SE438080B - Sett och apparat for snabb frysning av flytande eller pastaformade livsmedelsprodukter genom blandning med koldioxidsno - Google Patents

Description

7804637-2 10 15 20 25 30 35 2 praktisk användning av små mängder av produkten.

Av samma anledning kan blandningar av produkter i fryst, fast tillstånd inte åstadkommas, medan denna teknik borde kunna användas för att framställa olika proportioner av produkter, som är färdiga eller skall omvandlas.

Enligt uppfinningen har nu åstadkommits ett sätt, som gör det möjligt att minska nackdelarna med blockfrys- ning. Det nya sättet, som leder till att man nästan' omedelbart erhåller frusna produkter i granulform, är lämpat för industriell tillämpning och tillverkning för förbrukning i hemmet.

Snabbfrysning av produkter under regelbundna och utmärkta kylningsbetingelser utgör en säkerhet för kon- sumenten. En fryst produkt i form av partiklar ger kon- sumenten möjlighet att avlägsna endast den mängd som är avsedd för omedelbar användning. Det säkerställer också snabb upptining, vilket eliminerar varje kvalitetsför- ändring. Sålunda kan användaren ta den mängd fryst apel- sinjuice som är nödvändig för att bereda ett glas frukt- juice och, omedelbart efter tillsats av vatten, konsume- ra drycken, som är färdig att dricka. Vid blockfrysning av en burk apelsinjuice måste konsumenten vänta ca 2 h innan juicen späds, vilket är den normala upptinings- perioden för innehållet i en burk. Vidare elimineras nackdelarna med upptining av soppblock. blanda olika är möjligt Den nya tekniken gör det möjligt att beståndsdelar i önskade proportioner. Det att skapa blandningar av fruktjuicer och koncentrat eller pureer av flera frukter och grönsaker, och att göra soppor med olika ingredienser.

Enligt föreliggande uppfinning, vars kännetecken fram- går av de efterföljande patentkraven, åstadkommes ett sätt och en apparat för att snabbfrysa flytande eller pastafor- miga livsmedelsprodukter genom blandning med ett överskott av koldioxidsnö. En bädd av finfördelad koldioxidsnö bildas in situ genom omröring, varefter livsmedelsprodukten i vät- ske- eller pastaform bringas i kontakt med bädden av koldi- oxidpartiklar, och livsmedelsprodukten uppdelas vid kontakt lO 15 20 25 30 35 ..._.___...._._._r , 7804637-2 3 medkoldioxidsnöntillsgranuleravlivsmedelsproduktenbildas.

Beroende på viskositeten kan livsmedelsprodukten, som skall frysas, införas i bulk och dess uppdelning utföras vid kontakt med koldioxidsnöbädden genom inverkan av kontakten därmed. Livmedelsprodukten kan också upp- delas ovanför bädden av koldioxidsnö.

Koldioxidsnön och livsmedelsprodukten införas konti- nuerligt, under det att man samtidigt kontinuerligt av- lägsnar den frusna produkten i granuler tillsammans med den gasformiga koldioxid som härrör från sublimering av koldioxidsnön.

Sublimering av den fasta koldixoidsnön i kontakt med den viskösa vätskeformiga produkten är mycket vik- tig. Infrysningen av livsmedelsprodukten är utomordent- ligt snabb och det flytande livsmedlet "ger näring åt" de redan frusna partiklarna, som befinner sig i omrörings- zonen. Produkten medger erhållande avxpartiklar, som är separerade i granuler med varierande storlek, varvid granulernas diameter är mellan 5 och 15 mm.

Den gasformiga koldioxiden, som erhålles vid subli- mering av koldioxidsnön, kan återcirkuleras efter kompri- mering och förvätskning genom kylning och därefter expan- sion.

Kontakttiden för produkten som skall snabbfrysas med koldioxidsnön och omröringshastigheten är en funktion av den önskade partikelstorleken. Därför är det möjligt att åstadkomma variation av diametern hos granulerna genom att reglera kontakttiden eller omröringshastigheten.

