DE69322695T2

DE69322695T2 - Verfahren und vorrichtung zum gefrieren

Info

Publication number: DE69322695T2
Application number: DE69322695T
Authority: DE
Inventors: Andre Les Bruyeres F-94370 Sucy-En-Brie Lermuzeaux
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1992-01-21
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1999-06-17
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: ZA93398B; WO1993014358A1; AU664238B2; FR2686403B1; JPH06505792A; JP2854978B2; EP0576665B1; DE69322695D1; AU3503193A; US5454232A; EP0576665A1; US5351495A; DK0576665T3; CA2106576A1; FR2686403A1; NZ249150A; BR9303962A; CA2106576C; ES2125328T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gefrieren von Artikeln, insbesondere von Nahrungsmitteln in fester, pastöser oder flüssiger Form.
Das Gefrieren eines Artikels durch vollständiges oder nicht vollständiges Eintauchen in ein Bad einer kryogenen Flüssigkeit wie Flüssigstickstoff ist allgemein bekannt. So beschreibt die Patentanmeldung GB 2.092.880 ein Gefrierverfahren für flüssige Artikel, wie zum Beispiel Blut, oder pastöse Artikel, wie zum Beispiel Butter, Yoghurt, Weißkäse oder Schokolade, gemäß welchem man das zu gefrierende Produkt in ein Flüssigstickstoff-Bad hineinfallen läßt und in Form fester Pellets wieder herausholt.
Die in das Bad der kryogenen Flüssigkeit eingeführten Artikel haben gewöhnlich die Umgebungstemperatur oder in jedem Fall eine Temperatur, die weit über derjenigen der kryogenen Flüssigkeit liegt.
Daher tritt ein Leidenfrostsches Phänomen auf. Demzufolge erwärmen diese Artikel, sobald sie mit der kryogenen Flüssigkeit in Kontakt kommen, diese im Bereich der Kontaktstelle, was bei deren Passieren zu gasförmigem Zustand führt. Dieses Gas bildet eine Schicht, die den Artikel umgibt und dann einen Hemmschuh für die Wärmeübertragung zwischen dem Artikel und der kryogenen Flüssigkeit bildet. Dieses Phänomen zieht eine längere Wärmeübertragung zwischen dem Artikel und dem Bad der kryogenen Flüssigkeit nach sich und verlangsamt demzufolge das Gefrieren des Artikels. Außerdem ist der Wärmetransport zwischen dem Artikel und den kryogenen Flüssigkeiten nicht auf einheitliche Weise gewährleistet, was eine Brüchigkeit des gefrorenen Artikels nach sich ziehen kann.
Das US Patent Nr. 4.783.972 beschreibt eine kryogene Kühlanlage, die einen Gefrier-Tunnel aufweist, der mit einem Einlaß, einem Auslaß und Mitteln für den Transport von darin gefrorenen Produkten versehen ist. Die Produkte werden mit einer kryogenen Flüssigkeit in einem gewöhnlich in Nähe des Einlasses liegenden Teil in Kontakt gebracht; und ein Ventilator, der mehr in Nähe des Einlasses als des Auslasses montiert ist, reguliert den kryogenen Dampfstrom. Der Kontakt der Produkte mit kryogenem Flüssigstickstoff erfolgt bevorzugt in einem Behälter, der die Verdampfung des Flüssigstickstoffs zu hemmen gestattet.
Die Patentanmeldung DE-A-28 08 837 bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen und/ oder Gefrieren, die aus einem Gefrier-"Element" oder -"Tisch" besteht, in dessen Innerem eine kryogene Flüssigkeit eingeschlossen ist. Das Gefrieren wird durch Kontakt zwischen diesem Gefrier-Element und dem zu gefrierenden Nahrungsmittel durch Wärmeübertragung durch die Wand dieses Gefrier-Elements durchgeführt. Das zu gefrierende Nahrungsmittel wird mittels eines Fördermittels verlagert.
Das Patent FR-A-1 603 509 zeigt einen kryogenen Tunnel, in dem die zu behandelnden Artikel durch kombinierte Einwirkung einer Vielzahl von Spritzdüsen, die oberhalb der Artikel angeordnet sind, und einer Vorrichtung zum Aufspritzen kryogener Flüssigkeit auf die Unterseite des Trägers, auf dem sich die Artikel befinden, gefroren werden.
