RU2467262C2 - Device for ultra high-speed freezing of food products by means of direct contact with dosed liquid nitrogen - Google Patents

Device for ultra high-speed freezing of food products by means of direct contact with dosed liquid nitrogen Download PDF

Info

Publication number
RU2467262C2
RU2467262C2 RU2009144129/13A RU2009144129A RU2467262C2 RU 2467262 C2 RU2467262 C2 RU 2467262C2 RU 2009144129/13 A RU2009144129/13 A RU 2009144129/13A RU 2009144129 A RU2009144129 A RU 2009144129A RU 2467262 C2 RU2467262 C2 RU 2467262C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid nitrogen
installation according
freezing
frozen
nitrogen
Prior art date
Application number
RU2009144129/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009144129A (en
Inventor
САД Ямиль Адив МАКСИС (MX)
Сад Ямиль Адив Максис
ОРИХУЭЛА Маурисио РИОСЕКО (MX)
ОРИХУЭЛА Маурисио РИОСЕКО
Original Assignee
Сад Ямиль Адив Максис
ОРИХУЭЛА Маурисио РИОСЕКО
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сад Ямиль Адив Максис, ОРИХУЭЛА Маурисио РИОСЕКО filed Critical Сад Ямиль Адив Максис
Priority to RU2009144129/13A priority Critical patent/RU2467262C2/en
Publication of RU2009144129A publication Critical patent/RU2009144129A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2467262C2 publication Critical patent/RU2467262C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Freezing, Cooling And Drying Of Foods (AREA)

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention refers to device for ultra high-speed freezing of food products contained in the package divided into sections for open sale, using the liquid nitrogen jet in the amount which is sufficient for ultra high-speed freezing of food products. Liquid nitrogen is spread by gravity from the tank with vacuum insulation at atmospheric pressure through a row of atomisers to the centre of upper surface of each section and performs quick freezing of the content of an individual section. The produced gaseous nitrogen is used for formation of practically oxygen-free air medium that is rather cold for maintaining the freezing process after liquid nitrogen has been distributed.
EFFECT: proposed treatment reduces the need for liquid nitrogen in comparison to other freezing methods, as well as the need for personnel, service and physical space, which are required for operation of the plant, which leads to reduction of costs.
26 cl, 12 dwg, 3 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Это изобретение относится к обработке заморозкой пищевых продуктов, в частности к замораживающей установке, использующей жидкий азот для обработки пищевых продуктов, помещенных в контейнер для распределения конечному потребителю, с целью консервации замороженных таким способом продуктов.This invention relates to food freezing processing, in particular to a freezing apparatus using liquid nitrogen to process food placed in a container for distribution to the final consumer, for the purpose of preserving products frozen in this way.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

С хранением пищевых продуктов в течение длительных периодов времени связаны некоторые проблемы, которые должны быть решены. Пищевые продукты могут сохраняться при температуре окружающей среды в течение очень краткого и ограниченного времени и, в общем, хранение пищевых продуктов в течение длительного времени даже при низкой температуре невозможно.The storage of food for long periods of time has some problems that need to be addressed. Food products can be stored at ambient temperature for a very short and limited time and, in general, storing food products for a long time even at low temperatures is not possible.

Чтобы обеспечить хранение пищевых продуктов в течение относительно длительных периодов времени и, в частности, при температуре окружающей среды или в некоторых случаях при низких температурах, необходимо предотвратить разрушение пищевых продуктов, вызванное развитием микроорганизмов, таких как бактерии, грибы и т.д. Рост таких организмов в пищевых продуктах зависит от наличия воды в пищевых продуктах, а также от условий хранения, например температуры продукта, температуры среды и т.д. Рост микроорганизмов, включая бактерии, ускоряется окружающей средой или высокой температурой таким способом, что скорость разрушения пищевых продуктов увеличивается при более высоких температурах, что приводит к разрушению продукта в более короткий промежуток времени.In order to ensure the storage of food products for relatively long periods of time and, in particular, at ambient temperature or in some cases at low temperatures, it is necessary to prevent the destruction of food products caused by the development of microorganisms such as bacteria, fungi, etc. The growth of such organisms in food products depends on the availability of water in food products, as well as storage conditions, such as product temperature, ambient temperature, etc. The growth of microorganisms, including bacteria, is accelerated by the environment or high temperature in such a way that the rate of destruction of food products increases at higher temperatures, which leads to the destruction of the product in a shorter period of time.

По этой причине, пищевые продукты хранят при низкой температуре, при которой микроорганизмы не имеют возможности к росту; таким образом ростом микроорганизмов можно управлять, и разрушение пищевых продуктов может быть предотвращено. Однако хранение пищевых продуктов при таких низких температурах может создать новые проблемы, связанные с пищевыми продуктами, при разморозке замороженных или охлажденных пищевых продуктов, как описано далее.For this reason, food products are stored at a low temperature at which microorganisms are not able to grow; thus, the growth of microorganisms can be controlled, and the destruction of food products can be prevented. However, storing food at such low temperatures can create new food problems when defrosting frozen or chilled foods, as described below.

В настоящее время лучший способ хранения свежих или сырых пищевых продуктов в течение некоторого времени без их разрушения состоит в их заморозке или охлаждении и размещении таким образом законсервированных продуктов в холодильной камере.Currently, the best way to store fresh or raw food products for some time without destroying them is to freeze or cool them and place canned foods in this way in a refrigerator.

Заморозка пищевых продуктов представляет собой способ консервации, основанный на отверждении воды, содержащейся в продукте. По этой причине следует принять во внимание содержание воды в продукте как фактор. Латентная теплота замерзания зависит от количества воды. К другим факторам относятся начальная и конечная температуры, поскольку они определяют количество тепла, которое необходимо удалить из продукта. В области пищевых продуктов заморозку определяют как применение интенсивного охлаждения, способного остановить бактериальный и ферментативный процессы, которые разрушают пищевые продукты.Food freezing is a preservation method based on the curing of the water contained in the product. For this reason, the water content of the product as a factor should be taken into account. Latent freezing heat depends on the amount of water. Other factors include initial and final temperatures, as they determine the amount of heat that must be removed from the product. In the field of food, freezing is defined as the use of intensive cooling, which can stop the bacterial and enzymatic processes that destroy food.

Заморозка пищевых продуктов состоит в понижении температуры воды (теплосодержания) и дальнейшем изменении ее фазы с переходом из жидкого в твердое состояние (латентная теплота); поскольку вода представляет собой наибольший компонент (от 50% до 90%). Вода, замороженная в пищевых продуктах, представляет собой скорее сложный комплекс веществ, нежели чистую воду, из-за присутствия в ней частиц, непосредственно входящих в состав пищевых продуктов: липиды, протеины, клетчатка, крахмал, сахар и вода, которые влияют на параметры заморозки.Food freezing consists in lowering the water temperature (heat content) and further changing its phase with the transition from liquid to solid state (latent heat); since water is the largest component (from 50% to 90%). Frozen water in food products is more a complex complex of substances than pure water, due to the presence in it of particles that are directly part of food: lipids, proteins, fiber, starch, sugar and water, which affect the parameters of freezing .

На первом этапе заморозки температура части воды уменьшается до достижения точки замерзания (0°C), и затем начинают формироваться небольшие ячейки льда ("кристаллическая затравка"). Вокруг таких ячеек начинает формироваться лед, и в зависимости от скорости заморозки, ледяные кристаллы могут быть удлиненными, с мягкими концами, большими, малыми или образовываться в пределах/за пределами ячейки. В зависимости от скорости заморозки могут возникать следующие эффекты.In the first stage of freezing, the temperature of part of the water decreases until it reaches the freezing point (0 ° C), and then small ice cells begin to form (“crystalline seed”). Ice begins to form around such cells, and depending on the speed of freezing, ice crystals can be elongated, with soft ends, large, small, or form within / outside the cell. Depending on the freezing speed, the following effects may occur.

Денатурализация протеина.Protein denaturation.

При медленной заморозке продукта или колебаний температуры во время хранения ледяные кристаллы во время своего роста извлекают воду, связанную с протеинами, так, что протеины разрушаются и теряют способность к восстановлению воды при разморозке, таким образом указанная вода при разморозке вымывает из продукта гидрорастворимые питательные вещества. Такая заморозка меняет структуру пищевого продукта, приводит к его затвердеванию и уменьшает его растворимость и пищевую ценность.During slow freezing of a product or temperature fluctuations during storage, ice crystals during their growth extract water bound to proteins, so that the proteins break down and lose their ability to restore water during defrosting, thus, when defrosting, this water flushes out water-soluble nutrients from the product. Such freezing changes the structure of the food product, leads to its hardening and reduces its solubility and nutritional value.

Втягивание крахмала.Retraction of starch.

Крахмал представляет собой линейные цепочки глюкозы, называемые амилозой, а сложные структуры разветвленных цепочек называются амилопектином. Гранулы крахмала в охлажденной взвеси имеют тенденцию лопаться с поглощением воды, и при достижении некоторой температуры они желатинизируются и утолщаются за счет жидкости. Когда этот желатин отстаивается, линейные цепочки амилозы как бы кристаллизуются и освобождают воду, прежде сохраненную в их структуре; этот процесс называется синерезисом (образование сгустков). Именно поэтому предпочтительно выбирать крахмал в пищевых продуктах с очень низким содержанием амилозы. Например, коэффициент амилозы у риса равен 16%, у зерна 24%, сорго обыкновенный и тапиока вообще не содержат амилозы.Starch is a linear chain of glucose called amylose, and the complex structure of branched chains is called amylopectin. Granules of starch in a cooled suspension tend to burst with absorption of water, and when a certain temperature is reached, they gel and thicken due to liquid. When this gelatin settles, the linear amylose chains crystallize and release water previously stored in their structure; this process is called syneresis (clot formation). That is why it is preferable to choose starch in foods with a very low amylose content. For example, the amylose coefficient in rice is 16%, in grain 24%, common sorghum and tapioca do not contain amylose at all.

Сокращение липидов.Lipid reduction.

Липид в твердом теле называют жиром, тогда как если он находится в жидком состоянии, то называется маслом. Переход из твердого состояния в жидкое зависит от точки плавления липида. При заморозке пищевых продуктов масла затвердевают и сокращаются в объеме.A lipid in a solid is called fat, whereas if it is in a liquid state, it is called oil. The transition from solid to liquid depends on the melting point of the lipid. When food is frozen, oils harden and shrink in volume.

Пищевые продукты с низким содержанием воды имеют низкую начальную точку замерзания, поскольку давление пара уменьшается из-за растворенных веществ. Невозможно заморозить всю содержащуюся в продукте воду, поскольку во время обработки замораживается только так называемая свободная вода (примерно 75%).Foods with a low water content have a low initial freezing point because the vapor pressure decreases due to dissolved substances. It is not possible to freeze all the water contained in the product, since during processing only the so-called free water is frozen (approximately 75%).

Типы заморозки:Types of Freezing:

Воздушная: струя холодного воздуха удаляет тепло из продукта до достижения заданной конечной температуры.Air: A stream of cold air removes heat from the product until a specified final temperature is reached.

