DE2733297A1 - Thawing frozen prod. esp. food with HF or UHF radiation - while prod. surface is cooled with electrostatic cryogenic spray - Google Patents
Thawing frozen prod. esp. food with HF or UHF radiation - while prod. surface is cooled with electrostatic cryogenic sprayInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Auftauen gefrorenerMethod and device for thawing frozen foods
oder liefgekühlter Produkte Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zwi schnellen Auftauen gefrorener oder tiefgekUhlter Produkte (landwirtschaftliche Produkte, Lebensmittel, Pharmazeutika, Medikaiente oder andere Produkte), das die Wirkung einer Strahlung mit hoher Frequenz und einer elektrostatischen Zerstäubung von Tiefattemperaturflüssigkeit kombiniert. or flow chilled products. The invention relates to a method and a device for rapid thawing of frozen or frozen products (agricultural products, foodstuffs, pharmaceuticals, medicines or others Products) that have the effect of a radiation of high frequency and an electrostatic Combined atomization of low temperature liquid.
Es ist bekannt, daß das Auftauen von tiefgekühlten oder gefrorenen Produkten darin besteht, daß man sie von einer Temperatur von etwa -180C (oder tiefer) auf die Umgebungstetperatur Ubergehen läßt, damit es möglich wird, sie zu verbrauchen oder damit eventuelle zusätzliche Behandlungen erleichtert werden. Diese Erhöhung der Temperatur, insbesondere im Falle von landwirtschaftlichen Lebensmitteln, kann sich in natUrlicher Weise vollziehen, indem man das Produkt in Kontakt mit einer Atmosphäre bringt, die bei einer geeigneten Temperatur (z.B. positiv) ventiliert wird, oder indem man das Produkt in Wasser taucht, das auf einer angemessenen Temperatur gehalten wird. It is known that the thawing of frozen or frozen Products consists in removing them from a temperature of about -180C (or lower) to the ambient temperature to allow it to be consumed or to facilitate any additional treatments. This increase the temperature, especially in the case of agricultural food take place naturally by doing the Product in contact with an atmosphere that is at a suitable temperature (e.g. positive) ventilated, or by immersing the product in water at an appropriate level Temperature is maintained.
Diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie eine sehr lange Zeit benötigen. Wirkungsmäßig ist es so, daß die Wiedererwärmung zunächst an der Oberfläche erfolgt, die sich in Berührung mit der Luft oder der Flüssigkeit befindet, danach im Volumen des Produktes, wenn die Wärme in das Produkt eindringt; dabei ist es so, daß dieses Eindringen von der Wärmeleitfähigkeit des Produktes abhängt, die bei landwirtschaftlichen Lebensmitteln allgemein niedrig ist; die erforderliche Dauer der vollständigen Wiedererwärmung des Produktes ist infolgedessen oft unzulässig groß. These methods have the disadvantage that they take a very long time require. In terms of effect, the rewarming takes place first on the surface which is in contact with the air or the liquid, afterwards in the volume of the product when the heat enters the product; it is there so that this penetration depends on the thermal conductivity of the product, the is generally low in agricultural food; the required As a result, the duration of the complete rewarming of the product is often inadmissible great.
Es ist dagegen bekannt, daß die Verwendung von Wellen mit hohen Frequenzen oder mit Ultrahoch- bzw. Höchstfrequenzen eine beträchtliche Herabsetzung der Zeiten des Auftauens ermöglicht. Gemäß diesem bekannten Verfahren setzt man das aufzutauende Produkt einer intensiven Strahlung geeigneter Frequenz (z.B. 27 MHz oder 915 MHz oder sogar 2450 MHz) aus. Die Energie der Strahlung wird im Volumen des Produktes absorbiert und hier in der Form von Wärme abgeführt, wodurch die Wiedererwärmung des Produktes bewirkt wird. Die Behandlungszeit ist infolgedessen außerordentlich kurz, und sie liegt in der Größenordnung von einigen Minuten. It is known, however, that the use of waves with high frequencies or with ultra-high or maximum frequencies a considerable reduction in the times thawing enabled. According to this known method, one sets the one to be thawed Product of intense radiation of a suitable frequency (e.g. 27 MHz or 915 MHz or even 2450 MHz). The energy of the radiation is in the volume of the product absorbed and dissipated here in the form of heat, thereby rewarming of the product is effected. As a result, the treatment time is extraordinary short, and on the order of a few minutes.
