專利名稱：用于施行兩種低溫液體的噴射來冷卻和/或深度冷凍產(chǎn)品的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于利用低溫液體來冷卻和/或深度冷凍一腔室的內(nèi)容物的方法的領(lǐng)域。本發(fā)明尤其涉及在以下類型的裝置中冷卻食品隧道、混合器、攪拌器、研磨器或揉面器、攪乳器、鼓(書面語言中為“滾筒”)等，該裝置的內(nèi)容物然后可成為固態(tài)或糊狀一如肉的情況，或者成為液體。
背景技術(shù)：
盡管在下文中更具體地說明食品的情形，但本發(fā)明決不應(yīng)局限于它們的情形，本發(fā)明更加普遍地涉及許多其它產(chǎn)品，且尤其是經(jīng)歷此類低溫冷卻操作的化學(xué)品、生物產(chǎn)品、干細(xì)胞等。
在下文中，更詳細(xì)地描述研磨攪拌器的情形以便更好地理解所面臨的問題的概念。在此類使用低溫液體來冷卻研磨攪拌器中的食品的應(yīng)用中，優(yōu)選使用CO2,原因在于其在狀態(tài)變化時(shí)傳遞大量制冷量的能力?？紤]肉混合器的示例，公知存在大量與使用液態(tài)CO2——尤其是通過噴射到攪拌器的底部中——來改善低溫液體與肉之間的熱交換條件有關(guān)的文獻(xiàn)。例如，參見文獻(xiàn)US4476686 和 EP744578。在肉領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)際上相當(dāng)廣泛并標(biāo)志著(所涉及的產(chǎn)品范圍很寬，例如碎牛肉(牛肉，小牛肉)、肉末、絞肉(香腸等)、碎禽肉(奶酪火腿、炸塊等))攪拌器中的溫度控制必須非常有效的領(lǐng)域-需要補(bǔ)償與混合和切碎有關(guān)的機(jī)械加熱；-希望獲得適合隨后的加工的質(zhì)地。但應(yīng)注意，由于若干原因，該行業(yè)對(duì)研磨攪拌器的溫度控制的需求指向液氮的使用。不過公知對(duì)于液氮而言，狀態(tài)變化時(shí)的制冷量的利用率為對(duì)于CO2的情況下的一半。在下文中，隨后歸納用于在此類攪拌器中高位或低位噴射CO2或氮的方法的主要特征。高位COo啼射:-僅利用CO2的固相，但冷凍效率在20bar下有利地為64kcal/kg。-該技術(shù)要求最佳進(jìn)料水平并需要出料喇叭筒(噴射器)的數(shù)量適于將干冰沉積在肉的整個(gè)表面上而不形成成團(tuán)的干冰，但必須了解高位噴射方案較容易。-其特征在于固態(tài)肉/固態(tài)干冰相非常容易混合，干冰在產(chǎn)品的中心生成。-該技術(shù)仍具有萃取干冰的風(fēng)險(xiǎn)，因此優(yōu)選采用溢流萃取法。-該技術(shù)通常局限于小型混合器和小的產(chǎn)量(通常每年不足100噸)。-CO2還具有抑制細(xì)菌效果，其限制了微生物的生長。筒位氣噴射:
-如上所述，該技術(shù)受在I.5bar下約為36kcal/kg的低冷凍效率限制。-其特征還在于該技術(shù)具有冷點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)并因此難以分配。-因此，高位氮噴射使得需要監(jiān)控和控制低噴射壓力。-由于所有這些原因，應(yīng)注意，高位氮噴射使用得不是很多。低位CO2和氮噴射它使得可利用低溫流體的狀態(tài)變化的潛熱以及氣體的一部分比熱。氣體的這種利用取決于與產(chǎn)品的接觸時(shí)間。盡管在高位噴射中液氮與CO2相比具有很大的冷凍效率障礙，但在低位噴射中，氮的冷凍效率接近CO2的冷凍效率(氣體與產(chǎn)品之間的接觸時(shí)間使得可利用這些氣體)。此外，氮具有提供了比CO2低得多的脂肪與水的溶解度的優(yōu)點(diǎn)。在低位氮噴射中，所觀察到的流體消耗比低位CO2噴射大20%左右。 在本申請(qǐng)全文中，應(yīng)理解，并且這是本發(fā)明的目的之一，能夠具備一種用于在此類裝置中且尤其在低位噴射流體的攪拌器中冷卻產(chǎn)品的新穎方法將是有利的，該方法使得能夠更好地利用氣體且尤其是使得可利用在現(xiàn)有方法中目前未被利用的氣體的部分。