Контактная: холодная поверхность в соприкосновении с продуктом удаляет тепло.Contact: a cold surface in contact with the product removes heat.

Криогенная: для заморозки вместо холодного воздуха используют криогенные жидкости: азот или двуокись углерода. Cryogenic: for freezing, instead of cold air, cryogenic liquids are used: nitrogen or carbon dioxide.

Эффекты, возникающие при заморозке.The effects of freezing.

Высушивание.Drying.

Приблизительно 80% общего веса в продуктах животного или даже больше в продуктах растительного происхождения составляет вода. Вода представляет собой главный компонент пищевых продуктов животного и растительного происхождения. Когда пищевые продукты замораживают, вода превращается в лед, и возникает эффект высушивания.About 80% of the total weight in animal products or even more in plant products is water. Water is a major component of animal and vegetable foods. When food is frozen, the water turns into ice and a drying effect occurs.

Заводка кристаллов.Crystal winding.

Когда пищевые продукты замораживают при нормальном атмосферном давлении, температура продукта снижается до 0°C, при этом вода начинает превращаться в лед. Этот процесс продолжается при такой температуре некоторое время, и когда кристаллизация закончена, температура снижается до температуры окружающей среды. Время, когда снижение температуры отсутствует, необходимо для удаления латентного тепла замерзания (80 кал/г). В это время эффект охлаждения уравновешен теплом, освобожденным из воды при изменении ее состояния. Температура остается постоянной и на графике отражена горизонтальным участком, длина которого зависит от скорости рассеяния тепла. В это время существует равновесие между формированием кристаллов и таянием.When food is frozen at normal atmospheric pressure, the temperature of the product drops to 0 ° C, and water begins to turn into ice. This process continues at this temperature for some time, and when crystallization is completed, the temperature drops to ambient temperature. The time when there is no decrease in temperature is necessary to remove latent freezing heat (80 cal / g). At this time, the cooling effect is balanced by the heat released from the water when its state changes. The temperature remains constant and is reflected in the graph in a horizontal section, the length of which depends on the rate of heat dissipation. At this time, there is a balance between crystal formation and melting.

В начале горизонтального участка графика наблюдается снижение прозрачности, указывающее на переохлаждение воды перед началом кристаллизации (это особенно хорошо заметно в небольших объемах, таких как клетки и микроорганизмы). Этот эффект сопровождается отводом тепла с большой скоростью и быстрым формированием кристаллов льда. Поскольку вода в пищевых продуктах не является чистой водой, а представляет собой раствор солей, сахаров и растворимых протеинов, а также сложных молекул протеина в коллоидной взвеси, температура ее замерзания снижена. Это снижение пропорционально концентрации растворенных веществ. Наиболее распространенные пищевые продукты замерзают при температуре от 0°C до -4°C. Эта температурная область известна как область максимального формирования кристаллов. По мере замерзания воды концентрация растворенных веществ в остальной части воды постепенно увеличивается, что приводит к еще большему снижению температуры замерзания.At the beginning of the horizontal section of the graph, a decrease in transparency is observed, indicating a supercooling of water before crystallization begins (this is especially noticeable in small volumes such as cells and microorganisms). This effect is accompanied by heat removal at high speed and the rapid formation of ice crystals. Since water in food products is not pure water, but is a solution of salts, sugars and soluble proteins, as well as complex protein molecules in colloidal suspensions, its freezing temperature is reduced. This decrease is proportional to the concentration of dissolved substances. The most common foods freeze at temperatures between 0 ° C and -4 ° C. This temperature region is known as the region of maximum crystal formation. As the water freezes, the concentration of dissolved substances in the rest of the water gradually increases, which leads to an even greater decrease in the freezing temperature.

Кристаллизация.Crystallization.

Для ускорения кристаллизации необходимо присутствие частиц или нерастворимых солей, действующих как центры кристаллизации. Чем ниже температура, тем быстрее происходит кристаллизация с образованием большого количества кристаллических скоплений, и таким образом размер кристаллов получается низким. Напротив, при температуре, близкой к точке плавления, кристаллизация происходит медленно, с малым количеством центров кристаллизации, и таким образом кристаллы вырастают до относительно большого размера. При изучении форм ледяных кристаллов под микроскопом видно, что быстрая заморозка ведет к образованию кристаллов более или менее круглой формы, в то время как при медленной заморозке формируются большие, удлиненные или игловидные кристаллы. Такая медленная заморозка ведет к разрушению волокон и клеточных стенок, и пищевые продукты теряют свои свойства. В твердых или отличающихся высокой вязкостью пищевых продуктах размер кристаллов меняется в зависимости от области пищевого продукта. В периферийных областях продукта кристаллы формируются быстро и имеют небольшой размер, тогда как теплопередача внутри продукта затруднена, и выращенные медленно кристаллы достигают больших размеров. При дальнейшем понижении температуры продукт достигает состояния, в котором остальная часть воды и концентрированные растворенные веществ затвердевают вместе в точке насыщения, так называемой евтектической точке. Температура, соответствующая этой точке, намного ниже температуры, которую обеспечивают большинство промышленных холодильников, допускающих небольшие количества незамороженной воды, которая сохраняет возможность выживания микроорганизмов, при невозможности их развития и воспроизведения.To accelerate crystallization, the presence of particles or insoluble salts, acting as crystallization centers, is necessary. The lower the temperature, the faster crystallization occurs with the formation of a large number of crystalline clusters, and thus the crystal size is low. On the contrary, at a temperature close to the melting point, crystallization occurs slowly, with a small number of crystallization centers, and thus the crystals grow to a relatively large size. When studying the forms of ice crystals under a microscope, it can be seen that fast freezing leads to the formation of crystals of a more or less round shape, while large, elongated or needle-shaped crystals form during slow freezing. Such slow freezing leads to the destruction of fibers and cell walls, and food products lose their properties. In solid or highly viscous foods, the crystal size varies depending on the area of the food. In the peripheral regions of the product, crystals form quickly and are small in size, while heat transfer inside the product is difficult, and slowly grown crystals reach large sizes. With a further decrease in temperature, the product reaches a state in which the rest of the water and concentrated dissolved substances solidify together at the saturation point, the so-called eutectic point. The temperature corresponding to this point is much lower than the temperature that most industrial refrigerators provide, allowing small amounts of unfrozen water, which retains the possibility of the survival of microorganisms, if it is impossible to develop and reproduce them.

Изменения объема.Volume changes.

Переход от жидкой воды в лед сопряжен с увеличением объема примерно на 9%. В результате, пищевые продукты, насыщенные водой, расширяются сильнее, чем продукты с низким содержанием воды. Это расширение может вызвать разрывы или трещины. Важно иметь в виду этот эффект при изготовлении контейнеров, которые должны быть эластичными.The transition from liquid water to ice is associated with an increase in volume of about 9%. As a result, water-saturated foods expand more than low-water foods. This expansion may cause tears or cracks. It is important to keep this effect in mind when manufacturing containers that need to be flexible.

Скорость заморозки.Freezing speed.

Качество замороженного продукта зависит от скорости, с которой он был заморожен. Эту скорость определяют как минимальное расстояние между поверхностью и критической точкой, разделенное на время, за которое критическая точка переместится от 0°C до -15°C. Таким образом, процесс заморозки характеризуется как:The quality of the frozen product depends on the speed at which it was frozen. This speed is defined as the minimum distance between the surface and the critical point, divided by the time during which the critical point moves from 0 ° C to -15 ° C. Thus, the freezing process is characterized as:

Малая скорость: меньше 1 см/час, то есть стационарный холодильник с неподвижным воздухом при -18°C. Обычно он реализован в холодных помещениях, построенных и оборудованных для работы при низких температурах. Установка предлагает дополнительную емкость для охлаждения, дополнительно оборудованную вентиляторами для циркуляции воздуха. Такие системы отличаются низкой скоростью заморозки, и их используют для таких продуктов, как маргарины и бифштексы или мясные туши, для которых не требуется высокое качество. Недостатки этого вида заморозки: обезвоживание (примерно 5-10%) и иней в продукте. Также, существует недостаток, связанный с равномерностью охлаждения, поскольку если камера переполнена, система перегружается и не достигает желательной температуры замерзания.Low speed: less than 1 cm / h, i.e. a stationary refrigerator with still air at -18 ° C. It is usually implemented in cold rooms, built and equipped to work at low temperatures. The unit offers additional cooling capacity, additionally equipped with fans for air circulation. Such systems have a low freezing rate and are used for products such as margarines and steaks or meat carcasses that do not require high quality. The disadvantages of this type of freezing: dehydration (approximately 5-10%) and frost in the product. Also, there is a disadvantage associated with the uniformity of cooling, because if the chamber is full, the system is overloaded and does not reach the desired freezing temperature.

Средняя скорость: 1-5 см/час, в туннеле с продувкой холодным воздухом со скоростью 20 км/ч и температурой -40°C. Такие установки сконструированы для высокой производительности на основе циркуляции холодного воздуха и достигают очень высокой скорости теплообмена, при потерях от обезвоживания от 2% до 6% веса продукта. Установку выбирают согласно характеристикам процесса и продукта. Этот вид заморозки объединяет морозильные камеры с интенсивным движением воздуха, с флюидизированным слоем и морозильники типа Гиро.Average speed: 1-5 cm / h, in a tunnel with a cold air purge at a speed of 20 km / h and a temperature of -40 ° C. Such plants are designed for high performance based on the circulation of cold air and achieve a very high heat transfer rate, with losses from dehydration from 2% to 6% of the weight of the product. The installation is selected according to the characteristics of the process and product. This type of freezing combines freezers with heavy air movement, with a fluidized layer and gyro-type freezers.

Морозильная камера с интенсивным движением воздуха. В такой установке холодный воздух с высокой скорость распространяется внутри помещения с платформами, расположенными заданным способом. С помощью этой установки могут быть заморожены продукты почти всех типов, но заморозка должна быть осуществлена до упаковки для устранения обезвоживания или инея. Такую установку также используют для заморозки мясных туш, которые транспортируют по рельсам.Freezer with heavy air movement. In such an installation, cold air with high speed is distributed indoors with platforms arranged in a predetermined manner. With this installation almost all types of food can be frozen, but freezing must be done before packaging to eliminate dehydration or frost. This installation is also used to freeze meat carcasses that are transported on rails.

Морозильная камера с флюидизированным слоем. Такую камеру используют для заморозки продуктов небольшого размера (первоначально эта камера была сконструирована для обработки гороха). В такой камере потоки воздуха подают снизу вверх, при этом продукт находится почти в подвешенном положении, с дополнительным вращением, вследствие чего может быть осуществлена равномерная и быстрая заморозка. Большой недостаток этой установки состоит в том, что потоки воздуха могут повредить или пересушить продукт из-за высокой скорости и интенсивности охлаждения.Fluidized freezer. Such a chamber is used to freeze small foods (originally this chamber was designed to process peas). In this chamber, air flows from the bottom up, while the product is almost in a suspended position, with additional rotation, as a result of which uniform and quick freezing can be carried out. The big disadvantage of this installation is that the air flows can damage or dry the product due to the high speed and intensity of cooling.

