УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ПОСРЕДСТВОМ ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F25D9/00 A23L3/375 A23B4/09 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству для охлаждения пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения, содержащему бак с незамерзающим раствором, содержащим незамерзающий раствор, называемый обычно "рассолом" (например, содержащий в качестве основных компонентов этиловый спирт и воду), мешалку для перемешивания ванны незамерзающего раствора в баке с незамерзающим раствором, трубный теплообменник, расположенный в виде меандра на боковых стенках бака с незамерзающим раствором для охлаждения ванны незамерзающего раствора в баке с незамерзающим раствором, средство подачи сжатой охлаждающей жидкости для подачи холодильного агента в трубный теплообменник, и средства переноса для погружения пищевых продуктов непосредственно или в упакованном состоянии в ванну незамерзающего раствора в баке с незамерзающим раствором.

Уровень техники

Заявитель предложил холодильник с жидкостным охлаждением, в котором упакованные или неупакованные пищевые продукты, подлежащие охлаждению, приводятся в непосредственный контакт с незамерзающим раствором, как раскрыто в выложенной заявке на патент Японии №Н7-28 710/1995 (называемой в последующем Д1), который отличается от обычно холодильника с воздушным охлаждением для охлаждения пищевых продуктов посредством холодного воздуха в морозильном отделении. Такой холодильник с жидкостным охлаждением равномерно охлаждает продукты с очень высокой скоростью посредством приведения продуктов в контакт с незамерзающим раствором, поддерживаемым на экстремально низкой температуре (от - 30°С до - 60°С), с целью обеспечения важного преимущества быстрого охлаждения при экономящей пространство конструкции. Кроме того, холодильник с жидкостным охлаждением может охлаждать пищевые продукты немедленно до их середины без возникновения трещин в пищевых продуктах с обеспечением более высокого качества замороженных пищевых продуктов по сравнению с охлаждением с помощью сжиженного газа (например, жидкого азота или т.п.).

Однако холодильник с жидкостным охлаждением, согласно уровню техники, снабжен трубными теплообменниками лишь на трех стенках прямоугольного бака с незамерзающим раствором без расположения каких-либо трубных теплообменников на остающейся боковой стенке с мешалками, как показано на фиг.4-7 в Д1. Следовательно, устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что требуется длительный период времени для охлаждения незамерзающего раствора в баке до равномерной температуры охлаждения.

Кроме того, трубные блоки на соответствующих боковых стенках выполнены специально с учетом размера бака с незамерзающим раствором. Как показано на фиг.7 в Д1, единственный змеевик образован комбинацией из прямых труб, U-образных труб или коленчатых труб, и охлаждающие змеевики 4 и 3 в качестве трубных теплообменников на двух боковых стенках соединены последовательно друг с другом, и охлаждающие змеевики 5 другой системы установлены на оставшейся боковой стенке. В таких условиях эксплуатация труб и монтаж устройства являются сложными и требуют затрат времени, в результате чего увеличивается стоимость производства.

При изготовлении крупных устройств для замораживания пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения, согласно уровню техники, неизбежны еще более сложные операции монтажа дополнительно к тому недостатку, что требуется длительный период времени для охлаждения незамерзающего раствора до равномерной температуры охлаждения.

Раскрытие изобретения

В соответствии с вышеизложенным, целью изобретения является создание устройства для охлаждения пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения, которое устраняет все недостатки уровня техники и которое обеспечивает быстрое охлаждение незамерзающего раствора в баке с незамерзающим раствором до равномерной температуры охлаждения с высокой эффективностью за короткий промежуток времени, и которое просто в монтаже и которое обеспечивает простое увеличение масштаба установки.

Для достижения этой цели устройство для охлаждения пищевых продуктов с помощью жидкостного охлаждения, согласно изобретению, выполнено так, что трубные теплообменники содержат трубные блоки модульной конструкции, включающие по меньшей мере две вертикальные части трубы, по меньшей мере две части змеевика, каждая из которых изгибается от вертикальной части трубы и проходит горизонтально, а затем проходит в виде меандра по поверхности стенки, впускной коллекторный канал и выпускной коллекторный канал; коллектор на стороне подачи, с которым последовательно соединены впускные коллекторные каналы трубных блоков параллельно друг другу; и другой коллектор на стороне возврата, с которым последовательно соединены выпускные коллекторные каналы трубных блоков параллельно друг другу, и что множество трубных блоков последовательно расположены на стенных поверхностях бака с незамерзающим раствором по всему периметру его боковых стенок, и трубные блоки соединены через коллектор на сторонах подачи и возврата с выходной и возвратной сторонами средства подачи сжатой охлаждающей жидкости соответственно.

