NO317387B1 - Fremgangsmate og anordning for superhurtig frysing - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til superhurtig frysing og anordning som er i stand til å bevare friskheten i råvarer for mat og matvarer og muliggjør langtidslagring av disse og som videre er i stand til å konservere og lagre levende celler.

Forskjellige fremgangsmåter og anordninger til frysing er blitt utviklet som et middel til lagring av råvarer for mat og matvarer mens friskheten bevares i en lang tidsperiode. Ved frysing av lett bedervelig mat som for eksempel fiskeprodukter var det imidlertid ikke mulig helt ut å hindre (1) dannelse av frastøtende lukt etter frysing og opptining, (2) misfaring (3), uhelding påvirkning på smak og (4) drypping (utsivning av saft ved tining). (1) til (3) skyldes forråtnelse av matvarene på grunn av bakterier som øker i antall og oksidasjon av matvarene. Drypping som i (4) oppstår på grunn av den lange tidsperiode som kreves for frysing. Det betyr at iskrystaller som dannes ved frysing av fritt vann som finnes i en vare som skal fryses som for eksempel råvarer og matvarer blir for store og plasskrevende og fører til skading av cellestruktur. (Fritt vann er vann som ikke begrenses av proteiner eller lignende og som kan bevege seg fritt.) Med andre ord foregår dette fordi det tar så lang tid å gå gjennom et temperaturområde fra 0°C til -20°C som er det temperaturområde der overgang til fast form begynner og avsluttes og der iskrystallene blir for store og fyldige.

Som en fremgangsmåte til å motvirke disse problemer er det nylig foreslått en fryseteknikk som beskrevet i utlagt japansk patentpublikasjon nr. 10-179105.

I den ovenfor foreslåtte fryseteknikk utføres frysingen ved direkte neddykning av en vare som skal fryses i et flytende kjølemiddel eller ved sprøyting av et flytende kjølemiddel på varen for å akselerere kjølehastigheten. Dette bremser iskrystallene fra å vokse under frysing og hindrer ødeleggelse av cellestrukturen. Videre, ved å tilføre en elektromagnetisk energi (særlig far infrarøde stråler) til den vare som skal fryses blir størrelsen på vannklasene redusert. (Dette vil i det følgende bli betegnet som "små klaser".) Disse små klaser kan lett trenge inn i den vare som skal fryses. På grunn av den hemmende virkning de små klaser har på bakterieveksten kan antallet av levende bakterier i den vare som skal fryses begrenses noe som fører til forbedret kvalitet.

Imidlertid, i den ovenfor foreslåtte fremgangsmåte er det, siden metanol, etanol, aceton eller lignende materialer benyttes som de flytende kjølemidler er det i mange tilfeller ikke mulig direkte å neddykke den vare som skal fryses. For å unngå direkte kontakt med det flytende kjølemiddel for den vare som skal fryses er det nødvendig å sørge for en forhåndsfryseprosess for pakking av varen i en beholder eller lignende pakninger. Ved frysing ved direkte neddykking vil det også være nødvendig å sørge for en etterbehandlingsprosess med rengjøring og fjerning av det flytende kjølemiddel fra overflaten av varen etter opptining. Disse prosesser er lite hensiktsmessige og krever en viss tid i løpet av hvilken det kan foregå en forringelse av friskheten.

Videre, i den ovennevnte fremgangsmåte til frysing frembringes kjøling og frysing ved varmeoverføring som skyldes kontakten med det flytende kjølemiddel og dermed blir kulde overført fra utsiden mot innsiden. Derfor begynner frysingen fra utsiden av den varen som skal fryses og fortsetter gradvis mot innsiden. Med andre ord blir det først dannet et frossent lag på utsiden og fortsetter mot innsiden. Under denne prosess går kulden gjennom det først dannede ytre frosne lag og blir så overført mot innsiden slik at overføringen i høy grad blir hindret av det lag som allerede er frosset. Det tar således en betydelig tid å fullføre frysingen særlig ved den indre kjerne noe som gjør det vanskelig helt ut å hindre destruksjon av cellestruktur.

Videre ved bruk av fryselagring på området for biomedisinsk transplantering blir destruksjon av cellestruktur og videreutvikling i løpet av operasjons tiden fatal og dermed kan den ovenfor foreslåtte frysemetode ikke anvendes.

Ifølge oppfinnelsen er det således frembragt en fremgangsmåte for superhurtig frysing som angitt i det selvstendige krav 1. Fordelaktige trekk ved fremgangsmåten er angitt i det uselvstendige krav 2.

Ifølge oppfinnelsen er det også frembragt en anordning for superhurtig frysing som angitt i det selvstendige krav 3. Fordelaktige trekk ved anordningen fremgår av de uselvstendige kravene 4 til 8.

Foreliggende oppfinnelse løser de ovennevnte problemer og dens hensikt er å frembringe en fremgangsmåte til superhurtig frysing og anordning for dette som muliggjør ensartet hurtig og øyeblikkelig frysing av en vare som skal fryses der det ikke er noe behov for behandlingsprosesser på forhånd eller etter frysing og der det ikke oppstår noen forskjell i den innvendige og utvendige temperatur i varen noe som muliggjør langtidslagring med bevaring av friskheten for råvarer og matprodukter med høy standard og også muliggjør fryselagring og konservering av levende celler.

For å oppfylle det ovennevnte formål omfatter fremgangsmåten til superhurtig frysing i henhold til et trekk ved foreliggende oppfinnelse et hurtigfrysetrinn med kjøling av den omgivende temperatur for en vare som skal fryses til -30°C til -100°C samtidig med at et ensrettet magnetfelt utøves på den vare som skal fryses.

Ifølge denne oppbygning blir et ensrettet magnetfelt utøvet på en vare som skal fryses under hurtigfrysing av denne i for eksempel et fryselager. På denne måte gjør magnetfeltet det mulig å dirigere det magnetisk moment som skapes av elektronspinnet eller nukleært spinn av molekylene som utgjør den vare som skal fryses og av de vannmolekyler som finnes i varen i en retning. Kulden kan således overføres til de indre deler av den vare som skal fryses meget hurtig. Det betyr at forskjellen mellom indre og ytre temperatur i varen som skal fryses som oppstår under kjøling, det vil si ujevnhetene i kjølingen kan reduseres betydelig for å få til hurtig kjøling. Frysingen foregår derfor på en jevn ensartet og samtidig måte og starter ikke fra utsiden. Dessuten, siden frysingen ikke starter fra utsiden av den vare som skal fryses vil et ytre frossent lag som ville hindre varmeoverføring ikke bli dannet og dermed er det mulig å fa til en effektiv overføring av kulde til varens indre deler. Dette resulterer i en betydelig akselerasjon av kjølehastigheten for varens indre deler. Derfor kan den tidsperiode der frysing begynner og avslutter reduseres til en meget kort tid gjennom hele varen som skal fryses.

Videre, siden kjølingen blir utført med utøvelse av et magnetfelt på varen som skal fryses kan fritt vann i varen som skal fryses overføres til en superkjølt tilstand. (Som det vil bli beskrevet senere, siden klasen av fritt vann gjøres små av magnetfeltet og hydrasjonsstrukturen blir dannet ved understøttelse av hydrasjonsreaksjonen for klasene til substratet av matvarene blir mengden av fritt vann i den vare som skal fryses redusert og superkjøling blir ytterligere forsterket.) En videre kjøling vil få det superkjølte frie vann til å begynne å fryse, men siden varmemengden som er ekvivalent med den latente varme for isdannelse allerede er blitt fjernet vil frysingen foregå hurtig og som følge av dette vil den tid da frysing begynner og avsluttes kunne reduseres til en overordentlig kort tid.

Som et resultat gjør de to ovenstående virkninger det mulig å passere gjennom temperaturområdet fra 0 til -20°C der iskrystallene har tilbøyelighet til å vokse under frysing på en meget kort tid. Derfor blir iskrystallene hemmet i å vokse for store og det dannes fine iskrystaller. Siden iskrystallene er ekstremt små er det således mulig å hindre destruksjon av cellestrukturen i den vare som skal fryses under frysning, hindre drypping i å oppstå under tining og bevare friskheten med høy standard.

