TWI339103B - Apparatus and method for freezing food products - Google Patents

Description

1339103 九、發明說明： 【相關申請案之交互參考】 本申請案主張於20〇4年10月！曰申請的第6〇/615,214號專 利申請案之美國臨時專利申請案的申請日期之權利，該案 之揭示内容以全文引用的方式倂入本文中。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於冷卻及凍結食物類產品。 【先前技術】

存在許多可冷凍或凍結產品（例如食物類產品）的方法。 其中一實例需要將產品置放於托盤内。在許多情形中，使 用托盤來增強包裝内產品之顯示效果。亦可使用托盤來盛 裝擬與該產品一起冷凍或凍結的液體（例如，水或調味汁） 。托盤係最終產品包裝之部分。裝載托盤係勞動密集型， 且通常用於特佳類型之產品，該類產品需要一較高價格來 抵消附加之生產成本。然後，將托盤置放於一擱物架上， 且隨後置於一冷凍器或凍結器内，或將托盤置放於正通過 —冷凍器或凍結器之移動帶上。 凍結一產品的另一類型係個別快速冷凍（「jqF」）。使用 IQF凍結產品可提供經凍結但不會黏著在一起的產品。已知 存在數種製作IQF產品之方法。_種製程係在不使產品互相 接觸之情形下簡單地凍結產品。此製程可藉由將一凍結器 帶或搁物架上的單個產品間隔開以使其互相不接觸來實施 。於多數情形下，對於較小的產品不便使用此製程，此乃 因6玄製耘需要工人來佈置饋送至凍結器内之產品且係對人 105460.doc 1339103 力及空間的低效率使用’因此降 •王屋月b力。因此，隨英 欲凍結料塊之變小，其將侖心如典士 丨通者 ”將愈加耗費時間且難於凍結。另一 製程係藉由將產品置放於—瘦建 时 一 建以以使早個料塊保持分離 之托盤或隔段内。由於M 4 附加之成本、勞力及增加之包裝尺 寸，故此並非係一合意之製程。 製作！QF產品之其他方法包括流體化床、氮浸潰或多通道 随道等方法。所有此等方法皆允許將產品隨便置放於一帶 ^來進㈣結。在视鄰的產品料塊之間產生運動來防止黏 著’藉此產生IQF，以使產品料塊保持相互移冑。舉例而言 ，於氮浸潰方法令，當落入一氮浴槽中時不使料塊相互： 觸’且因此料塊會在相互接觸並黏著之前即在氮浴槽表面 處被凍結。多通道隧道方法（包括刮板式隧道）係使料塊反覆 地自一個帶跌落至另一個帶，以在其被凍結結實之前使產 品分開。然而，此等方法中沒有一種適用於處理盛裝於托 盤内之產品’因為習知方法均會使托盤散開且使產品在托 盤中移位。 為有效地處理托盤及IQF產品，應使用適用於一種（而非 兩種）凍結製程的不同類型之設備。於許多情形下，多家既 製作IQF類產品亦製作托盤類產品的公司曾嘗試使用同一 設備來處理該兩種類型的產品。為達成此目的，可在希望 凍結托盤類產品時，藉由移除或繞過該凍結線之IQF部分來 進行嘗試。此通常需要重新佈局設備，且因移除了部分處 理線而導致生產能力降低。 【發明内容】 105460.doc 括一供-種用於冷;束或;東結羞品之裝置，該裝置包 决或：：二’該輸送器用於輸送產品穿過-製冷介質以冷 擇1愈:。。亥等f品’攪動構件，其峨鄰輸送器設置以有選 。讀运器間歇接觸，以使該輸送器自—行走平面移 ，由此在冷;束或，東結期間移位輸送器上之產品，以在冷 凉或凌結期間防止產品黏著於該輸送器或另一產品，㈣ 動構件及輸送器其中至少之一經建造並佈置成彼此分離定 立以使遠輸送器沿該行走平面不間斷地移動；及驅動構件 可與授動構件協力運作以移動該攪動構件，從而使輸 送器及其上面的產品移位。 ，本發明提供一種用於冷卻產品之裝置，該裝置包括一輸 迖器其用於輸送產品穿過一製冷介質以冷卻產品；一攪 動總成’其m換方式與輸送器哺合，以有選擇地與該輸 =器間歇接觸以使輸送器自該行走平面移位，或與輸送器 分離由此使該輸送器沿該行走平面不間斷地移動；及驅動 構件，其可與攪動構件協力運作，以便嚙合或分離該攪動 構件’從而使輸送器及其上面的產品移位。 本發明提供一種個別急速冷凍產品之方法，該方法包括 將輸送器上之產品輸送至一凍結區内；為該凍結區提 供来結構件；及提供攪動構件以有選擇地使該輸送器沿至 部分輸送行走路徑移位，以防止產品在凍结期間點著 於4輪送器或互相黏著；其中該攪動構件及輸送器其中至 ^之一經建造並佈置成彼此分離定位以使該輸送器沿該輸 .送行走路徑不受干擾地移動。 1 〇546〇.d〇c 1339103 【實施方式】 此裝置用於冷卻產品；其以不干擾盛裝於托盤内的一個 產品或多個產品、或有選擇地攪動置放於該輸送器上擬進 行個別急速凍結（IQF)之產品的方式來輸送（例如）_托盤類 產品。