KR890002629B1 - 냉매와 직접접촉 동결(i.q.f)법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

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Description

냉매와 직접접촉 동결(I.Q.F)법 및 그 장치

제1도, 본원 발명의 동결방법에 의한 장치 설명도로서, 동결물 입출 시스템의 콘베이어 셧터식을 적용한 실시예이고,

제2도, 동결물 입출 시스템으로서 로타리식을 적용한 실시예임.

제3도, 상기 로타리식 동결물 투입 구성의 상세도.

제4도, 본원 발명에 의한 동결부 구성의 부분사시 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 동결실 2 : 입구

3 : 출구 4 : 동결물재치다공판

5 : 체인콘베이어 6 : 냉매노즐

7 : 리시버 8 : 혼합기

9 : 냉동기 10 : 콘텐서

11 : 진공펌프 12 : 펌프

13 : 훨터 14 : 밸브

15 : 액펌프 16 : 액공급관

17 : 증발냉매개스회 수관 18 : 액공급관

19 : 액공급관 21 : 액회수관

22 : 배기관 23 : 냉매개스회수관

24 : 배기관 25 : 냉매개스회수관

본 발명은 피동결물(농,수,축산물)을 냉매와 직접접촉, 열교환 시간을 단축시키므로서ㅡ 동결효과를 극대화한 냉매와 직접접촉 동결법 및 그 장치냉매와 직접접촉 동결(I.Q.F)법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래의 동결법으로는 냉매와 피동결물과의 중간에 브라인을 사용하여 이 브라인이 피동결물과 열교환을 하는 동결법을 행하여 왔는바, 상술한 종래의 동결법은 첫째, 동결 소요시간이 길어 피동결물의 수분(자유수)의 동결입자가 확대되어 피동결물의 세포가 파괴되므로서 막대한 영양소의 손실을 초래하였다. 둘째, 브라인냉각시 열손실이 많으므로 이에 따른 전력손실 또한 막대하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 피동결물과 냉매를 직접접촉하여 동결시키므로서 아주 짧은 시간에 열교환이 이루어져 동결이 완료되어 수분(자유수)의 결정입자가 극히 미세한 상태로 동결되므로 피동결물 즉, 농, 수, 축산물의 세포가 파괴되지 않고, 영양소 손실이 거의 없는 극히 양호한 선도를 유지할 수있는 동결법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 피동결물 냉매를 직접접촉하는 동결, 열교환이 이루어지므로 종래의 브라인 동결법과 달리 동결시간이 단축되므로서 중간의 열손실이 거이 없으며, 이에 따른 전력손실이 종래의 방법보다 2배이상 줄일 수 있는 동결방법 및 그 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 냉매를 거의 완전하게 회수할 수 있는 동결방법 및 그 장치를 제공하는데 있다. 이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 동결실내를 진공이하의 압력을 유지하고 냉매의 증발 잠열은 직접 피동결물과 접촉하여 순간적으로 열교환이 이루어지므로서 동결이 완료되는 것으로 동결실내를 외기와 차단할 수 있는 구조로하여 동결실에 농, 수, 촉산물등의 피동결물을 콘베이어시스템의 이용하여 연속적으로 동결실내로 투입하게 되는데. 피동결물 입축구를 다수개의 격실로 이루어진 로타리 밸브 및 셧터식슬라이딩 도어를 이용하여 피동결물 투입시 로타리 밸브의 일정한 회전방향 및 셧터식슬라이딩 도어의 진행방향에서 외부에 배설된 진공펌프로 외부에서 투입된 공기를 뽑아내어 동결실내를 진공상태로 유지하게 된다.

다음 투입구를 통과한 피동결물이 동결실내의 재치대에 투입되면서 체인콘베이어애 의해 이송됨과동시에 리시비를 통해 액펌프로 밀어올린 냉매액이 피동결물의 윗쪽으로 분사되고 피동결물이 하부는 재치대내의 냉매액에 잠기면서 급속히 동결이 이루어진다.

콘베이어 이송으로 출구 로타리 밸브쪽으로 피동결물이 이동하면서 냉매액과 동결물체가 분리되며, 냉매액으로부터 분리된 피동결물은 콘베이어에 의하여 축구 로타리 밸브내로 이송된다.

이송된 피동결물은 냉매개스가 존재하므로 일정한 진행방향에서 외부에 부설된 진공펌프에 의해 냉매개스가 회수된 후, 로타리 밸브가 회전되고 동결된 물품은 외부로 이송되어 동결작업이 완료된다.

동결작업시 증발된 냉매개스는 펌프를 통해 혼합기로 이동하여 외부에 부설되는 콘덴서에 의해 액화된다.

이 장치에 의해 일정한 압력이 유지되지 못할 시는 압력스윗치에 의하여 일정압력이 유지될때까지 진공펌프가 작동하여 소정의 압력을 유지시켜 증발온도(냉각온도)를 압력에 의하여 조절한다.