Морозильник типа Гиро. Эта система является одной из самых современных и эффективных механических систем. В такой установке генерируется вихревой воздушный поток вентиляторами, сконструированными для равномерной заморозки. Продукт вращается на спиральном транспортере и охлаждается в течение периода времени от 45 минут до 1 часа. Поскольку поток воздуха не является прямым, продукт теряет меньше веса от обезвоживания (от 1% до 2%). Благодаря спиральной конструкции, такая система не занимает большое пространство. Единственный недостаток морозильных камер этого типа состоит в значительных капитальных затратах на приобретение и установку.Giro type freezer. This system is one of the most modern and efficient mechanical systems. In such an installation, a swirling air flow is generated by fans designed for uniform freezing. The product rotates on a spiral conveyor and cools over a period of time from 45 minutes to 1 hour. Since the air flow is not direct, the product loses less weight from dehydration (from 1% to 2%). Thanks to the spiral design, such a system does not occupy a large space. The only drawback of this type of freezers is the significant capital outlay for the purchase and installation.

Большая скорость: больше 5 см/час, достигается погружением в жидкий азот. Быстрая заморозка выполняется с использованием жидкого азота при очень низких температурах (-196°C) погружением или обрызгиванием, в зависимости от характеристик пищевых продуктов. С использованием заморозки такого типа может быть достигнуто высокое качество Индивидуальной Быстрой Заморозки (ИБЗ), при которой куски пищевого продукта разделены и не прилипают к ленте транспортера. Этот тип заморозки обеспечивает более лучшее качество продуктов по сравнению с заморозкой других типов благодаря тому, что:High speed: more than 5 cm / hour, achieved by immersion in liquid nitrogen. Rapid freezing is performed using liquid nitrogen at very low temperatures (-196 ° C) by immersion or spraying, depending on the characteristics of the food. Using this type of freezing, high quality Individual Quick Freezing (IBF) can be achieved, in which the food pieces are separated and do not stick to the conveyor belt. This type of freezing provides better product quality compared to other types of freezing due to the fact that:

создает ледяные микрокристаллы, которые не деформируют клетку, препятствует потере веса и обезвоживанию, поддерживает качество продукта;creates ice microcrystals that do not deform the cell, interfere with weight loss and dehydration, maintain product quality;

продукт не деформируется, поскольку отсутствуют воздушные потоки, и не прилипает к ленте транспортера.the product does not deform because there are no air currents and does not stick to the conveyor belt.

Влияние хранения: было выявлено, что температура -18°C представляет собой подходящий и безопасный уровень для консервации замороженных пищевых продуктов. Микроорганизмы не могут развиваться при такой температуре, и ферменты действуют очень медленно, однако само хранение производит изменения в пищевых продуктах:Storage effect: It has been found that a temperature of -18 ° C is a suitable and safe level for the preservation of frozen foods. Microorganisms cannot develop at this temperature, and enzymes act very slowly, but storage itself produces changes in food products:

Перекристаллизация. Во время хранения была выявлена тенденция соединения небольших кристаллов с формированием больших новых кристаллов. Причина такого явления состоит в том, что небольшие кристаллы менее устойчивы, чем большие кристаллы, которым свойственна более высокая энергия на единицу массы. Это явление наблюдается, если продукт хранят при температурах вблизи 0°C. Чем ниже температура хранения, тем меньше влияние этого эффекта, который почти отсутствует при температурах ниже -60°C.Recrystallization. During storage, a tendency was found to combine small crystals with the formation of large new crystals. The reason for this phenomenon is that small crystals are less stable than large crystals, which are characterized by higher energy per unit mass. This phenomenon is observed if the product is stored at temperatures near 0 ° C. The lower the storage temperature, the less the effect of this effect, which is almost absent at temperatures below -60 ° C.

Намерзание льда. Любая протечка теплого воздуха в холодильник приводит к созданию перепада температур между холодным внутренним воздухом и теплым воздухом протечки. Когда воздух нагревается, его способность к поглощению влаги увеличивается. В холодильнике единственным источником влаги является лед, содержащийся в замороженных пищевых продуктах. Теплый воздух забирает влагу из плохо защищенных пищевых продуктов, обезвоживая их. Затем, с охлаждением воздуха, влага оседает на холодных поверхностях морозильника. Формирование льда из влаги, содержащейся в воздухе, без перехода через жидкое состояние, называется возгонкой.Freezing ice. Any leakage of warm air into the refrigerator leads to a temperature difference between the cold internal air and the warm leakage air. When air is heated, its ability to absorb moisture increases. In the refrigerator, the only source of moisture is ice contained in frozen foods. Warm air takes moisture from poorly protected foods, dehydrating them. Then, with air cooling, moisture settles on the cold surfaces of the freezer. The formation of ice from moisture contained in the air, without passing through a liquid state, is called sublimation.

Обмерзание при охлаждении приводит к большой поверхностной десикации замороженных пищевых продуктов, вызванной обезвоживанием сверху. Оно проявляется в поверхностных слоях продукта в виде темной окраски, когда в большей части поверхностных слоев концентрируются и окисляются пигменты. Также появляются бело-сероватые зоны из-за пробелов, оставленных льдом после его возгонки. Если хранение длится достаточно долго, поверхностные слои становятся пористыми и начинают обезвоживать нижние слои. Если охлаждение является небольшим, явление приобретает реверсивный характер с переходом от увлажнения к перегидрации. Это может быть проверено варкой слегка замороженного участка. Напротив, если заморозка была глубокой, произошло окисление, и химические реакции стали необратимыми. Таким образом, необходимо использование подходящей упаковки, выполненной с возможностью уменьшения потери воды в 4-20 раз. Глубокая заморозка вызывает значительную потерю веса продукта и потерю его пищевой ценности, вызывающей снижение органолептического качества.Freezing during cooling leads to a large surface desiccation of frozen food caused by dehydration from above. It appears in the surface layers of the product in the form of a dark color, when pigments are concentrated and oxidized in most of the surface layers. White-grayish zones also appear due to gaps left by the ice after its sublimation. If storage lasts long enough, the surface layers become porous and begin to dehydrate the lower layers. If the cooling is small, the phenomenon becomes reversible with the transition from moisture to rehydration. This can be verified by cooking a slightly frozen area. On the contrary, if the freezing was deep, oxidation occurred and the chemical reactions became irreversible. Thus, it is necessary to use a suitable package, made with the possibility of reducing water loss by 4-20 times. Deep freezing causes significant weight loss of the product and the loss of its nutritional value, causing a decrease in organoleptic quality.

В прошлом и в настоящее время криогенная заморозка хотя и обеспечивает высокое качество, безопасность и длительный срок годности пищевых продуктов, была и остается малоиспользуемой из-за высокой стоимости газов, оборудования и монтажных работ.In the past and at present, cryogenic freezing, although it provides high quality, safety, and a long shelf life of food products, has been and remains underutilized due to the high cost of gases, equipment, and installation work.

ОБЗОР ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

С учетом ограничений, которые свойственны подходам, известным из уровня техники, задача настоящего изобретения состоит в предложении установки для сверхбыстрой заморозки пищевых продуктов путем прямого контакта с дозированным жидким азотом.Given the limitations that are characteristic of approaches known from the prior art, an object of the present invention is to provide an apparatus for ultrafast freezing of food products by direct contact with metered liquid nitrogen.

Другая задача состоит в предложении установки для сверхбыстрой заморозки пищевых продуктов с сохранением их первоначальных свойств и вкуса без изменения при разморозке после хранения в морозильной камере в течение длительного периода времени.Another objective is to propose an installation for ultrafast freezing of food products with preservation of their original properties and taste without change during defrosting after storage in the freezer for a long period of time.

Другая задача изобретения состоит в предложении установки для сверхбыстрой криогенной заморозки пищевых продуктов.Another objective of the invention is to provide an installation for ultrafast cryogenic freezing of food products.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в предложении установки для сверхбыстрой криогенной заморозки пищевых продуктов, которые могут быть обработаны как отдельные порции, помещенные в контейнер для демонстрации и продажи.Another objective of the present invention is to provide an installation for ultrafast cryogenic freezing of food products, which can be processed as separate portions, placed in a container for display and sale.

Еще одна задача изобретения состоит в предложении установки для сверхбыстрой заморозки пищевых продуктов, которая обеспечивает поточный производственный процесс, в результате которого пищевые продукты, подлежащие заморозке, могут храниться в своей окончательной упаковке до герметизации.Another objective of the invention is to propose an installation for ultra-fast freezing of food products, which provides an in-line production process, as a result of which food products to be frozen can be stored in their final packaging until sealing.

Еще одна задача изобретения состоит в предложении установки для сверхбыстрой заморозки пищевых продуктов с максимальной эффективностью использования потребленного жидкого азота.Another objective of the invention is to provide an installation for ultrafast freezing of food products with maximum efficiency in the use of consumed liquid nitrogen.

Другая задача изобретения состоит в предложении установки для сверхбыстрой заморозки пищевых продуктов, в которой заморозка осуществляется быстрым и точным дозированием жидкого азота, поданного непосредственно к продукту, подлежащему заморозке.Another objective of the invention is to propose an installation for ultrafast freezing of food products, in which freezing is carried out by fast and accurate dosing of liquid nitrogen fed directly to the product to be frozen.

Еще одна задача изобретения состоит в предложении установки для сверхбыстрой заморозки пищевых продуктов, в которой используется точная доза жидкого азота для таких пищевых продуктов.Another objective of the invention is to provide an installation for ultra-fast freezing of food products, which uses the exact dose of liquid nitrogen for such food products.

Другая задача изобретения состоит в предложении установки для сверхбыстрой заморозки пищевых продуктов с конкурентоспособными затратами.Another objective of the invention is to provide an installation for ultra-fast food freezing with competitive costs.

Эти и другие задачи и преимущества настоящего изобретения станут очевидными в следующем описании, которое сопровождается чертежами, иллюстрирующими предпочтительные варианты реализации изобретения, которые следует понимать как иллюстративные и ни в коей мере не ограничивающие настоящее изобретение.These and other objects and advantages of the present invention will become apparent in the following description, which is accompanied by drawings illustrating preferred embodiments of the invention, which should be understood as illustrative and in no way limiting the present invention.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Ввиду предыдущих подходов, особенно в области консервации пищевых продуктов заморозкой, существует потребность в установке, выполненной с возможностью уменьшения затрат криогенной заморозки, пригодной для предприятий, замораживающих пищевые продукты, и обеспечивающей максимальные качество, безопасность и срок годности; установка согласно изобретению, в дальнейшем упоминаемая как СБСЗ (сверхбыстрая самотечная заморозка), была разработана для достижения высокой производительности в потреблении жидкого азота, основанной на быстром и точном дозировании жидкого азота для продукта, подлежащего заморозке, приводящем к конкурентоспособным затратам.In view of the previous approaches, especially in the field of preservation of food products by freezing, there is a need for an installation designed to reduce the cost of cryogenic freezing, suitable for enterprises freezing food products and providing maximum quality, safety and shelf life; The installation according to the invention, hereinafter referred to as SBSZ (ultrafast gravity freezing), was developed to achieve high productivity in the consumption of liquid nitrogen, based on the quick and accurate dosing of liquid nitrogen for the product to be frozen, resulting in competitive costs.