Die Patentanmeldung WO 90/06693 beschreibt ein Verfahren zum Gefrieren einer Artikel-Oberfläche, gemäß welchem dieser Artikel auf der gekühlten Fläche einer von einem vibrierendem Antrieb bewegten Metallplatte angeordnet wird. Die Oberfläche der Platte wird durch Durchleiten einer kryogenen Flüssigkeit unter der Platte gekühlt. Bei dieser Verfahrensweise ist der zu gefrierende Artikel nicht in direktem Kontakt mit der kryogenen Flüssigkeit und unterliegt er folglich nicht den weiter oben erwähnten Nachteilen. Dennoch konnte festgestellt werden, daß auch diese Verfahrensweise Nachteile zur Folge haben kann, insbesondere bei der Behandlung von pastösen, wie z. B. Gemüsepüree- Klößchen, oder flüssigen Produkten. So haften diese Artikel an der Platten- Fläche, bevor deren Oberfläche ausreichend gekühlt werden kann, was eine Wartezeit mit sich bringt und die Behandlung der Artikel oberhalb der Produktionslinie verzögert. Diese Wartezeit hat also einen gelegentlich beträchtlichen Produktivitäts-Abfall zur Folge.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht nun aus einem eine kryogene Flüssigkeit anwendenden Verfahren zum vollständigen oder teilweisen Gefrieren von Artikeln, welches die Nachteile der bekannten Verfahren aus dem Weg räumt.
Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, das Leidenfrostsche Phänomen und die Bildung einer Gasschicht um den Artikel herum zu vermeiden, ebenso wie jede Haft-Erscheinung zwischen dem behandelten Artikel und dem Träger, auf dem er angeordnet ist, gleich, ob dieser Artikel fest, dickflüssig oder flüssig ist. Außerdem begünstigt das erfindungsgemäße Verfahren eine homogene Wärmeübertragung zwischen dem Artikel und der kryogenen Flüssigkeit.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Gefrieren von Artikeln, welche die Ausführung obigen Verfahrens ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum vollständigen oder teilweisen Gefrieren eines Artikels, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Weitere Gegenstände und Merkmale der Erfindung werden in der Beschreibung weiter unten ebenso wie in den Abbildungen im einzelnen erörtert.
Abb. 1 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung dar, in der die Mittel zur Imprägnierung mit kryogener Flüssigkeit aus in Reihe angeordneten Zerstäuberdüsen bestehen.
Abb. 2 stellt eine Vorrichtung dar, gemäß welcher die Imprägnierung des porösen Trägers durch Verrieseln von kryogener Flüssigkeit ausgeführt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dieser poröse Träger feststehend sein, aber im allgemeinen ist er beweglich, so daß die Verlagerung der auf dessen Oberfläche abgelegten Artikel ermöglicht wird.
Im allgemeinen zeigt sich dann der poröse Träger in Form eines Fördergurts oder Förderbands, das auf konventionelle Art in kontinuierliche Bewegung versetzt wird.
Das Material, aus dem der poröse Träger gebildet wird, ist bevorzugt flexibel und weist eine niedrige Wärmeträgheit auf, so daß dessen thermisches Gleichgewicht mit der kryogenen Flüssigkeit schnell ohne unerwünschten Verbrauch dieser kryogenen Flüssigkeit erreicht ist. Der poröse Träger kann also ein feinmaschiges Netzwerk sein, das metallisch oder aus Verbundmaterial ist, wie zum Beispiel ein mit Teflon überzogenes Fasernetz.
