como aire, nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono u ozono, para producir hielo que contiene gas, confinándose las burbujas tal cual, mediante lo cual, sin embargo, no puede producirse hielo transparente.Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-225127 discloses a way to freeze water containing gas microbubbles, such as air, nitrogen, oxygen, carbon dioxide or ozone, to produce ice containing gas, confining the bubbles as is, whereby, however, transparent ice cannot be produced.
Sumario de la invenciónSummary of the invention
[Problemas que deben solucionarse mediante la invención][Problems to be solved by the invention]
Entre el hielo relleno de gas nitrógeno disponible actualmente hay hielo en bloques con un diámetro de docenas de milímetros y hielo de tamaño pequeño triturado a partir de hielo en placas con un grosor de docenas de milímetros. Aún tiene que presentarse la técnica para producir hielo en bloques de gran tamaño con una baja concentración de oxígeno disuelto, mientras se mantiene el mismo nivel de transparencia que el obtenido convencionalmente.Among the ice filled with nitrogen gas currently available is block ice with a diameter of dozens of millimeters and crushed ice of small size from ice on plates with a thickness of dozens of millimeters. The technique for producing large block ice with a low concentration of dissolved oxygen has yet to be presented, while maintaining the same level of transparency as conventionally obtained.
La aeración que se ha usado convencionalmente en la producción de hielo en bloques sirve para descargar burbujas en el agua con ayuda de agitación y corriente ascendente. No obstante, reemplazar simplemente la aeración convencional con inyección de gas nitrógeno no es suficiente para producir hielo en bloques que esté tratado adecuadamente con sustitución de nitrógeno (estado en el que el nitrógeno se disuelve en intercambio por el oxígeno).The aeration that has been conventionally used in the production of block ice serves to discharge bubbles into the water with the aid of stirring and updraft. However, simply replacing conventional aeration with nitrogen gas injection is not enough to produce block ice that is properly treated with nitrogen replacement (state in which nitrogen is dissolved in exchange for oxygen).
En vista de los problemas anteriores, la presente invención tiene un objeto de proporcionar un sistema y un método para producir hielo en forma de columna de gran tamaño que esté tratado adecuadamente con sustitución de nitrógeno.In view of the above problems, the present invention has an object of providing a system and method for producing ice in the form of a large column that is suitably treated with nitrogen substitution.
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[Medios para solucionar los problemas][Means to solve the problems]
Según un primer aspecto de la presente invención, un sistema para producir hielo en bloques que está tratado con sustitución de nitrógeno incluye (a) una unidad de suministro de gas nitrógeno dotada de un alimentador para suministrar gas nitrógeno a una presión predeterminada, (b) una unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto dispuesta para producir agua con nitrógeno disuelto, que está dotada de un tanque de recepción de agua para almacenar agua material, un enfriador para enfriar el agua almacenada en el tanque de recepción de agua, y un inyector de gas nitrógeno para inyectar gas nitrógeno suministrado desde la unidad de suministro de gas nitrógeno en el agua almacenada en el tanque de recepción de agua, y (c) una unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno dotada de una pluralidad de bidones de hielo sumergidos en un tanque de salmuera que se mantiene a una temperatura congelable para el agua, un dispositivo de llenado para llenar cada uno de los bidones de hielo con el agua con nitrógeno disuelto suministrada desde la unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto, y un inyector de gas para inyectar gas nitrógeno suministrado desde la unidad de suministro de gas nitrógeno en cada porción no congelada del agua con nitrógeno disuelto. La cantidad de oxígeno disuelto en el agua con nitrógeno disuelto producida en la unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto preferiblemente no es más de 0,3 mg/l a una temperatura en la proximidad de los 0°C.According to a first aspect of the present invention, a system for producing block ice that is treated with nitrogen replacement includes (a) a nitrogen gas supply unit provided with a feeder for supplying nitrogen gas at a predetermined pressure, (b) a dissolved nitrogen water production unit arranged to produce dissolved nitrogen water, which is provided with a water receiving tank for storing material water, a cooler for cooling the water stored in the water receiving tank, and an injector nitrogen gas for injecting nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply unit into the water stored in the water receiving tank, and (c) a block ice producing unit with nitrogen replacement provided with a plurality of drums of ice submerged in a brine tank that is maintained at a freezing temperature for water, a filling device for fill each of the ice drums with the water with dissolved nitrogen supplied from the water production unit with dissolved nitrogen, and a gas injector to inject nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply unit in each non-frozen portion of the water with dissolved nitrogen. The amount of dissolved oxygen in the water with dissolved nitrogen produced in the water producing unit with dissolved nitrogen is preferably not more than 0.3 mg / l at a temperature in the vicinity of 0 ° C.
