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Dokumentenidentifikation DE69230843T2 26.10.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0505222
Titel Verfahren zum Gefrieren
Anmelder L'Air Liquide, S.A. pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude, Paris, FR
Erfinder Lermuzeaux, Andre, F-94370 Sucy en Brie, FR
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69230843
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 13.02.1992
EP-Aktenzeichen 924003874
EP-Offenlegungsdatum 23.09.1992
EP date of grant 29.03.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse F25D 3/11
IPC-Nebenklasse F25D 25/04   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gefrieren eines festen oder pastösen Produkts, insbesondere eines Lebensmittelprodukts, zum Gefrieren mindestens einer seiner Oberflächen.

Das Gefrieren von Lebensmittelprodukten erfolgt in der Regel in Gefriertunneln, in denen die Kälte mit mechanischen Mitteln erzeugt wird.

Diese zu gefrierenden Lebensmittelprodukte sind häufig klebrig und haften auf den Förderbändern des Gefriertunnels, auf denen sie befördert werden, was zu Problemen mit der Instandhaltung und Hygiene führt.

Außerdem können diese Produkte aufgrund ihrer möglicherweise geringen Festigkeit leicht auseinanderbrechen und so bei der Handhabung die vorgesehene Form verlieren. Das ist beispielsweise bei Gemüsepüreebällchen der Fall, deren Handhabung sehr schwierig ist.

Es wurden bereits Verfahren zum Gefrieren von Lebensmittelprodukten vorgeschlagen, bei denen man die zu gefrierenden Produkte auf einen Metallträger aufbringt, dessen Temperatur vorher so weit erniedrigt wurde, daß nur die Oberfläche der Produkte, die mit dem Metallträger in Berührung kommt, gefriert. Die Erniedrigung der Trägertemperatur kann beispielsweise mit Hilfe eines in einer unter dem Träger angeordneten Rinne umlaufenden Tieftemperaturgases erfolgen. Dabei können je nach Art des Trägers und dessen Wärmeleitfähigkeit Temperaturen von etwa -60ºC bis -90ºC erreicht werden.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Verfahren Nachteile aufweisen können, insbesondere bei der Behandlung von besonders klebrigen Produkten, wie z. B. Gemüsepüreebällchen.

Bei diesen Verfahren haften die Bällchen an der Wand, bis ihre Oberfläche genügend weit abgekühlt ist, was eine Latenzzeit ergibt, durch die die Behandlung von Produkten vör der Produktionslinie verlangsamt wird.

Eine derartige Latenzzeit kann somit eine merkliche Produktivitätseinbuße nach sich ziehen.

Ein derartiger Stand der Technik wird in der WO 90/06693 beschrieben, wobei anzumerken ist, daß dieser erste Schritt des Gefrierens der Oberfläche durch Kontakt mit einem gekühlten Träger unmittelbar von einem Arbeitsgang zum vollständigen Gefrieren der Produkte durch Durchlaufen eines angrenzenden Tunnels gefolgt wird.

Man kann aber auch die US-3,228,838, US- 3,498,070 und US-4,843,840 anführen, die das Gefrieren von flüssigen Produkten betreffen, die in Tropfenform bereitgestellt werden können, wobei das vollständige Gefrieren gegebenenfalls einen Schritt des vollständigen Eintauchens des Produkts in ein Tieftemperaturflüssigkeitsbad umfaßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Verhinderung des Haftens der zu gefrierenden Produkte auf dem Träger, selbst wenn es sich dabei um sehr klebrige Produkte handelt, und somit eine wesentlich verbesserte Produktivität und eine sehr leichte Instandhaltung.

Darüber hinaus ist bei einem derartigen Verfahren die Beschaffenheit des Trägers nur von geringer Bedeutung; insbesondere muß das Trägermaterial kein guter Wärmeleiter sein. Nach einem anderen Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man die verwendeten Einrichtungen durch einfache Justierungen leicht auf jede Art von zu gefrierenden Produkten abstellen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zum Gefrieren eines Produkts, insbesondere eines Lebensmittelprodukts, wie es im untenstehenden Anspruch 1 definiert ist.

Es hat sich überraschenderweise erwiesen, daß selbst sehr klebrige Produkte gar nicht auf dem Träger haften, wenngleich der Film nur eine sehr geringe Dicke aufweisen kann.