該裝置適用於冷凍及凍結食物類產品，諸如（例如） 肉類、雞類及海產食品類產品等。如本文中所使用，冷卻 係指一正進行冷凍或凍結的產品之溫度降低，溫度降低程 度取決於自該產品抽取之總熱量。 該裝置包括-至少由一凸輪及一輸送器（例如，一輸送帶 )構成的複雜之佈置，此可在該等食物類產品正被輸送穿過 冷卻及;東結設備之同時，產生—搜動或振動以在該輸送器 與該等食物類產品之間提供間歇性接觸。-種使用所示裝 f來輸送產品之方法’其中無論係一 IQF產品還係托盤内產 二’'玄方法均不會干擾托盤内的產品。藉由觸動-按紐， 該系統允許1QF或在托盤内凍結產品之靈活性。 該，置提供_㈣於冷;東或;東結產品之系統’且包括一 例如，一輸送帶)，其輸送產品穿過製冷裝置(例如 "|冷裝置）或一製冷介質來冷凍或凍結產品，但其具有 附加之特性，亦一 致動或授動，：由匕"動構件之搜動總成來 撹動“。於某些實施例中，該攪動構件包括一巧 ^^使用_構件有選擇地與輸送器間歇接觸 器上之產/、仃走平面移位，從而在凍結期間移位該輸送 的A U防止產品黏者於輸送器或黏著於正被輸送 ”產…輸送器之授動及任-製冷介f之注入可發生 105460.doc 1339103 在相同或不同的區内。 忒系統可凍結及輸送不同產品形式的不同類型之食物類 產。《，以便在其被輸送穿過該系統時不會有害地影響該產 品之完整性。食物類產品可係IQF或非IQF產品，且舉例而 ‘言，可係需要特殊形狀及定向、撒麵包屑或未撒麵包屑、 經滴汁浸泡或未經涵汁浸泡的生或經烹製產品，或包括任 —類型塗抹層之食物類產品。 於一實施例中，該系統因其可在IQF與非IQF羞品之間轉 換而具靈活性，該等產品包括但不侷限於，允許在製冷器 中分層放置由該裝置輸送並急速凍結之產品。 無論產品/製程類型如何，該裝置及方法皆可使用該輸送 器之總面積以充分利用生產@力，而$會使食物類產:自 位於凍結器外殼與凍結區之入口與出口之間的輸送器區段 被移除。該;東結區可包括一單個;東結區或多個；東結區，其 中該產品之溫度被降低至大約或低於該產品之凍結點。^ φ 發明之裝置可包括一個或複數個冷凍或凍結區。 於該系統之一實施例中，該攪動總成使用一攪動構件， 例如至少一個凸輪，該至少一個凸輪之每一個皆可安裝至 一為旋轉而連接至一驅動構件（例如一鏈）的對應軸。於另一 實施例中，該授動總成包括定位於該凸輪或該等凸輪與該 輸送器之間的中間部件，以使該中間部件可接觸該凸輪^ 將凸輪之撞擊傳遞至該輸送器之承載組件。該凸輪具^ 一 不規則形狀，以使其運動能將一搖擺運動或往復運動賦予 與該凸輪接觸的-個組件或數個組件（例如該輸送器）。該授 -1〇. 105460.doc ，件賦予該輸送器—向前的速度分量，以使每—搜動構 “選擇的時間間隔接觸該帶。於某些實施例中，當正 X輸送的至少_個搜動構件與至少另—個搜動構件係 動:目時T貝穿t玄輸送器產生一脈動樣運動（已觀察到此運 攪動構件經设置以使該等毗鄰區段中之攪動可處於同 相或異相狀態，藉此在該輸送系統上建立一脈衝樣運動。 另外，可藉由調整輸送機構（例如，帶）與攪動構件（例如， 凸輪）之間的交互程度來改變該脈動之振幅及頻率g 4產品之攪動可最大化暴露於製冷介質之產品表面積> /、中4製冷介質與該攪動一起間歇地、同時地或連續地運 作。於該系統之某些實施例中，該攪動總成係設置於該輸 送區段及該製冷設備外殼之部分中或沿其整個長度設置。 於其他實施例中，該攪動總成係設置成給輸送機構提供非 攪動區段後隨攪動區段之交替區段、或攪動區段後隨非攪 動區段之交替區段、或任一合意之佈置。 該攪動可藉由最大化暴露於製冷介質之產品表面積來增 加熱傳導率’此通常在產品觸及其他產品或輸送機構之部 分時不能達成。此導致更均勻之熱傳導，從而導致較短之 决結時間、改良之產量、較高之產品品質及較佳之低溫凍 結效率。與現有凍結設備相比，可達成一 50至1 〇〇°/❶的熱傳 導率之增加及一 25至50%的駐留時間之降低。 參照圖1至3，圖中大致顯示裝置10可被併入一典型的帶 式凍結器内》裝置】0包括一輸送帶】2以使產品I】穿過凍結 )05460.doc 1339103 器外殼14»當其穿過凍結器 外λχ 14之長度時，輸送帶12可 係連續，或可包括數個輸送帶12，使產品轉運適於處理托 盤上產品。外殼14係藉由機械製冷、二氧化碳或氮、或某 一使用致冷介質的其他手— 又（1括低溫與機械製冷技術之 一組合）來冷卻。於圖1中，抱山 匕 T ’係由一二氧化碳或氮喷淋出口 22來提供致冷介質。 …^動總-成-这胞曼-置-以|動—或振—動輸兔

