SE465008B

SE465008B - PROCEDURE AND DEVICE FOR THE FREEZING OF A LIQUID

Info

Publication number: SE465008B
Application number: SE8503698A
Authority: SE
Inventors: D N Anderson
Original assignee: Apv Crepaco Inc
Priority date: 1984-08-03
Filing date: 1985-08-02
Publication date: 1991-07-15
Also published as: IT1184802B; DE3525366C2; DK351885A; DK169884B1; JPH0437695B2; JPS6147147A; KR860001532A; SE8503698D0; KR920004889B1; DK351885D0; BE903008A; SE8503698L; FR2568452A1; FR2568452B1; IT8521815A0; CA1262056A; DE3525366A1; NL8501623A

Description

465 008 2 ringsbetingelser i största möjliga utsträckning. 465 008 2 ring conditions to the greatest possible extent.

Följaktligen är det ett huvudsyfte med den föreliggande upp- finningen att anvisa ett förfarande och en apparat för utfrys- ning av en vätskeformig livsmedelsprodukt som är innesluten i en form eller ett hålrum, med en öppning för mottagning av en uppmätt kvantitet av produkten, kyld vätska under tryck genom munstycken, med en flödesarea som ger ett flöde med låg hastighet vilket faller på formarnas eller hålrummens utsidor intill öppningen, och genom gravita- organ för fördelning av en tionsinverkan strömmar längs hålrummens ytor. Hastigheten vid vilken värme överförs till den kylda vätskan minskar alltefter som den strömmar från öppningen till formens eller hålrummets nedre gränsvägg.Accordingly, it is a principal object of the present invention to provide a method and apparatus for freezing a liquid food product enclosed in a mold or cavity, with an opening for receiving a measured quantity of the product, cooled liquid. under pressure through nozzles, with a flow area giving a flow at a low velocity which falls on the outside of the molds or cavities adjacent to the opening, and through gravity means for distributing a tion impact flowing along the surfaces of the cavities. The rate at which heat is transferred to the cooled liquid decreases as it flows from the opening to the lower boundary wall of the mold or cavity.

Den kylda vätskan fördelas vidare i enlighet med den förelig- gande uppfinningen, från ett samlingsrör till en serie regel- bundet utplacerade stigrör vilka sträcker sig uppåt, och är försedda med fördelningsmunstycken vilka riktar låghastighets- flöden av kyld vätska mot den övre änden av en nedhängande långsträckt avsmalnade form eller hålrum, formad så att dess tvärsnittsarea, projicerad i ett plan vinkelrät mot dess symmetriaxel, minskar mot bottnen eller den nedre gränsväggen.The cooled liquid is further distributed in accordance with the present invention, from a manifold to a series of regularly spaced risers which extend upwards, and are provided with distribution nozzles which direct low velocity flows of cooled liquid towards the upper end of a suspended elongated tapered shape or cavity, shaped so that its cross-sectional area, projected in a plane perpendicular to its axis of symmetry, decreases toward the bottom or lower boundary wall.

Den kylda vätskan riktas mot ett större område på hålrummet) vilket ökar hastigheten med vilken värme överförs från det vätskeformiga sötsaksmaterialet eftersom temperaturskillnaden är störst i detta område.The cooled liquid is directed towards a larger area of the cavity) which increases the rate at which heat is transferred from the liquid sweet material as the temperature difference is greatest in this area.

Vidare elimineras dimbildning av den kylda vätskan, som ett resultat av att ett låghastighetsflöde riktas mot formens eller hålrummets yta. I enlighet med teknikens ståndpunkt rik- tas höghastighetsflöden av kylvätska mellan hålrummen, och direkt mot hålrumsstaget som bär formarna eller hålrummen. Då flödena träffar formstagets flata yta,.övergår flödet till droppform, varvid dropparna till viss del stannar kvar på de av formstagen uppburna och nedhängande formarnas utsidor.Furthermore, mist formation of the cooled liquid is eliminated, as a result of a low velocity flow being directed towards the surface of the mold or cavity. In accordance with the state of the art, high-velocity flows of coolant are directed between the cavities, and directly towards the cavity strut that carries the molds or cavities. When the flows hit the flat surface of the mold stay, the flow changes to drop form, whereby the drops to some extent remain on the outside of the mold supports supported and hanging.