Partiklarna blir större när kontakttiden ökar och blir mindre när blandningshastigheten ökar, och omvänt. Lämp- ligen är kontakttiden av storleksordningen nâgra minuter, företrädesvis l-10 min. En ökning av omröringshastigheten av storleksordningen l till 2 har ett märkbart inflytande på granulernas diameter. Vid en linjär hastighet hos omröringsorganen av 0,80 m/s erhålles på lO-l5 mm partik- lar, medan vid den dubbla hastigheten 1,60 m/s 5-10 mm stora partiklar erhålles. Hastigheten är vid uppfinningen 0,3-2 m/s. 7804637-2 lO 15 20 25 30 35 4 Granulernas dimensioner är också en funktion áv viskositeten hos den produkt som skall frysas. Granuler- na är stora och oregelbundna när produkten har hög visko- sitet. Dessa dimensioner är också en funktion av produk- tens benägenhet för frysning. Kornen är små när produk- ten är svår att frysa. Processen är tillämplig inom ett stort viskositetsområde från vattenhaltiga produkter med låg viskositet till produkter med en hög viskositet, som kan uppgå till 60 poise.När en viskös vätska fryses, mins- kas värmeutbytet med koldioxidsnön till ett utbyte mellan fasta ämnen och det är möjligt att erhålla en betydande temperaturskillnad mellan koldioxidsnön och kornen av den frusna produkten. Fastän koldioxidens sublimerings- temperatur är -78,9°C avlägsnas kornen av de frusna livsmedelsprodukterna, efter stabilisering av deras temperatur vid mellan -70 och -l8°C, vilket motsvarar de vanliga temperaturerna för lagring av frysta livs- medel.

Produktionen av den produkt som skall frysas är avsevärd och varierar som en funktion av viskositeten hos den vätska som skall frysas, varvid produktionen minskar när viskositeten ökar. Vid vattenhaltiga produk- ter är det möjligt att frysa lO l/h per liter kapacitet hos blandningsapparaten,.så att t ex 250 l/h erhålles vid en blandare med 25 l kapacitet. Utbytet är stort, eftersom nötningen av den frusna produkten är ringa under operationen. _ Koldioxidsnön, som används vid förfarandet kan fram- ställas genom expansion av flytande koldioxid. Expan- sionen alstrar gasformig koldioxid och koldioxidsnö.

Det är möjligt att använda gasformig koldioxid i en sluten krets genom att utnyttja en återförvätsknings- utrustning. Denna återförvätskning utföres på konventio- nellt sätt genom komprimering i två steg till exempelvis 20 bar, med efterföljande kylning till -ZOOC med konven- tionell kylutrustning med ett köldalstrande fluidum, såsom ammoniak eller ett fluorkolväte. 10 15 20 25 30 35 7804637-2 5 Enligt en utföringsform av uppfinningen är det möj- ligt att tillföra en reglerad tillsats av den produkt som skall frysas. Denna tillsats av produkten är avsedd att sublimera överskottet av koldioxidsnö och höja tempe- raturen hos granulerna av den frusna produkten innan de uttages. Tillsatsen regleras av den valda uttagnings- temperaturen. Denna tillsats av vätska som skall frysas kan ske, när produktens viskositet medger det, genom för- stoftning, antingen av vätskan ensam eller genom finför- delning av vätska med koldioxidgas under tryck.

Frysningsförfarandet med blandning av den viskösa produkt som skall frysas utföres i minst en zon.

Enligt den föredragna utföringsform utföres bland- ningen av produkten vid tre zoner. _ I den första zonen, som kallas fryszonen, säkerstäl- les frysning av det viskösa, flytande livsmedlet genom kontakt med koldioxidsnön. Tillförseln av koldioxidsnö i den första zonen regleras av temperaturen i den andra zonen. Koldioxidsnön föreligger alltid i överskott i fryszonen. I Den andra zonen är reserverad för att separera de frysta granulerna med lämplig storlek från den fina snön och från fina frysta partiklar. De fina partiklarna, som har separerats, återföres till fryszonen.

I en tredje zon, där omröringen är mindre än i frys- zonen, återvinnes koldioxiden genom sublimering av över- skottet av koldioxidsnö och stabilisering av den frysta produktens temperatur uppnås genom en ytterligare till- försel av den produkt som skall frysas, vilken tillför- sel regleras av den valda uttagningstemperaturen för de frysta granulerna.

Det är viktigt att skapa en motströmscirkulation mellan de små och stora granulerna av den frysta produk- ten, varvid de små granulerna återföres till fryszonen och de stora granulerna med lämplig storlek leds till zonen för stabilisering av den frysta produktens tempe- ratur. 7804637-2 10 15 20 25 30 35 6 Sättet enligt uppfinningen, som är enkelt och billigt, gör det möjligt att snabbfrysa pasta- eller vätskeformiga produkter med hög timproduktion. Sättet är särskilt till- lämpligt på snabbfrysning av alla frukt- och grönsaks- juicer, fruktmoser och nektar, såsom från persikor, svarta vinbär, aprikoser, röda vinbär, jordgubbar och hallon, för framställning av glass och sorbet. Sättet är sär- skilt lämpligt för framställning av tomatsås och -kon- centrat, pure av olika grönsaker, såsom morötter, vars pektin och färg bevaras intakt, spenat, lök och vitlök.

