PL168750B1 - Sposób i urzadzenie do zamrazania produktu, zwlaszcza produktu spozywczego PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób zamrazania produktu, zwla- szcza produktu spozywczego, w którym do- prowadza sie zamrazany produkt do kontaktu z cieklym gazem znamienny tym, ze pro- dukt umieszcza sie na cienkiej warstwie cie- klego gazu o grubosci mniejszej niz 10 mm, którego temperatura wrzenia jest nizsza od -30°C, i doprowadza sie warstwe cieklego gazu (3) z produktem do wibracji za pomoca wibrujacej podpory (2), a nastepnie oddziela sie co najmniej czesciowo zamrozony pro- dukt od tej warstwy cieklego gazu (3). F IG . 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do zamrażania produktu, zwłaszcza produktu spożywczego.

Znany sposób zamrażania produktów spożywczych polega na zamrażaniu ich w zamrażalnikach tunelowych, gdzie niska temperatura jest uzyskiwana przy pomocy środków mechanicznych.

Przeznaczone do zamrożenia produkty spożywcze są często lepkie i przywierają do podajników taśmowych zamrażalni tunelowej, na których są transportowane. Stwarza to trudności w obsłudze technicznej i w zachowaniu higieny.

Ponadto, produkty te są mało zagęszczone i łatwo rozpadają się tracąc w związku z tym podczas transportu kształt jaki pragnie się im nadać. Dotyczy to na przykład grudek przecieru warzywnego, bardzo trudnych w transporcie.

Znane są sposoby zamrażania produktów żywnościowych, według których produkty przeznaczone do zamrożenia są umieszczane na metalowej podstawie, której temperaturę obniżono tak, aby tylko powierzchnie tych produktów stykająca się z metalową podstawą ulegała zamrożeniu. Temperaturę podstawy obniżono na przykład przy pomocy gazu oziębiającego krążącego w rynnie usytuowanej poniżej podstawy. W zależności od rodzaju podstawy i jej przewodności termicznej uzyskano temperatury rzędu od -60°C do -90°C.

Sposób ten okazał się niekorzystny zwłaszcza w przypadku kleistych produktów żywnościowych, takich jak grudki przecieru warzywnego.

Grudki te przywierają do ścianki dopóki ich powierzchnia nie jest dostatecznie schłodzona i przez to uzyskuje się tak zwany czas martwy, opóźniający obróbkę produktów w dalszej części linii produkcyjnej.

Taki czas martwy pociąga za sobą spadek wydajności.

We francuskim opisie patentowym nr 2212,521 ujawniono urządzenie do zamrażania artykułów takich jak produkty żywnościowe, tworzywa sztuczne i metale. Urządzenie to zawiera tunel izolacji cieplnej mający dwa zespoły umożliwiające wprowadzanie i wyrzucanie z niego produktów zamrażanych. Artykuły są zamrażane na skutek kąpieli w ciekłym azocie, przy czym głębokość tej kąpieli wynosi około 30 mm. Tunel izolacji cieplnej jest poddawany wibracji, a zamrażane produkty są poruszane na skutek drgań i nie ulegają sklejeniu ze sobą.

Amerykański opis patentowy nr 4 665 047 ujawnia urządzenie do zamrażania różnego rodzaju substancji do postaci bryły lub małych palet. Zamrażana substancja wypływa z dyszy urządzenia i jest kierowana do rynny zawierającej warstwę ciekłego azotu o grubości od 2 do 3 cm, przy czym rynna jest pochylona w kierunku w dół.

Jednak wadą tych urządzeń jest duże zużycie azotu potrzebne do zamrażania, a ponadto produkty zamrażane ulegają częściowemu złączeniu ze sobą. Podczas kąpieli muszą być one zanurzone w ciekłym azocie i nie jest możliwe tylko częściowe zamrażanie ich powierzchni ułatwiającą dalszą obróbkę.

Sposób zamrażania produktów, zwłaszcza produktów żywnościowych według wynalazku charakteryzuje się tym, że produkt umieszcza się na cienkiej warstwie o grubości mniejszej niż 10 mm ciekłego gazu, którego temperatura wrzenia jest niższa od -30°C i doprowadza się warstwę ciekłego gazu z produktem do wibracji za pomocą wibrującej podpory, a następnie oddziela się co najmniej częściowo zamrożony produkt od warstwy ciekłego gazu.