본 발명에 사용되는 냉매로는 동결물질과 직접접촉되기 때문에 인체에 무독하여야 하며, 상압에 노축되었을때에 완전히 증발할 수 있는 냉매라야한다.

이러한 냉매로는 공지의 무독한 냉매인 프레온개스류(예 : 프레온11, 프레온12, 프레온13, 프레온22, 프레온500, 프레온501, 프레온502, 프레온503, 프레온504, 액체질소, 액체탄산과 기타 통상으로 사용되는 냉매)를 사용할 수 있다.

프레온13 사용시는동결실내에 증발압력 0.087kgcm^-2.g시에서 동결실내의 프레온13증발온도가 -80℃가 되어 증발된 냉매개스의온도가 -80℃이며, 냉매기스의 액화온도는 -30℃이하가 되므로 응축기 부분에 냉매개스 액화용량에 상당하는 별도의 냉동기가 필요하게된다. 본 발명에서는 피동결물의 종류에 따라서 그 동결온도가 상이할 수 있으며, 예를들면 -10℃로부터 -140℃까지 자유로 조절할 수 있다. 이 냉각온도의 조절은 장치내의 압력을 조절함으로서 그 조절이 가능하다.

예를들면, 프레온11의 경우 진공도 72.1Hg cm하에서 140℃, 진공도 64.2Hg cm 하에서 -20℃가 유지되고, 프레온12의 경우 진공도66.7Hg cm 하에서 -70℃ 진공도 15.4Hg cm 하에서 -35℃를 유지하며, 프레온13의 경우, 진공도 75.2Hg cm 하에서 -140℃, 진공도ㅡ3.25Hg cm 하에서 -50℃가 유지되며, 프레온 22의 경우 진공도 74.4Hg cm 하에서 -100℃, 진공도 27.4Hg cm하에서 -50℃가 유지된다.

다음, 상술한 바와같은 본원 발명의 냉매와 직접접촉하는 동결법을 실시하기 위한 그 장치의 구성을 첩부도면에 의거 설명하기로 한다. 외기로부터 차단가능한 동결실(1)의 좌, 우측에 피동결물입구(2)와 출구(3)를 개설하되, 제1도에 도시한 바와같이 입구측에 두개의 격실을 형성하게끔 각 전자감지구를 가지는 공압식슬라이딩 도어(2a)(2b)(2c) 및 욱구측에 슬라이딩 도어 (3a)(3b)(3c)를 구성하거나 또는 제2도에 도시한 바와같이, 슬라이딩 도어에 대신하여 복수개의 인페라(2b)(3B)에 의한 격실을 가지는 로타리 밸브를 구성하되, 상기 슬라이딩 도어와 로타리 밸브의 일정한 격실에 배기관(22) 및 냉매개스 회수관(23)을 연결하여 각각 진공펌프(11)(12a)와 연관되게 끔 한다.

한편, 상기 동결실(1)내에 입구재치대로부터 연장되는 제4도에 도시된 바와같이 피동결물재치다공판(4)을 배설하고 상기 피동결물재치다공판(4)을 하단에 냉매액회수대(4a)가 연장되게 하되, 상기 냉매액회수대(4a)는 어느 정도의 냉매액이 보관가능하게끔 용기형상으로되며, 그 이상의 냉매액을 회수가능하게끔 액회수관(21)을 배설하며, 상기 액회수관(21)은 휠터(13)를 통해 리시버(7)로 연관되며, 상기 리시버(7)로부터 연관되게밸브(14), 액펌프(15)를 부설하며, 피동결물재치다공판(4)내로 분사간능한 다수개의 노즐(6)을 가지는 액공급관(16)을 배설하여 상기 액펌프(16)와 연관되게 한다.

한편, 동결실(1)내의 피동결물밀판(5a)을 기지는 체인콘베이어 시스템(5)이 구성되어 상기 피동결물재치다공판(4)에 재치되는 피동결물의 입구로부터 출구로의이송을 가능하게 한다.

동결실(1)내로 부터 증발냉매개스회수관(17)을 연장하여 이와 연관되게끔 펌프(12)를 배설하며, 이와 연관되는 액공급관(19)을 통해 냉각코일(8a)로 수성된 혼합기(8)와 연관되게 한다. 상기 혼합기(8)는 액공급관(18)을 통해 냉동기(9), 콘덴서(10)와 연관되며, 혼합기(8)의 냉매액이 리시버(7)로 공급되게끔 액공급관(20)을 배설한다. 상술한 바와같은 구성으로된 본 발명의 동결장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

피동결물이 입구(2)를 통해 투입되면 슬라이딩 도어(2a)(공지의 전자감지구가 구성됨)가 열리면서 피동결물이 격실안으로 투입되면서 슬라이딩 도어(2a)가 닫히므로 외기로부터 차단상태가 된다.