Ohne Festlegung auf eine bestimmte theoretische Erklärung wird angenommen, daß das behandelte Produkt aufgrund eines Erwärmungsphänomens auf der Oberfläche des Films aus verflüssigtem Gas schwimmt, wodurch jegliches Risiko des Haftens auf dem Träger vermieden wird. Darüber hinaus ermöglicht der direkte Kontakt zwischen dem Produkt und dem Film aus verflüssigtem Gas, dessen Temperatur sehr niedrig sein kann, ein praktisch sofortiges Gefrieren der Produktoberflächen, die mit dem Film aus verflüssigtem gas in Berührung kommen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den zu gefrierenden Produkten im wesentlichen um Lebensmittelprodukte, die in festem Zustand vorliegen können, insbesondere Fisch- oder Fleischscheiben, gegebenenfalls in gehackter Form, Kuchen, Pizzas, ganzes oder geschnittenes Gemüse, oder in pastösem Zustand, wie z. B. Gemüsepüreebällchen.

Neben Lebensmittelprodukten kann man auch industrielle Produkte behandeln, wie z. B. Fette oder Wachse mit Schmelzpunkten in der Nähe von Raumtemperatur. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Behandlung von festen oder pastösen Produkten in Endform, deren Unterseite in direktem Kontakt mit dem Film aus verflüssigtem Gas gefroren werden soll. Diese Produkte weisen im allgemeinen eine mit dem Film in Berührung kommende Oberfläche auf, deren längste Diagonale länger als 1 cm und meistens länger als 3 cm ist. Die Dicke der Produkte liegt üblicherweise zwischen 1 und 20 cm.

Der Film aus verflüssigtem Gas besteht im allgemeinen aus einem nichttoxischen Gas, dessen Siedepunkt vorteilhafterweise unter -150ºC liegt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem verflüssigten Gas um flüssigen Stickstoff.

Die Dicke des Films aus verflüssigtem Gas beträgt gewöhnlich im Mittel weniger als 10 mm und liegt vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm. Besonders vorteilhaft ist der Film- aus verflüssigtem Gas auf der Trägeroberfläche beweglich. Die Strömungsgeschwindigkeit des Films beträgt im allgemeinen weniger als 1,5 m/s und liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 1 m/s. Die Dicke des Films sowie dessen Geschwindigkeit werden im wesentlichen durch die Strömungsrate des dem Träger zugeführten verflüssigten Gases und bei einem ein Gefälle aufweisenden Träger durch den Neigungsgrad des Gefälles gesteuert. Der Fachmann kann die Strömungsrate und gegebenenfalls das Gefälle leicht so einstellen, daß er die gewünschte Dicke und Geschwindigkeit erhält. Wenn der Träger ein Gefälle aufweist, so beträgt dieses vorzugsweise weniger als 10 cm/m und liegt im allgemeinen zwischen 1 und 5 cm/m. Der Träger, auf dem sich der Film aus verflüssigtem Gas befindet, wird in eine Schwingbewegung versetzt, deren Frequenz je nach der für das behandelte Produkt vorgesehenen Geschwindigkeit und damit der gewünschten Kontaktzeit zwischen dem Produkt und dem Film variiert.

Diese Frequenz beträgt im allgemeinen etwa 5 bis 100 Hertz und meistens etwa 7 bis 60 Hertz.

Die Amplitude der Schwingbewegung kann so groß sein, daß die Beschleunigung des Trägers zwischen 20 und 100 m/s² liegt. Diese Amplitude liegt im allgemeinen zwischen 0,2 uns 20 mm und vorzugsweise zwischen 0,3 und 15 mm.

Die Kontaktzeit zwischen dem Film aus verflüssigtem Gas und dem Produkt kann auch über den Winkel zwischen der Schwingbewegungsrichtung und der Trägeroberfläche, der im allgemeinen zwischen 15 und 60 Grad liegt, eingestellt werden. Außerdem kann diese Kontaktzeit auch über die Länge des Trägers, die in der Regel zwischen 1 und 3 m liegt, und gegebenenfalls über dessen Steigung eingestellt werden. Im allgemeinen geht man so vor, daß die Kontaktzeit zwischen dem zu gefrierenden Produkt und dem Film aus verflüssigtem Gas unter 30 Sekunden und vorzugsweise unter 15 Sekunden liegt.

Nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gewinnt man die mindestens eine gefrorene Oberfläche aufweisenden Produkte auf beliebige Art und Weise und gefriert sie danach gegebenenfalls voll ständig, beispielsweise mit Hilfe einer mechanische Kälte erzeugenden Vorrichtung, beispielsweise einem herkömmlichen Gefriertunnel.

Das Material, aus dem der Träger besteht, ist nicht kritisch, sofern das Material niedrigen Temperaturen und Schwingungen widerstehen kann. Somit kann es sich bei dem Material um ein Metall oder eine Legierung, wie z. B. Aluminium oder Stahl, aber auch um einen Verbundwerkstoff oder eine Keramik handeln. Der Träger kann mit einem Isoliermaterial, wie einem Schaumstoff, beispielsweise einem Polyurethan- Schaumstoff, isoliert sein.