Устройство для охлаждения пищевых продуктов с помощью жидкостного охлаждения, согласно изобретению, может выполнять следующие важные функции и действия. Согласно изобретению трубные блоки образованы из вертикальных трубных частей и частей змеевика, число которых (соответственно, по меньшей мере, два) соответствует размеру (емкости) бака с незамерзающим раствором, и трубные блоки, число которых соответствует размеру (емкости) бака с незамерзающим раствором, последовательно расположены на стенных поверхностях бака с незамерзающим раствором по всему периметру его боковых стенок. Впускные коллекторные каналы и выпускные коллекторные каналы трубных блоков соединены параллельно друг другу с коллекторами на стороне подачи и стороне возврата соответственно, и коллекторы соединены с выходной и возвратной сторонами, соответственно, средства подачи сжатой охлаждающей жидкости. Поэтому устройство для охлаждения пищевых продуктов с помощью жидкостного охлаждения может равномерно охлаждать незамерзающий раствор в баке с незамерзающим раствором с высокой эффективностью является простым в монтаже и обеспечивает простое увеличение масштаба установки.

В предпочтительном варианте выполнения коллекторы на сторонах подачи и возврата выполнены в виде Т-образных труб, соединенных последовательно друг с другом, соответственно, и впускные коллекторные каналы и выпускные коллекторные каналы соединены, соответственно, с плечами Т-образных труб для параллельного соединения с коллекторами. В качестве альтернативного решения коллекторы на стороне подачи и на стороне возврата выполнены в виде коллекторных труб, имеющих заданное количество ответвляющихся труб, соответственно, и впускные коллекторные каналы и выпускные коллекторные каналы соединены с ответвляющимися трубами для параллельного соединения с соответствующими коллекторами.

В одном варианте выполнения дополнительно к баку с незамерзающим раствором, имеющим множество трубных блоков, бак с незамерзающим раствором содержит бак с незамерзающим раствором, не имеющим трубных блоков, так что когда незамерзающий раствор, охлаждаемый в баке с незамерзающим раствором, имеющим множество трубных блоков, заполняет бак с незамерзающим раствором с постоянным уровнем, то охлаждаемый незамерзающий раствор циркулирует между баком с незамерзающим раствором, имеющим множество трубных блоков, и баком с незамерзающим раствором, не имеющим трубных блоков, и бак с незамерзающим раствором, не имеющий трубных блоков, также снабжен средствами переноса. Согласно этому варианту выполнения устройство для охлаждения пищевых продуктов с помощью жидкостного охлаждения можно очень простым образом увеличивать по масштабу установки.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания изобретения ниже приводится его подробное описание и формула изобретения со ссылками на чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - холодильный цех с устройством для охлаждения пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения согласно изобретению;

фиг.2A - устройство для охлаждения пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения согласно одному варианту выполнения изобретения на виде спереди;

фиг.2B - устройство согласно фиг.2A на виде сбоку;

фиг.2C - устройство согласно фиг.2A на виде сверху;

фиг.3A - второй предпочтительный вариант выполнения изобретения, снабженный шестью трубными блоками по всему периметру четырех боковых стенок бак с незамерзающим раствором, иллюстрирующий связь между средством подачи сжатой охлаждающей жидкости (так называемым холодильником) и трубными блоками согласно изобретению для пояснения системы трубных теплообменников;

фиг.3B - соединительная часть впускного коллекторного канала и выпускного коллекторного канала и двух трубных частей каждого трубного блока, в увеличенном масштабе;

фиг.3C - расположение трубных блоков в баке с незамерзающим раствором;

фиг.4A - третий предпочтительный вариант выполнения изобретения, снабженный восемью трубными блоками по всему периметру четырех боковых стенок бак с незамерзающим раствором, иллюстрирующий связь между средством подачи сжатой охлаждающей жидкости (так называемым холодильником) и трубными блоками, согласно изобретению, для пояснения системы трубных теплообменников;

фиг.4B - соединительная часть впускного коллекторного канала и выпускного коллекторного канала и четырех трубных частей каждого трубного блока, в увеличенном масштабе;

фиг.4C - расположение трубных блоков в баке с незамерзающим раствором;

фиг.5 - четвертый предпочтительный вариант выполнения устройства для охлаждения пищевых продуктов с помощью жидкостного охлаждения, согласно изобретению, снабженного баком с незамерзающим раствором, не имеющим трубных блоков, выполненным с возможностью соединения с баком с незамерзающим раствором, имеющим трубные блоки, показанным на фиг.2, для увеличения тем самым масштаба установки.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показано большое наружное средство 1 подачи сжатой охлаждающей жидкости (так называемый холодильник), из которого холодильный агент поступает в трубные теплообменники, расположенные в баке 3 с незамерзающим раствором, при этом бак выполнен в виде бака с незамерзающим раствором внутреннего устройства 2 для охлаждения пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения, согласно одному варианту выполнения изобретения, размещенного в холодильном цехе 4. В баке 3 с незамерзающим раствором расположены в необходимом количестве ванны 5 незамерзающего раствора, предназначенные для погрузки в них упакованных пищевых продуктов 6 посредством средства 7 переноса, на которые нагружают упакованные пищевые продукты. Хотя средство 7 переноса показано в представленном варианте выполнения в виде опускаемого и поднимаемого грузового поддона, оно может быть выполнено также в виде конвейера. Хотя устройство 2 охлаждения пищевых продуктов 6 показано расположенным в холодильном цеху в представленном варианте выполнения, оно может быть расположено также в обычном ресторане. Кроме того, пищевые продукты, загружаемые на средство 7 переноса, могут быть открытыми, без упаковки.