Förfarandet ger utmärkta resultat vid konservering av såser, krämer och soppor samt vid konservering av äggulor för bak- verk. Förfarandet är också mycket fördelaktigt vid konser- vering av livsmedel för att absorbera den tillfälliga överproduktionen vid skördetidpunkten för frukter och grönsaker, såsom tomater.

Apparaten för att genomföra förfarandet kan vara enkel eller mera förfinad.

Den enklaste apparaten är den som visas i tvär- sektion i fig l och i längdsektion i fig 2 på den bi- fogade ritningen. Blandaren inbegriper ett horisontellt, halvcylindriskt tråg 1, som är försett i längsriktningen med en rotor 2, vilken är utrustad med oorienterade ar- mar 3, som slutar i vingar 4, Denna roterande enhet är avsedd att utföra blandningen av den pasta- eller vätske- formiga livsmedelsprodukten. Tråget är mycket välisolerat med konventionell isolering 5, såsom insprutat polyuretan.

Apparaten är tillsluten med ett lock 6, varigenom går en ledning 7 för inmatning av livsmedelsprodukten samt den trattformiga tillförselledningen 8 för koldioxid- snön. Elektroventilen 9 reglerar tillförseln av flytande C02, som matas i ledningen 10 och utmatas i den trattfor- miga tillförselledningen 8. En skorsten ll är anordnad för evakuering av gasformigt C02. Den vertikala utmat- ningsväggen är försedd med en öppning 12 för utmatning av den frysta produkten och överskott av koldioxidsnö.

Vid apparatens utlopp finns en sikt för att återvinna de finare produkterna och överskott av koldioxidsnö för lO l5 20 25 30 35 7804637-2 7 återföring till blandaren (detta arrangemang visas inte i figuren). Vid trågets undre del finns ett utlopp l3 för avtappning av den produkt som finns kvar i apparaten vid slutet av driften.

Fig 3 på den bifogade ritningen visar i längdsek- tion en förbättrad apparat, vid vilken den horisontella halvcylindriska blandaren är förlängd och uppdelad, på ett mer eller mindre definitivt sätt, i zoner, som mot- svarar förfarandets trestegsvariant, dvs frysning, sepa- ration av de frysta partiklarna med lämplig storlek och finkorniga partiklar av koldioxidsnö och av fryst produkt, samt sublimering av överskott av koldioxidsnö och stabi- lisering av den frusna produktens temperatur.

Apparaten inbegriper ett stort, parallelipediskt tråg 14, som är täckt och isolerat och som har en cylind- risk botten. Längs hela trågets längd är apparaten för- sedd med en rotor 15, vilken är utrustad med armar 16, som slutar i vingar 17, vilka är arrangerade så att produktens rörelse i inmatningszonen har en viss axiell orientering. I apparatens mittdel uppbär rotorarmarna en dubbel serie vingar, varvid armarnas ändar uppbär en första serie vingar 18, som är riktade så att de små partiklarna av den frusna produkten riktas mot den före- gående zonen, och närmare centrum uppbär armarna en andra serie vingar 19, som är riktade så att de stora partik- larna av den frusna produkten riktas i motsatt riktning mot apparatens ändparti. I denna sistnämnda zon är rotor- armarnas antal litet i förhållande till inmatningszonen och de uppbär endast en serie vingar.

Apparatens mitt- och ändpartier är partiellt åt- skilda med en skiljevägg 20 och är förbundna medelst en ränna 21, som är gjord i skiljeväggen.

I inmatningszonen är apparatens övre del försedd med ledningar 22 för tillförsel av livsmedelsprodukt, som fördelas regelbundet runt den trattformade ledningen 23 för koldioxidsnö. En elektroventil 24 reglerar till- förseln av flytande C02, som cirkulerar i ledningen 25.

Den övre delen av ändpartiet är försett med en förstof- 7804637-2 10 15 20 25 30 35 8 tare 26 för tillsats av vätska som skall frysas, varvid gasformigt koldioxid under tryck införes vid 27. Den övre delen av mittpartiet är försedd med en anordning 28 för återvinning genom återcirkulation av koldioxid till en ej visad anläggning för komprimering och förvätskning genom kylning och efterföljande expansion.