發(fā)明內(nèi)容
如在下文中將更詳細(xì)地看到的，用于利用與產(chǎn)品相接觸的低溫液體在冷卻裝置中冷卻產(chǎn)品的根據(jù)本發(fā)明的方法的特別之處在于，由于不是噴射單一流體而是噴射兩種流體——液氮和液態(tài)CO2——并通過CO2與氮之間的制冷量/負(fù)大卡(frigorie)交換而將獲得氣體的更好利用，根據(jù)本發(fā)明，液氮和液態(tài)CO2可在所述裝置的至少兩個(gè)噴射點(diǎn)分開噴射，或者通過在噴射點(diǎn)本身執(zhí)行混合而噴射。通過再次理解在攪拌器中的低位噴射的示例的情形中的概念，根據(jù)本發(fā)明的用于利用在腔室的底部中的材料團(tuán)塊內(nèi)噴射的低溫液體冷卻被容納在該腔室(混合器、攪拌器、研磨器等類型)中的產(chǎn)品團(tuán)塊的方法的特別之處在于，由于兩種流體一氮和co2—而不是單一流體的噴射，并且通過CO2與氮之間的制冷量交換，將獲得氣體的更好利用。因此，本發(fā)明涉及一種用于利用在腔室的底部中的材料團(tuán)塊內(nèi)噴射的低溫液體在冷卻裝置中冷卻產(chǎn)品、尤其是食品的方法，所使用的裝置為混合器、攪拌器或者研磨器或揉面器類型的腔室，所述腔室可容納待冷卻的產(chǎn)品的團(tuán)塊，其特征在于，將兩種低溫液體——氮和CO2—噴射到所述腔室的底部中的材料團(tuán)塊內(nèi)，所述液氮和所述液態(tài)CO2要么在所述裝置的至少兩個(gè)噴射點(diǎn)分開噴射，要么通過在至少一個(gè)噴射點(diǎn)就地產(chǎn)生混合物而噴射。應(yīng)注意，在大量與將低溫液體噴射到低溫冷卻裝置中有關(guān)的文獻(xiàn)當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)EP1887296涉及用于供應(yīng)產(chǎn)品冷卻裝置的低溫混合物的生產(chǎn)。該文獻(xiàn)認(rèn)為經(jīng)由分開的路線噴射不同流體是不理想的，其推薦在冷卻腔室上游產(chǎn)生混合物并噴射該預(yù)先制成的混合物，該混合物然后通過使用上游混合腔室等而以很常見的方式與致冷劑(氣態(tài)和/或液態(tài)和/或固態(tài)致冷劑)混合。下文將尤其經(jīng)由比較示例而且經(jīng)由極為有效的在攪拌器型裝置上的連接點(diǎn)處產(chǎn)生混合物的方法證實(shí)，該文獻(xiàn)所作出的分析在低位噴射的攪拌器的情形中是錯(cuò)誤的一方面分開噴射液氮和液態(tài)CO2而另一方面通過在攪拌器上的噴射點(diǎn)處產(chǎn)生混合物而低位噴射液氮和液態(tài)CO2的混合物提供了良好的結(jié)果，并且通過CO2與氮之間的制冷量交換有效地實(shí)現(xiàn)了氣體的更好利用。
根據(jù)本發(fā)明的方案之一，在所述腔室的頂部另外設(shè)有強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)，所述強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)使得可回收并利用低溫液體的低位噴射所致的冷氣體的冷凍能力。該強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)可利用例如風(fēng)扇或者利用渦輪形成，例如，舉例而言，配設(shè)有5個(gè)傾斜45 °的葉片的O. 38kff型風(fēng)扇。