Bei dem Schwingungserzeuger kann es sich insbesondere um ein System mit Federn, Stangen oder biegsamen Blättern handeln.

Nach der Abtrennung der mindestens eine gefrorene Oberfläche aufweisenden Produkte kann man das den Film bildende verflüssigte Gas mit beliebigen geeigneten Mitteln zurückführen, beispielsweise mit Hilfe einer Pumpe.

Man kann erfindungsgemäß eine Abzugshaube zum Abziehen der Dämpfe von verflüssigtem Gas verwenden, wobei eine derartige Haube beispielsweise dort angeordnet sein kann, wo der Film aus verflüssigtem Gas und das gefrorene Produkt getrennt werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 und 2 näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, bei der der horizontale Träger mit dem Förderband eines herkömmlichen Gefriertunnels verbunden ist.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann und deren Träger gestuft ist.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, die einen mit Isolierschaumstoff 5 isolierten Trog 1 enthält, dessen Boden einen horizontalen Träger 2 bildet, auf dessen Oberfläche ein Film aus flüssigem Stickstoff 3 umläuft, der mit Hilfe einer am unteren Ende perforierten und über dem stromaufwärts gelegenen Ende des Trägers 2 angeordneten Rinne 4 mit flüssigem Stickstoff versorgt wird.

Der Träger 2 ist über seine Unterseite mit einem System von Aufhängungen 6 und 7 und über ein Tragelement 8 mit einem Schwingungserzeuger 7 verbunden. Das System von Aufhängungen 6 und 10 und der Schwingungserzeuger 7 sind auf einem Sockel 9 befestigt. Die zu gefrierenden Produkte, beispielsweise Gemüsepüreebällchen, werden mit Hilfe einer Leitung 11, die den Abschluß einer nicht gezeigten Herstellungs- und Formgebungskette bildet, auf die Oberfläche des Trägers 2 aufgebracht.

Der den Träger 2 bildende Boden des Trogs 1 geht an seinem stromabwärts gelegenen Ende 13 in eine Platte 14 über, die in den Einzug eines perforierten Förderbands 15 mündet, wodurch die behandelten Produkte gegebenenfalls zum vollständigen Gefrieren einem nicht gezeigten Gefriertunnel zugeführt werden können.

Unter dem Förderband 15 ist ein Aufnahmebehälter 16 vorgesehen, der über eine Ablaufleitung 17 mit einer Wanne 18 zur Rückgewinnung des flüssigen Stickstoffs verbunden ist. Die Wanne 18 ist mit einem Füllstandsanzeiger 19 und einer mit einem vom Füllstandsanzeiger 19 gesteuerten Elektroventil 21 versehenen Leitung 20 ausgestattet. Das Elektroventil 21 ist über eine Leitung 22 mit einer nicht gezeigten Flüssigstickstoffquelle verbunden. Die Ablaufleitung 17 ist an ihrem unteren Ende mit einem Filter 23 versehen. Die Wanne 18 ist auch mit einer Pumpe 24 ausgestattet, die über eine Leitung 25 mit der Rinne 4 verbunden ist.

Die oben beschriebene Vorrichtung kann folgendermaßen betrieben werden: Die zu behandelnden Produkte 11 fallen aus der Leitung 11 auf den beweglichen Film aus flüssigem Stickstoff.

Die vom Schwingungserzeuger 7 erzeugte Schwingbewegung, deren Richtung durch den Pfeil 12 angedeutet wird, verleiht den behandelten Produkten eine ausgewählte Beschleunigung, wodurch sie sich auf der Oberfläche des Trägers 2 in Richtung des Pfeils 26 bewegen können. Die Produkte, deren mit dem Film in Berührung kommende Oberfläche gefroren worden ist, gelangen auf die Platte 14 und werden zum Förderband 15 befördert, von dem sie gegebenenfalls zum vollständigen Gefrieren einem Gefriertunnel zugeführt werden.

Der zum stromabwärts gelegenen Ende 13 des Trägers 2 gelangende Film aus flüssigem Stickstoff strömt über die Platte 14 und dann durch die Perforationen des Förderbands 15 in den Aufnahmebehälter 16. Dann gelangt der flüssige Stickstoff in die Ablaufleitung 17, durchläuft den Filter 23 und wird in der Wanne 18 wiedergewonnen. Die Pumpe 24 ermöglicht die Rückführung des flüssigen Stickstoffs, der durch die Leitung 25 in die Rinne 4 gelangt. Die Strömungsrate des flüssigen Stickstoffs von der Rinne 4 auf den Träger 2 wird so gewählt, daß der Film aus flüssigem Stickstoff eine vorbestimmte Dicke und Geschwindigkeit erhält. Die Flüssigstickstoffverluste infolge von Verdampfung werden durch Zusatz von Ersatzflüssigstickstoff in Wanne 18 ausgeglichen.