I det følgende vil det blir forklart hvorfor en superkjølt tilstand frembringes ved påtrykning av et magnetfelt og hvorfor den samlede tid i løpet av hvilken frysing starter og avsluttes kan reduseres en ekstremt kort tid.

De termiske aktiviteter for molekyler i den vare som skal fryses og for de frie vannmolekyler som eksisterer i varen blir svekket ved avkjøling og dermed faller temperaturen på den vare som skal fryses. (Siden de viktigste termiske aktiviteter er strekkende vibrasjon og deformerende vibrasjon av bindinger mellom atomer som utgjør molekylene og de terminske vibrasjoner som skyldes molekylær termisk aktivitet som for eksempel forskyvning og rotasjonsbevegelser av molekyler vil disse aktiviteter i det følgende bli betegnet som termiske vibrasjoner.) Når temperaturer forskyves inn i et lavtemperaturområdet under 0°C blir de termiske vibrasjoner mindre. Imidlertid, på grunn av presesjonen ved elektronspinnet eller det nukleære spinn blir den termiske vibrasjon som skyldes elektronspinnet eller det nukleære spinn dominerende og termiske vibrasjoner som skyldes molekylære termiske aktiviteter blir hindret i å bli redusert. Dessuten siden banebevegelsene for elektronene som bidrar til interatomiske bindinger også blir presert må påvirkning som skyldes slik bevegelse også tas i betraktning. Generelt blir disse påvirkninger innbyrdes utlignet med spinnet av elektronpar eller nukleære spinn og dermed har slik bevegelse liten innvirkning på termisk vibrasjon. Siden vibrasjonen holdes liten blir posisjonen for de frie vannmolekyler fastlagt ifølge hydrogenbindingen og iskrystaller dannes. Med andre ord er frysing påbegynt.

Imidlertid, når et magnetfelt settes i virkning, siden det magnetiske moment for elektronspinnet eller det nukleære spinn blir rettet inn i en retning er det lett å ensrette

retningen for presesjonsaksen for elektronspinnet eller det nukleære spinn. Således kan påvirkningen av elektronspinnet eller det nukleære spinn på den termiske vibrasjon ikke utlignes innbyrdes og den termiske vibrasjon blir forsterket og øker med elektronspinnet eller det nukleære spinn. Derfor, selv når temperaturen faller i en slik utstrekning at frysing generelt sett påbegynnes er vibrasjonen av hydrogenbindingen som arbeider mellom vannmolekylene i de frie vannmolekyler fremdeles for stor til å fastlegge hydrogenbindingen og gå over til is og i stedet bringes det frie vann over i en superkjølt tilstand. Det vil si at selv om en varmemengde som er ekvivalent med den latente varme som kreves for overføring til fast form allerede er fjernet kan det frie vann ikke gå over til is og forblir i en form for ustabilt vann. Når temperaturen synker ytterligere i en utstrekning til at vibrasjonen blir mindre enn et visst nivå eller når magnetfeltet avlastes og virkningen av elektronspinnet eller det nukleære spinn på termiske vibrasjon

utlignes innbyrdes for plutselig å senke vibrasjonsnivået som hadde hindret frysingen i å inntre under et visst nivå blir posisjonen for molekylene fastlagt i henhold til hydrogenbindingen og frysingen går øyeblikkelig videre. Derfor er tidsperioden i løpet av hvilken frysing begynner og avsluttes redusert til en overordentlig kort tid.

Det antas at ifølge den ovenfor behandlede mekanisme er det mulig å frembringe en superkjølt tilstand ved påtrykning av et magnetfelt og mulig å forkorte i høy grad tidsperioden da frysing begynner og avsluttes.

Videre danner i alminnelighet vannklasene hydrogenbindinger med polare grupper som vender utad fra utsiden av en tertiær struktur som er den minste enhet av protein eller karbohydrater som danner den vare som skal fryses, klasene går over i bundet vann.

(En tertiær struktur er en i det vesentlige kuleformet struktur dannet ved opprulling av en primærstruktur, dvs., en kondensasjonspolymer dannet ved lineær binding av forskjellige aminosyrer.) Imidlertid får utøvelsen av et magnetfelt vannklasene, som er samlinger av frie vannmolekyler, til å dele seg opp i mindre grupper. (Disse blir i det følgende betegnet som små klaser.) Således kan de små klaser feste seg kompakt og jevnt til utsiden av de tertiære strukturer for å danne et kvasimonomolekylært lag av bundet vann og dekke overflaten som en omhylning. Dette betyr at de små klaser fester seg til hele utsiden på en jevn monomolekylær laglignende måte for å danne en omhylning av bundet vann.

Videre, til dette monomolekylære lag, dvs., første lag av bundet vann, blir vannmolekyler bundet med intermolekylær kraft og en hydrasjonsstruktur for et andre lag og tredje lag blir dannet. Derfor vil denne hydrasjonsstruktur som dannes med omhylningen av bundet vann hindre de tertiære strukturer, dvs., den vare som skal fryses i å bli oksydert og friskheten kan bevares med høy standard.

Siden bundet vann er sterkt tilknyttet de tertiære strukturer blir frysepunktet for bundet vann senket slik at det ligger i området fra -10 til -100°C. Således er stort sett bundet vann vann som ikke fryser. Ved å danne små klaser er det frie vann gjennomgående bundet til utsiden av den tertiære struktur og således går det frie vann over i bundet vann. Derfor blir den absolutte mengde av fritt vann redusert og det er mulig indirekte å hindre frie vannkrystaller i å vokse for meget.

Videre, siden den omgivende temperatur er satt i området fra -30 til -100°C er det mulig på en fordelaktig måte å hindre oksidasjonen i å finne sted på overflaten av den vare som skal fryses samtidig med at for sterk kjøling unngås. Hvis temperaturen er over -30°C kan utvikling av oksidasjon ikke hindres selv om varen er i frossen tilstand. Hvis den er kjølt under -100°C vil driftsomkostningene som kreves for kjølesyklusen bare øke siden utviklingen av oksidasjon ikke vil bli ytterligere forsinket, noe som vil være uøkonomisk.

I fremgangsmåten til superhurtig frysing ifølge et trekk ved foreliggende oppfinnelse kan styrken på det ensrettede magnetfelt svinge om en vilkårlig fastlagt verdireferanse i både positive og negative retninger innenfor et på forhånd bestemt område. Ifølge denne utformning, siden magnetfeltet svinger under hurtigfrysing av den vare som skal fryses, er det mulig å redusere motvirkningen mot virkningen av det statiske magnetfelt, dvs., redusere motvirkningen mot det statiske felt, sette virkninger som skyldes påtrykningen av magnetfelt til å arbeide på en effektiv måte.

Videre, siden magnetfeltet svinger blir den magnetiske fluks endret og det oppstår en elektromagnetisk induksjon i den vare som skal fryses. Således vil den induserte elektromotoriske kraft som skyldes den elektromagnetiske induksjon frembringe frie elektroner i varen. Selve varen som skal fryses blir redusert med disse frie elektroner og blir hindret i å oksydere. Når det gjelder vannmolekyler og oksygenmolekyler i fryselageret blir de frie elektroner gitt til disse og de går henholdsvis over i elektronholdig vann (H20e) og superoksydanioner (O2-). Det elektronholdige vann og superoksydanionene frembringer radikaler som for eksempel hydroksyradikaler (aktive oksygenarter »OH) og cellemembran for mikrober så som bakterier kan bli ødelagt av disse hydroksyradikaler. Derfor er det mulig å begrense antallet levende bakterier.

Videre i fremgangsmåten til superhurtig frysing ifølge et trekk ved foreliggende oppfinnelse kan kjøling av den vare som skal fryses bevirkes med en kald vind som har en hastighet på 1 m/sek. til 5 m/sek. og en lydbølge innen audiofrekvensområdet kan bli overlagret på den kalde vind. Ifølge denne utformning, siden lydbølger er overlagret på den kalde vind som stryker over varen som skal fryses, kan den svake endring i lufttrykk som skyldes lydbølgene på en effektiv måte røre opp grenselag med luft som blir dannet på overflaten av den vare som skal fryses eller overflaten av en panne hvorpå den vare som skal fryses er plassert og som hindrer varmeoverføring. Derfor blir varmeoverføringen forbedret og kjølehastigheten for den vare som skal fryses som skyldes den kalde luft akselereres og dermed fører til at temperaturen faller hurtig. Som et resultat blir temperaturområdet fra 0 til -20°C der iskrystallene av fritt vann blir store, passert på kort tid. Dermed kan iskrystallene hindres i å vokse for meget.