En el primer aspecto anterior, el dispositivo de llenado para llenar cada uno de los bidones de hielo con el agua con nitrógeno disuelto tiene un tanque de vertido para almacenar el agua con nitrógeno disuelto suministrada desde la unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto, y una pluralidad de orificios de vertido formados en la base del tanque de vertido, de tal manera que cada uno de los bidones de hielo se llena con el agua con nitrógeno disuelto través de cada uno de los orificios de vertido.In the first aspect above, the filling device for filling each of the ice drums with the water with dissolved nitrogen has a discharge tank for storing the water with dissolved nitrogen supplied from the water production unit with dissolved nitrogen, and a plurality of pouring holes formed in the base of the pouring tank, such that each of the ice drums is filled with water with dissolved nitrogen through each of the pouring holes.
Según un segundo aspecto de la presente invención, un método para producir hielo en bloques que está tratado con sustitución de nitrógeno incluye una primera etapa de producir agua con nitrógeno disuelto enfriada que se produce enfriando el agua material almacenada, mientras se inyecta gas nitrógeno en el agua, y una segunda etapa, en la que un bidón de hielo que se mantiene a una temperatura congelable para el agua se llena con el agua con nitrógeno disuelto, que se congela mientras recibe la inyección de gas nitrógeno en su porción no congelada al menos durante un cierto marco de tiempo desde el inicio hasta el final de la congelación. La cantidad de oxígeno disuelto en el agua con nitrógeno disuelto producida en la primera etapa preferiblemente no es más de 0,3 mg/l a una temperatura en la proximidad de los 0°C.According to a second aspect of the present invention, a method for producing block ice that is treated with nitrogen substitution includes a first step of producing water with cooled dissolved nitrogen that is produced by cooling the stored material water, while injecting nitrogen gas into the water, and a second stage, in which a drum of ice that is kept at a freezing temperature for water is filled with water with dissolved nitrogen, which is frozen while receiving the injection of nitrogen gas in its non-frozen portion at least during a certain time frame from the beginning to the end of the freezing. The amount of dissolved oxygen in the water with dissolved nitrogen produced in the first stage is preferably not more than 0.3 mg / l at a temperature in the vicinity of 0 ° C.
En el segundo aspecto anterior, la inyección de gas nitrógeno en la porción no congelada del agua con nitrógeno disuelto se detiene a medio camino de la congelación del agua con nitrógeno disuelto.In the second aspect above, the injection of nitrogen gas into the non-frozen portion of the water with dissolved nitrogen stops midway to the freezing of the water with dissolved nitrogen.
En el segundo aspecto anterior, una duración de tiempo desde el inicio hasta el fin de la congelación del agua con nitrógeno disuelto es de 48 horas para producir hielo en bloques en forma de columna que mide 280 mm de longitud, 550 mm de anchura y 1080 mm de altura.In the second aspect above, a duration of time from the beginning to the end of the freezing of water with dissolved nitrogen is 48 hours to produce ice in column-shaped blocks measuring 280 mm in length, 550 mm in width and 1080 mm height
[Efectos de la invención][Effects of the invention]
En la presente invención, se enfría agua material mientras recibe inyección de gas nitrógeno para producir agua con nitrógeno disuelto enfriada, que se congela mientras recibe adicionalmente la inyección. Esto hace posible producir hielo en bloques en el que el oxígeno disuelto está contenido a un nivel mucho menor que el habitual.In the present invention, material water is cooled while receiving nitrogen gas injection to produce water with cooled dissolved nitrogen, which is frozen while additionally receiving the injection. This makes it possible to produce block ice in which dissolved oxygen is contained at a much lower level than usual.
El hielo en bloques tratado con sustitución de nitrógeno, de manera similar al hielo relleno de gas nitrógeno de tamaño pequeño, se usa para almacenar diversos alimentos frescos y otros alimentos y contribuye a conservar la frescura. Por ejemplo, el hielo en bloques puede impedir e inhibir el deterioro oxidativo del alimento fresco y puede suprimir la propagación de diversas bacterias. Además, el hielo en bloques de gran tamaño tiene muchos usos que el hielo de tamaño pequeño no tiene. Por ejemplo, cuando se mantiene en una cámara helada, el propio hielo en bloques desempeña un papel como fuente de enfriamiento. En este caso, menos oxígeno disuelto contribuye a reducir el efecto adverso, en comparación con el hielo en general, en su entorno circundante (por ejemplo alimento fresco que mantiene en la cámara helada) provocado por el oxígeno que sale con la descongelación.Block ice treated with nitrogen substitution, similar to ice filled with small-sized nitrogen gas, is used to store various fresh foods and other foods and helps preserve freshness. For example, block ice can prevent and inhibit the oxidative deterioration of fresh food and can suppress the spread of various bacteria. In addition, ice in large blocks has many uses that small ice does not have. For example, when kept in an icy chamber, block ice itself plays a role as a source of cooling. In this case, less dissolved oxygen helps reduce the adverse effect, compared to ice in general, in its surrounding environment (for example, fresh food that is kept in the freezing chamber) caused by the oxygen that comes out with defrosting.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
La Fig. 1 es una vista esquemática que muestra un sistema para producir hielo en bloques tratado con sustitución de nitrógeno según una realización de la presente invención.Fig. 1 is a schematic view showing a system for producing block ice treated with nitrogen substitution according to an embodiment of the present invention.