Aber meistens wird der poröse Träger aus einem textilen Stoff aus synthetischem oder natürlichem Polymer gebildet, der gewebt oder nichtgewebt ist, wie zum Beispiel ein durch eine Verflechtung von Fasern gebildeter nichtgewebter Filz. Für bestimmte Anwendungen, insbesonders für das Gefrieren von Nahrungsmitteln, die eine sorgfältige und einfache Säuberung erfordern, besteht der textile Stoff aus einem synthetischen Polymer, wie zum Beispiel einem Polyamid wie Nylon oder bevorzugt einem Polyester wie diejenigen, die unter den Markennamen Tergal, Dacron oder Terylen bekannt sind. Bevorzugt besteht der textile Stoff aus Monofilamenten, deren Größe unter 1 mm, beispielsweise in der Größenordnung von 0,1 bis 1 mm, sein kann.
Die Porenabmessungen des porösen Trägers sind derart, daß die kryogene Flüssigkeit darin zurückgehalten wird, im wesentlichen durch Kapillarwirkung oder Oberflächenspannung. Es muß, anders ausgedrückt, der poröse Träger in der Lage sein, die kryogene Flüssigkeit durch Kapillarwirkung oder Oberflächenspannung zurückzuhalten.
Diese Poren haben gewöhnlich einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,001 und 5 mm, bevorzugt im Bereich zwischen 0,001 und 2 mm.
Die erfindungsgemäße kryogene Flüssigkeit ist ein verflüssigtes Gas, bevorzugt Flüssigstickstoff.
Der poröse Träger kann bis zur Sättigung mit kryogener Flüssigkeit imprägniert werden. Um dies zu tun, wird der Träger im allgemeinen so imprägniert, daß die kryogene Flüssigkeit leicht überläuft, beispielsweise 1 bis 2 mm über der Oberfläche des porösen Trägers.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den porösen Träger nur teilweise zu imprägnieren, so daß er beispielsweise nur 50 bis 80 Gewichts-% der Menge an kryogener Flüssigkeit enthält, die er bis zur Sättigung absorbieren kann.
Der Gehalt an kryogener Flüssigkeit, die den porösen Träger imprägniert, wird tatsächlich vor allem in Abhängigkeit von der Wärmemenge, die man auf den Artikel übertragen will, und von dessen Dicke gewählt.
So kann man den porösen Träger nicht mit kryogener Flüssigkeit sättigen, wenn der Artikel eine Dicke von mehr als etwa 10 mm aufweist und man nur seine in direktem Kontakt mit dem porösen Träger befindliche Oberfläche zu gefrieren wünscht, zum Beispiel um dessen spätere Handhabung zu erleichtern. Wünscht man andererseits, einen Artikel von geringerer Größe vollständig zu gefrieren, sättigt man den porösen Träger mit kryogener Flüssigkeit.
Je nach der zu übertragenden Wärmemenge und der Dicke des Artikels enthält der poröse Träger im allgemeinen mehr als 0,2 kg kryogener Flüssigkeit pro kg des porösen Trägers, bevorzugt 0,2 bis 1 kg/kg und besonders bevorzugt 0,2 bis 0,5 kg/kg.
Die Imprägnierung des porösen Trägers mit kryogener Flüssigkeit kann mit jedem Mittel erfolgen, zum Beispiel durch Eintauchen des porösen Trägers in ein Bad mit kryogener Flüssigkeit, durch Versprühen der kryogenen Flüssigkeit, unter Druck oder drucklos, auf dem porösen Träger, durch Schub eines Stroms kryogener Flüssigkeit, die den porösen Träger von unten nach oben durchquert, mittels einer Pumpe oder durch Verrieseln von kryogener Flüssigkeit auf dem porösen Träger.
Die Artikel, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingefroren werden können, können von unterschiedlicher Art sein und in fester, pastöser oder flüssiger Form vorkommen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ganz besonders geeignet für das Gefrieren von festen oder pastösen Nahrungsmittel-Produkten wie zum Beispiel Gemüsepüree-Klößchen, Fleisch- oder Fischscheiben. Die zu gefrierenden Artikel können im Verhältnis zueinander individualisiert sein oder in Form eines kontinuierlichen Bands unterschiedlicher Länge vorkommen, zum Beispiel eines Bands von Gemüsepüree oder Eiskrem, das dazu bestimmt ist, später zerschnitten zu werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es insbesondere, die in direktem Kontakt mit dem porösen Träger befindliche Fläche des Artikels zu verkrusten. Unter der Bezeichnung "verkrusten" versteht man hier das Gefrieren wenigstens einer Fläche des Artikels, um seine spätere Handhabung zu erleichtern.