Videre, på grunn av lydbølgene i audiofrekvensområdet er det mulig å hindre oksidasjon av overflaten av den vare som skal fryses uten at dette fører til ødeleggelse av omhylningen av bundet vann som er dannet på overflaten av den vare som skal fryses. Med andre ord er det mulig å hindre omhylningen av bundet vann på overflaten av varen i å bli revet av, noe som ville skje hvis frekvensen er for høy som for eksempel i ultralydområdet.

Videre, siden vindhastigheten på den kalde luft er i området fra 1 til 5 m/sek. vil varmeoverføringen foregå ved konveksjon. Det vil således være mulig å akselerere kjølehastigheten, hindre omhylningen av bundet vann på overflaten av varen som skal fryses i å fordampe og hindre oksidasjon i å inntre på overflaten av varen. Dette betyr at hvis vindhastigheten er for lav vil varmeoverføringen mellom den kalde luft og varen som skal fryses være for liten, noe som gjør det umulig å senke temperaturen hurtig nok for frysing, men siden vindhastigheten er 1 m/sek. eller mer er dette problem unngått i sin helhet. På den annen side hvis vindhastigheten er over 5 m/sek. vil omhylningen av vann fordampe og overflaten på varen som skal fryses vil bli frilagt, noe som fører til oksidasjon av overflaten, men siden hastigheten er 5 m/sek. eller mindre er dette problem også unngått.

Videre, i fremgangsmåten til superhurtig frysing ifølge et trekk ved foreliggende oppfinnelse kan et elektrisk felt påtrykkes varen som skal fryses. Ifølge denne utførelse vil det elektriske felt bringe elektroner over til vannmolekylene og oksygenmolekylene i fryselageret og de vil henholdsvis gå over i elektronholdig vann ( HzOé) og syperoksydanion (O2-). Det elektronholdige vann og superoksydanionet frembringer radikaler som for eksempel hydroksyradikaler og cellemembran i mikrober som for eksempel bakterier blir ødelagt med disse hydroksyradikaler. Ved således å påtrykket et elektrisk felt under frysingen er det mulig i ekstrem grad å redusere antallet levende bakterier og motvirke forråtnelse av de varer som skal fryses.

En anordning til superhurtig frysing i henhold til et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse omfatter et fryselager som er i stand til å kjøle den innvendige temperatur på den vare som skal fryses til -30°C til -100°C og en innretning til generering av et magnetfelt for utøvelse av et ensrettet magnetfelt på den vare som skal fryses og er anbrakt i fryselageret.

Innretningen til generering av magnetfelt kan være en innretning til generering av svingende magnetfelt som er i stand til å sette opp et svingende magnetfelt der styrken på det ensrettede magnetfelt svinger om en referanseverdi som er en vilkårlig fastlagt verdi både i positive og negative retninger innenfor et på forhånd bestemt område. Innretningen til generering av det svingende magnetfelt kan være dannet av en innretning til generering av et statisk magnetfelt som er i stand til å utøve et statisk magnetfelt med en styrke med en vilkårlig fastlagt verdi og en anordning til generering av et dynamisk magnetfelt som kan utøve et magnetfelt som svinger innenfor det forhånd bestemte området. Ifølge denne utførelse, siden innretningen til generering av det svingende magnetfelt er dannet av separate innretninger til generering av statisk magnetfelt og dynamisk magnetfelt kan innretningen til generering av magnetfeltet velges friere.

Anordningen til superhurtig frysing i henhold til det ovenstående trekk kan være dannet av en ventilasjonsinnretning som er i stand til å ventilere kald luft innen fryselageret mot de varer som skal fryses med en vindhastighet på 1 til 5 m/sek. og en innretning til generering av lydbølger som er i stand til å overlagre en lydbølge i audiofrekvensområdet på den kalde vind som ventileres med ventileringsinnretningen. Videre kan anordningen til superhurtig frysing omfatte en innretning til generering av et elektrisk felt som er i stand til å påtrykke et elektrisk felt på den vare som skal fryses. Innretningen til generering av det elektriske felt kan omfatte minst et par elektroder som er anordnet slik at de står overfor hverandre over den vare som skal fryses i fryselageret og spenningsgenerator som kan påtrykke et potensial mellom elektrodene.

Fryselageret kan ha frysekammervegger som omgir et kammerrom, en innretning som absorberer farinfrarøde ståler som er anbrakt på den indre veggflate i frysekammerets vegger og varmeisolasjon som omgir frysekammerets vegger. Ifølge denne utførelse vil innretningen til absorbering av farinfrarøde stråler absorbere strålevarme fra den vare som skal fryses og dermed kan kjølehastigheten akselereres. Dessuten bidrar varmeisolatorene til å opprettholde kammertemperatur og dermed blir kjølingens virkningsgrad forbedret. Videre, når det gjelder innretningen til generering av det statiske magnetfelt, er det mulig å benytte permanentmagneter som er anbrakt på de ytre veggflater av frysekammerets vegger og som setter opp et statisk magnetfelt i kammeret. Når det gjelder innretningene til generering av et dynamisk magnetfelt er det mulig å benytte elektromagnetiske spoler som er anbrakt utenfor og på tvers av kjølekammerets vegger og som frembringer et magnetfelt som svinger frem og tilbake mot det statiske magnetfelt i kammeret. Ved denne utførelse, siden det benyttes permanentmagneter som innretning til generering av det statiske magnetfelt, er det mulig å redusere kapasiteten på den elektromagnetiske spole som frembringer det svingende magnetfelt for å redusere totaleomkostningene for anordningen til superhurtig frysing og også redusere strømforbruket. Dessuten, ved å anordne de elektromagnetiske spoler utenfor frysekammerets vegger, er det mulig å hindre innvirkning på kjølingen i kammeret noe som ellers ville foregå ved oppvarming de elektromagnetiske spoler.

Figur 1 viser sett forfra en utførelse av en anordning til superhurtig frysing ifølge foreliggende oppfinnelse; figur 2 viser skjematisk en sentral seksjon av et fryselager; figur 3 er en grafisk fremstilling med sammenligning av kjølehastigheten for en anordning til superhurtig frysing i henhold til foreliggende oppfinnelse og en vanlig anordning til hurtigfrysing; og figur 4 viser skjematisk en sentral seksjon av en modifisert utførelse av en anordning til superhurtig frysing i henhold til foreliggende oppfinnelse.

En foretrukket utførelse av foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet i detalj i det følgende med henvisning til tegningene. Figur 1 viser sett forfra en utførelse av en anordning til superhurtig frysing i henhold til oppfinnelsen og figur 2 viser skjematisk en sentral seksjon av et fryselager. Figur 3 er en grafisk fremstilling som sammenligner kjølehastigheten for en anordning til superhurtig frysing i henhold til oppfinnelse og en anordning til vanlig hurtigfrysing.

Som det fremgår av figur 1 og figur 2 omfatter anordningen 1 til superhurtig frysing i denne utførelse et fryselager 11 som er i stand til å skape en innvendig temperatur på -30°C til -100°C, en generator 21 til svingende magnetfelt som genereringsinnretning for et svingende magnetfelt som påtrykker et svingende magnetfelt på den sentrale del av kammeret i fryselageret 11 der det svingende magnetfelt svinger 5 Gs i både den positive og negative retning om en referanseverdi på 100 Gs tatt som en vilkårlig fast verdi, ventilator 31 som en ventilasjonsinnretning som sirkulerer kald luft i fryselageret 11 med en vindhastighet på 1 til 5 m/sek., en lydbølgegenerator 41 som innretning til frembringelse av en lydbølge som overlagrer en lydbølge på den kalde luft som sirkuleres med ventilatoren 31, hvilken lydbølge har et lydtrykknivå på 2 Pa og i audiofrekvensområdet, og har en energi på 10"<2>W/m<2>; og en generator 51 for et elektrisk felt som innretning til generering av et elektrisk felt og som påtrykker et elektrisk felt i området mellom 100 til 1000 kV/m på den sentrale del av kammeret i fryselageret 11.