La Fig. 2 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de disposición de la unidad de suministro de gas nitrógeno mostrada en la Fig. 1Fig. 2 is a schematic view showing an example of an arrangement of the nitrogen gas supply unit shown in Fig. 1
La Fig. 3 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de disposición de la unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto enfriada mostrada en la Fig. 1.Fig. 3 is a schematic view showing an example of an arrangement of the chilled dissolved nitrogen water production unit shown in Fig. 1.
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La Fig. 4 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de disposición de la unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno mostrada en la Fig. 1.Fig. 4 is a schematic view showing an example of an arrangement of the block ice production unit with nitrogen substitution shown in Fig. 1.
La Fig. 5 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo preferido de etapas de producción de hielo en bloques tratado con sustitución de nitrógeno usando los sistemas mostrados en las Figs. 1 a 4.Fig. 5 is a flow chart showing a preferred example of stages of producing block ice treated with nitrogen substitution using the systems shown in Figs. 1 to 4
La Fig. 6 es una fotografía que muestra un ejemplo de trabajo de hielo en bloques tratado con sustitución de nitrógeno según una realización de la presente invención.Fig. 6 is a photograph showing an example of block ice treatment treated with nitrogen substitution according to an embodiment of the present invention.
La Fig. 7 es una fotografía que muestra hielo en bloques convencional para su comparación.Fig. 7 is a photograph showing conventional block ice for comparison.
Descripción de las realizacionesDescription of the realizations
Se describirá una realización preferida de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos. El hielo en bloques al que se aplica la presente invención es hielo que puede denominarse “columna de hielo” en la forma de un cuboide, incluyendo un cubo. El hielo estandarizado máximo disponible comúnmente en el mercado japonés es hielo en bloques altamente transparente que pesa 135 kg, que es un hielo en forma de columna de 280 mm de longitud, 550 mm de anchura y 1080 mm de altura. Debe indicarse que el hielo en bloques al que se aplica la presente invención no está limitado al hielo que tiene el tamaño anterior, aunque a continuación en el presente documento se hará referencia tomando el hielo con el tamaño anterior como ejemplo. Si la longitud de cada eje de un hielo en bloques está dentro del intervalo de + 20% de la del hielo en bloques estandarizado anterior, tal hielo en bloques se considera igual al hielo en bloques estandarizado. Además, la presente invención se aplica también al hielo en bloques que pesa más de aproximadamente 20 kg.A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The block ice to which the present invention is applied is ice which may be referred to as an "ice column" in the form of a cuboid, including a cube. The maximum standardized ice commonly available in the Japanese market is highly transparent block ice weighing 135 kg, which is a column-shaped ice 280 mm long, 550 mm wide and 1080 mm high. It should be noted that block ice to which the present invention is applied is not limited to ice having the previous size, although reference will now be made here by taking ice with the previous size as an example. If the length of each axis of a block ice is within the range of + 20% of that of the previous standardized block ice, such block ice is considered equal to standardized block ice. In addition, the present invention also applies to block ice weighing more than about 20 kg.
La Fig. 1 es una vista esquemática que muestra un sistema para producir hielo en bloques tratado con sustitución de nitrógeno según una realización de la presente invención, en la que flechas blancas indican el flujo de gas y las flechas negras indican el flujo de líquido (a continuación en el presente documento se aplica lo mismo). El sistema para producir hielo en bloques tratado con sustitución de nitrógeno incluye una unidad de suministro de gas nitrógeno 10, una unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto enfriada 20 y una unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno 30. La unidad de suministro de gas nitrógeno 10 está dotada de un alimentador para suministrar gas nitrógeno a una presión predeterminada. La unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto enfriada 20 está dispuesta para producir agua con nitrógeno disuelto enfriada usando agua material y el gas nitrógeno suministrado desde la unidad de suministro de gas nitrógeno 10. La unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno 30 está dispuesta para producir hielo en bloques que tiene un nivel completamente reducido de oxígeno disuelto usando el agua con nitrógeno disuelto enfriada suministrado desde la unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto 20 y el gas nitrógeno suministrado desde la unidad de suministro de gas nitrógeno 10.Fig. 1 is a schematic view showing a system for producing block-treated ice with nitrogen substitution according to an embodiment of the present invention, in which white arrows indicate the flow of gas and black arrows indicate the flow of liquid ( the same applies below in this document). The system for producing block ice treated with nitrogen substitution includes a nitrogen gas supply unit 10, a chilled dissolved nitrogen water production unit 20 and a block ice production unit with nitrogen substitution 30. The unit The supply of nitrogen gas 10 is provided with a feeder for supplying nitrogen gas at a predetermined pressure. The chilled dissolved nitrogen water production unit 20 is arranged to produce chilled dissolved nitrogen water using material water and the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply unit 10. The nitrogen-based block ice production unit 30 is arranged to produce block ice having a completely reduced level of dissolved oxygen using the cooled dissolved nitrogen water supplied from the dissolved nitrogen water production unit 20 and the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply unit 10 .