品，以產生— IQF;東結。攪動總成32包括複數個凸輪18。一 包括凸輪18之區段係沿；東結器外殼14之整個區段或其一部 分佈置。每-凸輪18皆安袭於—相應的旋轉軸16 (或一輸送 帶搖動支揮系統’圖未顯示）上。授動總成咖經建造 並佈置有-用於授動輸送帶12的連鎖機構。授動總成处 括凸輪18及轴16,且由鏈2〇或任—其他動力傳動機構來駆動。 凸輪18之旋轉導致其在選定的時間間隔來接觸輸送帶12

，此接觸使輸送帶】2自其行走平面移位。凸輪“之旋轉順 序可交錯（亦即，同相及異相），且其對輸送帶12之間歇但重 複之撞擊會導致輸送帶12被抬高在該行走平面以上，從而 提供輸送帶12之一振動/攪動移動。此動作防止正沿輸送帶 12行進之產品黏著於輸送帶12上或相互黏著。 亦可藉由使用任何其他振動或攪動構件（例如，機械、液 壓、氣動等振動或攪動構件）攪動框架或支撐件28，來振動 輸送帶12。 於一實施例中，當於凍結器中處理不期望被振動或攪動 的產品（例如，圖2所示托盤1 7内之產品）時，將凸輪1 8與輸 I05460.doc 12 送帶12分離即可使該振動/㈣停止。當期望㈣或㈣時 ’當經致動並旋轉或另外移至—位置(其中凸輪18可間歇性 地接觸並移位輸送帶12)時，凸輪18即接觸輸送帶…可使 用諸如風扇24之循環構件來增強IQF或托盤運作模式中之 熱傳導。 如圖4中所示，在運作中，輸送帶】2係藉由一上部帶行走 執％及-下部行走軌38來支撑。抬高上部帶行走軌％來增 加輸送帶！2之邊緣與凸輪18之間的距離，以使凸輪18不接 觸輸送帶12。於此實施例中，巧輪以不產生對輸送帶。之 重複撞擊，以導致輸送帶12被抬高在該行走平面以上。在 不存在因輸送帶12之任何振動/攪動移動而落下輸送帶以 之可能性之情形下，可在輸送帶12上置放一盛器，例如， 如圓2中所示之托盤〗7。 士圓5中所示，可降低上部帶行走軌36之高度以縮短輸送 帶12之邊緣與凸輪18之間的距離，以使凸輪18碰擊輸送帶 12之下表面。於此實施例中，凸輪18引起對輸送帶之重 複撞擊’以使輸送帶12被抬高在該行走平面以上。於一實 施例中可將IQF產品置放在輸送帶12之表面上來進行冷;東 或/東結’以防止該等丨QF相互黏著0 於另一實施例中，當振動或攪動對於處理食物類產品並 非必需時’輸送帶12可經移動或移位來離開凸輪18，而凸 輪18可繼續移動。於此佈置中，輸送帶12不會經受凸輪18 之移位運動，且因此其可沿一連續行走平面行進。當再次 期望振動或攪動輸送帶12時，將輸送帶】2及/或凸輪18皆移 105460.doc 至適當位置内，以使凸輪18以間歇方式重新與輸送帶邮 觸。 於再-實施例中’可將包括凸輪18之授動總成永久地固 持在相料輸送帶12之適當位置中以僅實施吵運作模式。 / I施例中’ 動總成包括至少一個中間部件（未 =示），該中間部件係以下方式設置於輸送帶12與凸輪& ^凸輪18之旋轉接觸該中間部件，且該撞擊導致該中間 邛件接觸輸送帶丨2，使輸$ 之鞠送帶丨2被抬尚在該行走平面以上 ’從而提供輸送帶12之一据叙/捭如你心丄 振動/攪動私動。當振動/攪動對於 處理β物類產品並非必需時 位來離門^ #^時，该（荨）中間部件可經移動或移 1术離開凸輪]8，而 輪8可繼績移動。因此，輸送帶12 並不-里受藉由該（等）_間邱 )間。Ρ件傳遞的凸輪之移位運動，且因 匕八可》口一連續的行走平面 ^ 帶12時，將該(等)" T進。要振動輸送 广間°卩件移至適當位置内，以使凸輪1 8 重新與該（等）中間部件接觸。 輪18 ； 進 步貫施例中，^，笑册 度，且可包括多個設置成與水平線成一角 產品。裝可在料區段之間轉運 段。 4來&動/致動或不搜動/不致動每一區 位於輸送帶丨2上面者 上的保持構件（未顯朴此將產品保持在輸送帶12 者習知，且~ k ~ 4保持構件通常為熟習此項技術 上的突出部分。H )數個破括高在輸送帶12之頂部表面以 田比鄰輪送帶1 2去T ^ °糸諸如側壁1 5或保護軌之構件，以當 105460.doc 行進穿過设備外殼時，將正被移位的產品保持在該 '幾構之表面上該等保護軌可經折合以允許接近輸送 帶12。 於某些實施例中’該攪動總成可包括自推進機構，以在 無外力之情形下達成凸輪18之移動。 於另-實施例中’每一凸輪18可包括—個別馬達。 ，製程包括估計產品熱負載，以控制製冷劑之注入量。 貫％例使用秤或一雷射器或任何其他光學量測構件來 估計/計算產品之體積/重量或該產品之其他特性，以控制有 利於彼產品的製冷介質之注入量。此實施例可使用一感測 器26以感測產品之通過量，該感測器利用一控制器％來致 動閥門34 ’由該閥門來控制製冷劑之注入量。 攪動及注入任一製冷介質可發生在相同之凍結區内或不 同之凍結區内。於該凍結區中所建立的溫度可係等溫、同 流或逆流。為達成較好的熱傳導，可使用對流製程來將製 冷介質均勻地散佈於凍結區内。此等製程可使用（但不侷限 於）風扇、衝擊型或導向型氣體嘴嘴來散佈製冷介質。 本發明之凍結器裝置1 0因能在「振動」模式與非振動或 「隧道」模式之間轉換或交替而允許使用者整合數個單獨 的（IQF及盤裝產品的）凍結線。 總之，端視擬使用的用於特定凍結應用之佈局，本發明 保證在凍結期間所凍結的食物類產品不會相互黏著、合 ί 曰 黏著於輸送該等食物類產品的輸送器或托盤。 應瞭解，本文所述該（等）實施例僅為實例性，且熟習此 105460.doc -15- 項技術者可對本發明實施若干改變及修改，此並不背離本 發明精神及範圍。所有此等改變及修改皆意欲包括於本發 明上述範圍内。進一步，所揭示的所有實施例未必呈替代 實施例形式，此乃因本發明之各種實施例可經組合以提供 合意之結果。 【圖式簡單說明】 為更全面理解本發明’必需參照以下附圖，其中：