Fig. 2 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der den Träger 2 bildende Boden des Trogs 1 mehrstufig ausgeführt ist, so daß die zu behandelnden Produkte sich herumdrehen und somit auf mehreren ihrer Oberflächen gefrieren können. Die Rückgewinnung der gefrorenen Produkte kann beispielsweise mit Hilfe eines geneigten Gitters 27 erfolgen, das auf einem Trichter 28 angebracht ist. Der flüssige Stickstoff kann zur Speisung des Films aus flüssigem Stickstoff auf die oben beschriebene Art und Weise zurückgeführt werden.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1:

Zum Gefrieren von Geflügelwürfeln mit einer Kantenlänge von 20 mm wird eine Vorrichtung verwendet, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Der Träger 2 ist hier 1,2 m lang und 0,21 m breit. Der Träger 2 wird in eine Schwingbewegung mit einer Amplitude von 3 mm und einer Frequenz von 25 Hertz versetzt. Die Strömungsrate des in die Rinne 4 gelangenden flüssigen Stickstoffs beträgt 1000 l/h, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Films aus flüssigem Stickstoff auf der Oberfläche des Trägers 0,3 m/s und seine mittlere Dicke 5 mm beträgt.

Die aus der Leitung 11 auf den Film aus flüssigem Stickstoff fallenden Geflügelwürfel befinden sich bei einer Temperatur von 10ºC. Die Kontaktzeit der Geflügelwürfel mit dem Stickstoff-Film beträgt 9 Sekunden, wonach die Würfel eine Temperatur von -2ºC aufweisen.

So konnte die Unterseite von 160 kg Geflügelwürfeln pro Stunde gefroren werden.

Beispiel 2:

Zum Gefrieren von Blattspinat in Form von 60 · 60 · 20 mm großen Parallelepipeden und einem Einheitsgewicht von 100 g wird die gleiche Vorrichtung verwendet, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wobei der Träger 2 diesmal 3 m lang und 0,6 m breit ist. Der aus der Leitung 11 auf den Film aus flüssigem Stickstoff fallende Spinat befindet sich bei einer Temperatur von 15ºC. Die Kontaktzeit mit dem Stickstoff-Film beträgt etwa 25 Sekunden, wonach die Parallelepipede eine Temperatur von -3,5ºC aufweisen.

So konnte pro Stunde die Unterseite von 800 kg Blattspinat in Parallelepiped-Form gefroren werden. Der Spinat haftet überhaupt nicht auf der Oberfläche des Trägers 2 und läßt sich nach Rückgewinnung leicht handhaben, um gegebenenfalls in einem Gefriertunnel vollständig gefroren zu werden.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Teilgefrieren eines festen oder pastösen Produkts, insbesondere eines Lebensmittelprodukts, bei dem man das Produkt zum Teilgefrieren des Produkts an mindestens einer seiner Oberflächen mit einer Kühlfläche in Berührung bringt, die sich aus der Verwendung eines entweder horizontalen schwingenden oder ein Gefälle aufweisenden Trägers und eines verflüssigten Gases, dessen Siedepunkt unter -30ºC liegt, ergibt, und das Produkt dann von der Kühlfläche abnimmt,

dadurch gekennzeichnet, daß man die folgenden Maßnahmen trifft:

a) die Kühlfläche besteht aus einem Film aus auf den Träger aufgebrachtem verflüssigtem Gas;

b) die längste Diagonale des Produkts ist länger als 1 cm, meistens länger als 3 cm, und die Dicke des Produkts liegt zwischen 1 und 20 cm;

c) die Dicke des Films aus verflüssigtem Gas ist kleiner als die des zu gefrierenden Produkts.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Dicke des Films aus verflüssigtem Gas weniger als 10 mm beträgt und vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Siedepunkt des verflüssigten Gases unter -150ºC liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als verflüssigtes Gas flüssigen Stickstoff einsetzt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger mit einer Frequenz zwischen 5 und 100 Hertz, vorzugsweise zwischen 7 und 60 Hertz, schwingen läßt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger mit einer Schwingbewegung mit einer Amplitude zwischen 0,2 und 20 mm schwingen läßt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Schwingbewegung und die Trägeroberfläche einen Winkel zwischen 15 und 60 Grad bilden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus verflüssigtem Gas beweglich ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Films weniger als 1,5 m/s beträgt und vorzugsweise zwischen 0,1 und 1 m/s liegt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man nur die Oberfläche des Produkts in direkten Kontakt mit dem verflüssigten Gas bringt.







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