El término “sustitución de nitrógeno” de agua tal como se usa en el presente documento pretende definir la reducción de un nivel normal de oxígeno disuelto en agua, que se determina según la temperatura a presión atmosférica, y la sustitución de nitrógeno por la cantidad equivalente al oxígeno disuelto reducido. Igualmente, el término “agua con nitrógeno disuelto” es para definir el agua que tiene un contenido en oxígeno disuelto reducido y un contenido en nitrógeno disuelto aumentado en comparación con el agua normal, o el agua en la que el oxígeno disuelto se sustituye por nitrógeno disuelto. Igualmente, los términos “hielo de sustitución por nitrógeno” y “hielo tratado con sustitución de nitrógeno” pretenden definir hielo producido congelando el agua con nitrógeno disuelto mientras se mantiene el nivel reducido de oxígeno disuelto. El nivel reducido de oxígeno disuelto pretende definir no más de 0,3 mg/l de oxígeno disuelto.The term "nitrogen substitution" of water as used herein is intended to define the reduction of a normal level of dissolved oxygen in water, which is determined according to the temperature at atmospheric pressure, and the substitution of nitrogen by the equivalent amount. to reduced dissolved oxygen. Likewise, the term "water with dissolved nitrogen" is to define water that has a reduced dissolved oxygen content and an increased dissolved nitrogen content compared to normal water, or water in which dissolved oxygen is replaced by nitrogen dissolved. Similarly, the terms "nitrogen replacement ice" and "nitrogen treated ice" are intended to define ice produced by freezing the water with dissolved nitrogen while maintaining the reduced level of dissolved oxygen. The reduced level of dissolved oxygen is intended to define no more than 0.3 mg / l of dissolved oxygen.
La Fig. 2 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de disposición de la unidad de suministro de gas nitrógeno 10 mostrada en la Fig. 1. La unidad de suministro de gas nitrógeno 10 incluye un compresor de aire 11 para comprimir la atmósfera, un generador de gas nitrógeno 12 para extraer gas nitrógeno del aire comprimido, y un tanque de gas nitrógeno 13 para almacenar el gas nitrógeno extraído. En cuanto al compresor de aire 11, por ejemplo, puede usarse Oil Free “BEBICON” (marca registrada) de Hitachi Industrial Equipment System Co., Ltd. Se usa el compresor que puede suministrar una presión de aire de 0,5 a 0,9 MPa.Fig. 2 is a schematic view showing an example of an arrangement of the nitrogen gas supply unit 10 shown in Fig. 1. The nitrogen gas supply unit 10 includes an air compressor 11 for compressing the atmosphere, a nitrogen gas generator 12 to extract nitrogen gas from compressed air, and a nitrogen gas tank 13 to store the extracted nitrogen gas. As for the air compressor 11, for example, Oil Free "BEBICON" (registered trademark) of Hitachi Industrial Equipment System Co., Ltd. can be used. The compressor that can supply an air pressure of 0.5 to 0 is used, 9 MPa.
En el generador de gas nitrógeno 12, se toma aire a presión a través de un extremo de un recipiente a presión dotado de una membrana de separación de nitrógeno hecha de membrana de fibra hueca de poliimida, y el oxígeno se purga desde una abertura en el lado lateral del recipiente, extrayendo nitrógeno del otro extremo del recipiente. En cuanto al generador de gas nitrógeno 12, que se basa en la diferente tasa de permeabilidad particular para cada clase de gas, puede usarse por ejemplo “Ripureru” (marca registrada) de KATAYAMA CHEMICAL, INC.In the nitrogen gas generator 12, pressurized air is taken through one end of a pressure vessel provided with a nitrogen separation membrane made of hollow polyimide fiber membrane, and the oxygen is purged from an opening in the side of the container, extracting nitrogen from the other end of the container. As for the nitrogen gas generator 12, which is based on the different particular permeability rate for each class of gas, for example "Ripureru" (registered trademark) of KATAYAMA CHEMICAL, INC.