Установка СБСЗ согласно изобретению представляет собой значительное усовершенствование технологии, примененное к известным способам заморозки пищевых продуктов, которые не обеспечивают таких качества и срока хранения замороженного продукта, которые обеспечивает установка согласно настоящему изобретению.The SBSZ installation according to the invention is a significant improvement in technology applied to known methods of food freezing that do not provide the quality and shelf life of the frozen product that the installation according to the present invention provides.

Преимущество установки согласно изобретению состоит в том, что она не формирует удлиненные кристаллы в продукте, поскольку использует дозированный жидкий азот, который входит в быстрый и точный контакт с пищевыми продуктами, замораживает молекулы воды и формирует микрокристаллы, которые благодаря их малому размеру не разрушают клеточных стенок; этот вид заморозки достигнут благодаря скорости контакта жидкого азота с пищевыми продуктами (при температуре - 196°C или -325°F) и благодаря дозированию точного количества жидкого азота, в соответствии с требованиями конкретного пищевого продукта.An advantage of the apparatus according to the invention is that it does not form elongated crystals in the product, since it uses metered liquid nitrogen, which comes into quick and accurate contact with food, freezes water molecules and forms microcrystals that, due to their small size, do not destroy cell walls ; this type of freezing is achieved due to the rate of contact of liquid nitrogen with food products (at a temperature of -196 ° C or -325 ° F) and due to the dosing of the exact amount of liquid nitrogen, in accordance with the requirements of a particular food product.

Установка согласно изобретению обеспечивает ряд преимуществ, когда обеспечивает реальную сверхбыструю заморозку; она не требует большого пространства для расположения, она имеет небольшой вес, ее стоимость достаточно низка по сравнению с традиционными морозильными установками туннельного типа с эквивалентной производительностью, которые замораживают распылением газа, в которых газ, а не жидкость, входит в контакт с поверхностью пищевых продуктов, подлежащих заморозке, вследствие чего задерживается заморозка и формируются кристаллы большого размера, разрушающие клетки пищевых продуктов.The installation according to the invention provides several advantages when it provides real ultra-fast freezing; it does not require a large space for location, it is light in weight, its cost is quite low compared to traditional tunnel-type freezers with equivalent performance, which freeze by spraying gas, in which gas, not liquid, comes in contact with the surface of food products, subject to freezing, as a result of which freezing is delayed and large crystals are formed that destroy the cells of food products.

Технология СБСЗ эффективна и оптимизирует качество пищевых продуктов, консервируя их первоначальные свойства, такие как витамины, минералы и протеины, оставляя их без изменений во время заморозки, транспортировки и хранения, при подходящих условиях, и таким образом свойства пищевых продуктов остаются неповрежденными.The CBSA technology is effective and optimizes the quality of food products, preserving their original properties, such as vitamins, minerals and proteins, leaving them unchanged during freezing, transportation and storage, under suitable conditions, and thus the properties of food products remain intact.

Установка СБСЗ не требует больших затрат, связанных с приобретением, монтажом или устройством рабочей зоны, по сравнению с высокой стоимостью традиционного оборудования для криогенной заморозки, такого как туннель с распылением газа или иммерсионная ванна, с затратами, более чем в 10 раз превосходящими стоимость установки согласно изобретению.SBSZ installation does not require large expenses associated with the acquisition, installation or installation of a working area, compared with the high cost of traditional equipment for cryogenic freezing, such as a gas spray tunnel or immersion bath, with costs more than 10 times the cost of installation according to invention.

Колебание рыночных цен на оборудование для криогенной заморозки распылением или погружением составляет от 15% до 50%, тогда как для установки СБСЗ этот показатель составляет от 5% до 25%, в зависимости от пищевых продуктов, подлежащих заморозке; производственная линия на основе технологии распыления или погружения является прерывистой (обработка партиями), тогда как в установке СБСЗ процесс идет непрерывно (поточный режим), в результате чего сокращены затраты на сверхурочное время и излишний персонал.The fluctuation of market prices for equipment for cryogenic freezing by spraying or immersion is from 15% to 50%, while for the installation of the SBSZ this indicator is from 5% to 25%, depending on the food products to be frozen; a production line based on spraying or immersion technology is intermittent (batch processing), while in the SBSZ installation the process is continuous (in-line mode), resulting in reduced overtime and unnecessary personnel costs.

При сравнении производственных площадей, необходимых для монтажа и эксплуатации, установок на основе технологии распыления и согласно настоящему изобретению выяснилось, что для установки согласно изобретению требуется всего лишь 2-6 м2, в то время как туннельная установка с распылением требует по меньшей мере 40 м2.When comparing the production areas required for installation and operation, installations based on spray technology and according to the present invention, it turned out that for the installation according to the invention only 2-6 m 2 is required, while the tunnel installation with spray requires at least 40 m 2 .

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Для лучшего понимания преимуществ системы согласно изобретению далее приведены чертежи и графики, иллюстрирующие характеристики предпочтительного варианта выполнения системы, не ограничивающие настоящее изобретение.To better understand the advantages of the system according to the invention, the following drawings and graphs illustrate the characteristics of a preferred embodiment of the system, not limiting the present invention.

Фиг.1 схематично иллюстрирует на виде спереди установку согласно предпочтительному варианту реализации изобретения.Figure 1 schematically illustrates in front view an installation according to a preferred embodiment of the invention.

Фиг.2а схематично иллюстрирует на виде сбоку правую часть установки согласно предпочтительному варианту реализации изобретения.Fig. 2a schematically illustrates, in a side view, the right part of the apparatus according to a preferred embodiment of the invention.

Фиг.2b схематично иллюстрирует на виде сверху дно резервуара для жидкого азота в предпочтительном варианте выполнения установки согласно изобретению, показанной на фиг.1 и 2а.FIG. 2b schematically illustrates in a top view the bottom of a liquid nitrogen tank in a preferred embodiment of the apparatus according to the invention shown in FIGS. 1 and 2a.

Фиг.3 схематично иллюстрирует фазовый разделитель в предпочтительном варианте выполнения установки согласно изобретению, показанной на фиг.1.FIG. 3 schematically illustrates a phase separator in a preferred embodiment of the apparatus according to the invention shown in FIG.

Фиг.4 схематично иллюстрирует на виде спереди главные компоненты предпочтительного варианта выполнения установки согласно изобретению, показанной на фиг.1.Figure 4 schematically illustrates in front view the main components of a preferred embodiment of the installation according to the invention shown in figure 1.

Фиг.5 схематично иллюстрирует на виде спереди предпочтительный вариант выполнения установки согласно изобретению, показанной на фиг.1, с показом основных элементов системы управления.FIG. 5 schematically illustrates, in front view, a preferred embodiment of the apparatus according to the invention shown in FIG. 1, showing the main elements of a control system.

Фиг.6 схематично иллюстрирует на виде справа предпочтительный вариант выполнения установки согласно изобретению, показанной на фиг.1, с показом основных элементов системы управления.FIG. 6 schematically illustrates, on a right side view, a preferred embodiment of the apparatus according to the invention shown in FIG. 1, showing basic elements of a control system.

Фиг.7 схематично иллюстрирует предпочтительный вариант выполнения установки согласно изобретению.7 schematically illustrates a preferred embodiment of the apparatus according to the invention.

Фиг.8 показывает вид в перспективе контейнера, выполненного с возможностью использования для заморозки в установке согласно изобретению.Fig. 8 shows a perspective view of a container adapted to be used for freezing in an apparatus according to the invention.

Фиг.9 схематично иллюстрирует контейнер, показанный на фиг.8, с показом выходных форсунок, на которых проводились испытания на распределение в установке согласно изобретению.Fig.9 schematically illustrates the container shown in Fig.8, showing the output nozzles, which were tested for distribution in the installation according to the invention.

Фиг.10 показывает график изменения количества распределенного жидкого азота как функцию времени распределения, составленный на основе данных испытания на равномерность распределения жидкого азота через форсунку.Figure 10 shows a graph of the change in the amount of distributed liquid nitrogen as a function of distribution time, compiled on the basis of the test data for the uniform distribution of liquid nitrogen through the nozzle.

Фиг.11 показывает график распределения температур в двух местах в объекте, обработанном с использованием установки согласно изобретению, как функцию времени в период распределения жидкого азота и после него.11 shows a graph of the temperature distribution in two places in an object processed using the apparatus according to the invention as a function of time during and after the distribution of liquid nitrogen.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ниже приведено описание со ссылкой на приложенные чертежи, описанные выше, которые следует понимать исключительно как иллюстрацию предпочтительного варианта реализации изобретения, но не как ограничение изобретения. Общие элементы на всех чертежах обозначены одинаковыми позиционными номерами.The following is a description with reference to the attached drawings described above, which should be understood solely as an illustration of a preferred embodiment of the invention, but not as a limitation of the invention. Common elements in all the drawings are denoted by the same reference numbers.

Это изобретение относится к установке для заморозки предметов, предпочтительно пищевых продуктов, сырых или сваренных, в группах, включающих отдельные порции, помещенных в пакет для открытой продажи.This invention relates to an apparatus for freezing items, preferably food, raw or cooked, in groups comprising individual portions placed in a bag for open sale.

На фиг.1 и 2 проиллюстрирован вариант выполнения установки согласно изобретению, в общем обозначенной позиционным номером (100), содержащей фазовый разделитель (110), зону (120) распределения жидкого азота, механизм (130) управления распределением, транспортер (140) для переноса замораживаемого материала к установке и от установки, замораживающую камеру (150) туннельного типа и выход (160) для выпуска азота в форме газа в атмосферу.Figures 1 and 2 illustrate an embodiment of a plant according to the invention, generally indicated by a reference number (100) comprising a phase separator (110), a liquid nitrogen distribution zone (120), a distribution control mechanism (130), a conveyor (140) for transferring frozen material to and from the installation, a tunnel-type freezing chamber (150) and an outlet (160) for the release of nitrogen in the form of gas into the atmosphere.