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方法之一，通過在所述裝置的至少一個(gè)噴射點(diǎn)產(chǎn)生所述混合物而在所述噴射點(diǎn)噴射氮和CO2這兩種低溫液體，所使用的噴射器使得可以在所述噴射點(diǎn)處執(zhí)行所述兩種液體之間的制冷量交換。根據(jù)這種在噴射點(diǎn)處執(zhí)行混合的方案的形式之一，所使用的噴射器是同心、雙管式噴射器，液態(tài)CO2優(yōu)選經(jīng)過外管(“最冷”溫度經(jīng)過內(nèi)側(cè)，“最高”溫度經(jīng)過外側(cè)，與環(huán)境溫 度相接觸)。根據(jù)這種在噴射點(diǎn)處執(zhí)行混合的方案的另一形式，所使用的噴射器為同心、三管式噴射器，優(yōu)選地采用以下方式使用流體-液氮經(jīng)過內(nèi)管；-液態(tài)CO2進(jìn)入第一管和與第一管同心的第二管之間的環(huán)形空間；-液氮進(jìn)入最外側(cè)的第三管和與第三管同心的第二管之間的環(huán)形空間。如下文將更好地說明的，申請(qǐng)人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)清楚表明，噴射兩種低溫液體而不是一種液體對(duì)支配這種冷卻方法的若干參數(shù)和性能有積極作用。在絕不受申請(qǐng)人以下提出的說明限制的前提下，可認(rèn)為很有利地發(fā)生以下現(xiàn)象。兩種低溫液體被噴射到所述裝置中，并且CO2與氮之間發(fā)生制冷量交換，所述交換如將要可見的那樣非常有價(jià)值。尤其是見證了所形成的干冰的過冷卻(sous-refroidissement)(公知在大氣壓下，所噴射的液態(tài)CO2轉(zhuǎn)化為干冰和氣體形式)，該過冷卻增加了向產(chǎn)品傳遞制冷量的能力。此外，通過考慮混合器、攪拌器等中的此類低位噴射情形，在此很可能見證以下事實(shí)液氮通過將其熱量/卡路里釋放到產(chǎn)品中而在裝置頂部產(chǎn)生具有非常低的溫度的氣體，并且朝裝置頂部上升的氣態(tài)CO2隨后在與該氣體頂部空間(ciel)中存在的極冷的氮?dú)庀嘟佑|時(shí)固化，該干冰可再次返回而與產(chǎn)品相接觸并將其制冷量傳遞至該產(chǎn)品(以與“高位噴射”方法中相同的方式)。此外，應(yīng)理解，對(duì)這種混合器的頂部增加的強(qiáng)制對(duì)流的存在(例如，通過設(shè)置風(fēng)扇)也可增加這些傳遞。此外，本發(fā)明可采取以下技術(shù)特征中的一個(gè)或多個(gè)-所述兩種流體在所述裝置上的至少兩個(gè)噴射點(diǎn)處分開噴射，并且施行以下三個(gè)用于控制所述方法的步驟i)連續(xù)噴射所述兩種流體直到在被處理的產(chǎn)品團(tuán)塊中獲得設(shè)定點(diǎn)溫度；j )在給定的停止時(shí)間期間(例如數(shù)十秒，例如30秒)停止噴射；k)測(cè)量被處理的團(tuán)塊中的溫度如果測(cè)得的溫度大致等于期望的設(shè)定點(diǎn)溫度，則將所述攪拌器轉(zhuǎn)換至停機(jī)模式，而如果測(cè)得的溫度大于設(shè)定點(diǎn)溫度，則重新起動(dòng)噴射直到達(dá)到所述設(shè)定點(diǎn)溫度。用語“停機(jī)模式”應(yīng)理解為意味著攪拌(以及噴射)的停止，操作人員然后可在他認(rèn)為合適的時(shí)候清空攪拌器。