El tanque de gas nitrógeno 13 es para almacenar gas nitrógeno y está dotado de un regulador para suministrar el gas a una presión predeterminada. El tanque de gas nitrógeno 13 puede suministrar gas nitrógeno por separado a la unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto enfriada 20 y la unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno 30. Se usa una válvula prevista de manera correspondiente en los respectivos conductos de suministro de gas nitrógeno 14 y 15 para conectar y desconectar el suministro de gas nitrógeno.The nitrogen gas tank 13 is for storing nitrogen gas and is provided with a regulator for supplying the gas at a predetermined pressure. The nitrogen gas tank 13 can supply nitrogen gas separately to the chilled dissolved nitrogen water production unit 20 and the nitrogen-substituted block ice production unit 30. A correspondingly provided valve is used in the respective nitrogen gas supply conduits 14 and 15 to connect and disconnect the nitrogen gas supply.
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La Fig. 3 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de disposición de la unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto 20 mostrada en la Fig. 1. La unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto 20 incluye un tanque de recepción de agua 21 para almacenar agua material que se suministra a través de un conducto de suministro de agua 25, un enfriador de agua 22 para enfriar agua W almacenada en el tanque de recepción de agua 21 por medio de circulación a través de un conducto de circulación de agua 29 y una bomba 23, y una tubería de inyección de gas nitrógeno 28 para inyectar gas nitrógeno que se suministra desde la unidad de suministro de gas nitrógeno 10 a través de un conducto de suministro de gas nitrógeno 27.Fig. 3 is a schematic view showing an example of arrangement of the dissolved nitrogen water production unit 20 shown in Fig. 1. The dissolved nitrogen water production unit 20 includes a water receiving tank 21 for storing water material that is supplied through a water supply conduit 25, a water cooler 22 for cooling water W stored in the water receiving tank 21 by means of circulation through a water circulation conduit 29 and a pump 23, and a nitrogen gas injection pipe 28 for injecting nitrogen gas that is supplied from the nitrogen gas supply unit 10 through a nitrogen gas supply conduit 27.
La tubería de inyección de gas nitrógeno 28 es, por ejemplo, una tubería larga que se extiende horizontalmente en el tanque de recepción de agua 21 y tiene una pared porosa para el paso a chorros de gas nitrógeno. El gas nitrógeno inyectado en agua a alta presión tiene un efecto de elevar el oxígeno disuelto y burbujas para su liberación al aire tras disolverse en agua. De esta manera se reduce el nivel de oxígeno disuelto en el agua W en el tanque de recepción de agua 21, mientras se aumenta el del nitrógeno disuelto, produciendo agua con nitrógeno disuelto.The nitrogen gas injection pipe 28 is, for example, a long pipe that extends horizontally in the water receiving tank 21 and has a porous wall for the passage of nitrogen gas jets. Nitrogen gas injected into high pressure water has an effect of raising dissolved oxygen and bubbles for release into the air after dissolving in water. In this way the level of dissolved oxygen in the water W in the water receiving tank 21 is reduced, while the level of dissolved nitrogen is increased, producing water with dissolved nitrogen.
El agua W en el tanque de recepción de agua 21 se enfría preferiblemente hasta la proximidad de más de 0°C con el enfriador de agua 22, permitiendo un inicio eficaz de una etapa de congelación posteriormente en la unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno 30. Además, enfriar el agua W hasta la proximidad de los 0°C mientras se inyecta gas nitrógeno hace posible suprimir el oxígeno disuelto y aumentar el nitrógeno disuelto en comparación con un estado normal, en el que el oxígeno disuelto aumenta en proporción para disminuir la temperatura.The water W in the water receiving tank 21 is preferably cooled to the proximity of more than 0 ° C with the water cooler 22, allowing an effective start of a freezing stage subsequently in the block ice production unit with nitrogen replacement 30. In addition, cooling the water W to the proximity of 0 ° C while injecting nitrogen gas makes it possible to suppress dissolved oxygen and increase dissolved nitrogen compared to a normal state, in which dissolved oxygen increases by proportion to decrease the temperature.
En un ejemplo de trabajo, el agua con nitrógeno disuelto que contiene 0,3 mg/l de oxígeno disuelto en la proximidad de los 0°C se obtuvo del agua material que contiene 99,7 mg/l de oxígeno disuelto a temperatura ambiente procesando en el tanque de recepción de agua 21. En otro ejemplo de trabajo, se confirmó que se obtenía el agua con nitrógeno disuelto que contiene 0,3 mg/l de oxígeno disuelto. La cantidad de oxígeno disuelto en agua normal a 0°C es de 14,6 mg/l.In a working example, water with dissolved nitrogen containing 0.3 mg / l of dissolved oxygen in the vicinity of 0 ° C was obtained from material water containing 99.7 mg / l of dissolved oxygen at room temperature by processing in the water receiving tank 21. In another working example, it was confirmed that the water was obtained with dissolved nitrogen containing 0.3 mg / l of dissolved oxygen. The amount of oxygen dissolved in normal water at 0 ° C is 14.6 mg / l.