Trotzdem ist das Auftauen, das man durch ein solches Verfahren erzielt, sehr heterogen, wodurch die Anwendung dieses Verfahrens auf Endtemperaturen unterhalb von etwa OOC beschränkt wird. Im Ergebnis ist es so, daß die Wellen dann, wenn sie gut in das wiederzuerwärmende Volumen eindringen, trotzdem nach der Maßgabe ihres Eindringens geschwächt werden, und zwar in der Weise, daß es zu einem Temperaturgradienten kommt, durch den der Kern des Produktes kälter als seine Oberfläche bleibt. Wenn man die Temperatur von OOC im Kern des Produktes überschreitet, dann erhält man allgemein auf der Oberfläche wesentliche Brandstellen, und zwar insbesondere an eckigen bzw. spitzen Stellen, an denen die Wärmezufuhr in bevorzugter Weise stattfindet. Even so, the thawing achieved by such a process is very heterogeneous, which makes the application of this process to final temperatures below is limited by about OOC. As a result, the waves when they penetrate well into the volume to be rewarmed, nevertheless according to your requirements Penetration are weakened in such a way that there is a temperature gradient comes, which keeps the core of the product colder than its surface. If you have the Temperature exceeds OOC in the core of the product, then one generally obtains Significant burns on the surface, especially on angular or pointed points where the heat supply takes place in a preferred manner.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen eine Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, mit denen dieser Nachteil vermieden wird. Zu diesem Zweck wird mit der Erfindung die Wirkung einer Strahlung hoher Frequenz, die dazu bestimmt ist, das Produkt wieder zu erwärmen, und die Wirkung einer elektrostatischen Zerstäubung einer Tiefsttemperaturflüssigkeit, die dazu bestimmt ist, die Oberfläche des Produktes auf einer niedrigen Temperatur zu halten, wodurch Brandstellen vermieden werden, kombiniert. The present invention aims to provide a method and an apparatus be created with which this disadvantage is avoided. To this end, will with the invention the effect of a high frequency radiation, which is intended is to reheat the product, and the effect of electrostatic atomization a cryogenic liquid intended for the surface of the product keep it at a low temperature, thereby avoiding burns, combined.
Die Technik der elektrostatischen Zerstäubung einer Tiefsttemperaturflüssigkeit ist als solche bekannt, insbesondere durch die FR-PS 71 13294, die auf eine Anmeldung vom 15. April 1971 zurückgehrt und den Titel hat "Verfahren und Vorrichtung zur elektrostatischen Zerstäubung von Tiefsttemperaturflüssigkeiten". Aber diese bekannte Technik wird zum Gefrieren oder zum Tiefkühlen von landwirtschaftlichen Lebensmittelprodukten angewandt. Ein elektrostatischer Zerstäuber umfaßt einen Diffusor, der die Tieftsttemperaturflüssigkeit in feine, elektrisch geladene Tröpfchen umwandelt, sowie eine Einrichtung, mit der um das zu behandelnde Produkt ein elektrisches Feld erzeugt wird; die durch den Diffusor erzeugten Tröpfchen folgen den Linien des elektrischen Feldes und treffen auf die Oberfläche des zu behandelnden Produktes auf, wo sie sich in erheblich gleichmäßiger Weise niederschlagen, so daß infolgedessen eine kräftige Kühlung der Oberfläche sichergestellt wird. Diese Tröpfchen erreichen in gleicher Weise die versteckten, rückwärtigen Flächen des zu behandelnden Produktes, wodurch es möglich wird, eine gute Homogenität der Temperatur zu erzielen. The technique of electrostatic atomization of a cryogenic liquid is known as such, in particular from FR-PS 71 13294, which is based on an application dated April 15, 1971 and is entitled "Method and device for electrostatic atomization of cryogenic liquids ". But this well-known Technology is used to freeze or deep-freeze agricultural food products applied. An electrostatic atomizer includes a diffuser that carries the cryogenic liquid converted into fine, electrically charged droplets, as well as a device with which an electric field is generated around the product to be treated; through the The droplets generated by the diffuser follow the lines of the electric field and hit onto the surface of the product to be treated, where they are considerably more even Way, so that as a result a vigorous cooling of the surface is ensured. These droplets reach in equal way the hidden, rear surfaces of the product to be treated, making it becomes possible to achieve good temperature homogeneity.