Außer der Verkrustung der Artikelfläche in Kontakt mit dem porösen Träger läßt sich gleichzeitig oder nicht gleichzeitig wenigstens eine der anderen Artikelflächen leicht verkrusten, zum Beispiel durch Versprühen oder Verrieseln der kryogenen Flüssigkeit auf dem Artikel. Dieses Versprühen oder Verrieseln ist vorteilhaft dasjenige, das auch zur Imprägnierung des porösen Trägers mit kryogener Flüssigkeit angewandt wird.
Die zu gefrierenden Artikel werden auf dem porösen Träger abgelegt, der auf eine Temperatur gekühlt ist, die in etwa derjenigen der kryogenen Flüssigkeit entspricht. In diesem Stadium ist der poröse Träger bereits mit kryogener Flüssigkeit imprägniert.
Sobald der poröse Träger mit kryogener Flüssigkeit imprägniert ist, verdampft diese letztere gleichmäßig und verhindert sie jegliches Ankleben des Artikels am porösen Träger. Außerdem benetzt der Artikel, selbst wenn er flüssig ist wie Wasser, nicht den mit kryogener Flüssigkeit imprägnierten porösen Träger. Der Wärmeaustausch zwischem dem porösen, mit kryogener Flüssigkeit imprägnierten Träger und dem Artikel vollzieht sich vollkommen ohne das Auftreten des Leidenfrostschen Phänomens, trotz der Verdampfung von kryogener Flüssigkeit.
Die Erfindung betrifft gleichermaßen eine Vorrichtung zum Gefrieren von Artikeln, wie sie in Anspruch 18 definiert ist, sowie die Verwendung eines porösen Trägers gemäß Anspruch 24.
Das Fördermittel 1 kann vorteilhaft ein Rollenförderer sein, der auf herkömmliche Weise von einem Motor angetrieben wird.
Die Länge des Fördermittels hängt von der Wärmemenge ab, die man auf den Artikel zu übertragen beabsichtigt. Doch sie liegt im allgemeinen im Bereich zwischen 1 und 15 m.
Die Breite und Dicke des Fördermittels 1 sind nicht kritisch. Sie werden grundsätzlich je nach den Abmessungen und der Anzahl der Artikel gewählt, die man pro Zeiteinheit zu gefrieren beabsichtigt.
Im allgemeinen liegt die Dicke des Fördermittels 1 im Bereich zwischen 1 und 20 mm, bevorzugt zwischen 1 und 10 mm. Die Fläche des in Kontakt mit den zu gefrierenden Artikeln gebrachten Fördermittels 1 ist im allgemeinen horizontal, aber sie kann auch eine abfallende oder aufsteigende Neigung oder eine Aufeinanderfolge von alternativ absteigenden oder aufsteigenden Neigungen aufweisen. Die Oberfläche des Fördermittels 1 kann sogar in dem Maße vertikal oder fast vertikal sein, wie der Kontakt zwischen der Fläche des Fördermittels und den Artikeln durch entsprechende Mittel gewährleistet ist.
Das Fördermittel 1 kann, insbesondere wenn die zu gefrierenden Artikel relativ schwer sind und das einwandfreie Ablaufen des Fördermittels 1 hemmen könnten, auf dessen ganzer oder teilweisen Länge, auf der die Artikel gefördert werden, mittels einer starren Stützplatte 4, die bevorzugt aus Metall wie Aluminium oder korrosionsbeständigem Stahl ist, gestützt werden.
Die Stützplatte 4, auf deren Fläche das Fördermittel läuft, kann massiv und/oder gitterförmig sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch Mittel zur Rückgewinnung überschüssiger kryogener Flüssigkeit, die durch die Poren des Fördermittels 1 abfließt, aufweisen. Diese Rückgewinnungs-Mittel bestehen aus einem Trog 5, der gewöhnlich unter dem Fördermittel angeordnet ist, bevorzugt in dem Bereich, in dem das Fördermittel 1 mit kryogener Flüssigkeit imprägniert wird.