Dropparna som ansamlas på formarnas utsidor åstadkommer ut- frysning eller stelning av sötsaksmaterialet som innesluts i i . 465 0GB/ 3 dessa. Förutom att en dimma alstras ;ng.a omvandlingen av hög- hastighetsströmmen, förorsakar uppdelningen av flödet termisk ineffektivitet eftersom en onödig värmemängd absorberas av den kylda vätskan då denna går emot formarnas ytor.The droplets that accumulate on the outside of the molds cause freezing or solidification of the confectionery material contained in i. 465 0GB / 3 these. In addition to the formation of a mist due to the conversion of the high speed stream, the division of the flow causes thermal inefficiency because an unnecessary amount of heat is absorbed by the cooled liquid as it goes against the surfaces of the molds.

I de bifogade ritningarna visar Fig. 1 ett längdsnitt i planvy av en sötsakstillverkningsmas- kin inkluderande en utfrysningsmetod och -apparat i enlighet med den föreliggande uppfinningen, fig.2 en förstorad planvy av en del, som visar förhållandet mellan uttömningsstigrören för den kylda vätskan och formarna eller hålrummen som innehåller det frysningsbara sötsaksmate- rialet, fig. 3 ett förstorat snitt, huvudsakligen längs linjen 3-3 i fig. 2, fig. 4 en planvy, sedd längs linjen 4-4 i fig. 1, och fig. 5 en sprängvy i perspektiv av munstyckena avsedda för fördelning av kyld vätska.In the accompanying drawings, Fig. 1 is a longitudinal sectional plan view of a confectionery manufacturing machine including a freezing method and apparatus in accordance with the present invention; Fig. 2 is an enlarged plan view of a part showing the relationship between the discharge risers of the cooled liquid and Figs. 3 are an enlarged sectional view taken substantially along line 3-3 of Fig. 2; Fig. 4 is a plan view taken along line 4-4 of Fig. 1; and Fig. 5 is an enlarged sectional view of the molds or cavities containing the freezing sweet material; an exploded perspective view of the nozzles intended for distribution of cooled liquid.

Den föreliggande sötsaksmaskinen som visas i fig.l, och som generellt betecknas med siffran 10, är föremål för den ameri- kanska patentansökningen nrv604,776, ingiven 27 april 1984.The present confectionery machine shown in Fig. 1, generally designated by the numeral 10, is the subject of U.S. Patent Application No. 604,776, filed April 27, 1984.

Innehållet i denna ansökning inkorporeras i den föreliggande ansökningen genom hänvisning.The contents of this application are incorporated into the present application by reference.

Beskrivningen av den maskin som visas i fig. l kommer att be- gränsas till vad som är nödvändigt för förståelse av den före- liggande uppfinningen. Även om föremålet för den föreliggande uppfinningen kommer att beskrivas som tillhörig maskinen som visas i fig. 1, bör det observeras att uppfinningen kan använ- das i vilken miljö som helst där en kyld vätska kan användas för åstadkommande av utfrysning av en produkt som inryms i en form eller ett hålrum. Maskinen 10 är försedd med kedjehjul 12 och 14, monterade på en lämplig stödkonstruktion (ej visad), 1 . f., 465 008 4 och fastsatta på axlar 16 och 18 som sträcker sig på tvären och som befinner sig på ett avstånd från varandra i längdrikt- ningen, och kedjehjulen driver kedjorna 20 längs en sluten sträcka inklusive en övre nivå 22 och en nedre nivå 24 (reach). På regelbundna avstånd bär kedjorna upp formstag 26 som sträcker sig på tvären, vilka stag vart och ett bär upp en uppsättning formar eller hålrum 28.The description of the machine shown in Fig. 1 will be limited to what is necessary for an understanding of the present invention. Although the object of the present invention will be described as belonging to the machine shown in Fig. 1, it should be noted that the invention can be used in any environment where a cooled liquid can be used to effect freezing of a product contained in a mold or a cavity. The machine 10 is provided with sprockets 12 and 14, mounted on a suitable support structure (not shown), 1. f., 465 008 4 and attached to axles 16 and 18 which extend transversely and which are spaced apart in the longitudinal direction, and the sprockets drive the chains 20 along a closed distance including an upper level 22 and a lower level 24 (reach). At regular intervals, the chains support transverse struts 26, each strut supporting a set of molds or cavities 28.