Gemäß der Erfindung wird die Wirkung der Wellen hoher Frequenz, durch welche die Wiedererwärmung des Produktes in seinem Volumen hervorgerufen wird, und die Wirkung der elektrostatischen Zerstäubung der Tiefsttemperaturflüssigkeit, durch welche die Kühlung der Oberfläche erzielt wird, kombiniert. Die kombinierten Wirkungen ermöglichen es infolgedessen, die Temperatur der Oberfläche des Produktes auf einen angemessenen Wert zu beschränken, während gleichzeitig eine schnelle Wiedererwärmung des Inneren des Produktes ermöglicht wird. Der Vorteil, den diese Kombination erbringt, ist insbesondere in den spitzen bzw. eckigen Bereichen des Produktes erheblich, wo, wie bereits oben erläutert wurde, der Anteil der Wärme, der durch die Wellen hoher Frequenz erzeugt wird, oft übermäßig groß ist; da die Linien des elektrischen Feldes die Tendenz haben, sich gegen die eckigen bzw. spitzen Enden hin zu verdichten, was gemäß der bekannten Spitzenwirkung erfolgt, findet der Transport von Tiefsttemperaturtröpfchen in bevorzugter Weise nach diesen Bereichen hin statt, wodurch die übermäßige Erwärmung dieser Bereiche durch die Strahlung hoher Frequenz kompensiert wird. According to the invention, the effect of the high frequency waves is achieved which the rewarming of the product is caused in its volume, and the effect of electrostatic atomization of the cryogenic liquid which the cooling of the surface is achieved, combined. The combined effects allow, as a result, the temperature of the surface of the product to one Restrict reasonable value while simultaneously warming up quickly the inside of the product is made possible. The advantage that this combination brings, is particularly significant in the pointed or angular areas of the product, where, as already explained above, the proportion of heat that is caused by the waves high frequency generated is often excessively large; since the lines of the electric Field have the tendency to condense towards the angular or pointed ends, what takes place according to the known peak effect is the transport of cryogenic droplets in a preferred manner towards these areas instead, whereby the excessive heating these areas is compensated by the high frequency radiation.
Die gekoppelte Verwendung dieser beiden Techniken gemäß der Erfindung gestattet es daher, gefrorene oder tiefgekühlte Produkte so weit zu behandeln, daß ihre Temperatur bis zu einem Wert erhöht wird, der in der Xåhe oder oberhalb von OOC liegt, ohne daß ein größerer Nachteil in Kauf genommen zu werden braucht, was mit den bisherigen Techniken grundsätzlich nicht möglich war. Weiterhin gestattet es die Erfindung, u.a. die folgenden, wesentlichen und vorteilhaften Ergebnisse zu erzielen: Die praktisch statische Wirkung des Verfahrens erzeugt keine Austrocknung der Produkte, da sie eine Temperatur erreichen, die leicht positiv ist; keinerlei Staub, weder Bakterien noch organische Rückstände werden in die geschlossenen Räume oder Tunnel, in denen die Produkte aufgetaut werden, befördert oder in diesen umschlossenen Räumen oder Tunneln verbreitet, wie das der Fall ist, wenn kaltes Gas geblasen oder durcheinandergewirbelt wird; das Vorhandensein von Ozon, der durch Ionisation von SauerstoffmolekElen erzeugt wird, im umschlossenen Raum oder im Tunnel, wo die Behandlung erfolgt, schützt die Produkte vor einem Beginn von Oxydation oder vor bakteriologischer Wucherung bzw. Vermehrung; die Geruchabeseitigung, die man durch die Anwendung einer hohen elektrostatischen Spannung erzielt, bevor die Behandlung der Produkte stattfindet, welche geeignet ist, die Gerüche zu fixieren, ermöglicht es, die Auftautechnik nach der Erfindung bei einer großen Vielfalt von Produkten anzuwenden. The combined use of these two techniques according to the invention therefore allows frozen or frozen products to be treated to such an extent that their temperature is increased to a value which is close to or above OOC lies without having to accept a major disadvantage what was basically not possible with the previous techniques. Still permitted embody the invention including the following essential and advantageous results to achieve: The practically static effect produced by the procedure no drying out of the products as they reach a temperature that is slightly positive is; no dust, neither bacteria nor organic residues are in the closed Rooms or tunnels in which the products are thawed, transported or in these enclosed spaces or tunnels, as is the case when cold Gas is blown or swirled; the presence of ozone caused by Ionization of oxygen molecules is generated in the enclosed space or in the tunnel, where the treatment takes place protects the products from an onset of oxidation or against bacteriological growth or reproduction; the odor removal that one achieved by applying a high electrostatic voltage before treatment of the products takes place, which is suitable to fix the smells, enables es, the thawing technique according to the invention for a wide variety of products apply.