Wenn das Fördermittel 1 durch eine Stützplatte 4 getragen wird, ist diese letztere wenigstens in dem über dem Trog 5 gelegenen Teil gitterförmig oder durchbrochen, um den Durchlauf der kryogenen Flüssigkeit zu diesem Trog 5 zu ermöglichen. Dieser letztere kann dann entweder über diesem gitterförmigen Teil der Stützplatte 4 oder unter dem Rücklaufband 6 des Fördermittels 1 angeordnet werden, während dieses selbst unter der Stützplatte 4 angeordnet ist, so daß die durch das Fördermittel 1 abfließende kryogene Flüssigkeit die Stützplatte 4, dann das Rücklaufband 6 des Fördermittels 1 durchquert und schließlich im Trog 5 aufgefangen wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform bildet die Stützplatte 4 selbst einen Rückgewinnungs-Trog für die kryogene Flüssigkeit. Er kann dann leicht gekrümmt sein. Außer dem Trog 5 enthalten diese Rückgewinnungs-Mittel auch eine Apparatur, die es gestattet, die überschüssige kryogene Flüssigkeit zu den Mitteln zur Imprägnierung 3 mit kryogener Flüssigkeit zurückzuleiten. Diese Apparatur enthält gewöhnlich eine Pumpe 7. Die Imprägnierungsmittel 3 werden auch mit kryogener Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter, mit dem sie verbunden sind, gespeist.
Diese Imprägnierungsmittel können vor allem aus Zerstäuberdüsen, einem Tauchbecken, das mit kryogener Flüssigkeit gefüllt ist und von dem Fördermittel durquert wird, einer Rinne, aus der die kryogene Flüssigkeit rieselt, oder aus einer Pumpe bestehen, welche die kryogene Flüssigkeit unter das Fördermittel drückt, das sie von unten nach oben durchströmt. Abb. 1 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung dar, in der das aus einem porösen Material bestehende Fördermittel 1 von einem Rollensystem angetrieben wird.
Das Fördermittel 1 ist auf seiner ganzen Länge durch eine Umfassung 2 hermetisch isoliert, die nur zwei Öffnungen aufweist, die den Eintritt 14 und den Austritt 15 der Artikel gestatten.
Die Mittel zur Imprägnierung 3 mit kryogener Flüssigkeit werden hier aus Zerstäuberdüsen in Reihe gebildet, die über dem Fördermittel 1 angeordnet sind.
Der die Artikel tragende Teil des Fördermittels 1 ist horizontal und wird von einer Stützplatte 4 gestützt, deren im Bereich der Zerstäuberdüsen gelegener Teil gitterförmig (11) ist, während der andere Teil der Platte massiv ist (12).
Unter dem gitterförmigen Teil 11 der Stützplatte 4 ist ein Trog 5 so angeordnet, daß das Rücklaufband 6 des Fördermittels zwischen der Stützplatte 4 und dem Trog 5 vorbeilaufen kann. Der Trog 5 ist durch eine Leitung 8 mit einem Vorratsbehälter 9 verbunden, in den der Überschuß der kryogenen Flüssigkeit abfließt. Der Vorratsbehälter 9 ist auch mit einem Behälter für kryogene Flüssigkeit (nicht dargestellt) verbunden und mit einer Pumpe 7 ausgestattet, die über eine Leitung 10 die in Reihe angeordneten Zerstäuberdüsen 3 mit kryogener Flüssigkeit speist.
Die innerhalb der Umfassung herrschende Atmosphären-Temperatur wird mittels Ventilatoren 13 vergleichmäßigt.
Um die Artikel mit Hilfe der Vorrichtung der Abb. 1 zu gefrieren, wird in einer ersten Periode die Kühlung des in Gang gesetzten Fördermittels 1 vorgenommen. Diese Kühlung wird durch das Versprühen der kryogenen Flüssigkeit durch die Düsen 3 gewährleistet. Dann werden die auf dem Fördermittel 1 zu gefrierenden Artikel manuell oder automatisch im Eintrittsbereich der Umfassung angeordnet. Die Artikel werden in Pfeilrichtung 16 verlagert. Das Fördermittel 1 wird dann von neuem mit kryogener Flüssigkeit mittels der Düsen 3 imprägniert.