Under maskinen och med en utsträckning i huvudsak över hela maskinens längd finns en trâgkonstruktion 30 monterad, vilken har till funktion att samla upp ooh medelst en pump 32 fördela saltlake vid en förhöjd temperatur till en serie samlingsrör 34, i och för avfrostning av formarna så att en färdigställd sötsak C tillåts avlägsnas därifrån. Dessutom finns en vänd- ningsmekanism 36, medelst vilken sådana formstag i vilka en eller flera sötsaker kvarstannat i formarna, vändes 1800 så att hålrummens påfyllningsöppningar vänds nedåt. Därefter pumpas en rengöringsvätska av någon lämplig sammansättning medelst en pump 38, genom spraystänger 40, varvid hög hastig- hetsstrålar av rengöringsvätskan riktas mot hålrummen. Det ut- tvättade sötsaksmaterialet uppsamlas i ett försänkt parti 42 i trågkonstruktionen 30, och de upp- och nedvända formstagen kvarhålles i sitt upp- och nedvända läge. Därefter utsätts hålrummen för en hygieniseringsvätska som sprutas ut från sprutstavar 44. Formstagen vänds på nytt med en vändningsmeka- nism 46, med liknande konstruktion och arbetssätt som vänd- ningsmekanismen 36, så att hålrummen återfår en orientering i vilken mynningarna är vända uppåt.Under the machine and to an extent substantially over the entire length of the machine, a trough structure 30 is mounted, which has the function of collecting and by means of a pump 32 distributing brine at an elevated temperature to a series of manifolds 34, in order to defrost the molds so that a finished sweet C is allowed to be removed therefrom. In addition, there is a turning mechanism 36, by means of which such dies in which one or more sweets remain in the molds are turned in 1800 so that the filling openings of the cavities are turned downwards. Thereafter, a cleaning liquid of any suitable composition is pumped by means of a pump 38, through spray rods 40, whereby high velocity jets of the cleaning liquid are directed towards the cavities. The washed-out confectionery material is collected in a recessed portion 42 in the trough structure 30, and the inverted mold stays are retained in their inverted position. Thereafter, the cavities are subjected to a sanitizing liquid which is sprayed out from spray rods 44. The mold bars are inverted again with a turning mechanism 46, with a similar construction and working method as the turning mechanism 36, so that the cavities regain an orientation in which the orifices face upwards.

Allt eftersom efterföljande formstag 26 fortlöper längs det övre läget 22, tömmer en konventionell påfyllnings- eller ut- tömningsmekanism 48 en uppmätt kvantitet sötsaksmaterial i varje hålrum på ett formstag. Det bör observeras att mellan- rummet mellan respektive formstag 26 som.löper längs den övre nivån 22, är avsevärt mindre än i den nedre återföringsnivån 24, och i praktiken är formstagen placerade mycket nära intill varandra (fig.2). Stagen kan vara utformade med en list, såsom listen 50, till bildande av en solid vägg som tjänar u, I ' 465 088 till att =ånska tendensen för saltlake att komma in i respek- tive hâlx 28, och för att således undvika eller minska möj- ligheten tlsl förorening.As subsequent forming rods 26 extend along the upper position 22, a conventional filling or discharging mechanism 48 empties a measured quantity of confectionery material into each cavity of a forming rod. It should be noted that the gap between the respective forming rods 26 running along the upper level 22 is considerably smaller than in the lower return level 24, and in practice the forming rods are placed very close to each other (Fig. 2). The struts may be formed with a strip, such as the strip 50, to form a solid wall which serves to desire the tendency of the brine to enter the respective neck 28, and thus to avoid or reduce the possibility of contamination.

En uppsamlingstank 52 för saltlake sträcker sig under och i huvudsak längs hela den övre nivåns 22 längd, och i denna tank finns anordnat en uppsättning rör 54 som är förbundna med varandra, och som utgör en uppsamlingsrörenhet till vilken det tillförs kall saltlake från en kylningsenhet via en ledning 56, och återförs till kylningsenheten medelst ett sugrör (ej visatL som är förbundet med en kanal 58 där saltlaken uppsamlas. Saltlake som förts till rören 54, förs vidare till en uppsättning stigrör 60 som fördelar kall saltlake mot hålrummens 28 utsidor, allt eftersom dessa fortlöpande fram- förs längs kedjans 20 övre nivå 22.A brine collecting tank 52 extends below and substantially along the entire length of the upper level 22, and in this tank is arranged a set of pipes 54 which are connected to each other, and which form a collecting brine unit to which cold brine is supplied from a cooling unit via a line 56, and is returned to the cooling unit by means of a suction pipe (not shown) connected to a channel 58 where the brine is collected. Brine carried to the pipes 54 is passed to a set of risers 60 which distribute cold brine to the outsides of the cavities 28, as these are continuously conveyed along the upper level 22 of the chain 20.