Nach der Erfindung wird außerdem eine Einrichtung zur Durchf(flirnng des beschriebenen Verfahrens zur Verfügung gestellt. Gemäß der Erfindung zeichnet sich die Einrichtung dadurch aus, daß sie folgendes umfaßt: ein Beförderungssystem, das mit einer Einrichtung zur Mitnahme, insbesondere zum Aufhängen, des aufzutauenden Produktes versehen ist; einen Generator für hohe Frequenz oder Höchstfrequenz bzw. Ultrahochfrequenz; eine Einrichtung zum Anwenden dieser Strahlung auf das auf zutauende Produkt; und eine Einrichtung zum elektrostatischen Zerstäuben einer Tiefsttemperaturflüssigkeit auf dem Produkt. According to the invention, a device for through (flirnng of the procedure described. According to the invention draws the facility is characterized in that it comprises: a transport system, that with a device for taking along, in particular for hanging, the thawing Product is provided; a generator for high frequency or maximum frequency or Ultra high frequency; means for applying this radiation to the thawing Product; and means for electrostatically atomizing a cryogenic liquid on the product.
Die Einrichtung zum Erzeugen der Strahlung kann Oszillatoren aller Art umfassen (z.B. mit einer Röhre, mit einem Magnetron oder einem Klystron etc.). Die Frequenz befindet sich in dem Bereich, der üblicherweise als Hochfrequenzbereich bezeichnet ist (z.B. 27 MHz), oder im Höchst- bzw. The means for generating the radiation can oscillators of all Type (e.g. with a tube, with a magnetron or a klystron, etc.). The frequency is in the range that is usually called the high frequency range is designated (e.g. 27 MHz), or in the maximum or
Ultrahochfrequenzbereich (z.B. 915 oder 2450 MHz).Ultra high frequency range (e.g. 915 or 2450 MHz).
Die Einrichtung zum Anwenden der Strahlung auf das Produkt kann Kondensatoren mit Voll- oder Gitterarmaturen umfassen oder Stabelektroden oder Hohlräume oder Wellenleiter oder Jede andere geeignete Einrichtung. The means for applying the radiation to the product may be capacitors with full or lattice fittings or stick electrodes or cavities or Waveguide or any other suitable device.
Das Beförderungssystem kann von einem System mit einem Kunststoffband oder einem isolierenden Band gebildet sein, vorzugsweise belüftet (nach Art eines Fischnetzes), und dieses System kann einige Zentimeter von dem metallischen Bereich innerhalb des Tunnels angeordnet sein; das Beförderungssystem kann auch durch Haken gebildet sein, die sich auf einer metallischen Schiene bewegen oder derartige Haken umfassen; anstelle der Haken können auch andere Mitnehmer vorgesehen sein. The conveyor system can be of a system with a plastic belt or an insulating tape, preferably ventilated (like a Fishnet), and this system can be a few inches from the metallic area be located within the tunnel; the conveyance system can also be hooked up be formed that move on a metallic rail or such hooks include; Instead of the hooks, other drivers can also be provided.
Die Quelle für die Tiefsttemperaturflüssigkeit kann mittels Druckflaschen oder Behältern oder Verflüssigern realisiert werden, die in der Nähe der Behandlungseinrichtung angeordnet sind. The source for the cryogenic liquid can be by means of pressure bottles or containers or liquefiers in the vicinity of the treatment facility are arranged.