Fryselageret 11 er dannet av et tett lukket hus 13 som er stort sett rektangulært i form og har en dør 13c som kan åpnes og lukkes og en fryser 17 for kjøling av husetl3.

Fryseren 17 følger en generell kjølesyklus der en kompressor 17a, en kondensator 17b, et kapillarrør (ekspansjonsventil) 17c og fordampere 17d er sirkulasjonsmessig sammenkoblet der et kjølemiddel sirkulerer gjennom. Fordamperne 17d som frembringer kald luft og kapillarrøret 17c er anbrakt i et kammer i huset 13, mens kompressoren 17a og kondensatoren 17b er anbrakt utenfor kammeret.

Huset 13 har en dobbeltvegget konstruksjon omfattende frysekammervegger 13a som omslutter det indre kammerrom med en dimensjon på 1 i lengde x 1,5 m i høyde x 0,8 m i bredde og ytre vegger 13b som omgir kammerveggene med et mellomrom og danner en ytre del. Varmeisolatorer som ikke er vist er anordnet mellom ytterveggene 13b og frysekammerveggene 13a og et materiale som absorberer farinfrarøde stråler som ikke er vist er påført hele innsiden av frysekammerveggene for å forbedre kjøleeffektiviteten i kammeret. I den foreliggende utførelse er aluminiumplater benyttet som frysekammerveggene 13a og hele innsiden av kammeret er belagt med keramikk som har en absorpsjon på 95% av farinfrarøde stråler. Det er imidlertid mulig å feste plater som absorberer farinfrarøde stråler på innsiden av veggene.

Omtrent midt i kammeret finnes en hylle 19 som varer som skal fryses for eksempel råvarer/matvarer er plassert. Hyllen 19 omfatter en gitterlignende ramme 19a der stort sett U-formede portalrammer er anbrakt overfor hverandre i stillinger foran og bak er forbundet med stavlignende deler som for eksempel vinkeljern og panner 19b som er understøttet av anleggsdeler 19c festet i rammen 19a med passende mellomrom i høyderetningen. Varene som skal fryses 3 skal anbringes på disse panner 19b. Pannene 19b er i løsbart anlegg mot anleggsdelene 19c for å danne et antall uttagbare/løsbare hyller i rammen 19a.

På figuren er de ovenfor beskrevne fordampere 17d anbrakt på høyre side av hyllen 19. Fordamperne 17d er laget ved ombøyning av et kobberrør flere ganger og kammeret blir kjølt med den latente fordampningsvarme i kjølemiddelet som sirkulerer. Det betyr at fordamperne 17d frembringer kald luft i kammeret og er syklisk forbundet med den ovenfor nevnte kompressor 17a og kondensatoren 17b som er plassert utenfor kammeret og med kapillarrøret 17c med rørledninger for å danne kjølesyklusen som er i stand til å virkeliggjøre den indre kammertemperatur på -30°C til -100°C.

Ventilatorene 31 som ventilasjonsinnretning er anordnet mellom fordamperne 17d og hyllen 19 for å sirkulere den kalde luft i kammeret. Ventilatorene 31 ventilerer den kalde luft som er kjølt av fordamperne 17d horisontalt mot varer 3 som skal fryses og er anbrakt på hyllen 19 ved hjelp av finner 31a som settes i rotasjon med motorer eller lignende. For å ventilere den kalde vind mot varene som skal fryses med jevn hastighet er et antall ventilatorer 31 anbrakt med passende avstander i både høyde- og lengderetning. Det er mulig å justere vindhastigheten slik at hastigheten på det sted der varen 3 som skal fryses er i området fra 1 til 5 m/sek. Denne vindhastighet er bestemt hovedsakelig etter den type vare som skal fryses.

Fordi vindhastigheten på den kalde luft ligger i området fra 1 til 5 m/sek., vil varmeoverføringen foregå ved konveksjon. På denne måte vil det være mulig å akselerere kjølehastigheten, opprettholde omhylningen av bundet vann på overflaten av den vare som skal fryses slik at omhylningen ikke fordamper og å hindre oksidasjon på overflaten av varen som skal fryses. Det betyr hvis vindhastigheten er for lav vil varmeoverføringen ved konveksjon ikke være effektiv og varmeoverføringen mellom den kalde luft og varen som skal fryses vil være for liten slik at det er umulig å få til hurtig frysing, men siden vindhastigheten er 1 m/sek. eller større kan slike problemer unngås. På den annen side hvis vindhastigheten er over 5 m/sek. vil omhylningen av bundet vann fordampe og overflaten på den vare som skal fryses vil bli frilagt og skape oksidasjon på overflaten, men siden hastigheten er 5 m/sek. eller mindre er også dette problem unngått.

Den kalde luft selv blir varmet mens den kjøler varen 3 som skal fryses. På denne måte dannes en sirkulasjonsbane slik at etter kontakt med varen 3 som skal fryses stiger luften langs overflaten av frysekammerveggen på den annen side, blir overført langs overflaten av taket og langs overflaten av frysekammerets vegg bak fryserne 17 og tilbake til fordamperne 17d.

Lydbølgegeneratoren 41 er plassert under overflaten av taket som er en del av den øvre sirkulasjonsbane. Denne lydbølgegenerator 41 er en anordning som genererer lydbølger ved å sette luft i vibrasjon ved hjelp av vibrasjon av en elektromagnetisk spole (ikke vist) som er koblet til en kommersiell vekselstrømkilde på 50 eller 60 Hz. Lydbølgen er en lavfrekvenslyd med audiofrekvensbåndbredde og er på 50/60 Hz som er frekvensen på den kommersielle vekselstrømkilde og dets heltallsmultiplum harmoniske. Lydbølgene blir overlagret på den sirkulerte kalde luft og bringes i kontakt med varen 3 som skal fryses. Lydbølgene fører til en svak endring i lufttrykket for derved å røre opp et grenselag av luft som blir dannet på overflaten av varen 3 som skal fryses eller på overflaten av pannen 19b der varen 3 som skal fryses er plassert og som hindrer overføring. Derfor er varmeoverføringen forbedret.

På grunn av bruken av lydbølger i audiofrekvensområdet er det mulig å hindre dannelse av oksidasjon på overflaten av varen 3 som skal fryses uten å ødelegge omhylningen av bundet vann som er dannet på varens 3 overflate. Det betyr at det er mulig å hindre omhylningen av bundet vann på overflaten av varen 3 i å rives løs noe som vil skje hvis frekvensen er for høy som for eksempel i ultralydområdet.

Videre, når det gjelder lydbølgen er det ønskelig å benytte et område på 2 x IO"<4> Pa i lydtrykknivå med en energi på IO"<10> W/m<2> til 60 Pa i lydtrykknivå med en energi på 10 W/m2. Ved å holde nivået i dette området blir det mulig å hindre opplivning av omhylningen av bundet vann, hindre støydannelse og effektiv omrøring av grenselaget av luft.

Den elektriske feltgenerator 51 omfatter elektrodeplater som er anbrakt over pannen 19b i hyllen 19 med en elektrodeplate anordnet under den nederste panne 19b, en høyspent vekselstrømsgenerator 51c som er koblet til hver annen elektrodeplate for å påtrykke et høyspent vekselstrømpotensial og en jordkobling 51d som er forbundet med de elektrodepanner som ikke er koblet til den høyspente generator 51c av vekselstrømpotensial. Elektrodene er hovedsakelig gruppert i første elektrodeplater 51a som tilfører høyspent vekselstrøm fra den høyspente vekselstrømgenerator 51c og andre elektrodeplater 51b som er koblet til jord med jordkoblingen 5 ld og begge anbrakt avvekslende i vertikalretningen. Når høyspent vekselstrømpotensial påtrykkes de første elektrodeplater frembringes det et elektrisk felt i rommene mellom hver første elektrodeplate og den andre elektrodeplate som står overfor den første elektrodeplate fra deres øvre og nedre side der retningen på det elektriske felt veksler periodisk. Det elektriske felt påtrykkes i vertikalretningen mot varen 3 som skal fryses og som er plassert på pannene 19b i hver av disse rom. Her, siden de første og andre elektrodeplater er anordnet avvekslende blir retningen på det elektriske felt som påtrykkes varen 3 som skal fryses dirigert i omvendt retning for hver vertikalt nærstående hylle som angitt med stiplet linje på figur 2. (Siden et høyspent vekselstrømpotensial blir påtrykket de første elektrodeplater vil retningen på det elektriske felt som angitt med stiplede linjer vende om periodisk.) De første plater Sla er festet til rammen 19a med ikke viste mellomliggende elektriske isolatorer. Bortsett fra den høyspente generator Sic for vekselstrømpotensial er således elektrodeplatene Sla fullstendig isolert. De andre elektrodeplater 5 lb er også festet til rammen 19a med ikke viste elektriske isolatorer. Bortsett fra jordkoblingen Sid er de også fullstendig isolert.