Gemäß der vorliegenden Vorrichtung sind die Düsen 3 so angeordnet, daß die kryogene Flüssigkeit über die ganze Breite des Fördermittels 1 verteilt wird. So laufen die Artikel unter den Düsen entlang, werden im Bereich ihrer unteren Fläche durch Kontakt mit dem mit kryogener Flüssigkeit imprägnierten Fördermittel 1, aber auch auf ihren anderen Flächen durch die versprühte kryogene Flüssigkeit verkrustet. Wünscht man nur die Artikelfläche in Kontakt mit dem Fördermittel 1 zu verkrusten, können die Zerstäuberdüsen 3 so angeordnet werden, daß die kryogene Flüssigkeit das Fördermittel 1 imprägniert, ohne zuvor die Artikel zu berühren.
Um dies zu bewerkstelligen, können die Düsen 3 zum Beispiel über einem oder beiden der seitlichen Ränder des Fördermittels 1 angeordnet werden, während man die Artikel in dessen mittlerem Teil vorbeiziehen läßt. Das Fördermittel 1 kann gleichwohl auf seiner gesamten Breite mit kryogener Flüssigkeit durch Kapillarwirkung imprägniert werden. Die überschüssige kryogene Flüssigkeit durchquert das Fördermittel 1, dann den gitterförmigen Abschnitt 11 der Stützplatte 4 und imprägniert das Rücklaufband 6 des Fördermittels 1, so daß die auf dem Fördermittel 1 im Bereich von Einlaß 14 der Umfassung 2 angeordneten Artikel unmittelbar mit einem porösen, mit kryogener Flüssigkeit imprägnierten Träger in Kontakt kommen.
Gegebenenfalls wird der Überschuß an kryogener Flüssigkeit, der das Rücklaufband 6 durchquert, in dem Trog 5 zurückgewonnen. Diese kryogene Flüssigkeit läuft dann in den Vorratsbehälter 9, wird dann mittels der Pumpe 7 zu den Zerstäuberdüsen 3 zurückgeleitet, zusammen mit der aus dem Behälter stammenden ergänzenden kryogenen Flüssigkeit, die die Verluste an verdampfter kryogener Flüssigkeit auszugleichen gestattet. Die verkrusteten oder gefrorenen Artikel werden am Austritt 15 der Umfassung 2 ohne Schwierigkeiten unter der Maßgabe geborgen, daß sie in keiner Weise am Fördermittel 1 haften bleiben.
Abb. 2 stellt eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, in der das Mittel zur Imprägnierung mit kryogener Flüssigkeit aus einer Rinne 17 besteht, aus der durch Verrieseln ein Strom kryogener Flüssigkeit ausfließt.
Das Fördermittel 1 zeigt zwei Teile, einen mit abfallender Neigung und den anderen mit aufsteigender Neigung, so daß es in seinem Mittelteil leicht gekrümmt ist.
Die Stützplatte 4 ist massiv und auch sie gekrümmt, so daß sie dem von Fördermittel 1 durchlaufenen Weg folgt. Sie bildet selbst den Trog zur Rückgewinnung von überschüssiger kryogener Flüssigkeit und ist durch eine Leitung 17 mit dem Vorratsbehälter 9 verbunden. Aufgrund der Tatsache, daß das Fördermittel leicht gekrümmt ist, bildet es in seinem Mittelteil ein Bad kryogener Flüssigkeit von geringer Höhe, zum Beispiel 1 bis 2 mm, das von den Artikeln durchquert wird. Die Vorrichtung weist auch ein Ventilationssystem 20 auf, das es gestattet, die verdampfte kryogene Flüssigkeit aus der Umfassung 2 zu entfernen.
Die kryogene Flüssigkeit, die aus der Rinne 17 rieselt, fällt auf die auf dem Fördermittel 1 vorbeiziehenden Artikel, reicht aber nicht aus, sie zu verkrusten. Folglich ist die Vorrichtung der Abb. 2 ganz besonders geeignet, nur die Artikelfläche in Kontakt mit dem Fördermittel 1 und unter Umständen den unteren Teil der Artikel in Kontakt mit dem Bad kryogener Flüssigkeit 19 zu verkrusten.
Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.