此實(shí)施例對(duì)于處理顯著不同(數(shù)量，質(zhì)量，尤其是脂肪含量等方面)批次的材料特別有利，并且尤其適合以下事實(shí)如將進(jìn)一步看到的，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)處理時(shí)間的明顯縮短和因此大幅提高的生產(chǎn)率，從而在任何時(shí)間都不面臨與被處理的產(chǎn)品的量相應(yīng)地產(chǎn)生不同溫度的風(fēng)險(xiǎn)的前提下縮短了必須執(zhí)行的循環(huán)時(shí)間。-根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方法，為了避免將干冰帶入冷卻裝置的萃取系統(tǒng)，需要促進(jìn)產(chǎn)品對(duì)在所述腔室頂部中生成的干冰的吸收，于是提出將萃取系統(tǒng)確定大小為不會(huì)促進(jìn)能夠傳送干冰的氣體速率。盡管期望的氣體速率將因冷卻裝置的構(gòu)造而異，但根據(jù)本發(fā)明，將優(yōu)選使用稱為“溢流萃取”的萃取。需要提及的是，冷卻或冷凍設(shè)備領(lǐng)域中的技術(shù)人員了解這些稱為“溢流萃取”的萃取(如以下在圖7中高度示意性地示出)的原理，其中要么在設(shè)備與萃取管路之間留下空間，要么在一個(gè)位置切割萃取管路本身。
本發(fā)明情形中的這種構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)尤其如下―“中斷”使得此類冷氣體的排出所致的冷凝物能夠排出，同時(shí)限制這些冷凝物返回設(shè)備中的風(fēng)險(xiǎn)；―“中斷”使得可限制排出速率，且尤其可避免超速排出和因此將使得不僅可排出氣體而且可排出在攪拌器的頂部中形成的干冰的速率(根據(jù)如由于本發(fā)明而獲得的上述制冷量交換機(jī)制)。-根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方法，對(duì)供應(yīng)所述裝置的液氮儲(chǔ)器采用液相的壓力調(diào)節(jié)(對(duì)罐底部的調(diào)節(jié))，以便促進(jìn)到達(dá)所述裝置的液氮的量被調(diào)節(jié)的狀態(tài)，而不管氮儲(chǔ)器的充填水平和因此液體的高度(“液柱”)如何。對(duì)于罐底部的這種調(diào)節(jié)的實(shí)施例，可參考文獻(xiàn)W02004/005791A2，例如，通過調(diào)節(jié)儲(chǔ)器頂部的氣體的壓力，例如通過使從儲(chǔ)器底部抽取的液體蒸發(fā)以便形成輸送到所述儲(chǔ)器頂部的氣體。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)因而將從以下結(jié)合附圖經(jīng)由說明但不隱含任何限制而給出的描述變得更加顯而易見，在附圖中-圖I是現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)混合器(例如肉混合器)的示意性表示，該混合器具有兩個(gè)槽，在混合器的每一側(cè)采用位于混合器底部的一系列液氮噴嘴；-圖2示出了在具有一個(gè)槽的攪拌器中實(shí)施本發(fā)明的一種方法，其中利用在槽的同一側(cè)執(zhí)行的兩種流體的兩個(gè)分開噴射；-圖3提供了根據(jù)本發(fā)明的方案之一的混合腔室的頂部(罩蓋)的局部視圖，該頂部設(shè)有通過具有五個(gè)傾斜45°的葉片的兩個(gè)風(fēng)扇形成的強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)；-圖4提供了本發(fā)明的方案的試驗(yàn)以及比較試驗(yàn)的一覽表；-圖5提供了使得可在噴射點(diǎn)處執(zhí)行混合的雙管式噴射器的一個(gè)示例；-圖6提供了使得可在噴射點(diǎn)處執(zhí)行混合的三管式噴射器的一個(gè)示例；以及-圖7提供了結(jié)合混合器的頂部示出溢流萃取結(jié)構(gòu)的局部圖。