Styrken på det elektriske felt blir bestemt av det høyspente vekselstrømpotensial som påtrykkes det første elektrodeplater 5la og avstanden mellom elektrodene 51a og pannene 19b og kan justeres ved å endre det høyspente vekselstrømpotensial alt etter typen på den vare 3 som skal fryses og kan stilles i området fra 100 til 1000 kV/m. Det høyspente vekselstrømpotensial justeres slik at det svinger etter sinuskurve med tiden.

Når det elektriske felt påtrykkes i fryselageret blir elektroner overført til vannmolekylene og oksygenmolekylene i fryselageret og de går henholdsvis over i elektronholdig vann (F^Oe) og superoksydanioner (CV)- Det elektronholdige vann og superoksydanionet produserer radikaler som for eksempel hydroksyradikaler og cellemembranene på mikrober som for eksempel bakterier kan tilintetgjøres av hydroksyradikaler. Ved påtrykning av et elektrisk felt under frysing er det således mulig å oppnå en bakteriostatisk virkning, hindre forråtnelse av varen 3 som skal fryses og forbedre kvalitet. Selv om cellene i overflaten av varen 3 som skal fryses også blir ødelagt av hydrosyradikalene er denne mengde helt ubetydelig i betraktning av det samlede antall celler i varen som skal fryses.

Det elektriske felt skal ligge i området fra 100 til 1000 kV/m fordi hvis det er mindre enn 100 kV/m vil antallet av hydroksyradikaler som frembringes være for lite og den bakteriostatiske virkning vil bli svakere og hvis det er over 1000 kV/m er det en tendens til elektrisk utladning. I praksis er det hensiktsmessig at området er fra 2 kV/m til 60 kV/m.

Generatoren 21 for det svingende magnetfelt omfatter en generator 21a for et statisk magnetfelt som påtrykker et statisk magnetfelt i den sentrale del av kammeret i fryselageret 11 og en generator for et dynamisk magnetfelt som påtrykker et svingende magnetfelt i den sentrale del av kammeret der magnetfeltet svinger i både positiv og negativ retning om det statiske magnetfelt med en amplitude som utgjør 5% av styrken på det statiske magnetfelt. Den statiske magnetfeltgenerator 21a er en permanent magnet 21a som er laget av en ferrittplate med en styrke på 1500 Gs og er utført som en rektangulær strimmel på 1 m x 0,1 m x 0,05 m. En av lengdene har polaritet som nordpol og den andre lengde har en polaritet som sydpol. Et flertall permanentmagneter 21a er plassert med passende mellomrom på utsiden av en sidevegg til frysekammerveggen 13a med nordpolsiden vendt oppad. Magnetene er anbrakt på utsiden av de tre andre sidevegger slik at polariteten blir dirigert i samme retning. På denne måte blir et vertikalt statisk magnetfelt påtrykket varen 3 som skal fryses og som er plassert i hyllen 19 som står i den sentrale del av kammeret. I den foreliggende utførelse er det statiske magnetfelt i den sentrale del av kammeret justert til å være 100 Gs ved hjelp av permanentmagnetene 21a som har en styrke på 1500 Gs. Imidlertid kan styrken på det statiske magnetfelt endres ved passende valg av permanentmagneter. Den ovennevnte virkning som skapes av et magnetfelt kan fås hvis styrken er større enn jordmagnetisme (0,3 Gs til 0,5 Gs) og dermed kan magnetfeltet har en hvilken som helst styrke hvis den er 1 Gs eller mer. Når det gjelder grensene for fremstillingen av permanentmagneter er det derfor fordelaktig å bestemme styrken på permanentmagnetene til å ligge i området 1 til 20000 Gs.

Den dynamiske feltgenerator er en elektromagnetisk spole 21b som frembringer et magnetfelt når det tilføres en elektrisk strøm og to av dem er anordnet på utsiden av og på tvers av frysekammerveggene 13a med frysekammeret liggende mellom dem. Aksen for de elektromagnetiske spoler 21b er stilt i vertikalretningen. Når en vekselstrøm med en på forhånd bestemt frekvens flyter gjennom den elektromagnetiske spole 21b blir et magnetfelt som har den nevnte frekvens og som svinger frem og tilbake periodisk og sinusformet påtrykket det sentrale parti av kammeret parallelt med det ovennevnte statiske magnetfelt. Det statiske magnetfelt og det svingende magnetfelt, dvs., det dynamiske magnetfelt blir overlagret på hverandre og et svingende magnetfelt påtrykkes kammerets sentrale del.

For eksempel i den foreliggende utførelse flyter en vekselstrøm som er tatt fra et 50/60 Hz kommersiell vekselstrøm 22 gjennom de elektromagnetiske spoler 21b for å frembringe et dynamisk magnetfelt som svinger ± 5 Gs som er 5% av styrken på det statiske magnetfelt. Dette dynamiske felt blir overlagret på det statiske magnetfelt som har en styrke på 100 Gs og et svingende magnetfelt som svinger sinusformet i området på 95 til 105 Gs med en frekvens på 50/60 Hz blir påtrykket den sentrale del i kammeret.

Området som magnetfeltet svinger i er stilt for å ligge i området der amplituden utgjør 5% av styrken på det statiske magnetfelt, dvs., et område på 5% i både positiv og negativ retning av styrken på det statiske felt som en referanseverdi, men den er mer fordelaktig om amplituden er større. Imidlertid, når strømforbruket i den elektromagnetiske spole tas i betraktning er det imidlertid praktisk for amplituden å ligge i et område fra 1 Gs til 100 Gs.

En forklaring på virkningen av et magnetfelt vil bli gitt i det følgende.

Når magnetfeltet påtrykkes den vare 3 som skal fryses under kjøling blir det magnetiske moment som skyldes elektronspinnet eller det nukleære spinn i molekylene som utgjør varen 3 som skal fryses og av de frie vannmolekyler som finnes i denne rettet inn med retningen til magnetfeltet. På denne måte blir kulden hurtig overført til den indre del av den vare 3 som skal fryses. Det betyr at forskjellen mellom den indre temperatur og ytre temperatur i varen 3 som skal fryses, som oppstår under kjøling, dvs., ujevnhetene i kjølingen blir betydelig redusert for å virkeliggjøre hurtig kjøling selv i den indre del. Dessuten, siden frysingen ikke starter fra den ytre overflate vil det ikke bli dannet noe ytre frossent lag som hindrer varmegjennomgang og dermed oppnås effektiv overføring av kulde til den indre del av varen noe som resulterer i en betydelig akselerasjon av kjølehastigheten for den indre del. Som et resultat blir frysingen utført jevnt og samtidig gjennom hele varen 3 som skal fryses og tidsperioden da frysing begynner og avsluttes kan reduseres til en overordentlig kort tid.

Når kjøling utføres under påtrykning av et magnetfelt på varen 3 som skal fryses, vil det frie vann i varen 3 bli overført til et superkjølt tilstand. (Slik det vil bli beskrevet senere blir mengden av fritt vann i varen som skal fryses redusert og superkjøling blir videre understøttet slik det senere vil bli beskrevet siden klasene av fritt vann blir små på grunn av magnetfeltet og hydrasjonsstrukturen blir dannet ved understøttelse av hydrasjonsreaksjonen til klasene til underlaget av mat.) En ytterligere kjøling vil føre til at frysing finner sted, men siden den varmemengde som er ekvivalent med den latente varme ved isdannelse allerede er blitt fjernet vil frysingen foregå hurtig videre og som følge av dette vil temperaturen på varen 3 som skal fryses falle hurtig.