Korzystnie warstwę ciekłego gazu doprowadza się do wibracji za pośrednictwem poziomej lub pochylonej w kierunku w dół podpory wibracyjnej.

Korzystnie produkt umieszcza się na cienkiej warstwie ciekłego gazu o temperaturze wrzenia niższej od -150°C.

Korzystnie produkt umieszcza się na cienkiej warstwie ciekłego azotu.

Korzystnie produkt umieszcza się na cienkiej warstwie gazu o średniej grubości zawartej pomiędzy 2 i 5 mm.

Korzystnie podporę wibracyjną wprawia się w drgania i częstotliwości w zakresie pomiędzy 5 i 100 Herców korzystnie pomiędzy 7 i 6 Herców.

Korzystnie podporę wibracyjną wprawia się w drgania których kierunek tworzy z powierzchnią podpory kąt zawarty pomiędzy 15° i 60°.

168 750

Korzystnie podporę wibracyjną wprawia się w drgania których amplituda jest zawarta pomiędzy 0,2 i 20 mm.

Korzystnie oddziela się co najmniej częściowo zamrożony produkt którego powierzchnię zamrożenia stanowi powierzchnia stykająca się bezpośrednio z cienką warstwą ciekłego gazu.

Korzystnie oddziela się co najmniej częściowo zamrożony produkt, którego powierzchnia zamrażania ma grubość co najmniej 0,5 cm, korzystnie pomiędzy 1 i 20 cm.

Korzystnie cienką warstwę ciekłego gazu przesuwa się po powierzchni podpory.

Korzystnie warstwę gazu przesuwa się z prędkością mniejszą od 1,5 m/s, korzystnie pomiędzy 0,1 i 1 m/s.

Urządzenie do zamrażania produktów, zwłaszcza produktów żywnościowych charakteryzuje się tym, że do podpory jest zamocowany generator drgań, zaś na powierzchni podpory ukształtowanej poziomo lub pochylonej w kierunku w dół jest ułożona warstwa płynnego gazu o temperaturze wrzenia poniżej -30°C, korzystnie mniej niż -150°C.

Korzystnie nad podporą jest zamocowana rynna, która za pośrednictwem przewodu jest połączona z pompą układu do odzyskiwania ciekłego gazu.

Korzystnie podpora ma powierzchnię ukształtowaną schodkowo.

Sposób według obecnego wynalazku pozwala uniknąć przywierania produktów, przeznaczonych do zamrożenia, do podstawy, nawet jeśli są bardzo lepkie, zezwala na znaczne polepszanie wydajności i na bardzo ułatwioną obsługę techniczną.

Ponadto, zgodnie z takim sposobem, rodzaj podstawy jest mało ważny, a zwłaszcza podstawa nie musi być z materiału będącego dobrym przewodnikiem ciepła. Zgodnie z innym aspektem sposobu według wynalazku można łatwo przystosować środki używane do wszelkiego rodzaju produktów przeznaczonych do zamrożenia, stosując zwykle czynności regulacyjne.

Stwierdzono ponadto, że nawet bardzo lepkie produkty nie przywierają w ogóle do podstawy, pomimo, że grubość wspomnianej warstwy jest bardzo niewielka.

Poddawany obróbce produkt pływa na powierzchni warstwy ciekłego gazu dzięki zjawisku pojawiania się warstwy pary miedzy gazem i powierzchnią produktu, przez co unika się wszelkiego niebezpieczeństwa przywarcia do podstawy. Co więcej, bezpośredni kontakt miedzy produktem i warstwą ciekłego gazu, którego temperatura jest bardzo niska, umożliwia prawie natychmiastowe zamrożenia powierzchni produktu stykających się z warstwą ciekłego gazu.

Produkty przeznaczone do zamrożenia są głównie produktami spożywczymi, które mogą być w postaci stałej, zwłaszcza plastry posiekanych lub nieposiekanych ryb i mięs, ciastka, pizza, warzywa w całości lub pokrojone lub w postaci ciastowatej masy, jak grudki przecieru z warzyw. Produkty te mogą być ewentualnie w stanie półciekłym, a nawet ciekłym.