이때 진공펌프(11)가 작동하여 배기관(22)을 통해 실내를 진공도 76Hg cm 로 배기시킨 후 슬라이딩 도어(2b)가 열리면서 피동결물이 슬라이딩 도어 (2c)가까이 이송되면 진공펌프(12a)가 작동하여 냉매개스회수관(23)을 통해 실내에 잔존하는 냉매개스를 약 진공도 76Hg cm이 되게 회수한 후, 슬라이딩 도어(2b)가 닫히면서 슬라이딩 도어(2c)가 열리며, 피동결물이 피동결물재치다공판(40으로 이송되면서 피동결물재치다공판(4)상의 냉매액이 일부가 잠기게된다.

이와 동시에 액펌프(15)가 작동 리시버(7)내의 냉매액을 액공급관(16)을 통해 노즐(6)로 공급하여 분사되므로서 동결이 시각되며, 콘베이어(5)에 의해 이송되면서 짧은 시간내에 동결이 완료된다.

즉, 피동결물이 재치다공판(4)을 통과하는 동안 동결이 완료되는데 노즐(6)을 통해 분사된 냉매액은 입구 방향으로 하향경사된 냉매액 회수대(4a)에 의해 어느 정도의 양을 계속해서 재채다공판(40으로 상회하게끔 남아 피동결물의 하부를 잠액되게끔하며, 그 이상은 액회수관(21)을 통해 휠터(13)에서 여과되어 리시버 (7)에 수액된다.

한편, 피동결물은 축구쪽으로 이송되면서 냉매액과 분리되어 축구가까이에서 냉매액이 완전 증발되고 슬라이딩 도어(3a)로 이송된다.

슬라이딩 도어 (3a)가 열리면서 피동결물은 슬라이딩 도어(3b)까지 이송되면 슬라이딩 도어(3a)가 닫히머, 슬라이딩 도어(3b)가 열리면서 피동결물이 슬라이딩 도어(3c)입구까지 이송된 후 바로 진공펌프(12a)가 작동하여 냉매개스 회수관(25)을 통해 실내를 진공도 약 76Hg cm로 잔존 냉매개스를 회수한후 슬라이딩 도어(3b)가 닫히면서 슬라이딩 도어(3c)가 열려 피동결물이 동결실 밖으로 이송, 작업이 완료된다.

피동결물이 동결실 밖으로 이송됨과 동시에 슬라이딩 도어(3c)가 닫히면서 진공펌프(1)가 작동, 배기관(24)을 통해 실내공기를 진공도 약 76Hg cm가깝게 공기를 배기시킨다. 이상은 슬라이딩 도어 방식에 의한 피동결물 입축 및 실내 진공상태유지를 상술하였다. 다음은 제2도 및 제3도에 도시한 바와같은 로타리 밸브에 의한 작용을 설명하기로 한다.

물론, 피동결물의 동결과 체인콘베이어 시스템 및 노즐을 통해 분사된 냉매액 회수방법은 동일하다.

로타리 밸브방식은 피동결물이 입구로 통해 격실로 투입되면 입페라(2b)가 서서히 회전하면서 배기구멍(2d)위치까지 회전하면 이와 동시에 전공펌프(11)가 작동하여 배기구멍(2d)을 통해 진공도 약 76Hgcm 상태를 유지하며, 임페라가 서서히 회전하면서 재치다공판(40으로 피동결물이 이송되고 임페라(2b)가 계속회전하다가 냉매개스회수구(2c)위치까지 오면 동시에 진공펌프(12a)가 작동, 냉매개스회수구(2c)를 통해 회수하여 재사용하게 된다.

한편, 냉동기(9)에서도 증발된 냉매개스를 압축하여 콘덴서(10)에서 액화시켜 액공급관(18)을 톨해 혼합기(21)내의 냉각코일(8a)에 의해 소정의 온도로 냉각시켜 혼합기(21)에 들어온 냉매개스를 액화시켜 액공급관(20)을 통해 리시버(7)로 공급된다.

펌프(12)는 계속작동하여 동결시 동결실내에서 증발된 냉매개스를 증발냉매개스 회수관(17)을 통해 혼합기(8)내로 보낸다.

이상과 같은 본원 발명의 동결방법 및 그 장치에 의해 본원 발명이 목적하는 바인 영양소의 손실이 없고 선도가 유지된 농, 수, 축산물을 얻을 수 있으며, 동결시간 단축으로 전력소모를 줄일 수 있으며, 거의 완벽한 증발개스회수로 냉매소모가 거의 없다.