На фиг.2 подробно проиллюстрирована зона (120) распределения жидкого азота, содержащая резервуар (121) с изолированными вакуумом стенками (123), формирующими контейнер (122) для жидкого азота под атмосферным давлением, сообщающийся с атмосферой через вентиль (125), расположенный в крышке (124), закрывающей входное отверстия резервуара (121). Между крышкой и резервуаром в случае необходимости может быть применено уплотнение для предотвращения утечки азота в рабочую зону, где находится персонал. Резервуар (121) имеет дно, в котором расположены отверстия для выхода жидкого азота. На фиг.2b показан предпочтительный вариант реализации изобретения с 8 отверстиями (126а), (126b), (126с), (126d), (126e), (126f), (126g) и (126h), расположенными двумя параллельными рядами по 4 отверстия в каждом попарно.Figure 2 illustrates in detail the liquid nitrogen distribution zone (120) comprising a reservoir (121) with vacuum insulated walls (123) forming an atmospheric liquid nitrogen container (122) communicating with the atmosphere through a valve (125) located in a lid (124) covering the inlet of the reservoir (121). If necessary, a seal can be used between the lid and the tank to prevent leakage of nitrogen into the work area where personnel are located. The reservoir (121) has a bottom in which openings for the exit of liquid nitrogen are located. FIG. 2b shows a preferred embodiment of the invention with 8 openings (126a), (126b), (126c), (126d), (126e), (126f), (126g) and (126h) arranged in two parallel rows of 4 holes in each pair.

Хотя на фиг.2b проиллюстрирован предпочтительный вариант выполнения установки с 8 выходами для жидкого азота, практически установка может быть сконструирована согласно требованиям пользователя с большим или меньшим количеством отверстий или их измененным расположением, в соответствии с формой контейнера для пищевых продуктов, подлежащих заморозке. Также возможно использование, как описано ниже, только части всего количества имеющихся отверстий согласно конкретному применению.Although FIG. 2b illustrates a preferred embodiment of an installation with 8 outlets for liquid nitrogen, in practice, the installation can be designed according to user requirements with more or less openings or their changed arrangement, in accordance with the shape of the food container to be frozen. It is also possible to use, as described below, only part of the total number of openings according to the specific application.

Как показано на фиг.2а, под резервуаром (121) расположен механизм (130) управления распределением как часть зоны распределения, изолированный пенополиуретаном высокой плотности. В нижней части фиг.4 показаны выступы, представляющие собой форсунки (131а), (131b), (131с) и (131d), которые соответствуют отверстиям (126а), (126b), (126с) и (126d) соответственно; позади этих форсунок расположен другой идентичный комплект соответствующих параллельных отверстий (126e), (126f), (126g) и (126h). Каждая форсунка связана с криогенным игольчатым клапаном, имеющим соленоидный привод (не показан); при этом каждый криогенный клапан управляется приводом (132а), (132b), (132с) и (132h) соответственно предпочтительно пневматического типа, как показано на чертеже.As shown in FIG. 2a, a distribution control mechanism (130) is located under the reservoir (121) as part of the distribution zone, insulated with high density polyurethane foam. At the bottom of FIG. 4, protrusions are shown which are nozzles (131a), (131b), (131c) and (131d), which correspond to holes (126a), (126b), (126c) and (126d), respectively; behind these nozzles is another identical set of corresponding parallel holes (126e), (126f), (126g) and (126h). Each nozzle is associated with a cryogenic needle valve having a solenoid drive (not shown); wherein each cryogenic valve is controlled by an actuator (132a), (132b), (132c) and (132h), respectively, preferably of a pneumatic type, as shown in the drawing.

Механизмы управления дополнены устройствами для определения, передачи, отображения и управления другими переменными, такими как индикатор (300) уровня азота в резервуаре (121), регулятор (310) уровня жидкого азота и расходомер (320) газообразного азота.The control mechanisms are supplemented by devices for determining, transmitting, displaying, and controlling other variables, such as an indicator (300) of the nitrogen level in the tank (121), a regulator (310) of the liquid nitrogen level, and a flow meter (320) of nitrogen gas.

Жидкий азот в резервуар (121) подают из фазового разделителя (110) через отверстие (128) подачи в верхней области резервуара (121).Liquid nitrogen is supplied to the reservoir (121) from the phase separator (110) through the supply opening (128) in the upper region of the reservoir (121).

На фиг.3 подробно проиллюстрирован фазовый разделитель (110), в который жидкий азот подают из складского резервуара (не показан) через питающую трубу (111), через управляющий криогенный клапан (112) и выпускное отверстие (113), через которое жидкий азот поступает в камеру (114), в которой жидкий азот находится под давлением окружающей среды, тогда как через выход (115) обеспечен выпуск газа для поддержания соответствующего уровня жидкого азота, который подают через нижнее отверстие (116) в зону (120) распределения; в конечном счете жидкий азот поступает в зону (120) распределения через трубопровод (117).Figure 3 illustrates in detail the phase separator (110) into which liquid nitrogen is supplied from a storage tank (not shown) through a supply pipe (111), through a control cryogenic valve (112) and an outlet (113) through which liquid nitrogen enters into the chamber (114), in which liquid nitrogen is under ambient pressure, while a gas outlet is provided through the outlet (115) to maintain an appropriate level of liquid nitrogen, which is supplied through the lower opening (116) to the distribution zone (120); ultimately, liquid nitrogen enters the distribution zone (120) through line (117).

В зоне (120) распределения, как проиллюстрировано на фиг.4, жидкий азот поступает из резервуара (121) при атмосферном давлении простым самотеком через отверстия (126) в дне (127) резервуара (121) к форсункам (131), которые направляют струю жидкого азота непосредственно в центр верхней поверхности каждого объекта заморозки, который в случае пищевых продуктов соответствует одной индивидуальной порции. Уровень жидкого азота в резервуаре (121) задает гидростатическое давление на дно резервуара и таким образом количество жидкого азота, проходящего к форсункам (131) из отверстий (126) в единицу времени; следовательно, необходимо обеспечить управление указанного уровня, как описано ниже.In the distribution zone (120), as illustrated in FIG. 4, liquid nitrogen flows from the tank (121) at atmospheric pressure by gravity through the holes (126) in the bottom (127) of the tank (121) to the nozzles (131) that direct the jet liquid nitrogen directly to the center of the upper surface of each freezing object, which in the case of food corresponds to one individual serving. The level of liquid nitrogen in the tank (121) sets the hydrostatic pressure on the bottom of the tank and thus the amount of liquid nitrogen passing to the nozzles (131) from the holes (126) per unit time; therefore, it is necessary to provide control of the specified level, as described below.

Для эффективной заморозки порции пищевого продукта необходимо распределение жидкого азота в достаточном количестве; количество жидкого азота, необходимого для распределения в одну порцию, зависит от природы и свойств продукта, который подлежит заморозке, что, как описано выше, особенно важно в случае пищевых продуктов для обеспечения сохранения пищевых и органолептических характеристик продукта неизменными во время обработки или во время хранения в низкотемпературных камерах. Чрезвычайно критичная в этом отношении предложенная установка оборудована очень точной системой управления количеством жидкого азота, направляемого на объект или объекты заморозки, которая проиллюстрирована на фиг.4-7.For effective freezing of a portion of a food product, a sufficient distribution of liquid nitrogen is necessary; the amount of liquid nitrogen required for distribution in one portion depends on the nature and properties of the product to be frozen, which, as described above, is especially important in the case of food products to ensure that the food and organoleptic characteristics of the product remain unchanged during processing or during storage in low temperature chambers. Extremely critical in this regard, the proposed installation is equipped with a very accurate control system for the amount of liquid nitrogen sent to the object or objects of freezing, which is illustrated in Fig.4-7.

На фиг.4 проиллюстрированы основные элементы системы управления для жидкого азота; описанные элементы являются общими для каждого из выходов жидкости, поэтому они в целом обозначены основным позиционным номером (131) без указания буквы, которая дифференцирует его положение, т.е. (131а), (131b), и т.д. Таким образом, указанная система управления содержит: ряд форсунок (131), распределяющих жидкий азот, текущий самотеком из резервуара (121) при атмосферном давлении; азот, выходящий через отверстия (126) в дне; причем поток жидкого азота к форсункам (131) может быть остановлен действием криогенных клапанов (135) предпочтительно игольчатого типа, с активными элементами, выполненными из нержавеющей стали; криогенные клапаны расположены так, что их штоки ориентированы горизонтально, и таким образом жидкий азот течет вертикально вниз, когда криогенный клапан (135) открыт; каждый криогенный клапан (135) калиброван так, что пропускает заданное количество жидкого азота в единицу времени, и клапан приводится в действие пневматическим приводом (132) с воздушными каналами (134) с целью открытия/закрытия; при этом подача воздуха к приводам обеспечивается 5-ходовым соленоидным клапаном (133).Figure 4 illustrates the main elements of a control system for liquid nitrogen; the described elements are common for each of the fluid outlets; therefore, they are generally indicated by the basic position number (131) without indicating a letter that differentiates its position, i.e. (131a), (131b), etc. Thus, said control system comprises: a series of nozzles (131) distributing liquid nitrogen flowing by gravity from the reservoir (121) at atmospheric pressure; nitrogen exiting through openings (126) in the bottom; moreover, the flow of liquid nitrogen to the nozzles (131) can be stopped by the action of cryogenic valves (135), preferably needle-type, with active elements made of stainless steel; cryogenic valves are arranged so that their rods are oriented horizontally, and thus liquid nitrogen flows vertically downward when the cryogenic valve (135) is open; each cryogenic valve (135) is calibrated so that it passes a predetermined amount of liquid nitrogen per unit time, and the valve is driven by a pneumatic actuator (132) with air channels (134) to open / close; while the air supply to the actuators is provided by a 5-way solenoid valve (133).

Действие 5-ходовых соленоидных клапанов (133) основано на поочередных периодах открытия/закрытия, которыми электрически управляет контроллер (200) времени или таймер, в котором оператор может выбирать время открытия. На фиг.5 двойной сплошной линией проиллюстрированы электрические линии, то есть главная питающая линия (210) и линии (220) управления 5-ходовыми клапанами; пневматические линии (136), подающие воздух в соленоидные клапаны (133), показаны пересеченными косыми линиями. Механизм управления также содержит общий выключатель (230) и привод (240) криогенного клапана (112), выполненный с возможностью подачи жидкого азота из питающей трубы (111), ведущей из складского резервуара (500), показанного на фиг.7.The operation of the 5-way solenoid valves (133) is based on alternate opening / closing periods, which are electrically controlled by a time controller (200) or a timer in which the operator can select the opening time. In Fig. 5, a double solid line illustrates electrical lines, i.e., a main supply line (210) and control lines (220) of 5-way valves; the pneumatic lines (136) supplying air to the solenoid valves (133) are shown by crossed oblique lines. The control mechanism also includes a common switch (230) and a actuator (240) of the cryogenic valve (112), configured to supply liquid nitrogen from the supply pipe (111) leading from the storage tank (500) shown in Fig.7.

В простом варианте выполнения установки таймер (200) задают вручную, и начало любого цикла заморозки для контейнера также выполняют вручную, после того, как только оператор расположит указанный контейнер под комплектом форсунок (131). Старт таймера (200) и таким образом распределение жидкого азота выполняется при нажатии кнопки (250) привода.In a simple embodiment, the timer (200) is set manually, and the start of any freezing cycle for the container is also performed manually after the operator places the specified container under the set of nozzles (131). The start of the timer (200) and thus the distribution of liquid nitrogen is performed by pressing the button (250) of the drive.