具體實(shí)施方式
圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)混合器(例如肉混合器)的下部，該混合器具有兩個(gè)槽2和3，其中在該裝置的每一側(cè)采用了一系列低溫流體例如液氮噴嘴。圖中通過標(biāo)號(hào)5象征性地示出了連接到混合器的壁的低溫液體噴嘴，噴嘴本身由有利地如該圖I中所示那樣位于噴嘴之上的輸送和供應(yīng)軌道7經(jīng)由軟管6供應(yīng)。為了不多余地使該圖雜亂，混合器的轉(zhuǎn)子軸的軸線由具有標(biāo)號(hào)4的簡單十字代表，如圖I所示的混合器的每個(gè)槽一個(gè)軸線。如在審視該圖I時(shí)可理解的，噴嘴沿各槽的壁的位置(角度β )以及各噴嘴相對(duì)于水平方向的傾角(角度α )在此情形中對(duì)于以下目的具有有利的值一方面，防止低溫液體射流的路徑與混合器的軸和轉(zhuǎn)子交叉(避免形成冷點(diǎn)的任何風(fēng)險(xiǎn))，同時(shí)包含被容納在混合器中的待冷卻產(chǎn)品團(tuán)塊的最大部分，而且，另一方面，由于噴嘴相對(duì)于水平方向的傾斜，當(dāng)隨后用水清洗混合器時(shí)，防止該水能夠回流到低溫液體供應(yīng)管路中。因此，認(rèn)為大約45°的相對(duì)于豎直方向的角度β提供了良好的結(jié)果，并且至少 10°的相對(duì)于水平方向的角度α是有利地采用的設(shè)置。如上所述，圖3提供了混合腔室(罩蓋)的頂部的局部視圖，其頂部在此設(shè)有由具有五個(gè)傾斜45°的葉片的兩個(gè)風(fēng)扇形成的強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)。在此示出的方法當(dāng)然只是一個(gè)示例性實(shí)施例，可設(shè)想諸多其它構(gòu)造(風(fēng)扇數(shù)量、每個(gè)風(fēng)扇的葉片數(shù)量、傾斜度等)而不偏離本發(fā)明的范圍。圖3所示的對(duì)流系統(tǒng)是用于以下提出的實(shí)踐示例和比較示例(具有或不具有高位對(duì)流)的對(duì)流系統(tǒng)。圖5提供了雙管式噴射器的一個(gè)示例，其使得可在噴射點(diǎn)處執(zhí)行混合并因此在同一噴射點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)兩種氣體之間的制冷量交換。如根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，液態(tài)CO2經(jīng)過外管，這促進(jìn)了氮對(duì)CO2的冷卻，限制了熱增量，并且使得可易于對(duì)氮產(chǎn)生文丘里效應(yīng)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的，這種噴射器將尤其由于本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的可清洗性原因而優(yōu)選地通過快速連接機(jī)構(gòu)連接到所涉及的裝置，例如具有低位噴射的攪拌器。圖6本身示出了使得可在噴射點(diǎn)處執(zhí)行混合的三管式噴射器的一個(gè)示例。在此示出的方法采用以下方式使用流體-液氮經(jīng)過內(nèi)管；-液態(tài)CO2進(jìn)入第一管和與第一管同心的第二管之間的環(huán)形空間；-液氮進(jìn)入最外側(cè)的第三管和與第三管同心的第二管之間的環(huán)形空間。在此還應(yīng)理解，這種布置促進(jìn)了旨在冷卻液態(tài)CO2的兩種流體之間的接觸。