[실시예1]

3미터의 침액 및 노즐 분사부를 가지는 체인콘베이어 동결부와 슬라이딩 도어 방식의 피동결물 입축입 시스템(진공도 약 76Hg cm유지)의 본원 발명의 동결장치에 2700kg의 명태(약4500마리)를 동결시키는데 냉매로는 프레온12를 사용하고, 15.4 ·cm^-2. _.g의 실내압을 유지하고 -35℃을 실내온도, 체인콘베이어의이송속도는 1.5M/min이상, 동결물의 동결되는 소요시간이 약2분이며, 전체동결에 약1시간의 소요되었다. 입출입 슬라이딩 도어의 진공도는 약 76Hg cm를 유지하였다. 사용전력은 125kw·h였다.

[실시예2]

3·5미터의 침액 및 노즐분사부를 가지는 체인콘베이어 동결부와 로타리 밸브 방식의 피동결물 입출입시스템(진공도 약 76Hg cm)의 본원 발명의 동결장치에 통닭 3000kg(약1000마리)를 동결시키는데 냉매는 프레온22를 사용하고, 0.04kg·cm^-2 _.g실내압으로 -40℃의 실내온도를 유지하고 이 콘베이어 이송속도 1M/min으로 동결시간이 3분이 소요되며, 전체동결에 약1.5시간 소요되었다.

사용전력은 약 83.3kw·h였다.

Claims (3)

1. 동결실(1)의 좌, 우, 입구(2) 및 축구(3)에 슬라이딩 도어(2a)(2b)(2c) 및 슬라이딩 도어 (3a)(3b)(3c)를 구성하고 상기 입구(2) 및 출구(3)에 배기관(22) 및 냉매개스회수관(23)을 인출하여 각각 진공펌프(11)(12a)와 연관시키고 동결실(1)내에 입구(2)로 부터 연장되는 피동결물 재치다공판940을 배설하고 그 하단에 냉매액회수대(4a)가 연장되게 하되, 상기 냉매액회수대(4a)는 액회수대(4a)는 용기로하며, 액회수관(21)과 연결하고, 상기 액회수관은 휠터(13)을 통해 리시버(7)로 연관되게하며, 상기 리시버(7)로부터 액펌프(15)를 배설하며, 피동결물 재치다공판(4)내로 분사되는 다수개의노즐(6)을 가지는 액공급관(16)을 배설하여 상기 액펌프(16)와 연관되게하고, 동결실(1)내에 피동결물밀판(5a)을 가지는 체인콘베이어(5)가 구성되며, 공결실(1)내로 부터 증발냉매개스회수관(17)을 연장하여 이와 연관되게끔 펌프(12)를 배설하며, 이와 연관되는 액공급관(19)을 통해 냉각코일(8a)로 구성된 혼합기(8)와 연관되게하고 상기 혼합기(8)를 액공급곤(18)을 통해 냉동기(9), 콘텐서(10)와 연관되며, 혼합기(8)의 냉매액이 리시버(7)로 공급되게끔 액공급관(20)을 배설한 구성으로 되는 냉매와 직접 동결장치.
2. 상기 제 1항에서 동결실(1)의 입구(2) 및 출구(3)를 복수개의 인페라(2b) 및 인페라(3b)에 의해 격실을 가지는 로타리 밸브로 구성한 피동결물 입출입 장치.
3. 피동결물을 콘베이어 시스템을 이용하여 연속적으로 동결실내로 투입하며, 피동결물 입출부를 다수개의 격실로 이루어진 로타리 밸브 및 셧터식슬라이딩 도어를 이용하여 피동결물 투입시 로타리 백브의 일정한 회전방향 및 셧터식슬라이딩 도어의 진행방향에서 외부에 배설된 진공펌프로 외부에서 투입된 공기를 뽑아내어 동결실내를 거의 진공상태로 유지하고, 다음 투입구를 통과한 피동결물이 동결실내의 재치대에 투입되면서 체인콘베이어에 의해 이송됨과 동시에 리시버를 통해 액펌프로 밀어올린 냉매액이 피동결물이 윗쪽으로 분사되고 피동결물의 하부는 재치대내의 냉매액에 잠기면서 급속히 동결이 이루어지며, 콘베이어 이송으로 출구로타리 밸브쪽으로 피동결물이 이동하면서 냉매액과 동결물체가 분리되며, 냉매액으로부터 분리된 피동결물은 콘베이어에 의하여 출구로타리 밸브내로 이송되고, 이송된피동결물은 냉매개스가 존재하므로 일정한 진행방향에서 외부에 배설된 진공펌프에 의해 냉매개스가 회수된 후, 로타리 밸브가 회전되고 동결된 물품은 외부로 이송되어 동결작업이 완료되며, 동결작업시 증발된 냉매개스는 펌프를 통해 혼합기로 이동하여 외부에 부설되는 콘덴서에 의해 액화되며, 다시 리시버로 공급되는 냉매와 직접접촉동결법.

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