El agua con nitrógeno disuelto enfriada en el tanque de recepción de agua 21 se suministra a la unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno 30 a través de un conducto de suministro de agua con nitrógeno disuelto 26 y una bomba 24.The water with dissolved nitrogen cooled in the water receiving tank 21 is supplied to the block ice producing unit with nitrogen replacement 30 through a water supply line with dissolved nitrogen 26 and a pump 24.
La Fig. 4 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de disposición de la unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno 30 mostrada en la Fig. 1. La unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno 30 incluye un tanque de vertido 31 para almacenar temporalmente el agua con nitrógeno disuelto enfriada transferida desde la unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto 20 a través de un conducto de suministro de agua con nitrógeno disuelto 34, una pluralidad de bidones de hielo 32 para llenar con el agua con nitrógeno disuelto enfriada, y un tanque de salmuera 33 para sumergir los bidones de hielo 32.Fig. 4 is a schematic view showing an example of an arrangement of the block ice production unit with nitrogen replacement 30 shown in Fig. 1. The block ice production unit with nitrogen replacement 30 includes a discharge tank 31 for temporarily storing the water with cooled dissolved nitrogen transferred from the water production unit with dissolved nitrogen 20 through a water supply line with dissolved nitrogen 34, a plurality of ice drums 32 for filling with the water with cooled dissolved nitrogen, and a brine tank 33 to submerge the ice drums 32.
El tanque de vertido 31 está dotado de una pluralidad de orificios de vertido 35 en la base, de tal manera que cada uno de los orificios de vertido está asignado a cada uno de los bidones de hielo 32. Cada uno de los orificios de vertido 35 está situado justamente encima de una abertura superior de cada uno de los bidones de hielo 32. Los orificios de vertido 35 se controlan para cerrarse cuando se almacena el agua con nitrógeno disuelto en el tanque de vertido 31 y para abrirse cuando se llenan los bidones de hielo 32 con el agua con nitrógeno disuelto desde el tanque de vertido 31.The pouring tank 31 is provided with a plurality of pouring holes 35 in the base, such that each of the pouring holes is assigned to each of the ice drums 32. Each of the pouring holes 35 it is located just above an upper opening of each of the ice drums 32. The pouring holes 35 are controlled to close when the water is stored with dissolved nitrogen in the pouring tank 31 and to open when the drums are filled. ice 32 with water with nitrogen dissolved from the pouring tank 31.
Cada uno de los bidones de hielo 32 tiene una forma y un tamaño predeterminados para producir un bloque de hielo y sumergirse en el tanque de salmuera 33. El tanque de salmuera 33 es un tanque lleno con salmuera que es, por ejemplo, disolución de cloruro de calcio. La salmuera se enfría hasta una temperatura predeterminada con un enfriador externo (no mostrado). La temperatura de salmuera que debe fijarse es adecuada para congelar el agua con nitrógeno disuelto en los bidones de hielo 32 para producir hielo en bloques de alta calidad.Each of the ice drums 32 has a predetermined shape and size to produce an ice block and submerge in the brine tank 33. The brine tank 33 is a brine filled tank that is, for example, chloride solution of calcium The brine is cooled to a predetermined temperature with an external cooler (not shown). The brine temperature to be set is adequate to freeze the water with dissolved nitrogen in the ice drums 32 to produce high quality block ice.
En cada uno de los bidones de hielo 32 está prevista una tubería de inyección 37 para inyectar en el agua el gas nitrógeno suministrado desde la unidad de suministro de gas nitrógeno 10 a través de un conducto de suministro 36. La tubería de inyección 37 es, por ejemplo, una tubería larga que se extiende verticalmente al interior de los bidones de hielo 32 y tiene paredes porosas para el paso a chorros de gas nitrógeno. De esta manera, la cantidad de oxígeno disuelto se reduce adicionalmente, mientras la cantidad de nitrógeno disuelto se aumenta en una porción no congelada del agua con nitrógeno disuelto en los bidones de hielo 32 mientras se congela. La inyección de gas nitrógeno en los bidones de hielo 32 posibilita que se eleven las burbujas en el agua y se liberen al aire para impedir que las burbujas e impurezas se capturen en el hielo en bloques, produciendo un hielo en bloques altamente transparente. Una porción opaca se observa a menudo en la porción central del hielo en bloques general que se produce solo por medio de aeración; sin embargo el hielo en bloques según la presente invención es más transparente que el general. Además, el efecto de un agitado adecuado sirve para potenciar la eficiencia de enfriamiento.In each of the ice drums 32 an injection pipe 37 is provided to inject into the water the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply unit 10 through a supply conduit 36. The injection pipe 37 is, for example, a long pipe that extends vertically to the interior of the ice drums 32 and has porous walls for the passage of jets of nitrogen gas. In this way, the amount of dissolved oxygen is further reduced, while the amount of dissolved nitrogen is increased in a non-frozen portion of the water with nitrogen dissolved in the ice drums 32 while freezing. The injection of nitrogen gas into the ice drums 32 makes it possible for the bubbles to rise in the water and to be released into the air to prevent the bubbles and impurities from being captured in the block ice, producing a highly transparent block ice. An opaque portion is often observed in the central portion of the general block ice that is produced only by aeration; however block ice according to the present invention is more transparent than the general one. In addition, the effect of proper agitation serves to enhance cooling efficiency.