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的雙管式或三管式噴射器(其使得可在攪拌器上的噴射點(diǎn)處執(zhí)行混合)，諸如圖5和6的情形中所示的噴射器，可通過很簡單的噴射器供應(yīng)部件和快速連接機(jī)構(gòu)供應(yīng)并連接到所述的裝置，但也可設(shè)想使用更復(fù)雜的噴射器供給閥，以使得能夠自動(dòng)控制流體在噴射器的各個(gè)通道之間的分配(例如由氣動(dòng)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的閥)。在下文中詳細(xì)說明了在用于冷卻肉團(tuán)塊的攪拌器的情形中本發(fā)明的實(shí)施例和比較示例的條件-使用Hobart牌攪拌器，其具有單個(gè)槽(如圖2示意性地所示，并且當(dāng)存在對(duì)流時(shí)其與附圖3相對(duì)應(yīng))；-低位噴射系統(tǒng)使用位于所述槽的同一側(cè)的兩個(gè)噴射器，以及被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)電磁閥(將清楚地理解，可設(shè)想在每一側(cè)上、在同一側(cè)上等的其它噴射構(gòu)型、數(shù)量并且將根據(jù)運(yùn)行狀況且尤其是根據(jù)攪拌器的類型、攪拌器的大小等進(jìn)行選擇)。根據(jù)本發(fā)明，可使用很簡單的市售噴射器如簡單孔口式噴射器，或者更精密的噴射器，如申請(qǐng)人已如文獻(xiàn)EP744578和EP2041026中所述開發(fā)的噴射器。-所使用的低溫流體源·使用在15bar和_20°C下儲(chǔ)存的液態(tài)CO2的儲(chǔ)器，該儲(chǔ)器被放置在稱/天平上以便評(píng)估消耗；·使用處于3. 6bar的壓力下的液氮儲(chǔ)器，該儲(chǔ)器在此也被放置在稱上以便評(píng)估消耗； -所處理的產(chǎn)品為已進(jìn)行第一粗磨的含有20%脂肪的無骨制造的散裝新鮮牛肉(冰點(diǎn)-1°C，含水量62%，冰點(diǎn)之上的比熱O. 85kcal/kg，冰點(diǎn)之下的比熱O. 36kcal/kg，潛熱55kcal/kg)；-預(yù)先研磨的肉的初始溫度在從3.5°C至4°C的范圍內(nèi)，研磨后的基準(zhǔn)溫度為大致-I。。。-利用低位CO2噴射，一個(gè)混合循環(huán)的平均時(shí)間在該工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通常為12分鐘。-所遵循的協(xié)議·結(jié)合在攪拌器中的新鮮無骨制造的散裝物的溫度測(cè)量。 連續(xù)噴射低溫液體，使用或不使用強(qiáng)制對(duì)流(63赫茲)，基于兩個(gè)聯(lián)系并被監(jiān)控的因素-研磨器中的肉的溫度為-O.6°C至_1°C ；-馬達(dá)電流強(qiáng)度為6安培。 同時(shí)ο通過鉗式電流表顯示攪拌器的電流強(qiáng)度。ο記錄攪拌器內(nèi)部、攪拌器外側(cè)的溫度(與罩蓋的開啟/閉合相對(duì)應(yīng))和萃取氣體的溫度?！y(cè)量無骨制造的散裝物在研磨之后的溫度?！び缮a(chǎn)負(fù)責(zé)人檢查研磨制造的散裝物以及在下游形成的牛排的外觀和質(zhì)地，所述檢查通過對(duì)所形成的產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)菌分析而補(bǔ)充。 對(duì)150kg批量的肉進(jìn)行試驗(yàn)(視所涉及的試驗(yàn)而定，重復(fù)該試驗(yàn)3到4次，以確保觀察結(jié)果的良好的可再現(xiàn)性和代表性)。 在所有情形中，所述試驗(yàn)使用簡單型噴射器(連接到混合器的簡單管路)。