När ett formstag förs framåt från tömningsmekanismen 48, i pilens R riktning, d.v.s från höger till vänster sett i fig. 1, stelnar sötsaksmaterialet fortlöpande. Formstagen placeras momentant under en införingsmekanism 62 för pinnar. Varje hål- rum som innehåller delvis stelnat sötsaksmaterial förses med pinnen 64, vilken delvis inbäddas i sötsaksmaterialet och har ett utskjutande parti som utgör ett grepp som gör det lättare att konsumera sötsaken.When a tie rod is advanced from the emptying mechanism 48, in the direction of the arrow R, i.e. from right to left seen in Fig. 1, the confectionery material solidifies continuously. The tie rods are momentarily placed under a pin insertion mechanism 62. Each cavity containing partially solidified confectionery material is provided with the pin 64, which is partially embedded in the confectionery material and has a projecting portion which forms a grip which makes it easier to consume the confectionery.

De på varandra följande formstagen 26, med pinnar införda i varje hålrum 28, fortlöper mot en uttagningsstation 66, som i s;mverkan med den avfrostningsvätska som tillförs till samlingsrören 34, har till funktion att samtidigt avlägsna en hel rad frusna sötsaker C från formen och att transportera dem till en förpackningsmekanism.The successive mold rods 26, with sticks inserted into each cavity 28, proceed towards a removal station 66, which, in effect with the defrosting liquid supplied to the manifolds 34, has the function of simultaneously removing a whole series of frozen sweets C from the mold and transport them to a packaging mechanism.

I enlighet med ett särdrag hos den föreliggande uppfinningen, finns anordnat organ för fördelning av kyld saltlake, genom att ett flertal låghastighetsflöden riktas mot hålrummens 28 utsidor, vid ett område nära eller intill formstagen 26, eftersom detta är det område där den största mängden sötsaks- material föreliggeru Även om den föredragna konfigurationen 465 nos Q på de olika formarna 28 är långsträckta avsmalnande kroppar, bör det noteras att formar med skilda konfigurationer kan användas, och att sprutsystemet för saltlake enligt den föreliggande uppfinningen kan omarrangeras på ett sådant sätt att flödet av saltlake riktas så att man erhåller en initial kontakt med det formområde där den största massan av frysbart material föreligger.In accordance with a feature of the present invention, means are provided for distributing cooled brine, by directing a plurality of low velocity flows toward the outsides of the cavities 28, at an area near or adjacent the mold struts 26, as this is the area where the largest amount of sweetener is present. Although the preferred configuration 465 nose Q on the various molds 28 are elongate tapered bodies, it should be noted that molds of different configurations can be used, and that the brine spray system of the present invention can be rearranged in such a way that the flow of brine directed so as to obtain an initial contact with the mold area where the largest mass of freeze-free material is present.

Fig. 2 och 4 återger ett föredraget sätt att fördela kyld vätska över formarnas eller hålrummens 28 övre partier. Som nämnts ovan matas saltlake till rören 54 medelst en tillför- selledning 56. Kyld vätska från rören 54 införs i stigrör 60, vilka utgörs av rektangulära ledningar, och töms ut längs si- dorna via munstycken med relativt stor flödesarea, utformade i ett lock 68, medelst fästorgan 70. Det riktade flödet av kyld vätska visas som är löstagbart anslutet till stigrören 60 med vektorerna 72, såsom visas i fig. 2 och 4.Figs. 2 and 4 show a preferred method of distributing cooled liquid over the upper portions of the molds or cavities 28. As mentioned above, brine is fed to the pipes 54 by means of a supply line 56. Cooled liquid from the pipes 54 is introduced into riser 60, which consists of rectangular pipes, and is discharged along the sides via nozzles with a relatively large flow area, formed in a lid 68 , by means of fasteners 70. The directed flow of cooled liquid is shown which is releasably connected to the risers 60 with the vectors 72, as shown in Figs. 2 and 4.

Fig. 5 visar ytterligare detaljer på stigrören 60 och det tillhörande locket 68. Stigrören är försedda med kanalen 74 genom vilken saltlake leds från rören 54 uppåt mot locket 68.Fig. 5 shows further details of the risers 60 and the associated cover 68. The risers are provided with the channel 74 through which brine is led from the tubes 54 upwards towards the lid 68.

Locket 68 är underskuret till bildande av en centralt belägen skiljevägg 76 och i huvudsak halvcirkulära utsprång 78. På detta sätt uppdelas den kylda fluiden från kanalen 74 i två flöden, vilka vart och ett uppdelas i två flöden så att man erhåller ett flödesmönster som antyds av vektorna 72 i fig. 4.The lid 68 is undercut to form a centrally located partition 76 and substantially semicircular projections 78. In this way, the cooled fluid from the channel 74 is divided into two flows, each of which is divided into two flows so as to obtain a flow pattern indicated by the vectors 72 in Fig. 4.