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20twenty
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La Fig. 5 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo preferido de etapas de producción de hielo en bloques tratado con sustitución de nitrógeno usando los sistemas mostrados en las Figs. 1 a 3 o 4. El tamaño del hielo en bloques producido en el ejemplo es de 280 mm de longitud, 550 mm de anchura y 1080 mm de altura.Fig. 5 is a flow chart showing a preferred example of stages of producing block ice treated with nitrogen substitution using the systems shown in Figs. 1 to 3 or 4. The size of the block ice produced in the example is 280 mm long, 550 mm wide and 1080 mm high.
En primer lugar, el tanque de recepción de agua se llena con agua material (etapa S01). Tras el llenado, puede permitirse que el tanque esté en reposo durante de varias horas a varias decenas de horas para disminuir las burbujas mediante elevación y pasando al aire por sí mismas.First, the water receiving tank is filled with material water (step S01). After filling, the tank can be allowed to stand for several hours to several tens of hours to reduce the bubbles by lifting and airing themselves.
En segundo lugar, el agua en el tanque se enfría hasta la proximidad de más de 0°C mientras recibe inyección de gas nitrógeno (etapa S02). La etapa se lleva a cabo dedicando el tiempo adecuado a la cantidad del agua para producir agua con nitrógeno disuelto enfriada.Secondly, the water in the tank is cooled to the proximity of more than 0 ° C while receiving nitrogen gas injection (step S02). The stage is carried out by devoting adequate time to the amount of water to produce water with cooled dissolved nitrogen.
A continuación, el agua con nitrógeno disuelto enfriada en el tanque de recepción de agua se transfiere a y llena el tanque de vertido (etapa S03). Tras llenar el tanque de vertido, los orificios de vertido del tanque se vertido se abren para llenar los bidones de hielo situados bajo los mismos con el agua con nitrógeno disuelto enfriada (etapa S04). Los bidones de hielo sumergidos en el tanque de salmuera se mantienen ya a una temperatura adecuada para el enfriamiento, o una temperatura congelable para el agua, en el momento de llenar agua con nitrógeno disuelto. La temperatura congelable para el agua es de -12°C por ejemplo.Then, the water with dissolved nitrogen cooled in the water receiving tank is transferred to and fills the discharge tank (step S03). After filling the pouring tank, the pouring holes of the tank are poured open to fill the ice drums located therewith with the water with cooled dissolved nitrogen (step S04). The ice drums submerged in the brine tank are already maintained at a temperature suitable for cooling, or a freezing temperature for water, at the time of filling water with dissolved nitrogen. The freezing temperature for water is -12 ° C for example.
Posteriormente, el agua con nitrógeno disuelto en los bidones de hielo se enfría mientras recibe la inyección de gas nitrógeno en una porción no congelada del agua. El tanque de salmuera se mantiene a una temperatura constante hasta que se completa la congelación. En el ejemplo preferido, se tarda 48 horas desde el inicio hasta el final de la congelación el agua con nitrógeno disuelto en los bidones de hielo. La congelación con inyección de gas nitrógeno se avanza hasta un cierto punto de tiempo (etapa S05). Preferiblemente, se continúa con la inyección hasta que la congelación casi ha acabado. Cuando se detiene la inyección, la tubería de inyección se extrae preferiblemente de los bidones de hielo. Tras detener la inyección, se termina la congelación del agua con nitrógeno disuelto (etapa S06), seguido de extraer el hielo en bloques que está tratado con sustitución de nitrógeno de los bidones de hielo (etapa S07).Subsequently, the water with nitrogen dissolved in the ice drums is cooled while receiving the injection of nitrogen gas into a non-frozen portion of the water. The brine tank is kept at a constant temperature until the freezing is complete. In the preferred example, it takes 48 hours from the beginning to the end of freezing the water with nitrogen dissolved in the ice drums. Freezing with nitrogen gas injection is advanced to a certain point of time (step S05). Preferably, the injection is continued until the freezing is almost over. When the injection is stopped, the injection pipe is preferably removed from the ice drums. After stopping the injection, the freezing of the water with dissolved nitrogen is terminated (step S06), followed by extracting the ice in blocks that is treated with nitrogen replacement from the ice drums (step S07).