-試驗(yàn)No.I-對(duì)照例單獨(dú)噴射液氮，不使用附加對(duì)流。-試驗(yàn)No.2-根據(jù)本發(fā)明不使用對(duì)流的試驗(yàn),按照?qǐng)D2分開噴射兩種低溫液體(在混合器同一側(cè)的兩個(gè)噴射器)。-試驗(yàn)No.3 :與No. 2相同的試驗(yàn)，但在此另外使用高位對(duì)流。換言之，這些試驗(yàn)的特征在于恒定的在處理結(jié)束時(shí)的電流強(qiáng)度(6A)、恒定的冷凍保持(在處理結(jié)束時(shí)的電流強(qiáng)度仍相同)、恒定的所使用并預(yù)先研磨的無骨制造的散裝物、恒定的處理批次重量、恒定的在期望研磨之后的設(shè)定點(diǎn)溫度(大致-1°C)。將試驗(yàn)結(jié)果集合在以下圖4中提供的表格中，所述結(jié)果使得可得出以下結(jié)論-通過實(shí)施本發(fā)明，清楚地觀察到處理時(shí)間的縮短，這種縮短甚至高于當(dāng)使用附加高位對(duì)流時(shí)；-還清楚地觀察到所使用的流體的消耗的減少。這種消耗的減少必然與根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行的CO2的過冷卻有關(guān)，而且與加熱現(xiàn)象的限制有關(guān)，從而改善了熱傳遞；-強(qiáng)制對(duì)流的存在使得可進(jìn)一步改善這些性能(處理時(shí)間和消耗)中的每一個(gè)；
-換言之，處理持續(xù)的時(shí)間越短，因此使用馬達(dá)的時(shí)間就越短，這使得能夠輸入更少的源自外部的卡路里并且更低的馬達(dá)傳遞至系統(tǒng)的機(jī)械能；-相對(duì)于該場(chǎng)所的常規(guī)處理?xiàng)l件傳遞至團(tuán)塊的制冷量相同，該傳遞因此已得以改善，不論所述處理是否存在對(duì)流或者不存在高位強(qiáng)制對(duì)流。更具體而言，該過程的優(yōu)化必然與累積效應(yīng)的協(xié)同作用有關(guān)。兩種流體的使用使得可通過在材料團(tuán)塊內(nèi)噴射的經(jīng)過過冷卻的CO2進(jìn)行操作，同時(shí)形成能夠使朝腔室頂部逸散的氣態(tài)CO2重新固化的冷氣體頂部空間。此外，當(dāng)使用高位強(qiáng)制對(duì)流時(shí)，應(yīng)理解這僅增強(qiáng)了這些效應(yīng)。關(guān)于這種強(qiáng)制對(duì)流的作用，這些結(jié)果無疑證明了以下事實(shí)引入腔室頂部的這種強(qiáng)制對(duì)流對(duì)在被處理的團(tuán)塊上執(zhí)行的制冷量的整體傳遞有顯而易見和積極的作用?？紤]到所處理的緊湊團(tuán)塊，或者考慮到在處理期間可用的時(shí)間一該時(shí)間看起來可能過短，這看起來可能矛盾?？稍噲D提供以下解釋通過比較，在常規(guī)的低溫隧道中，安裝O. 20kff/m2的風(fēng)扇以便實(shí)現(xiàn)80W/m/K的對(duì)流。根據(jù)本發(fā)明，且值得一提的是，通常可在每平方米上安裝7. 5kff,以便實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)可在200W/m2/K左右的對(duì)流,這種對(duì)流強(qiáng)度相當(dāng)大。 可認(rèn)為本發(fā)明的狀況于是部分地接近沖擊型對(duì)流。
權(quán)利要求
1.一種用于利用在腔室的底部中的材料團(tuán)塊內(nèi)噴射的低溫液體在冷卻裝置中冷卻產(chǎn)品、尤其是食品的方法，所使用的裝置為混合器、攪拌器或者研磨器類型的腔室，所述腔室能夠容納待冷卻的產(chǎn)品的團(tuán)塊，所述方法的特征在于，在所述腔室的底部中的所述材料團(tuán)塊內(nèi)噴射兩種低溫液體一氮和CO2,所述液氮和所述液態(tài)CO2要么在所述裝置的至少兩個(gè)噴射點(diǎn)處分開噴射，要么通過在至少一個(gè)噴射點(diǎn)就地產(chǎn)生混合物而噴射。