Som et resultat bidrar de ovennevnte to virkninger sammen til å redusere den tidsperiode da frysing av fritt vann begynner og avsluttes til en meget kort tid, dvs., bidrar til temperaturfallet hurtig nok til å gjennomgå temperaturområdet på 0 til

-20°C da iskrystaller har tilbøyelighet til å vokse. Derfor blir iskrystallene av fritt vann hindret i å vokse for meget og det skapes fine iskrystaller. Siden iskrystallene er så små

er det mulig å hindre ødeleggelse av cellestrukturen i den vare 3 som skal fryses under frysing, hindre drypping fra varen ved opptining og bevare friskheten med høy standard.

Som regel danner vannklasene en hydrogenbinding med polare grupper som vender utad fra utsiden av den tertiære struktur av proteiner som utgjør varen 3 som skal fryses og går over i bundet vann. Imidlertid får påtrykning av et magnetfelt vannklasene som er samlinger av frie vannmolekyler, til å dele seg opp i mindre grupper. På denne måte vil små klaser feste seg kompakt og jevnt til utsiden av den tertiære struktur for å danne et omhylningslignende dekke. Dette betyr at små klaser fester seg til hele utsiden på en jevn monomolekylær laglignende måte for å danne en omhylning med bundet vann. Derfor hindrer omhylningen av bundet vann den tertiære struktur, dvs., varen 3 som skal fryses i å oksydere og kan bevare friskheten med god kvalitet.

Siden det bundne vann er sterkt festet til den tertiære struktur blir dets frysepunkt trykket ned til å bli liggende i området -10 til -100°C. På denne måte blir det bundne vann generelt ikke utsatt for frysing. Ved å danne små klaser blir fritt vann bundet gjennomgående til utsiden av den tertiære struktur og dermed vil størstedelen av det frie vann gå over i bundet vann. Derfor blir den absolutte mengde av fritt vann redusert og det blir mulig indirekte å hindre frie vannkrystaller i å vokse seg for store.

Videre, med svingende magnetfelt er det mulig å redusere motvirkningen mot virkningen av det statiske magnetfelt (dvs., redusere den motsatt rettede effekt fra det statiske felt, muliggjøre funksjonene som innføres ved påtrykning av det magnetiske felt til å arbeide effektivt og i høy grad forbedre virkningene som skapes av magnetfeltet.

Videre, fordi magnetfeltet svinger, forandres den magnetiske fluks og det oppstår en elektromagnetisk induksjon i varen som skal fryses. På denne måte vil den induserte elektromotoriske kraft som skyldes den elektromagnetiske induksjon frembringe frie elektroner i varen. Selve varen som skal fryses blir redusert med disse frie elektroner og blir hindret i å oksydere. Videre blir de frie elektroner gitt til vannmolekylene og oksygenmolekylene i fryselageret og de går henholdsvis over til elektronholdige vann (H20e) og superoksydanioner (O2). Det elektronholdige vann og superoksydanionene produserer radikaler som for eksempel hydroksyradikaler og cellemembranen til mikrober som for eksempel bakterier kan ødelegges av disse hydroksyradiakaler. Det er derfor mulig å begrense antallet levende bakterier.

Resultatene fra prøver som sammenligner frysetrekkene er ved den ovenfor beskrevne superhurtige fryseanordning i henhold til foreliggende oppfinnelse og de som gjelder en vanlig hurtigfryser er beskrevet nedenfor.

For å undersøke forskjellen mellom anordningene ble det utført forsøk ved å anbringe den samme vare som skal fryses i hver hurtigfryseanordning, det ble anvendt samme kjølemønster for kammertemperatur og kjøling og frysing av varen til en måltemperatur (-50°C). I løpet av den ovenstående periode ble endringen i kjernetemperaturen på hver vare anslått. Varene ble så lagret i 4 måneder ved -50°C, og kvaliteten på hver frossen vare etter opptining ble også vurdert. Prøveforholdene er vist i tabell 1. Resultatene av prøven når det gjelder kjølehastighet under fryseprosessen er vist på figur 3, mens resultatene i kvaliteten på hver frossen vare etter opptining er vist i tabell 2 og 3.

Som det ses av figur 3 er det samme kjølemønster anvendt for kammertemperaturen i fryselagrene for både den superhurtige fryseanordning ifølge oppfinnelsen og den vanlige fryseanordning. Kammertemperaturen i stilt på -40°C ved fryseprosessens begynnelse og faller med en kjølehastighet på l°C/sek. i de første 20 minutter og etter 20 minutter holdes kammertemperaturen på -60°C.

Det fremgår ved avlesning av kjernetemperaturene på varen som skal fryses at kjølekurvene for både den vanlige anordning og anordningen ifølge oppfinnelsen ligger mellom 10°C som er temperaturen ved begynnelsen av frysingen, og -2°C har nøyaktig samme form og viser en svak kurve med gradvis temperaturfall. Imidlertid etter 45 minutter fra begynnelsen av frysingen der temperaturen når -2°C faller kjernetemperaturen på den vare som skal fryses og er anbrakt i den superhurtige fryseanordning ifølge oppfinnelsen plutselig og når -20°C etter 58 minutter. Det vil si at bare en kort tidsperiode, dvs., 13 minutter er nødvendig for å passere gjennom temperaturområdet der frysingen begynner og avsluttes, dvs., temperaturområdet fra 0 til -20°C der is av fritt vann vokser til omfattende krystaller ved frysing. Kjernetemperaturen på varen som skal fryses når måltemperaturen på -50°C i de neste 15 minutter, dvs., ved 70 minutter fra begynnelsen av frysingen. I motsetning til dette, selv om det ikke er vist på figuren, kunne i den vanlige hurtigfryseanordningen måltemperaturen på -50°C ikke bli nådd selv etter 180 minutter fra frysingen begynte.

Kvaliteten på forskjellige lett bedervelige matvarer og antallet av levende bakterier etter fryselagring av de frosne varer i 4 måneder ved -50°C og tining av varene er vist i tabell 2. Det kan påpekes at selv om varene i den vanlige hurtigfrysende anordning oppviser både drypping og misfarging og også avgir ubehagelige lukter, viser varene som er lagret i den superhurtige fryseanordningen ifølge oppfinnelsen ingen tegn på slike ulemper og friskheten for varene kan bevares på et høyt nivå som er sammenlignbart med kvaliteten da frysingen begynte. Videre, i den vanlige anordning er antallet av levende bakterier ikke redusert, mens i anordningen ifølge oppfinnelsen er antallet merkbart nedsatt og særlig er E.koli utryddet.

Det fremgår av det ovenstående at i ifølge foreliggende oppfinnelse er det mulig å holde den frosne vare i en god fersk tilstand ved å hindre cellene i varen i å bli ødelagt, motvirke oksidasjon og utslette levende bakterier samt hindre forråtnelse. Det er blitt bekreftet at de ovenstående fordeler også kan oppnås ved anvendelse av betingelser som ikke er vist i tabell 1, så lenge de ligger innenfor omfanget av foreliggende oppfinnelse.

Som referanse ble det samme forsøk utført på samme måte for andre bestanddeler av matvarer som for eksempel safter og resultatene av dette er vist i tabell 3. Det ble oppnådd et ypperlig resultat. Safene og vinene ble ikke skilt i vann- og saftkomponenter etter frysing og opptining og appelsiner og kaker viste ingen endring i utseende, form eller smak. Når det gjelder safter og viner skyldes dette at en omhylning av bundet vann formes gjennomgående rundt utsiden av de tertiære strukturer av komponentene for safter og viner og muliggjør lett hydrasjon av de tertiære strukturer med det omgivende vann. Når det gjelder appelsiner og kaker ble de ovenstående resultater oppnådd fordi en omhylning av bundet vann dannet seg rundt utsiden av de tertiære strukturer og hindrer oksidasjon og det vann som er bundet går over fritt vann etter tining og dispergerer i samme tilstand som det hadde før frysing, dvs., dispergeres jevnt i appelsinene og kakene.