Poza produktami spożywczymi można również poddawać obróbce takie produkty przemysłowe jak tłuszcze i woski, których temperatury topnienia są zbliżone do temperatury otoczenia. Sposób według wynalazku jest szczególnie przydatny do obróbki produktów stałych lub w postaci ciastowatej masy umieszczonych w formie i w których dolna powierzchnia stykająca się z warstewką płynnego gazu ma być poddana zamrożeniu.

Warstwa ciekłego gazu jest ruchoma na powierzchni podpory. Prędkość przepływu, z którą się porusza jest na ogół niższa od 1,5 m/s a korzystnie zawarta jest miedzy 0,1 i 1 m/s. Grubość warstwy, tak jak i jej prędkość przepływu, są zasadniczo sterowane natężeniem przepływu ciekłego gazu zasilającego podporę, i gdy podpora ma spadek w dół, fachowiec idealnie dopasowuje, poprzez stopień pochylenia spadku, samo natężenie i, w danym przypadku, wspomniany spadek, tak aby uzyskać wymagane grubość i prędkość. Gdy podpora ma spadek w dół, jest on korzystnie mniejszy od 10 cm/m, na ogół zawarty miedzy 1 i 5 cm/m. Podpora, na której znajduje się warstwa ciekłego gazu jest wprawiana w ruch wibracyjny, którego częstotliwość zmienia się stosownie do prędkości, która ma być nadana poddawanemu obróbce produktowi, a więc okresowi pożądanego czasu kontaktu miedzy wspomnianym produktem i wspomnianą warstewką.

Częstotliwość ta jest zawarta w przedziale od 5 do 100 Herców, korzystnie od 7 do 60 Herców.

Amplituda ruchu wibracyjnego jest taka, że przyspieszenie podpory mieści się pomiędzy 20 i 100 m/s². Amplituda ta mieści się zazwyczaj między 0,2 i 20 mm, korzystnie między 0,3 i 15 mm.

168 750

Czas kontaktu między warstwą ciekłego gazu i produktem jest regulowany w zależności od kąta między kierunkiem ruchu wibracyjnego i płaszczyzną podpory 1, który zawarty jest na ogół miedzy 15° i 60° stopni. Ten czas kontaktu może być również regulowany długością podpory zazwyczaj zawartą miedzy 1 i 3m oraz, w danym przypadku, jej spadkiem. Na ogół postępuje się tak, aby czas kontaktu między produktem przeznaczonym do zamrożenia i warstwą ciekłego gazu był poniżej 30 sekund, korzystnie poniżej 15 sekund.

Pod koniec procesu produkty, których co najmniej jedna z powierzchni uległa zamrożeniu, odzyskiwane są przy pomocy dowolnych środków po czym są ewntualnie zamrażane w całości na przykład przy pomocy takiego urządzenia wytwarzającego mechaniczne zimno, jak klasyczna zamrażalnia tunelowa.

Materiał, z którego wykonana jest podpora nie jest najistotniejszy, na tyle, na ile materiał ten może wytrzymywać niskie temperatury i drgania. Tak więc materiałem tym może być metal lub stop, jak na przykład aluminium lub stal, lecz równie dobrze może być materiałem złożonym lub z ceramiki. Podpora może być izolowana także materiałem izolacyjnym, jak pianka, na przykład pianką poliuretanową.

Generator drgań może być zwłaszcza układem sprężyn, łączników wahliwych lub elastycznych listewek.

Po oddzieleniu produktu, którego co najmniej jedna z powierzchni została zamrożona, ciekły gaz tworzący warstewkę może być recyrkulowany przy pomocy dowolnego stosowanego środka, na przykład przy pomocy pompy.

Urządzenie według wynalazku może również zawierać okap odsysający w celu wyeliminowania par ciekłego gazu, tego rodzaju okap może być na przykład usytuowany w miejscu gdzie warstewka ciekłego gazu i produkt są oddzielane.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do zamrażania, którego podpora pozioma jest połączona z przenośnikiem taśmowym klasycznej zamrażalni tunelowej, fig. 2 przedstawia urządzenie według wynalazku którego podpora jest piętrowa.

Przedstawione na fig. 1 urządzenie zawiera koryto 1 izolowane izolacyjną pianką 5, którego dno stanowi poziomą podporę wibracyjną 2, na powierzchni której krąży warstwa ciekłego azotu 3, zasilana ciekłym azotem za pośrednictwem perforowanej w swoim dolnym końcu rynny 4. Rynna 4 jest umieszczona nad podporą wibracyjną 2 w jej części początkowej.