Beispiel 1

Um kontinuierlich ausgepreßte gefrorene Blöcke zu verkrusten, wird die in Abb. 1 dargestellte Vorrichtung verwendet.
Das Fördermittel 1 ist ein Leinengewebe aus Polyester-Monofilamenten, deren Gewicht 0,99 kg/m² ist. Die Poren der Leinwand haben einen mittleren Durchmesser von 0,37 mm. Diese Leinwand wird von 20ºC auf etwa -196ºC durch Versprühen von 0,72 kg Flüssigstickstofflkg Leinwand, d. h. 0,88 l Flüssigstickstoff/m² Leinwand, gekühlt.
Das Gewicht des durch Kapillarwirkung in der gesättigten Leinwand zurückgehaltenen Flüssigstickstoffs ist 0,3 kg/m².
Die Leinwand ist 0,40 m breit. Die Artikel durchlaufen einen Weg von 4 m Länge in Kontakt mit der Leinwand.
Die gefrorenen Blöcke haben eine Länge von 100 mm, haben eine Dicke von 80 mm und wiegen 750 g.
Wenn sie in die Umfassung 2 eintreten, haben sie eine Temperatur von -5ºC. Einmal verkrustet haben sie eine Temperatur von -6ºC.
Die Blöcke werden auf dem Fördermittel 1 einer hinter dem anderen angeordnet.
Der Flüssigstickstoff wird durch die Düsen 3 bei einem Druck von 1,5 bar versprüht. Man kann so 25 Blöcke pro Minute bei einem Verbrauch von von 0,3 l Flüssigstickstoff/kg Blöcke verkrusten.

Beispiel 2

Mittels der gleichen Vorrichtung wie in Beispiel 1 wurden Klößchen von 60 g. (10 cm Länge und 20 mm Durchmesser) verkrustet. Beim Eintritt in die Umfassung sind die Klößchen bei 15ºC; und sie verlassen sie verkrustet bei einer Temperatur von -3ºC.
Es können auf diese Weise 3 Tonnen/Stunde dieser Klößchen bei einem Verbrauch von 0,64 l Flüssigstickstofflkg behandelt werden.

Beispiel 3

Es wird die Vorrichtung der Abb. 1, jedoch mit einem Fördermittel 1 verwendet, das aus einer Leinwand aus Polyester-Monofilamenten besteht, deren Kenngrößen die folgenden sind:
Gewicht der Leinwand je m² : 0,590 kg
Durchmesser der Poren: 0,12 mm
Versprühter Flüssigstickstoff zum Kühlen der Leinwand von +20º auf -196ºC: 0,71 kg/kg, d. h. 0,5 l/m² Leinwand
Gewicht des in der Leinwand durch Kapillarwirkung zurückgehaltenen Stickstoffs 0,25 kg/m²
Die anderen Merkmale der Vorrichtung sind die gleichen wie diejenigen der Vorrichtung der Beispiele 1 und 2.
Mit dieser Vorrichtung werden beide Flächen von Fleischscheiben von 104 mm Durchmesser und 12 mm Dicke bei einem Gewicht von 100 g verkrustet.
Zwei Fleischscheiben werden von vorn auf einer Breite von mehr als 380 mm und einer Länge von 140 mm für 4 Scheiben angeordnet. Am Einlaß der Umfassung (2) ist die Temperatur der Fleischscheiben -1ºC. Am Auslaß der Umfassung ist ihre Temperatur -2ºC.
Auf diese Weise können 800 kg Fleisch bei einem Flüssigstickstoff-Verbrauch von 0,5 l/kg behandelt werden.