Figur 4 viser en sentral seksjon av superhurtig fryseanordning som er en modifisert utførelse av den ovenfor beskrevne utførelse. Denne modifiserte utførelse er slik der retningen og plasseringen av den elektromagnetiske spole som benyttes i generatoren for dynamisk magnetfelt i den ovennevnte utførelse er forandret. Siden strukturen er den samme som for den ovennevnte utførelse er de samme henvisningstall benyttet for de samme deler og bare forskjellene vil bli forklart.

Som vist på figuren er en elektromagnetisk spole 21c anbrakt på utsiden av den øvre vegg av frysekammeret vegger 13a. Den elektromagnetiske spole 21c er anordnet slik at dens akse blir stilt i horisontalretningen. Når en vekselstrøm med en konstant frekvens tilføres blir et svingende magnetfelt som er vertikalt på det statiske magnetfelt, dvs., i horisontalretningen og som periodisk svinger frem og tilbake på en sinusformet måte påtrykket ved sentrum av lageret, dvs., at i lagerets sentrum blir det statiske magnetfelt og det dynamiske magnetfelt som står perpendikulært på det statiske magnetfelt og er det svingende magnetfelt påtrykket.

Ved denne modifiserte utførelse, selv om det magnetiske moment for elektronspinnet eller det nukleære spinn av frie vannmolekyler i varen som skal fryses blir dirigert i en retning av det statiske magnetfelt, blir retningen på det statiske magnetfelt periodisk endret og vibrert av det dynamiske magnetfelt som står i rett vinkel på det statiske magnetfelt. Videre settes det opp et svingende elektrisk felt ved den elektromagnetiske induksjon som skyldes det dynamiske magnetfelt og den elektriske dipol av vannmolekylet blir vibrert av det svingende elektriske felt. Videre, særlig siden hydrogenbindingen som virker mellom vannmolekylene vibreres, og utviklingen av hydrogenbindingen blir motvirket, vil den ovennevnte superkjøletilstand lett oppnås.

I den modifiserte utførelse blir et dynamisk magnetfelt i horisontalretningen påtrykket et statisk magnetfelt i vertikalretningen. Imidlertid ved påtrykning av et dynamisk magnetfelt i en retning som er forskjellig fra det statiske magnetfelt kan den ovennevnte virkning med økning av vibrasjonene av vannmolekylet oppnås. På denne måte behøver retningen på det dynamiske magnetfelt ikke være i vertikalretningen på det statiske magnetfelt. Det betyr at det vil være tilstrekkelig hvis et svingende magnetfelt som svinge i de positive og negative retninger med en på forhånd bestemt styrke i en retning som er forskjellig fra et ensrettet magnetfelt anvendes på den vare som skal fryses.

Det ovenstående er en beskrivelse av en utførelse av foreliggende oppfinnelse og derfor er foreliggende oppfinnelse ikke begrenset til den ovenstående utførelse og forskjellige modifikasjoner kan gjøres så lenge det ikke avviker fra kravenes omfang. (a) I den ovenstående utførelse, selv om grenselaget mot luft ble omrørt ved overlagring av lydbølger på den kalde vind som ble ventilert med ventilatoren 31, kan en pulserende variasjon i lufttrykket frembringes ved vibrasjon av vingene 31a på ventilatorene 31 og denne variasjon har fordeler svarende til de som ble oppnådd ved lydbølger. I stedet for å dempe vibrasjonen fra vingene 31a, er det således mulig å benytte vibrasjonene på en fordelaktig måte.

Videre blir lydbølgen frembrakt ved vibrasjon av den elektromagnetiske spole som er anordningen til frembringelse av det dynamiske magnetfelt. Selv om en slik lydbølge ligger i et lavfrekvensfelt som har en frekvens på 50/60 Hz svarende til den kommersielle vekselstrømkilde og dets heltalls multiplum harmoniske er det mulig på en fordelaktig måte å benytte en slik lydbølge. Imidlertid er det ønskelig at lydtrykknivået og energien i lydbølgen ligger innenfor det ovennevnte området. (b) Selv om et elektrisk felt ble påtrykket i vertikalretningen ved å anordne parene av elektrodeplater 51a, 51b overfor og vertikalt til hverandre i den ovennevnte utførelse er oppfinnelsen ikke begrenset til den utforming så lenge et elektrisk felt med en styrke på 100 til 1000 kV/m påtrykket den vare som skal fryses. Det er mulig å anordne et par elektrodeplater overfor hverandre i tverretningen og påtrykke et elektrisk felt på varen 3 som skal fryses i horisontalretningen.

Videre, i den ovennevnte utførelse ble en høyspent vekselstrømgenerator benyttet som en potensialgenererende anordning til påtrykning av et høyspent vekselstrømpotensial som periodisk svinger på en sinusformet måte med tid. Imidlertid er det ikke begrenset til denne utformning og det elektriske potensial kunne periodisk endres på en trinnlignende måte eller et statisk potensial, dvs., et elektrisk potensial som ikke forandres periodisk kunne settes opp ved bruk av en høyspent

likestrømspotensialgenerator og et konstant felt kunne påtrykkes.

(c) Selv om magnetfeltet påtrykkes i vertikalretningen i den ovenstående utførelse behøver det ikke er være begrenset til denne utformning så lenge et ensrettet magnetfelt påtrykkes den vare 3 som skal fryses og således kan et horisontalt magnetfelt anvendes. For eksempel ved å plassere permanentmagnetene 21a på

utsiden av taket og bunnen av frysekammerveggene 13a, og ved å anbringe de elektromagnetiske spoler utenfor permanentmagnetene slik at spoleaksene er rettet inn i horisontalretningen, er det mulig å frembringe et magnetfelt i horisontalretningen.

Videre, i den ovenstående utførelse er det frembrakt et svingende magnetfelt som svinger ±5% i både positiv og negativ retning om en referanseverdi som er en vilkårlig fastlagt verdi, ved overlagring av et dynamisk magnetfelt som frembringes av de elektromagnetiske spoler og har en styrke innenfor 5% av det statiske magnetfelt på det statiske magnetfelt som frembringes av permanentmagnetene. Det er imidlertid ikke begrenset til denne fremgangsmåte. Det er mulig å frembringe en struktur som ikke benytter en permanentmagnet. For eksempel, i stedet for den kommersielle vekselstrømkilde 22, er det mulig å koble den elektromagnetiske spole 21b til en spesiell kraftkilde som kan føre en likestrøm med en styrke som passer til frembringelse av magnetfelt med referanseverdi og som kan styre likestrømverdien slik at den svinger periodisk innenfor ±5% området.

Videre, selv det dynamiske magnetfelt som svinger periodisk på en sinusformet måte i forhold til tiden ble benyttet i det svingende magnetfelt i den ovenstående utførelse, er det ikke begrenset til denne fremgangsmåte, og et dynamisk magnetfelt som forandres periodisk på en trinnvis måte kan i stedet anvendes. (d) I den ovenstående utførelse ble en kompressor 17a, en kondensator 17b, et kapillarrør 17c og fordampere 17d som er benyttet i sin alminnelighet anvendt til å konstruere kjølesyklusen for fryseren 17. Det er imidlertid ikke begrenset til den utformning så lenge den omgivende temperatur rundt varen som skal fryses (kammertemperaturen) kan falle til -30 til -100°C. (e) I den ovenstående utførelse ble kjøling utført ved ventilering av den kalde luft i kammeret mot og rundt varen som skal fryses, dvs., at en gass ble benyttet som kjølemiddel for kjøling av varen som skal fryses. Imidlertid, så lenge temperaturen rundt varen kan falle til -30 til -100°C, og om den ovenfor beskrevne forprosess for frysing og etterbehandlingsprosess kan utføres, er det mulig å benytte alkoholer som for eksempel metanol og etanol eller etylenglykol som kjølemiddel. Mer bestemt kan dette virkeliggjøres ved å plassere en beholder fylt med et flytende kjølemiddel i den sentrale del av kammeret og ved frysing av varen ved å neddykke denne i det flytende kjølemiddel under påtrykning av et magnetfelt og også et elektrisk felt om nødvendig på den sentrale del av kammeret.