Den vertikala ändväggen är försedd med en utmatnings- sikt 29. Vingarna i mittzonen, vilka riktar de fina par- tiklarna mot inmatningszonen, kan ersättas av spiraler med lämplig stigning.

Blandaren kan lämpligen lutas genom att höja inmat- ningszonen i förhållande till utmatningszonen för att säkerställa flöde av de stora partiklarna av den frusna produkten i blandarens lutningsriktning, varvid de fina partiklarna återföres av de periferiella vingarna till inmatningszonen.

Den ovan beskrivna konstruktionen kan varieras ge- nom användning av multipla blandare med en dubbel eller fyrdubbel rotor. De olika rotorerna befinner sig i samma horisontalplan, vilket gör det möjligt att öka produk- tionskapaciteten. _ Apparaten bör vara sluten och koldioxiden överföras till utsidan med en skorsten vid användning av avlopps- gasen, men det är möjligt att upprätthålla ett högt tryck i apparaten så att luftintag helt undviks, vilket är gynnsamt för återförvätskning av koldioxidgasen.

Nedan ges belysande, men ej begränsande exempel på uppfinningen.

Exempel l I en blandare enligt fig 3, hos vilken kapaciteten i den första zonen är 25 1, frystes tomatjuicekoncentrat med 14% torrhalt med en viskositet av 3 poisevid 24°C enligt följande förfarande. Koldioxidsnö, som framställts genom expansion, ihälldes och blandades tills en kol- dioxidbädd bildades. Koldioxidsnön infördes i en mängd av 0,8 kg snö per kg tomatkoncentrat. Därefter ihälldes 200 l/h tomatjuicekoncentrat, vilket uppdelades vid kontakt med koldioxidsnöbädden. I I 10 15 20 25 30 35 7804637-2 9 Den linjära hastigheten hos blandararmarna var 1,30 m/s. Frysningen var ögonblicklig och uppehålls- tiden i fryszonen var av storleksordningen 6 min.

Granuler med en storlek av 10-25 mm samt fina partiklar_ av snö och produkt matades mot separationszonen, där temperaturen var av storleksordningen -50°C. Omrörar- armarnas yttre vingar skickade fina partiklar med en storlek av mindre än 10 mm tillbaka till fryszonen, medan de centrala vingarna matade granuler med en lämp- lig storlek av 10-25 mm emot den med temperaturstabili- seringszonen anslutna rännan. En ytterligare insprutning av 10 l/h gjordes genom förstoftning. Temperaturen hos kornen stabiliserades vid -20°C och den frusna produkten togs. Den gasformiga koldioxiden återcirkulerades efter kompression och förvätskning.

Exempel 2 I en blandare av typ l med 25 l kapacitet frystes spenatpuré med en viskositet av 40 poisevid l5°C under följande betingelser. ut- Koldioxidsnö hälldes i blandaren och blandades tills en koldioxidbädd bildades. Koldioxidsnön infördes i en mängd av 0,8 kg snö per kg spenatpuré. Därefter hälldes spenatpurê vid l5°C på snöbädden vid ett flöde av 150 kg/h.

Spenatpuren uppdelades vid kontakt med snöbädden.

Blandararmarnas linjära hastighet var 1,90 m/s.

Frysningen var ögonblicklig och uppehållstiden i frys- zonen var av storleksordningen 8 min. Koldioxidsnön, som uttogs från blandaren tillsammans med den frysta spenatpuren, var finkornig och spröd så att den avskildes genom avsiktning av frysta spenatgranuler med storleken 6 -10 mm, och de fina kornen av snö och spenat återin- fördes i blandaren. Snön återanvändes och de små kornen av spenat växte genom tillsats av spenatpure, som frös på deras yta. Liksom ovan, utfördes förfarandet i en sluten krets och koldioxiden återvanns och återcirkule- rades efter återförvätskning.

Claims (12)

7804637-2 10 15 20 25 30 10 PATENTKRAV

1. Sätt att snabbfrysa flytande eller pastaformiga livsmedelsprodukter genom blandning med ett överskott av koldioxidsnö, k ä n n e t e c k n a t därav, att livsmedelsprodukten finfördelas och bringas i kontakt med en bädd av partikelformig koldioxidsnö och omröres med hjälp av blandningsorgan, som har en linjär hastighet av 0,3-2 m/s, tills granuler bildas av livsmedelsproduk- ten, att granulernas temperatur stabiliseras vid mellan -70°C och -l8°C, och att de frusna granulerna därefter avlägsnas.

2. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k- n a t därav, att livsmedelsprodukten införes i bulk, och att finfördelningen sker i koldioxidbädden genom inverkan av omröringen.

3} Sätt enligt patentkravet l, n a t därav, att livsmedelsprodukten finfördelas ovan-« för koldioxidbädden.

4. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k- k ä n nte t e c k- n a t därav, att koldioxidsnön och livsmedelsprodukten införes kontinuerligt, och att den frusna produkten i granulform och den gasformiga koldioxiden från subli- mering av koldioxidsnön avlägsnas kontinuerligt.

5. Sätt enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k- n a t därav, att den gasformiga koldioxiden âtercirku- leras efter kompression och förvätskning efter kylning och därefter expansion.

6. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a t därav, att en reglerad tillsats göres av produk- ten som skall frysas för att sublimera överskottet av koldioxidsnö och höja temperaturen hos granulerna av tidigare fryst produkt till uttagningstemperaturen, var- vid tillsatsen regleras av den önskade uttagningstempe- raturen, 10 15 20 25 30 35 7804637-2 11

7. Sätt enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k- n a t därav, att tillsatsen sker genom finfördelning av den vätskeformiga livsmedelsprodukten.

8. Sätt enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k- n a t därav, att tillsatsen sker genom finfördelning av den vätskeformiga livsmedelsprodukten, vilken finför- delas med gasformig koldioxid under tryck.

9. Sätt enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k- n a t därav, att blandningen av livsmedelsprodukten ut- föres i tre zoner, varvidien första fryszon produkten som skall frysas blandas med koldioxidsnön, medan i en andra zon separation sker av de frysta granulerna av lämplig storlek, den fina snön och fina partiklar av den frysta produkten, och i en tredje zon sublimering sker av överskottet av snö samt stabilisering av den frysta produktens temperatur genom en tillsats av den produkt som skall frysas, vilken tillsats regleras av den valda utloppstemperaturen för de frysta granulerna.

10. Sätt enligt patentkravet 9, k ä n n e t e c k- n a t därav, att tillförseln av koldioxidsnö i den förs- ta zonen regleras av temperaturen i den andra zonen, och att en motströmscirkulation skapas mellan de små och stora granulerna av fryst produkt, varvid de små granulerna återföres till fryszonen och de stora granulerna med lämplig storlek matas till zonen för stabilisering av den frysta produktens temperatur.

ll. Apparat för genomförande av sättet enligt kra- vet l, k ä n n t e c k n a d därav, att den inbegri- per ett horisontellt, halvcirkelformigt,isolerat tràg (l, 14), som i sin längdriktning är utrustat med en rotor (2, 15) försedd med armar (3, 16), vilka slutar i vingar (4, 17, 18, 19), varvid tråget är tillslutet med ett lock (6), i vilket mynnar inmatningen (7, 22) av den livsmedelspro- dukt som skall frysas, en trattformig inmatningsledning (8, 23) för koldioxidsnön och en skorsten (8, 28) för evaku- ering av gasformig koldioxid, varjämte tråget är försett med ett utlopp (12, 29) och ett avlopp (13). 7804637-2 10 15 12

12. Apparat enligt kravet ll, k ä n n e t e c k - därav, att tråget (14) är uppdelat i tre zoner, nämligen en inmatningszon, en mittzon och en slutzon, varvid rotorarmarna (16) i mittzonen har en dubbel serie vingar, som utgöres av dels en första serie vingar (18) för återföring av små partiklar av livsmedelsprodukten n a d till inmatningszonen, dels en andra serie vingar (19) för matning av stora partiklar av livsmedelsprodukten åt motsatt håll mot slutzonen; att det mellan tràgets mittzon och slutzon finns en skiljevägg (20) med en ränna (21), som förbinder mittzonen med slutzonen, varjämte trägets övre del i inmatningszonen är försedd med inmat- ningsledningar(22) för livsmedelsprodukten, vilka led- ningar är regelbundet fördelade runt den trattformiga inmatningsledningen (23) för koldioxidsnön, medan skor- stenen (ll, 28) för evakuering av gasformig koldioxid är anordnad i mittzonen och slutzonen är försedd med förstofçningsorgan (26) för tillsats av ytterligare livs- medelsprodukt som skall frysas.