Die Tiefsttemperaturflüssigkeit kann z.B. flüssiger Stickstoff sein, oder ein Freon, z.B. R12; aber es kann auch Jede andere Tiefsttemperaturflüssigkeit angemessen sein. The cryogenic liquid can be e.g. liquid nitrogen, or a freon, e.g., R12; but it can also be any other cryogenic liquid be appropriate.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger, in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 eine Auftauanlage für relativ große, aufgehängte Massen; und Fig. 2 eine Auftauanlage für kleine Massen mit einer horizontalen Fördereinrichtung. The invention is explained below with reference to some, in FIGS. 1 and 2 of the drawing, particularly preferred exemplary embodiments shown in principle explained in more detail; show it: Fig. 1 a thawing system for relative large, suspended masses; and FIG. 2 shows a thawing system for small masses with a horizontal conveyor.
Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Vorratsbehälter 1 mit Tiefsttemperaturflüssigkeit (z.B. Reference is first made to FIG. 1, in which a storage container 1 with cryogenic liquid (e.g.
mit flüssigem Stickstoff) mit einer Tiefsttemperaturleitung 2 verbunden ist, welche einen Zerstäuber 3 für die Tiefsttemperaturflüssigkeit versorgt, der elektrisch über die Verbindung 4 mit einem Hochspannungsgenerator 5 verbunden ist. Der umschlossene Auftauraum 6 umfaßt ein Mitnahmesystem 7, insbesondere ein Aufhängesystem, an dem die zu behandelnde Masse 8 eines landwirtschaftlich erzeugten Lebensmittels aufgehangen ist. Die elektromagnetische Strahlung von Hoch-oder Höchstfrequenz wird durch eine Einrichtung 9, die von einem Wellenleiter 10 gespeist wird, der mit einem Hoch- oder Höchstfrequenzgenerator 11 verbunden ist, in den umschlossenen Raum emittiert. Ein Wärmeisolationsmittel 12, z.B. aus Polyurethan, ist um die metallischen Wände 13 herum angeordnet, die ihrerseits den Auftauhohlraum bilden.with liquid nitrogen) connected to a cryogenic line 2 which supplies an atomizer 3 for the cryogenic liquid that is electrically connected to a high-voltage generator 5 via the connection 4. The enclosed defrosting space 6 comprises a take-along system 7, in particular a suspension system, on which the mass to be treated 8 of an agriculturally produced food is suspended. The electromagnetic radiation of high or maximum frequency is by a device 9, which is fed by a waveguide 10, which with a High or maximum frequency generator 11 is connected, emitted into the enclosed space. A thermal insulation means 12, such as polyurethane, is around the metallic walls 13 arranged around, which in turn form the thawing cavity.
In Fig. 2 ist eine Anlage dargestellt, die eine Tiefsttemperaturleitung 21 umfaßt, sowie eine Mehrzahl von elektrostatischen Zerstäubern 22, die in einen Auftautunnel 23 münden, der mit einem horizontalen Beförderungssystem 24 ausgerüstet ist, von dem die zu behandelnden Produkte 25 getragen bzw. durch den Tunnel befördert werden. Die Einrichtung, welche es ermöglicht, die Produkte der elektromagnetischen Höchstfrequenzstrahlung auszusetzen, umfaßt einen Wellenleiter 26, der von einem strahlenden Ende 27 abgeschlossen wird, und dieser Wellenleiter wird von einem nicht dargestellten Höchstfrequenzgenerator gespeist. Eine W§rmeisolation 28, insbesondere aus Polyurethan, umgibt die metallischen Wände 29 des Tunnels. Die Leitung 30 ist ein Leiter, der die Zerstäubungseinrichtungen mit einem nicht dargestellten Generator für sehr hohe Spannung verbindet. Die hohe Gleichspannung, die für die Zerstäubung benutzt wird, kann in der Größenordnung von 100 kV liegen. In Fig. 2, a system is shown, which has a cryogenic line 21 comprises, as well as a plurality of electrostatic atomizers 22, which are in a The thawing tunnel 23, which is equipped with a horizontal transport system 24, opens is by which the products to be treated 25 are carried or conveyed through the tunnel will. The device that enables the products of the electromagnetic Exposing to ultra-high frequency radiation comprises a waveguide 26 which is supported by a radiating end 27 is terminated, and this waveguide is not by one maximum frequency generator shown. A heat insulation 28, in particular made of polyurethane, surrounds the metallic Walls 29 of the tunnel. The conduit 30 is a conductor that does not connect the atomizers with one very high voltage generator. The high DC voltage used for atomization can be on the order of 100 kV.
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