Следует отметить, что дно резервуара (121) выровнено, и таким образом высота жидкого азота одинакова в любой точке, вследствие чего обеспечивается однородное гидростатическое давление, как продемонстрировано в сравнительных испытаниях, выполненных с целью определения потенциальной разницы потоков среди этих восьми форсунок в испытательном оборудовании. Изменения уровня жидкого азота в резервуаре поддерживаются в минимуме регулятором (310) уровня.It should be noted that the bottom of the tank (121) is leveled, and thus the height of liquid nitrogen is the same at any point, as a result of which a uniform hydrostatic pressure is provided, as demonstrated in comparative tests performed to determine the potential flow difference among these eight nozzles in test equipment. Changes in the level of liquid nitrogen in the tank are maintained at a minimum by the level regulator (310).

Испытания состояли в распределении жидкого азота через восемь форсунок, расположенных в соответствии с работой установки, замораживающей пищевые продукты, помещенные в контейнер (600) лоткового типа, как показано на фиг.8, описанный в международной заявке WO 2007/011199 (Маккиси, 2007), с форсунками, расположенными в центре каждой полости и пронумерованными согласно шаблону (700), показанному на фиг.9. Результаты испытаний приведены ниже в Таблице 1.The tests consisted of the distribution of liquid nitrogen through eight nozzles arranged in accordance with the operation of the unit freezing food products placed in a tray-type container (600), as shown in Fig. 8, described in international application WO 2007/011199 (Makkisi, 2007) , with nozzles located in the center of each cavity and numbered according to the pattern (700) shown in FIG. 9. The test results are shown below in Table 1.

ТАБЛИЦА 1TABLE 1 Испытание на однородность количества азота, распределенного через восемь форсунок в испытательной установкеUniformity test of the amount of nitrogen distributed through eight nozzles in a test setup Время (сек)Time (sec) Распределенный жидкий азот (КГХ1000) на форсункуDistributed liquid nitrogen (KGH1000) per nozzle 1one 22 33 4four 55 66 77 88 1one 5,05,0 5,05,0 5,05,0 5.05.0 5,05,0 5,05,0 5,05,0 5,05,0 22 10,010.0 10,010.0 10,010.0 9,09.0 9,09.0 10,010.0 10,010.0 10,010.0 33 15,015.0 16,016,0 16,016,0 16,016,0 15,015.0 15,015.0 16,016,0 16,016,0 4four 21,021.0 21,021.0 21,021.0 22,022.0 22,022.0 22,022.0 22,022.0 22,022.0 55 30,030,0 31,031,0 32,032,0 29,029.0 31,031,0 32,032,0 32,032,0 30,030,0 66 38,038,0 38,038,0 38,038,0 37,037.0 38,038,0 39,039.0 38,038,0 37,037.0 77 50,050,0 51,051.0 51,051.0 51,051.0 52,052.0 51,051.0 52,052.0 53,053.0 88 59,059.0 60,060.0 59,059.0 60,060.0 60,060.0 59,059.0 60,060.0 59,059.0 99 65,065.0 66,066.0 66,066.0 67,067.0 66,066.0 67,067.0 68,068.0 67,067.0 1010 75,075.0 75,075.0 76,076.0 76,076.0 76,076.0 76,076.0 77,077.0 77,077.0

Из Таблицы 1 видно, что измерения отражают однородность распределения; по графику на фиг.10 можно оценить минимальные изменения распределенных объемов.Table 1 shows that the measurements reflect the uniformity of the distribution; according to the graph in figure 10, you can evaluate the minimum changes in distributed volumes.

Контейнер для транспортировки объектов, подлежащих заморозке, должен быть выполнен с возможностью размещения каждой порции пищевых продуктов (или отдельного объекта) в одной секции и быть достаточно узким для размещения объекта в центре каждой секции и таким образом расположения каждой форсунки именно в таком центре. Секция может иметь любую форму, предпочтительно такую, в которой объект, подлежащий заморозке, размещен свободно.The container for transporting objects to be frozen should be configured to place each portion of food products (or a separate object) in one section and be narrow enough to place the object in the center of each section and thus the location of each nozzle in such a center. The section may be of any shape, preferably one in which the object to be frozen is placed freely.

Для размещения контейнера в положении, проиллюстрированном на фиг.1, установка согласно изобретению дополнена транспортером (140), то есть роликовым конвейером, занимающим заданное расстояние перед корпусом установки, достаточное для размещения на нем контейнера; контейнер транспортируют до его расположения под форсунками (131) для заморозки, и затем выполняют следующий этап обработки пищевых продуктов.To place the container in the position illustrated in FIG. 1, the installation according to the invention is supplemented with a conveyor (140), that is, a roller conveyor occupying a predetermined distance in front of the installation body, sufficient to place the container on it; the container is transported to its location under the nozzles (131) for freezing, and then the next stage of food processing is performed.

В испытании, для определения температурного профиля при прохождении через камеру (150) с изолированными стенками, были заморожены образцы рулетов суши, содержащие термопару 1 в центре рулета и термопару 2 во внутренней стенке самого внешнего слоя рулета. Подробности указаны в Таблице 2, приведенной далее. Следует отметить, что испытательный рулет был заморожен в контейнере с другими 6 рулетами, и таким образом данные в Таблице 2 представляют собой значения для всех 7 рулонов.In the test, to determine the temperature profile when passing through a chamber (150) with insulated walls, samples of sushi rolls containing a thermocouple 1 in the center of the roll and a thermocouple 2 in the inner wall of the outermost layer of the roll were frozen. Details are shown in Table 2 below. It should be noted that the test roll was frozen in a container with the other 6 rolls, and thus the data in Table 2 are values for all 7 rolls.

ТАБЛИЦА 2TABLE 2 Примерные характеристики испытанияSample test characteristics Рулон с термопаройThermocouple roll Время LN2Time LN2 ТермопарыThermocouples Время испытанияTest time Температура средыMedium temperature "Пикантный сурими""Spicy Surimi" 25 сек25 sec 1 в середине1 in the middle 30 мин30 minutes 7°C7 ° C 1.650 КГ1.650 KG 2 в стенке2 in the wall 1,4223 м3 1.4223 m 3

Заданная доза жидкого азота, необходимая для заморозки всего рулета с характеристиками компонентов, использованных для его приготовления, применялась в течение 25 секунд с результатами, показанными на фиг.11; при этом наблюдается сильное воздействие температуры в течение короткого времени до понижения температуры ниже -170°C и увеличенный период времени достижения температуры -21°C, равный 15 минутам, при расположении продукта в окружающей среде с температурой 7°C.A predetermined dose of liquid nitrogen needed to freeze the whole roll with the characteristics of the components used to prepare it, was used for 25 seconds with the results shown in Fig.11; at the same time, there is a strong effect of temperature for a short time until the temperature drops below -170 ° C and an extended period of time to reach -21 ° C, equal to 15 minutes, when the product is located in an environment with a temperature of 7 ° C.

Указанный период времени достаточен для окончательной обработки продукта без его физических изменений.The indicated period of time is sufficient for the final processing of the product without its physical changes.

В предпочтительном варианте реализации изобретения транспортер (140) используют для формирования низкотемпературной камеры (150) с изолированными стенками, в которой создают обогащенную азотом и обедненную кислородом воздушную среду, с температурой, достаточно низкой для обеспечения контакта жидкого азота с обработанным объектом для продолжения его охлаждения (в зависимости от характеристик самого продукта) и поддержки профиля температурного распределения в замороженном объекте.In a preferred embodiment, the conveyor (140) is used to form a low-temperature chamber (150) with insulated walls, in which an air enriched with nitrogen and depleted in oxygen is created with a temperature low enough to ensure contact of liquid nitrogen with the treated object to continue its cooling ( depending on the characteristics of the product itself) and the support of the temperature distribution profile in a frozen object.

Транспортер (140) имеет выход (160), через который выпускают газообразный азот, произведенный нагревом жидкого азота, вышедшего из форсунок (131), под действием окружающего воздуха или поверхности объекта, подлежащего заморозке, и контейнера; всасывание (обеспеченное экстрактором, соединенным с выходным трубопроводом (190) камеры (150)) формирует экран у входа в камеру (150), предотвращающую распространение газообразного азота в области, где присутствует персонал; произведенный газообразный азот также направляется вдоль камеры (150) выше и ниже замороженных контейнеров (180), как обозначено стрелками; низкотемпературная камера (150) ограничена в удаленном конце выходом (170), функция которого эквивалентна функции выхода (160), описанного выше. Газообразный азот удаляют через трубопровод (190), соединенный с экстрактором (не показан), и выпускают в атмосферу.The conveyor (140) has an outlet (160) through which gaseous nitrogen is discharged, produced by heating the liquid nitrogen exiting the nozzles (131) under the influence of ambient air or the surface of the object to be frozen and the container; suction (provided by an extractor connected to the outlet pipe (190) of the chamber (150)) forms a screen at the entrance to the chamber (150), preventing the spread of gaseous nitrogen in the area where personnel are present; the nitrogen gas produced is also directed along the chamber (150) above and below the frozen containers (180), as indicated by arrows; the low-temperature chamber (150) is limited at the remote end by an output (170), the function of which is equivalent to the function of the output (160) described above. Nitrogen gas is removed through a conduit (190) connected to an extractor (not shown), and released into the atmosphere.

На фиг.7 показана принципиальная схема, иллюстрирующая узел, необходимый для работы установки (100) согласно изобретению, содержащий складской резервуар (500) для жидкого азота, последовательность (510) клапанов для регулировки потока жидкого азота к питающей трубе (111) для подачи жидкого азота в фазовый разделитель, и изоляцию (520), необходимую для уменьшения потерь холода за счет переноса тепла из окружающей среды. Следует отметить, что использование установки согласно изобретению и проиллюстрированного на чертеже узла снижает потребность в жидком азоте, а также в обслуживающем персонале, помещении и пространстве, тем самым уменьшая сопутствующие затраты.7 is a schematic diagram illustrating the assembly necessary for the operation of the installation (100) according to the invention, comprising a storage tank (500) for liquid nitrogen, a sequence (510) of valves for adjusting the flow of liquid nitrogen to the supply pipe (111) for supplying liquid nitrogen into the phase separator, and insulation (520), necessary to reduce the loss of cold due to heat transfer from the environment. It should be noted that the use of the installation according to the invention and the assembly illustrated in the drawing reduces the need for liquid nitrogen, as well as maintenance personnel, premises and space, thereby reducing associated costs.