Claims

1. Verfahren zum vollständigen oder teilweisen Gefrieren eines Artikels, das die Anwendung folgender Maßnahmen umfaßt:

a) Es wird mit einer kryogenen Flüssigkeit ein poröser Träger imprägniert, dessen Porenabmessungen derart sind, daß die kryogene Flüssigkeit in diesem zurückgehalten wird;

b) dann wird der Artikel mit der Oberfläche des so imprägnierten porösen Trägers so in Kontakt gebracht, daß das teilweise oder vollständige Gefrieren des Artikels durch Wärmeübertragung zwischen dem Artikel und der kryogenen Flüssigkeit, die in dem porösen Träger zurückgehalten wird, gewährleistet ist; und

c) der auf diese Weise vollständig oder teilweise gefrorene Artikel wird wieder geborgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger die kryogene Flüssigkeit durch Kapillarwirkung oder Oberflächenspannung zurückhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger bis zur Sättigung imprägniert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger teilweise imprägniert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger nur 50 bis 80 Gewichts-% der Menge kryogener Flüssigkeit enthält, die er bis zur Sättigung absorbieren kann.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger beweglich ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger ein Fördermittel ist.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger ein feinmaschiges Netzwerk aus einem metallischen Material oder einem Verbundmaterial ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger aus einem gewebten oder nichtgewebten textilen Stoff aus einem synthetischen oder natürlichen Polymer gebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Polymer ein Polyester ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der textile Stoff aus synthetischem Polymer aus Monofilamenten gebildet wird.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren des porösen Trägers einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,001 und Smm und bevorzugt zwischen 0,01 und 2 mm aufweisen.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kryogene Flüssigkeit flüssiger Stickstoff ist.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung des Trägers mit kryogener Flüssigkeit durch Versprühen oder Verrieseln der kryogenen Flüssigkeit, durch Schub eines Stroms kryogener Flüssigkeit mittels einer Pumpe oder durch Passieren eines Bades mit kryogener Flüssigkeit durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Artikel auf seiner in direktem Kontakt mit dem porösen Träger befindlichen Fläche verkrustet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Artikel auf wenigstens einer anderen seiner Flächen durch Versprühen oder Verrieseln der kryogenen Flüssigkeit verkrustet wird.

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Artikel ein flüssiges oder bevorzugt dickflüssiges oder festes Nahrungsmittel ist.

18. Vorrichtung zum Gefrieren von Artikeln, die ein poröses Fördermittel (1), das durch eine Umfassung (2) isoliert ist, sowie Mittel zur Imprägnierung (3) des Fördermittels (1) mit kryogener Flüssigkeit aufweist, wobei die Porenabmessungen des Fördermittels derart sind, daß kryogene Flüssigkeit in diesem zurückgehalten werden kann, und die Mittel es gestatten, die zu gefrierenden Artikel auf dem mit kryogener Flüssigkeit imprägnierten porösen Träger so anzuordnen, daß ein vollständiges oder teilweises Gefrieren des Artikels durch Wärmeübertragung zwischen dem Artikel und der in dem porösen Träger zurückgehaltenen kryogenen Flüssigkeit gewährleistet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,001 und 5 mm und bevorzugt zwischen 0,01 und 2 mm aufweisen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel aus einem porösen Material gebildet wird, welches ein gewebter oder nichtgewebter textiler Stoff aus einem synthetischen oder natürlichen Polymer und bevorzugt aus Polyester ist.

21. . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel (1) auf der ganzen oder einem Teil der Länge, auf dem die Artikel angeordnet sind, mittels einer massiven und/oder gitterförmigen Stützplatte (4) abgestützt wird.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem Mittel zur Rückgewinnung und Rückführung der überschüssigen kryogenen Flüssigkeit aufweist, die im wesentlichen aus einem Trog (5) und einer Pumpe (7), die mit den Mitteln zur Imprägnierung (3) verbunden ist, bestehen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (4) ebenfalls einen Trog bildet.

24. Verwendung eines aus einem gewebten oder nichtgewebten textilen Stoff aus einem synthetischen oder natürlichen Polymer gebildeten porösen Trägers, der mit einer kryogenen Flüssigkeit imprägniert ist, zum Gefrieren eines Artikels.

25. Verwendung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Polymer ein Polyester ist.

26. Verwendung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der textile Stoff aus einem synthetischen Polymer aus Monofilamenten gebildet wird.

27. Verwendung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger Poren aufweist, deren Durchmesser im Bereich zwischen 0,001 und 5 mm und bevorzugt zwischen 0,01 und 2 mm liegt.

28. Verwendung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die kryogene Flüssigkeit flüssiger Stickstoff ist.