När formstagen 26 transporteras av kedjorna 20 i riktningenk, kommer hålrummen 28 i varje formstag att träffa på flöden av kyld vätska, som representeras av vektorerna 72, allt eftersom formstagen fortlöper längs den övre nivån 22, och alla utsidor på formarna 28 väts av flödena av kyld vätska; vilket framgår av fig. 4. Orienteringen på formarna 28, vilkas större dimen- sion är på tvären mot förflyttningsriktningen, väljs så att uppehållstiden för den kylda vätskan som anbringas mot formar- nas 28 utsidor, maximeras när de individuella flödena 72 kommer i initial kontakt med frontytan 28a, och när formen flyttas framåt med ytan 28b. Vid ytterligare förflyttning av *I ; 465 008,1, = formen träffas denna av ytterligare ett flöde av kyld vätska, varvid också ytan 28b och den bakre ytan 28c. Vid beaktandet av geometrin och förhållandet mellan stigrören 60 och formarna i respektive individuellt formstag, inses det att vart och ett av de fyra flödena av'kyld vätska som töms ut av varje stigrör 60, samverkar till att successivt väta och skapa en film av kyld vätska på utsidan av varje individuell form 28 längs kedjans 20 övre nivå 22. Såsom nämnts ovan hålles hastigheten på de individuella flödena av kyld vätska tillräcklig låg, så att droppbildning inte uppstår. Även om det bästa sättet att utöva uppfinningen har beskrivits och visats häri, är det uppenbart att modifiering och varia- tion kan göras utan att man avviker från uppfinningens idé.As the mold struts 26 are transported by the chains 20 in the direction of inclination, the cavities 28 in each mold strut will encounter flows of cooled liquid represented by the vectors 72 as the mold struts continue along the upper level 22, and all exteriors of the molds 28 are wetted by the flows of cooled liquid; as shown in Fig. 4. The orientation of the molds 28, the larger dimension of which is transverse to the direction of movement, is chosen so that the residence time of the cooled liquid applied to the outside of the molds 28 is maximized when the individual flows 72 come into initial contact. with the front surface 28a, and when the mold is moved forward with the surface 28b. Upon further movement of * I; 465 008.1, = the mold is hit by a further flow of cooled liquid, the surface 28b and the rear surface 28c also. Considering the geometry and relationship between the risers 60 and the molds in each individual mold bar, it will be appreciated that each of the four flows of cooled liquid discharged from each riser 60 cooperates to successively wet and create a film of cooled liquid. on the outside of each individual mold 28 along the upper level 22 of the chain 20. As mentioned above, the velocity of the individual streams of cooled liquid is kept sufficiently low so that droplet formation does not occur. Although the best mode of practicing the invention has been described and shown herein, it is apparent that modification and variation may be made without departing from the spirit of the invention.

Claims

1. A method of freezing a liquid contained in a mold (28) having an open end for receiving a freezeable liquid product and having the shape of an elongate tapered body whose cross-sectional area at the upper end is larger than at the opposite end, characterized in that a cooled liquid is fed to nozzles (68, 76) located very close to the upper end of the mold, that continuous flows (72) out of the nozzles are generated and maintained, that the flows are directed at low speed towards the upper end of the mold to convert substantially all the flows into a layer of cooled liquid covering the outside of the mold, that the mold is oriented so that by the action of gravity the fluid flows towards the end of the mold opposite to the upper end, and that the cooled liquid , as it flows from the upper end to the opposite end draws heat from the liquid product enclosed in the mold, at a rate which is substantially proportional to the reduced mass. of entrapped liquid product in order to improve uniform freezing thereof.

Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising on the one hand at least one mold (28), which has an upwardly facing opening at its upper end for filling the mold with a freeze-free liquid product and which has the shape of an elongate, disposable narrowing body whose cross-sectional area at the upper end is larger than that at the opposite end, and a plurality of nozzles for directing flows of frozen liquid towards the mold, characterized by an inlet collecting pipe (54) arranged below the mold, a plurality of risers (60) arranged on either side of the mold in close proximity thereto and connected at their lower ends to the manifold, each riser then terminating xwu then .l Q 465 ooši in a nozzle formed lid (68) located at the upper end of the mold with the larger cross-sectional area and below the open opening of the mold and lugs (76, 78) arranged in the lid for dividing the flow of cooled liquid and for directing the spread the streams (72) of cooled liquid directly to the upper ends of the outer wall surfaces (28a, 28b, 28c) of the molds. .I I eo