С функциональной точки зрения, установка, предложенная в изобретении, сопоставима по своим рабочим характеристикам, но улучшает оборудование, имеющееся в настоящее время в продаже, которое традиционно используют для того же вида деятельности, что и оборудование, работа которого основана на действии иммерсионных трубок. В испытаниях, выполненных для сравнения рабочих характеристик, были получены результаты, которые показаны в Таблице 3:From a functional point of view, the installation proposed in the invention is comparable in its performance characteristics, but improves the equipment currently on sale, which is traditionally used for the same type of activity as the equipment, the operation of which is based on the action of immersion tubes. In tests performed to compare performance, the results were obtained, which are shown in Table 3:

ТАБЛИЦА 3TABLE 3 Сравнительный анализ использования жидкого азота для продукта, обработанного на той же основеComparative analysis of the use of liquid nitrogen for a product treated on the same basis Иммерсионная трубкаImmersion tube Установка согласно изобретениюInstallation according to the invention Продукция (КГ)Products (KG) 7,5007,500 7,5007,500 Чистое потребление жидкого азота (м3)Net consumption of liquid nitrogen (m 3 ) 19,98319,983 15,11215,112 Расход м3/КГ секConsumption m 3 / kg s 2,6642,664 2,0152,015

Некоторые преимущества использования установки согласно изобретению, по сравнению с другим оборудованием для обработки пищевых продуктов, таковы.Some advantages of using the apparatus according to the invention, in comparison with other food processing equipment, are as follows.

Существенно улучшено качество любых замороженных пищевых продуктов благодаря прямому контакту жидкого азота с пищевыми продуктами, подлежащими заморозке.The quality of any frozen food products is significantly improved due to direct contact of liquid nitrogen with food products to be frozen.

Питательные свойства пищевых продуктов остаются неизменными благодаря воздействию сверхнизкой температуры и высокой скорости заморозки, при этом пищевые продукты остаются совершенно безвредными.The nutritional properties of food products remain unchanged due to the effects of ultra-low temperature and high freezing speed, while food products remain completely harmless.

Срок годности существенно увеличен по сравнению с любым другим типом заморозки, с сохранением исходных характеристик и свойств пищевых продуктов.Shelf life is significantly increased compared to any other type of freezing, while maintaining the original characteristics and properties of food products.

В процессе обработки создаются микрокристаллы льда, которые не вредят мембранам клеток пищевых продуктов и консервируют исходные характеристики и свойства пищевых продуктов.During processing, ice microcrystals are created that do not harm the membranes of food cells and preserve the initial characteristics and properties of food products.

Способ обеспечивает распределение точных доз жидкого азота, необходимых для заморозки пищевых продуктов.The method provides the distribution of the exact doses of liquid nitrogen necessary for freezing food products.

Благодаря сверхбыстрому дозированию заморозка пищевых продуктов существенно сокращена во времени до нескольких секунд в зависимости от скорости теплопередачи и количества пищевых продуктов.Thanks to ultra-fast dosing, food freezing is significantly reduced in time to a few seconds, depending on the heat transfer rate and the amount of food.

Возможно использование постоянной поточной линии, поскольку пищевые продукты, подлежащие заморозке, размещены в своей конечной упаковке.It is possible to use a constant production line, since food products to be frozen are placed in their final packaging.

Способ предлагает высокую степень безопасности, поскольку отсутствует прямой контакт персонала с жидким азотом.The method offers a high degree of safety, since there is no direct contact of personnel with liquid nitrogen.

Существенно уменьшены потери продукта, поскольку контакт с продуктом устранен немедленно после его заморозки в конечной упаковке.Significantly reduced product losses, since contact with the product is eliminated immediately after it is frozen in the final packaging.

Некоторые преимущества, относящиеся к необходимым затратам, таковы:Some of the benefits related to cost are:

Существенно уменьшены капиталовложения, так как стоимость установки и узла составляет примерно от 30% до 40% от капитальных затрат, связанных с известными установками.Capital investments have been significantly reduced, since the cost of the installation and assembly is approximately 30% to 40% of the capital costs associated with known installations.

Уменьшена потребность в объеме рабочего пространства примерно до 80% от необходимого для известных установок.Reduced the need for a working space of approximately 80% of the required for known installations.

Некоторые преимущества, связанные с эксплуатационными расходами, таковы.Some of the benefits associated with operating costs are as follows.

Уменьшена стоимость заморозки за счет снижения потребления жидкого азота благодаря точному дозированию, которое помогает избежать чрезмерного потребления главным образом за счет рассеяния в окружающей среде.The cost of freezing has been reduced by reducing the consumption of liquid nitrogen due to accurate dosing, which helps to avoid excessive consumption mainly due to dispersion in the environment.

Значительно уменьшены потери продукта за счет сокращения операции по его обработке, увеличения эффективности и производительности при заморозке благодаря точному дозированию жидкого азота.Significantly reduced product losses due to reduced processing operations, increased efficiency and productivity during freezing due to accurate dosing of liquid nitrogen.

Приведенное выше описание настоящего изобретения основано на предпочтительном варианте реализации изобретения, осуществленного исключительно с иллюстративными целями, в котором установка содержит восемь форсунок для распределения жидкого азота; однако специалисту понятно, что в упомянутом предпочтительном варианте реализации изобретения могут быть выполнены изменения для приспособления установки к конкретным рабочим условиям каждого конкретного пользователя. Например, в проиллюстрированном варианте реализации изобретения с восемью форсунками некоторые из них могут быть временно закрыты, с использованием уменьшенного количества форсунок, например 4. Подобным способом установка, первоначально спроектированная для работы с дюжиной форсунок, может быть приспособлена к работе с уменьшенным количеством форсунок, т.е. с 10, 8, 6, 4 или 2 форсунками, без ограничения уменьшения по парам.The above description of the present invention is based on a preferred embodiment of the invention, carried out solely for illustrative purposes, in which the installation contains eight nozzles for the distribution of liquid nitrogen; however, one skilled in the art will appreciate that changes can be made in the preferred embodiment of the invention to adapt the installation to the specific operating conditions of each particular user. For example, in the illustrated embodiment with eight nozzles, some of them can be temporarily closed using a reduced number of nozzles, for example 4. In a similar way, an installation originally designed to operate with a dozen nozzles can be adapted to work with a reduced number of nozzles, t .e. with 10, 8, 6, 4 or 2 nozzles, without limiting reduction in pairs.

Поскольку гидростатическое давление на дно резервуара в области распределения однородна, расположение отверстий и, следовательно, связанных с ними форсунок может быть изменено при изготовлении для выполнения требований конкретного применения. Дополнительно возможна модификация геометрии вертикальной стенки резервуара с приданием ему цилиндрической формы, или плоскодонной обычной призмы, без существенного влияния на профили распределения жидкого азота по форсункам.Since the hydrostatic pressure on the bottom of the tank in the distribution area is uniform, the location of the holes and, therefore, the nozzles associated with them can be changed during manufacture to meet the requirements of a particular application. Additionally, it is possible to modify the geometry of the vertical wall of the tank to give it a cylindrical shape, or flat-bottomed conventional prism, without significantly affecting the distribution profiles of liquid nitrogen over the nozzles.

Специалисту понятно, что ручные операции, описанные в связи с проиллюстрированной установкой в предпочтительном варианте реализации изобретения, могут быть замещены автоматическим регулированием, обеспечивающим работу поточных линий массового производства.One skilled in the art will appreciate that the manual operations described in connection with the illustrated installation in a preferred embodiment of the invention can be replaced by automatic control that ensures the operation of mass production lines.

Эти и другие изменения, которые могут быть очевидными для специалиста, должны рассматриваться в объеме изобретений, в свете следующих пунктов приложенной формулы.These and other changes that may be obvious to a specialist should be considered in the scope of inventions, in the light of the following paragraphs of the attached claims.

Claims (27)