Podpora 2 jest połączona swoją powierzchnią dolną z układem zawieszeń 6 i 10 i z generatorem drgań 7 za pośrednictwem podpierającego elementu 8. Układ zawieszeń 6 i 10 oraz generator drgań 7 są zamocowane na podstawie 9. Produkty przeznaczone do zamrożenia, na przykład grudki przecieru warzywnego, są umieszczane na powierzchni podpory 2 za pomocą przewodu 11 stanowiącego zakończenie linii przygotowywania i wkładania do formy /niepokazanej/.

Dno koryta 1 tworzące podporę jest przedłużone za swoim końcem 13 płytą 14, która kończy się na wlocie perforowanego taśmowego podajnika 15 umożliwiającego odprowadzanie poddawanych obróbce produktów w kierunku zamrażalni tunelowej /niepokazanej/ dla ich całkowitego zamrożenia.

Pod taśmowym podajnikiem 15 znajduje się odbiorcza komora 16 połączona wypływowym przewodem 17 ze zbiorczym zbiornikiem 18 ciekłego azotu. Zbiornik 18 jest wyposażony w czujnik poziomu 19 i przewód 20 wyposażony w uruchamiany elektrycznie zawór 21 sterowany czujnikiem poziomu 19. Uruchamiany elektrycznie zawór 21 jest połączony przewodem 22 ze źródłem ciekłego azotu /niepokazanym/. Odpływowy przewód 17 jest wyposażony na swoim dolnym końcu w filtr 23. Zbiornik 18 jest również wyposażony w pompę 24 połączoną przewodem 25 z rynną 4.

Opisane powyżej urządzenie może być wykorzystane w sposób następujący: produkty przeznaczone do obróbki spadają z przewodu 11 na ruchomą warstwę 3 ciekłego azotu.

Wibracyjny ruch, którego kierunek jest pokazany strzałką 12, wytwarzany przez generator drgań 7, nadaje poddawanym obróbce produktom dobrane przyspieszenie umożliwiając im przemieszczanie się po powierzchni podpory 2 w kierunku strzałki 26. Produkty, których powierzchnia styku z warstewką uległa zamrożeniu, wydostają się na płytę 14, są przemieszczo6

168 750 ne w kierunku taśmowego przenośnika 15 i odprowadzone do zamrażalni tunelowej dla całkowitego zamrożenia.

Warstwa ciekłego azotu wydostając się na koniec 13 podpory 2, po przejściu przez płytę 14, przesuwa się przez otwory w taśmowym podajniku 15 do odbiorczej komory 16. Po przejściu przez przewód odpływowy 17 i przez filtr 23 ciekły azot jest zbierany w zbiorniku 18. Pompa 24 umożliwia odzysk ciekłego azotu, który przedostaje się do przewodu 25 i wypływa do rynny 4. Natężenie przepływu ciekłego azotu wypływającego z rynny 4 na podporę 2 jest dobrane tak, aby nadać warstwie ciekłego azotu określone grubość i prędkość. Straty ciekłego azotu spowodowane parowaniem są uzupełniane przez dodawanie uzupełniającego ciekłego azotu do zbiornika 18.

Figura 2 przedstawia inny przykład wykonania urządzenia według wynalazku gdzie dno koryta 1 tworzące podporę wibracyjną 2 jest wielopiętrowe tak, aby umożliwić obracanie się produktów przeznaczonych do zamrożenia i zamrażania szeregu ich powierzchni. Odzysk zamrożonych produktów jest dokonywany przy pomocy nachylonej kraty 27 osadzonej na leju 28. Ciekły azot jest odzyskiwany w sposób opisany powyżej w celu zasilania warstwy ciekłego azotu.

Poniższe przykłady ilustrują obecny wynalazek:

Przykład I.

Zamrożono drób w kostkach o krawędzi 20 mm.

Długość podpory wibracyjnej 2 wynosi tu 1, 2 m, a jej szerokość wynosi 0,2 lm. Podporę wibracyjną 2 wprawiono w ruch wibracyjny, którego amplituda wynosi 3 mm, a częstotliwość 25 Herców. Natężenie przepływu ciekłego azotu wypływającego z rynny 4 wynosiło 1000 1/h, tak że prędkość przepływu warstwy ciekłego azotu na powierzchni podpory wynosiła 0,3 m/s, a jej średnia grubość 5 mm.