2.如權(quán)利要求2所述的冷卻方法，其特征在于，在所述腔室的頂部中另外設(shè)有強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使得能夠回收并利用所述低溫液體的低位噴射所致的冷氣體的冷凍能力。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的冷卻方法，其特征在于，通過在所述裝置的至少一個(gè)噴射點(diǎn)產(chǎn)生所述混合物而在所述噴射點(diǎn)噴射氮和CO2這兩種低溫液體，所使用的噴射器使得能夠在所述噴射點(diǎn)處執(zhí)行所述兩種液體之間的制冷量交換。
4.如權(quán)利要求3所述的冷卻方法，其特征在于，所使用的噴射器為同心、雙管式噴射器，所述液態(tài)CO2優(yōu)選地經(jīng)過外管。
5.如權(quán)利要求3所述的冷卻方法，其特征在于，所使用的噴射器為同心、三管式噴射器，所述噴射器優(yōu)選地采用以下方式使用所述流體 -液氮經(jīng)過內(nèi)管； -液態(tài)CO2進(jìn)入第一管和與所述第一管同心的第二管之間的環(huán)形空間； -液氮進(jìn)入最外側(cè)的第三管和與所述第三管同心的所述第二管之間的環(huán)形空間。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的冷卻方法，其特征在于，在所述裝置上的至少兩個(gè)噴射點(diǎn)處分開噴射所述兩種流體，并且施行以下三個(gè)用于控制所述方法的步驟 i)連續(xù)噴射所述兩種流體直到在所處理的產(chǎn)品團(tuán)塊中達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度； j)停止所述噴射一給定的停止時(shí)間； k)測(cè)量所處理的產(chǎn)品團(tuán)塊中的溫度，并且如果測(cè)得的溫度大致等于所述設(shè)定點(diǎn)溫度，則將所述攪拌器轉(zhuǎn)換為停機(jī)模式，而如果測(cè)得的溫度大于所述設(shè)定點(diǎn)溫度，則重新起動(dòng)所述噴射直到達(dá)到所述設(shè)定點(diǎn)溫度。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的冷卻方法，其特征在于，所述裝置設(shè)有氣體萃取機(jī)構(gòu)，并且這些機(jī)構(gòu)屬于稱為溢流萃取的類型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在冷卻裝置中冷卻材料、尤其是食品的方法，所述冷卻完全或部分通過使所述材料與低溫液體相接觸而執(zhí)行。所述方法的特征在于通過噴射兩種低溫液體——氮和CO2——來執(zhí)行所述接觸。液氮和液態(tài)CO2要么分開噴射到所述裝置的至少兩個(gè)噴射點(diǎn)中，要么通過在所述噴射點(diǎn)處混合兩種低溫流體而噴射。本發(fā)明在所采用的裝置為混合、批量混合或研磨腔室的情況下有用，其中在所述腔室的底部執(zhí)行向所述材料體部內(nèi)的噴射。
文檔編號(hào)A23L3/375GK102781245SQ201080055335
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者F·庫贊, M·佩羅特米諾, N·法松, P·科瓦盧斯基, W·弗雷德里克 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司