Con la temperatura congelable para el agua, el tiempo de congelación global y el tiempo de inyección y no inyección de gas nitrógeno según la realización preferida anterior, puede producirse hielo en bloques de alta calidad que es altamente transparente y está suficientemente tratado con sustitución de nitrógeno. El tiempo de congelación global en este caso es más corto que para producir convencional hielo en bloques producido por medio de aeración en las mismas condiciones de tamaño y temperatura.With the freezing temperature for the water, the global freezing time and the injection and non-injection time of nitrogen gas according to the above preferred embodiment, high quality block ice can be produced that is highly transparent and sufficiently treated with nitrogen replacement. . The overall freezing time in this case is shorter than to produce conventional block ice produced by aeration under the same size and temperature conditions.
La presente invención no se limita al ejemplo preferido anterior y por consiguiente puede cambiarse la temperatura de salmuera. Igualmente, el tiempo desde el inicio hasta el final de la congelación, el tiempo de congelación con inyección de gas nitrógeno, y el tiempo de congelación sin inyección de gas nitrógeno pueden cambiarse por consiguiente según sea necesario. Por ejemplo, en la condición de 48 horas de tiempo de congelación global y temperatura de salmuera a -10°C, la congelación puede realizarse con inyección de gas nitrógeno durante una primera mitad (24 horas) del tiempo de congelación global, mientras que la congelación durante una última mitad (24 horas) puede realizarse done sin la inyección. En otro ejemplo, en la condición de 72 horas de tiempo de congelación global y una temperatura de salmuera a -8°C, se continúa con la inyección de gas nitrógeno desde el inicio de la congelación hasta 60 horas más tarde, y entonces se detiene la inyección durante las últimas 12 horas.The present invention is not limited to the previous preferred example and therefore the brine temperature can be changed. Likewise, the time from the beginning to the end of the freezing, the freezing time with nitrogen gas injection, and the freezing time without nitrogen gas injection can be changed accordingly as necessary. For example, under the condition of 48 hours of global freezing time and brine temperature at -10 ° C, freezing can be carried out with injection of nitrogen gas for a first half (24 hours) of the global freezing time, while the Freezing for a last half (24 hours) can be done done without injection. In another example, under the condition of 72 hours of global freezing time and a brine temperature at -8 ° C, the nitrogen gas injection is continued from the start of freezing until 60 hours later, and then stops the injection during the last 12 hours.
La Fig. 6 es una fotografía tomada desde arriba del hielo en bloques tratado con sustitución de nitrógeno que se produjo en las etapas de la Fig. 5. La Fig. 7 es una fotografía tomada desde arriba de un hielo en bloques que se produjo con un método convencional del mismo tamaño que el hielo en bloques mostrado en la Fig. 6. El método convencional es congelar agua normal con aeración. Se filtra el polvo y se elimina del aire usado en la aeración en el método convencional. La comparación de la Fig. 6 con la Fig. 7 revela que el hielo en bloques tratado con sustitución de nitrógeno es más transparente que el hielo en bloques convencional.Fig. 6 is a photograph taken from above of the block ice treated with nitrogen substitution that was produced in the steps of Fig. 5. Fig. 7 is a photograph taken from above of a block ice that was produced with a conventional method of the same size as block ice shown in Fig. 6. The conventional method is to freeze normal water with aeration. The powder is filtered and removed from the air used in the aeration in the conventional method. The comparison of Fig. 6 with Fig. 7 reveals that block ice treated with nitrogen substitution is more transparent than conventional block ice.
Descripción de los números de referenciaDescription of reference numbers
10 unidad de suministro de gas nitrógeno10 nitrogen gas supply unit
11 compresor de aire11 air compressor
12 generador de gas nitrógeno12 nitrogen gas generator
13 tanque de gas nitrógeno13 nitrogen gas tank
14, 15 conducto de suministro de gas nitrógeno14, 15 nitrogen gas supply duct
20 unidad de producción de agua con nitrógeno disuelto20 water production unit with dissolved nitrogen
21 tanque de recepción de agua21 water receiving tank
22 enfriador de agua 23, 24 bomba22 water cooler 23, 24 pump
25 conducto de suministro de agua25 water supply duct
26 conducto de suministro de agua con nitrógeno disuelto26 water supply line with dissolved nitrogen
27 conducto de suministro de gas nitrógeno27 nitrogen gas supply duct
2828
2929
3030
3131
3232
3333
343. 4
3535
3636
3737
tubería de inyección de gas nitrógeno conducto de circulación de aguanitrogen gas injection pipe water circulation conduit
unidad de producción de hielo en bloques con sustitución de nitrógeno tanque de vertido bidones de hielo tanque de salmuerablock ice production unit with nitrogen replacement pour tank ice drums brine tank
conducto de suministro de agua con nitrógeno disuelto orificios de vertidowater supply conduit with dissolved nitrogen discharge holes
conducto de suministro de gas nitrógeno tubería de inyeccióngas supply pipe nitrogen injection pipe
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