Som det ses av den ovenstående beskrivelse blir ifølge foreliggende oppfinnelse hurtigfrysing utført ved å senke den omgivende temperatur på den vare som skal fryses til -30 til -100°C samtidig med påtrykning av et ensrettet magnetfelt mot varen. På denne måte er det mulig å hindre cellene i den vare som skal fryses i å ødelagt under fryseprosessen og hindre oksidasjon ved hjelp av omhylningen av bundet vann som dannes på utsiden av de tertiære strukturer som danner den vare som skal fryses. Det er derfor mulig å oppnå samme friskhet etter opptining.

Videre, siden den omgivende temperatur er lagt i området på -30 til -100°C er det mulig å holde driftsomkostningene under kjølesyklusen fra å øke samtidig med effektiv motvirkning av oksidasjon av overflaten på den vare som skal fryses. Dessuten er det mulig å holde driftsomkostningene lave selv under fryselagring.

På denne måte er det mulig å bevare friskheten for en frysevare på et høyt nivå og levere høykvalitet råvarer og produkter til forbrukere med lav pris. Dessuten, siden det er mulig å fryse blod, hud og nerveceller uten at de skades er det mulig å fryse organer som brukes til transplantasjon som for eksempel biomedisinske transplantasjoner uten at dette går ut over funksjonene og dermed kan livet reddes for mange mennesker.

Ved å la det ensrettede magnetfelt svinge er det mulig å redusere motvirkningen mot virkningen av det statiske magnetfelt, dvs., redusere moteffekten fra det statiske felt og få effektene som skapes på påtrykning av det magnetiske felt til å arbeide mer effektivt. Siden frie elektroner genereres inne i fryselageret kan oksidasjon av objektet hindres og radikaler som for eksempel hydroksyradikaler produseres i varen som skal fryses. Siden disse hydroksyradikaler ødelegger cellemembranene for mikrober som for eksempel bakterier er det mulig å begrense antallet av levende bakterier. Det er derfor mulig å hindre forråtnelse av den vare som skal fryses, mulig å forbedre deres friskhet og levere høykvalitets råvarer og matvarer til kunder.

Dessuten, siden lydbølgene videre akselererer kjølehastigheten på den vare som skal fryses, kan hurtigfrysing virkeliggjøres og destruksjon av celler kan motvirkes. Ved å benytte lydbølger i audiofrekvensområdet og ved å sette vindhastigheten på den kalde luft 1 til 5 m/sek. er det mulig å hindre oksydasjon av varen som skal fryses uten å bryte vannomhylningen som er dannet på varens utside samtidig med at kjølehastigheten settes opp.

Videre, ved å påtrykke det elektriske felt på varen som skal fryses går vannmolekyler og oksygenmolekyler som finnes i frysekammeret over i henholdsvis elektronholdig vann (H20e) og superoksydanion (O2") som frembringer radikaler som for eksempel hydroksyradikaler og cellemembranene på mikrobene som bakterier blir ødelagt av disse hydroksyradikaler noe som vil begrense antallet av levende bakterier. Det er derfor mulig å hindre forråtnelse av varene som skal fryses og forbedre deres friskhet slik at det kan leveres høykvalitets råvarer og matprodukter til kunder.

Videre, ved separat oppbygning av den statiske magnetfeltgenerator og den dynamiske magnetfeltgenerator kan de magnetiske feltgenererende anordninger velges mer fritt. Derfor når det gjelder kostnadseffektivitet vil det være mulig å benytte en mindre kostbar anordning for å redusere totalomkostningene for fryseanordningen.

Ved å anbringe farinfrarøde stråle av absorberende materiale på innsiden av frysekammerveggene og ved å legge varmeisolatorer rundt den utvendige omkrets av frysekammerveggene er det mulig å opprettholde kammertemperaturen på en effektiv måte og få til reduksjon i strømforbruket som kreves for kjøling.

Ved å benytte permanentmagneter som generator for det statiske magnetfelt er det mulig å redusere kapasiteten på de elektromagnetiske spoler som frembringer det svingende magnetfelt, senke omkostningene for fryseanordningen og også redusere strømforbruket. Videre ved å plassere de elektromagnetiske spoler på utsiden av frysekammerets vegger kan kjøleevnen i kammeret hindres i å falle, noe som ellers ville være i tilfellet på grunn av oppvarming fra de elektromagnetiske spoler og på denne måte kan strømforbruket for kjøling reduseres.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for superhurtig frysing omfattende et hurtigfrysetrinn med kjøling av den omgivende temperatur på en vare som skal fryses, under påtrykning av et ensrettet magnetfelt på varen (3) som skal fryses, karakterisert ved at: fremgangsmåten videre omfatter et trinn med kjøling av varen (3) som skal fryses med en kald vind som har en hastighet på 1 til 5 m/sek. med overlagring av en lydbølge innen audiofrekvensområdet på den nevnte kalde vind; den omgivende temperatur til varen som skal fryses, avkjøles til -30°C til -100°C; og at styrken på det ensrettede magnetfelt svinger om en vilkårlig fastlagt verdireferanse i både positiv og negativ retning innen et på forhånd bestemt område.

2. Fremgangsmåte til superhurtig frysing som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter et trinn med påtrykking av et elektrisk felt på varen (3) som skal fryses.

3. En anordning for superhurtig frysing for utføring av fremgangsmåten i følge kravl, omfattende et fryselager (11) som er i stand til senke den indre temperatur rundt en lagret vare som skal fryses til -30°C til -100°C; en magnetfeltgenereringsanordning (21; 21a; 21b; 21c) for påtrykking av et ensrettet magnetfelt på varen (3) som skal fryses plassert i fryselageret (11); karakterisert ved at anordningen omfatter en ventileringsanordning (31) for ventilering av kald luft i fryselageret (11) mot varen (3) som skal fryses med en vindhastighet på 1 til 5 m/sek.; og en anordning (41) for generering av lydbølge for overlagring av en lydbølge i audiofrekvensområdet på den kalde vind som ventileres med ventileringsanordningen (31)der anordningen (21; 21a; 21b; 21c) for generering av magnetfeltet er en anordning (21; 21a; 21b; 21c) for generering av et svingende magnetfelt for påtrykning av et svingende magnetfelt der styrken på det ensrettede magnetfelt svinger om en vilkårlig fast verdireferanse i både positive og negative retninger innen et på forhånd bestemt område.

4. Anordning (1) til superhurtig frysing som angitt i krav 3, karakterisert ved at anordningen (21; 21a; 21b; 21c) for generering av det svingende magnetfeltet omfatter en anordning for generering av et statisk magnetfelt (21a) for påtrykning av et statisk magnetfelt med en styrke på den nevnte vilkårlige faste verdi; og en anordning (21b;21c) for generering av et dynamisk magnetfelt til påtrykning av det svingende magnetfelt som svinger innenfor det nevnte på forhånd bestemte området.

5. Anordning (1) for superhurtig frysing som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at den videre omfatter en anordning for generering av et elektrisk felt for påtrykning av et elektrisk felt på varen som skal fryses.

6. Anordning (1) for superhurtig frysing som angitt i krav 5, karakterisert ved at nevnte elektriske felt genereringsanordning (51; 51a; 51b; 51c) omfatter minst et par elektroder (51a; 51b) som er anordnet stående overfor hverandre over varen som skal fryses og som er plassert i frysekammeret; og potensialgenererende anordning (51c) for påtrykning av et elektrisk potensial mellom elektrodene.

7. Anordning (1) for superhurtig frysing i følge et hvilket som helst av kravene 3-6, karakterisert ved at fryselageret (11) videre omfatter frysekammervegger (13a) som danner et kammerrom; en fjem-infrarød-stråleabsorberende anordning anbrakt på den indre veggflate av frysekammerveggene (13a); og varmeisolasjon som er anbrakt rundt frysekammerveggene(13a).

8. Anordning (1) til superhurtig frysing som angitt i krav 7 når avhengig av krav 4, karakterisert ved at anordningen (21a) for generering av det statiske magnetfeltet har minst en permanent magnet som setter opp et statisk magnetfelt i kammeret og er anordnet på den ytre veggflate av frysekammerets vegger(13a); og anordningen (21b; 21c) for generering av dynamisk magnetfelt har minst en elektromagnetisk spole som frembringer et magnetfelt som svinger frem og tilbake om det statiske magnetfelt og er anbrakt på utsiden av og på tvers av frysekammerveggene (13a).