圖1顯示一用於冷凍及凍結不同類型之個別急速凍結食 物類產品之裝置。 圖2顯示該裝置之一部分，其中該食物類產品盛裝於一托 盤内。 圖3顯示一圖1所示裝置之輸送器及攪動構件之視圖。 圖4顯示-與圖i中所示裝置之授動構件分離的輸送器之 視圖。

視圖 圖5顯示-與圖i中所示裝置之搜動構件喷合的輸送器之 【主要元件符號說明】 10 裝置 11 產品 12 輸送帶 14 凍結器外殼 15 側壁 16 軸/旋轉軸 17 托盤 I05460.doc -16- 1339103 18 凸輪 20 鍵 22 噴淋出口 24 風扇 26 感測器 28 支撐件 30 控制器 32 攪動總成 34 閥門 36 上部帶行走執 38 下部行走軌 105460.doc

Claims (1)

1339103 十、申請專利範圍： 1 ·—種用於冷凍或凍結產品之裝f， — 且其包括： 一輸送器，其用於輸送該等產σ ; 東或凌結該等產品； ^穿過-致冷介質以冷 攪動構件，其經設置毗鄰於該 ， 輸送器間歇接觸，從而使該輸送器自—二=擇地與°玄 由此在冷束結期間移位該輸送 Ή面移位， 防止該等產品在冷凍或凍結 著的δ"產品，以 產品中之其他產品，該搅動二:::該輸送器或該等 -經建造並佈置成彼此分離 使二其中至少之 平面不受干擾地移動；& 冑该輸送器沿該行走 驅動構件，其可與該 2構件’從™器及其上面==_動 .求項1之裝置，其中該等產品係=Γ:。 3.如請求们之裝置，其中 “勿類產… 該至少—個凸輪 構件包括至少—個凸輪且 5. 驅動構件的對應軸。固係安袭至一為旋轉而連接至該 如：Ϊ:1之裝置其中該驅動構件包括-鏈。 戈口《月求項]之裝詈， 該輸送器之間的中間部；步包括一設置於該攪動構件與 間歇接觸傳遞至該輸將該搜動構件之該選擇性 面移位。 攸而使6亥輸迗器自其行走平 6 ·如叫求項1之裝置，苴中兮 且包括多個輸送器器係與Γ水平線成一角度 八用以使產。口在该多個輸送器 I05460.doc 區段之間輸送。 7.如請求項# φ # 非攪動區/ 送器包括交替設置的攪動及 致Atf1之裝置，其中該製冷介質包括機械致冷或低溫 又冷其中至少之一。 9‘如請求項1之梦罟 ^ ^ L 氣動播中錯由使用機械構件、液壓構件、 礼動構件、或電磁 # „ 千八τ至乂之一來攪動框架或支撐 附加移位該輸送器。 1 0 .如請求項1夕壯 之衷置，其中該輸送器係— 1 1 ·如請求項丨〇之梦罢 持在，雄 輸送帶包括-用於將產品保 符在该帶上的保持構件。 2::未項U之裝置’其中該保持構件包括至少一個保護 ϋ，之裝置’其進—步包括感測構件，其用於感測 忒#產品之特性以決定 的量。 扠供至忒等產品之該致冷介質 14· -種用於冷卻產品之裝置，其包括： 一輸迗3 ’其用於輸送該等產 卻該等產品； 、致令7丨以冷 一攪動總成，其以5 』k ,pa g. ,* 、 式，、5玄輸送器嚙合以選擇性 地間歇接觸該輸送器λ .,ώ ^ 攸而使§玄輸送器自該行走平面移 典… 藉此使該輸送器沿該行走平面不 爻干擾地移動；及 丨1 驅動構件，盆可盘兮坡J 4 攪動構件協力運作，以嚙合或分 105460.doc 離該攪動構件以使該輪送器及其上面的該等產品移位。 °:求項14之裝置，其中與該輸送器嚙合之該攪動總成 使。玄輪送器上的該等產品移位’以防止該等產品在凍結 期間相互黏著。 。 «求項14之裝置’其中與該輸送器嚙合 使該輪送器上的該等產品移位，以在洗…：動、 產㈣著於該輸送H或防止料產品Μ於置放在該輸 送器上的一盛器之該表面上。 17.如凊求項16之裝置，其中該盛器係一托盤。 I月求項14之裝置’其中該等產品係食物類產品。 丨二請求項14之裝置，其中該搜動構件包括至少一凸輪且 。乂至上~個凸輪之每一個係安| ^ μ 尔女哀至—為旋轉而連接至該 驅動裝置的對應轴。 20.如請求項19之裝置，其中該至少如 /、甲4至夕一個凸輪之每一個包括 一個別馬達。 A如請求項14之裝置，其中該驅動裝置包括一鏈。 22. 如請求項14之裝置，其 括—中間部件，該中間 #件故置於該攪動構件與該輸送 ,,^ ^ 圮态之間，以將該攪動構 件之该選擇性間歇接觸傳 白H 1寻遞至°亥輸达器，以使該輸送器 自其仃走平面移位。 23. 如請求項Μ之裝置，其中該製冷 溫冷其中至少之-。 ^包括機械致冷或低 24.如請求項1 4之裝置 2 5.如請求項14之裝置 其中該輸送器係—帶。 其進一步包括感測構件’該感測構 I05460.doc 1339103 件用於感測該等產品之特十生 該致冷介質的量。 以決定擬提供至該 專產 品之 26. —種個別快速凍結產品 、万法’其包括： 將一輸送器上之產品輪送入一；束結區内 為該凍結區提供凍結構件；及 提供搜動構件以沿至少呼.菜 王乂 4運輸行程路徑之部分 地移位該輸送器，以防止胃# 、 輸送器或相互黏著； 歹人

經建造並佈 έ玄輸送行走 其中該攪動構件及該輸送器其中至少之— 置成佈置成彼此分離定位，以使該輸送器沿 路徑不受干擾地移動。 27. 如請求項26之方法，其中該攪動構件包括至少—個凸輪 ，該至少—個凸輪將力賦予輸送該等產品之該輸送器/ 28. 如請求初之方法，其包括驅動該至少_個凸輪，該至 少一個凸輪安裝至一連接用於旋轉之軸上。 29. 如請求項27之方法，其包括將該輸送器與該至少一個凸 輪其中至少之一與另一個分離定位，以使該輸送器沿該 輸送行走路徑不受干擾地移動。 30.如請求項26之方法，其包括在該攪動構件與該輸送器之 間設置一中間部件以將該至少攪動構件之該選擇性間歇 接觸傳遞至該輸送器，以使該輸送器自該輸送行走路徑 移位，且將該中間部件遠離該輸送器定位以使該輸送器 沿其行走平面不受干擾地移動。 3 1.如請求項27之方法’其包括當接觸該輸送器之該至少— 105460.doc i1339103 個凸輪與至少另_ 脈動樣運動。 個凸輪係異相時在該輸送器上產生 32·如請求項31之方法，其包括籍由調整該輸送器與該至少 一個凸輪之間的互動程度來改變該脈動樣運動的振幅及 頻率。 3 3 ·如請求項2 6之方法，其中該凍結裝置係機械致冷或低溫 致冷其中至少之一。

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