1. Установка для сверхбыстрой заморозки пищевых продуктов жидким азотом, содержащая:
фазовый разделитель;
зону распределения жидкого азота;
механизм управления распределением;
транспортер для переноса замораживаемого материала к установке и от нее;
низкотемпературную камеру туннельного типа; и
вентиль для выпуска газообразного азота в атмосферу;
причем жидкий азот из резервуара подается в фазовый разделитель при атмосферном давлении; газовая фаза выпускается в атмосферу, а жидкий азот подается в изолированный контейнер и поддерживается под атмосферным давлением в зоне распределения перед его распределением на продукт, подлежащий заморозке; подача жидкого азота из резервуара на продукт, подлежащий заморозке, выполняется через ряд форсунок простым самотеком и управляется механизмами управления, дозирующими количество распределяемого жидкого азота; жидкий азот распределяется непосредственно на продукт, подлежащий заморозке, предпочтительно помещенный в свою конечную упаковку, которую после распределения жидкого азота переносят за пределы зоны распределения транспортером, покрытым изолирующим материалом для формирования низкотемпературной камеры туннельного типа, в которой оставшийся азот вокруг продукта газифицируется и создает холодную среду; затем, в конце низкотемпературной камеры, газообразный азот выпускают в атмосферу, и продукт направляют на участок упаковки и хранения.
1. Installation for ultrafast freezing of food products with liquid nitrogen, containing:
phase separator;
liquid nitrogen distribution zone;
distribution management mechanism;
a conveyor for transferring frozen material to and from the unit;
tunnel-type low temperature chamber; and
valve for the release of gaseous nitrogen into the atmosphere;
moreover, liquid nitrogen from the tank is fed into the phase separator at atmospheric pressure; the gas phase is released into the atmosphere, and liquid nitrogen is fed into an insulated container and maintained at atmospheric pressure in the distribution zone before being distributed to the product to be frozen; the supply of liquid nitrogen from the tank to the product to be frozen is carried out through a series of nozzles by gravity and is controlled by control mechanisms that dispense the amount of liquid nitrogen to be distributed; liquid nitrogen is distributed directly to the product to be frozen, preferably placed in its final packaging, which, after distribution of liquid nitrogen, is transferred outside the distribution zone by a conveyor coated with insulating material to form a tunnel-type low-temperature chamber in which the remaining nitrogen around the product is gasified and creates a cold environment ; then, at the end of the low-temperature chamber, nitrogen gas is released into the atmosphere, and the product is sent to the packaging and storage section.
2. Установка по п.1, в которой жидкий азот поступает из линии под давлением в фазовый разделитель, в котором и разделение фаз происходит снижением давления до атмосферного.2. The installation according to claim 1, in which liquid nitrogen enters from the line under pressure into a phase separator, in which phase separation occurs by reducing the pressure to atmospheric. 3. Установка по п.2, в которой газовая фаза в разделителе выпускается в атмосферу.3. The installation according to claim 2, in which the gas phase in the separator is released into the atmosphere. 4. Установка по п.1, в которой жидкий азот из фазового разделителя подается самотеком в изолированный резервуар в зоне распределения.4. The installation according to claim 1, in which liquid nitrogen from the phase separator is fed by gravity to an isolated tank in the distribution zone. 5. Установка по п.4, в которой резервуар в зоне распределения имеет двойные стенки с вакуумной изоляцией.5. The installation according to claim 4, in which the tank in the distribution zone has double walls with vacuum insulation. 6. Установка по п.4, в которой резервуар в зоне распределения имеет плоское дно.6. Installation according to claim 4, in which the tank in the distribution zone has a flat bottom. 7. Установка по п.6, в которой указанное плоское дно в резервуаре содержит выходные отверстия, соединенные с соответствующими распределяющими форсунками.7. The installation according to claim 6, in which the specified flat bottom in the tank contains outlet openings connected to respective dispensing nozzles. 8. Установка по п.7, в которой указанные отверстия распределены попарно с таким расположением, что каждое отверстие расположено над центром каждой секции, содержащей пищевые продукты, подлежащие заморозке, в контейнере, разделенном на секции или пары секций.8. The installation according to claim 7, in which these holes are distributed in pairs with such an arrangement that each hole is located above the center of each section containing food products to be frozen in a container divided into sections or pairs of sections. 9. Установка по п.7, в которой выходные отверстия распределены в дне резервуара так, что каждое отверстие расположено только над центром каждой секции, содержащей пищевые продукты, подлежащие заморозке, в контейнере, разделенном на секции.9. The installation according to claim 7, in which the outlet openings are distributed in the bottom of the tank so that each hole is located only above the center of each section containing food products to be frozen in a container divided into sections. 10. Установка по п.7, в которой каждое отверстие в дне резервуара соединяет с форсункой для распределения жидкого азота на пищевые продукты, подлежащие заморозке, через клапан, управляющий потоком жидкого азота.10. The installation according to claim 7, in which each hole in the bottom of the tank connects with a nozzle for distributing liquid nitrogen to food products to be frozen through a valve controlling the flow of liquid nitrogen. 11. Установка по п.10, в которой выход жидкого азота через каждую форсунку может быть предотвращен способом, обеспечивающим распределение жидкого азота только через форсунки, расположенные над центром секции, содержащей пищевые продукты, подлежащие заморозке, в контейнере, разделенном на секции.11. The installation of claim 10, in which the release of liquid nitrogen through each nozzle can be prevented by a method that distributes liquid nitrogen only through nozzles located above the center of the section containing food to be frozen in a container divided into sections. 12. Установка по п.11, в которой поток в единицу времени, проходящий через каждый набор, состоящий из отверстия, криогенного клапана и форсунки, является одинаковым для всех наборов.12. The installation according to claim 11, in which the flow per unit time passing through each set, consisting of a hole, a cryogenic valve and nozzle, is the same for all sets. 13. Установка по п.12, в которой количество жидкого азота, проходящего через каждую форсунку, зависит от времени, в течение которого криогенный клапан открыт.13. The installation according to item 12, in which the amount of liquid nitrogen passing through each nozzle depends on the time during which the cryogenic valve is open. 14. Установка по п.10, в которой криогенные клапаны, управляющие потоком, предпочтительного являются криогенными игольчатыми клапанами.14. The apparatus of claim 10, wherein the cryogenic flow control valves are preferably cryogenic needle valves. 15. Установка по п.10, в которой криогенные клапаны, управляющие потоком, предпочтительно изготовлены из нержавеющей стали.15. The apparatus of claim 10, wherein the cryogenic flow control valves are preferably made of stainless steel. 16. Установка по п.10, в которой каждый из криогенных клапанов, управляющих потоком, приводится в действие отдельным пневматическим приводом.16. The apparatus of claim 10, wherein each of the cryogenic valves controlling the flow is driven by a separate pneumatic actuator. 17. Установка по п.15, в которой каждый из криогенных клапанов, управляющих потоком, размещен с ориентацией штока в горизонтальном направлении, при котором жидкий азот течет вертикально, когда криогенный клапан открыт.17. The installation according to clause 15, in which each of the cryogenic valves that control the flow is placed with the orientation of the rod in the horizontal direction, in which liquid nitrogen flows vertically when the cryogenic valve is open. 18. Установка по п.11, в которой каждый отдельный пневматический привод активируется пневматическим пятиходовым соленоидным клапаном.18. The installation according to claim 11, in which each individual pneumatic actuator is activated by a pneumatic five-way solenoid valve. 19. Установка по п.1, в которой механизм управления распределением содержит:
выключатель для активации криогенного клапана для подачи жидкого азота в фазовый разделитель;
общий выключатель для включения/выключения установки;
таймер для управления временем течения жидкого азота к форсункам;
привод с кнопкой ручного управления;
индикатор уровня жидкого азота в резервуаре в зоне распределения;
регулятор уровня жидкого азота в резервуаре в зоне распределения; и расходомер для газообразного азота.
19. The apparatus of claim 1, wherein the distribution control mechanism comprises:
a switch for activating a cryogenic valve for supplying liquid nitrogen to the phase separator;
general switch to turn on / off the unit;
a timer for controlling the flow time of liquid nitrogen to the nozzles;
drive with manual control button;
an indicator of the level of liquid nitrogen in the tank in the distribution zone;
a regulator of the level of liquid nitrogen in the tank in the distribution zone; and a flow meter for gaseous nitrogen.
20. Установка по п.19, в которой в рабочем цикле задается время подачи жидкого азота таймером; при нажатии оператором кнопки передается сигнал, активирующий работу каждого пятиходового соленоидного пневмоклапана, связанного с соответствующим криогенным клапаном для дозирования, открывающий его на период времени, заданный в таймере, и закрывающий его по истечении заданного периода времени, и таким образом распределяющий через каждую форсунку точное количество жидкого азота.20. The installation according to claim 19, in which in the work cycle sets the time for supplying liquid nitrogen by a timer; when the operator presses the button, a signal is transmitted that activates the operation of each five-way solenoid pneumatic valve connected to the corresponding cryogenic valve for dosing, opening it for a period of time specified in the timer, and closing it after a specified period of time, and thus distributing the exact amount through each nozzle liquid nitrogen. 21. Установка по п.1, в которой транспортер для материала, подлежащего заморозке, проходит от места перед зоной распределения, через зону распределения для заморозки материала, подлежащего заморозке, и выходит к следующему этапу обработки, такому как герметизация упаковки.21. The installation according to claim 1, in which the conveyor for the material to be frozen passes from the place in front of the distribution zone, through the distribution zone to freeze the material to be frozen, and goes to the next processing step, such as sealing the package. 22. Установка по п.21, в которой транспортер предпочтительно представляет собой конвейер роликового типа.22. The apparatus of claim 21, wherein the conveyor is preferably a roller type conveyor. 23. Установка по п.21, в которой вдоль всего транспортера, в зоне распределения и за ее пределами сформирована низкотемпературная камера путем окружения указанного транспортера изолирующими стенками для обеспечения формирования воздушной среды, обогащенной газообразным азотом.23. The installation according to item 21, in which along the entire conveyor, in the distribution zone and beyond, a low temperature chamber is formed by surrounding said conveyor with insulating walls to ensure the formation of an air environment enriched with gaseous nitrogen. 24. Установка по п.21, в которой транспортер содержит один выход в переднем конце зоны распределения и другой в зоне, близкой к дальнему концу, через которые удаляют произведенный газообразный азот.24. The installation according to item 21, in which the conveyor contains one outlet at the front end of the distribution zone and another in the area close to the far end, through which the produced nitrogen gas is removed. 25. Установка по п.21, в которой всасыванием через вход и выход низкотемпературной камеры сформирован экран, предотвращающий распространение газообразного азота в области, в которых присутствует персонал.25. The apparatus of claim 21, wherein a screen is formed by suction through the inlet and outlet of the low temperature chamber to prevent the propagation of gaseous nitrogen into areas in which personnel are present. 26. Установка по п.21, в которой газообразный азот, произведенный в камере, направляется вдоль камеры над и под лентой транспортера.26. The apparatus of claim 21, wherein the gaseous nitrogen produced in the chamber is guided along the chamber above and below the conveyor belt. 27. Установка по п.21, в которой газообразный азот удаляется из низкотемпературной камеры экстрактором, соединенным с выходным трубопроводом камеры. 27. The installation according to item 21, in which gaseous nitrogen is removed from the low-temperature chamber by an extractor connected to the outlet pipe of the chamber.
RU2009144129/13A 2008-06-19 2008-06-19 Device for ultra high-speed freezing of food products by means of direct contact with dosed liquid nitrogen RU2467262C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144129/13A RU2467262C2 (en) 2008-06-19 2008-06-19 Device for ultra high-speed freezing of food products by means of direct contact with dosed liquid nitrogen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144129/13A RU2467262C2 (en) 2008-06-19 2008-06-19 Device for ultra high-speed freezing of food products by means of direct contact with dosed liquid nitrogen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009144129A RU2009144129A (en) 2011-08-20
RU2467262C2 true RU2467262C2 (en) 2012-11-20

Family

ID=44755246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009144129/13A RU2467262C2 (en) 2008-06-19 2008-06-19 Device for ultra high-speed freezing of food products by means of direct contact with dosed liquid nitrogen

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2467262C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106969901B (en) * 2017-05-18 2023-02-28 西北工业大学 Continuous high-speed wind tunnel liquid nitrogen cooling and transporting system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3258935A (en) * 1963-05-27 1966-07-05 Union Carbide Canada Ltd Food freezing apparatus
US4171625A (en) * 1977-11-02 1979-10-23 Formax, Inc. Cryogenic freezing tunnel
RU2289072C1 (en) * 2005-05-30 2006-12-10 Техникан Компани Лтд. Device for freezing food products by means of liquid cooling

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3258935A (en) * 1963-05-27 1966-07-05 Union Carbide Canada Ltd Food freezing apparatus
US4171625A (en) * 1977-11-02 1979-10-23 Formax, Inc. Cryogenic freezing tunnel
RU2289072C1 (en) * 2005-05-30 2006-12-10 Техникан Компани Лтд. Device for freezing food products by means of liquid cooling

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009144129A (en) 2011-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2317256B1 (en) Equipment for ultra-rapid freezing of foods through direct metered contact with liquid nitrogen
NO153216B (en) STROEMNINGSFORDELER.
EP2614729B1 (en) A method for thawing food products
Muthukumarappan et al. Food freezing technology
US20110027439A1 (en) Method for freezing fruit and vegetable produce
Zaritzky Factors affecting the stability of frozen foods
Ergün et al. The effects of the novel home freezing system on microstructure, color, antioxidant activity, and microbiological properties of strawberries
KR101893767B1 (en) A refrigeration equipment for preventing damage of foods and method therefor
CN102840734B (en) Refrigerator
CN108576559A (en) A kind of micro- jelly food preservation method and production technology
RU2467262C2 (en) Device for ultra high-speed freezing of food products by means of direct contact with dosed liquid nitrogen
CN108253720A (en) The control method of ice clothing preservation device, refrigerator and refrigerator
Alexandre et al. Frozen food and technology
Singh Food freezing
Marella et al. Food freezing technology
KR100754355B1 (en) Kimchi freezing method
WO2008135607A1 (en) Installation for forming frozen granules from food liquids
Eek A convenience born of necessity: the growth of the modern food freezing industry
Swer et al. Applications of freezing technology in fruits and vegetables
WO2024134849A1 (en) Tissue-cooling device
Bondoc THEORETICAL RESEARCHES ON THE TRANSFORMATIONS UNDERGONE BY SOME FOREST FRUITS THROUGH THEIR STORAGE IN A FROZEN STATE
Velez-Ruiz et al. Freezing Methods of Foods
Chaves et al. and Fruit Products
JP2575321B2 (en) Food freezing method and its freezing device
KR100642884B1 (en) Kimchi freezing device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170620