Drób w kostkach, wypadając z przewodu 11 na warstwę ciekłego azotu miał temperaturę 10°C. Czas kontaktu drobiu w kostkach z warstwą azotu wynosiła 9 sekund, a wspomniane kostki miały temperaturę -2°C.

W ten sposób zamrożono dolną powierzchnię 160 kg drobiu w kostkach.

Przykład Π.

Zamrożono szpinak w rozetkach w kształcie równoległoboków 60 x 60 x 2- mm o ciężarze jednostkowym lOOg. Zastosowano podporę 6 o długości 3 m i szerokości 0,6 m. Szpinak wypadając z przewodu 11 miał temperaturę 15°C. Czas kontaktu z warstwą ciekłego azotu wyniósł około 25 sekund, po czym odzyskano równoległoboki o temperaturze -3,5°C.

Poddano obróbce 800 kg/h szpinaku w rozetkach o kształcie równoległoboków, którego dolną powierzchnię zamrożono. Szpinak nie przywierał do powierzchni podpory 2 i po odzyskaniu był łatwo transportowany do zamrażarni tunelowej dla całkowitego zamrożenia.

168 750

168 750

FIG.1

FIG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zamrażania produktu, zwłaszcza produktu spożywczego, w którym doprowadza się zamrażany produkt do kontaktu z ciekłym gazem znamienny tym, że produkt umieszcza się na cienkiej warstwie ciekłego gazu o grubości mniejszej niż 10 mm, którego temperatura wrzenia jest niższa od -30°C, i doprowadza się warstwę ciekłego gazu (3) z produktem do wibracji za pomocą wibrującej podpory (2), a następnie oddziela się co najmniej częściowo zamrożony produkt od tej warstwy ciekłego gazu (3).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwę ciekłego gazu (3) doprowadza się do wibracji za pośrednictwem poziomej lub pochylonej w kierunku w dół podpory wibracyjnej (2).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że produkt umieszcza się na cienkiej warstwie ciekłego gazu (3) o temperaturze wrzenia niższej od -150°C.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że produkt umieszcza się na cienkiej warstwie ciekłego azotu (3).
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że produkt umieszcza się na cienkiej warstwie gazu (3) o średniej grubości zawartej pomiędzy 2 i 5 mm.
6. 6. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że podporę wibracyjną (2) wprawia się w drgania o częstotliwości w zakresie pomiędzy 5 i 100 Herców korzystnie pomiędzy 7 i 6 Herców.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że podporę wibracyjną (2) wprawia się w drgania których kierunek tworzy z powierzchnią podpory kąt zawarty pomiędzy 15° i 60°.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że podporę wibracyjną (2) wprawia się w drgania, których amplituda jest zawarta pomiędzy 0,2 i 20 mm.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oddziela się co najmniej częściowo zamrożony produkt, którego powierzchnię zamrożenia stanowi powierzchnia stykająca się bezpośrednio z cienką warstwą ciekłego gazu (3).
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że oddziela się co najmniej częściowo zamrożony produkt, którego powierzchnia zamrożenia ma grubość co najmniej 0,5 cm, korzystnie pomiędzy 1 i 20 cm.
11. 11. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że cienką warstwę ciekłego gazu (3) przesuwa się po powierzchni podpory.
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że warstwę gazu (3) przesuwa się z prędkością mniejszą od 1,5 m/s, korzystnie pomiędzy 0,1 i 1 m/s.
13. 13. Urządzenie do zamrażania produktu zwłaszcza produktu spożywczego zawierające koryto, którego dno stanowi podpora oraz zawierające taśmy podajnik połączony z tunelem do zamrażania, znamienne tym, że do podpory wibracyjnej (2) jest zamocowany generator drgań (7), zaś na powierzchni podpory (2), ukształtowanej poziomo lub pochylonej w kierunku w dół jest ułożona warstwa płynnego gazu (3) o temperaturze wrzenia poniżej -30, korzystnie mniej niż -150°C. .
14. 14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że nad podporą (1) jest zamocowana rynna (4), która za pośrednictwem przewodu (25) jest połączona z pompą (24) układu do odzyskiwania ciekłego gazu (3).
15. 15. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że podpora wibracyjna (2) ma powierzchnię ukształtowaną schodkowo * * *

    168 750