На фиг.2 показан первый вариант выполнения устройства для охлаждения пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения, согласно изобретению, бак которого с незамерзающим раствором не изображен. В представленном варианте выполнения устройство 2 охлаждения пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения содержит крышку 8 для открывания и закрывания верхнего отверстия бака 3 с незамерзающим раствором, грузовой поддон - гондолу 7, поднимаемую и опускаемую в бак с незамерзающим раствором через открытое верхнее отверстие, мешалки 9 (например, винтовые двигатели) для перемешивания или взбалтывания ванны незамерзающего раствора в баке 3 с незамерзающим раствором и трубные блоки 10 в качестве трубных теплообменников, расположенных в виде змеевиков или меандра вдоль четырех боковых стенок бака 3 с незамерзающим раствором для охлаждения ванны незамерзающего раствора в баке 3. В представленном варианте выполнения два трубных блока из в целом восьми трубных блоков 10 расположены на каждой из четырех боковых стенок квадратного бака 3 с незамерзающим раствором, так что трубные блоки 10 расположены на боковых стенках по всему периметру бака 3 с незамерзающим раствором. Бак 3 с незамерзающим раствором не ограничен квадратной формой на виде сверху и может иметь другие формы, такие как прямоугольная, многоугольная или круговая. Подробное описание трубных блоков 10 приведено ниже со ссылками на фиг.3 и 4.

На фиг.3 показан второй предпочтительный вариант выполнения прямоугольного бака 3 с незамерзающим раствором, четыре боковые стенки которого снабжены в целом шестью трубными блоками 10 по всему периметру бака 3. Согласно изобретению трубные блоки 10 выполнены в виде модулей, содержащих каждый две вертикальные трубные части 11, две части 12 змеевика, каждая из которых изгибается от вертикальных трубных частей и проходит горизонтально, а затем в виде меандра вдоль стенной поверхности, впускной коллекторный канал 13 и выпускной коллекторный канал 14.

На фиг.4 показан третий предпочтительный вариант выполнения прямоугольного бака 3 с незамерзающим раствором, снабженного в целом восемью трубными блоками 10 на четырех боковых стенках. Согласно изобретению трубные блоки 10 выполнены в виде модулей, содержащих каждый четыре вертикальные трубные части 11, четыре части 12 змеевика, каждая из которых изгибается от вертикальных трубных частей и проходит горизонтально, а затем в виде меандра вдоль стенной поверхности, впускной коллекторный канал 13 и выпускной коллекторный канал 14.

При трубных теплообменниках устройства для охлаждения пищевых продуктов с помощью жидкостного охлаждения, согласно изобретению, включая показанные в вариантах выполнения, представленных на фиг.2-4, множество трубных блоков 10 расположены на всех боковых стенках по всему периметру бака с незамерзающим раствором. Впускные коллекторные каналы 13 соединены параллельно с коллектором на стороне подачи холодильного агента из холодильника 1, а выпускные коллекторные каналы 14 соединены параллельно с коллектором на стороне возврата холодильного агента в холодильник 1. Коллектор на стороне подачи соединен с выходной стороной средства 1 подачи сжатой охлаждающей жидкости, а коллектор на стороне возврата соединен со стороной возврата средства 1 подачи сжатой охлаждающей жидкости. Хотя в показанном варианте выполнения коллектор на стороне подачи выполнен из Т-образных труб 15 и коленчатой трубы 16 (можно использовать Т-образное соединение с одним закрытым пробкой открытым концом), а коллектор на стороне возврата выполнен из Т-образных труб 17 и коленчатой трубы 18 (можно использовать Т-образное соединение с одним закрытым пробкой открытым концом), эти коллекторы могут быть выполнены в виде коллекторных труб, имеющих множество ответвляющихся труб.

Согласно изобретению трубные теплообменники выполнены модульными в виде трубных блоков, которые не являются единым целым, при этом каждый блок содержит несколько вертикальных и змеевидных трубных частей 11 и 12, впускной коллекторный канал 13 и выпускной коллекторный канал 14. Поэтому можно с высокой эффективностью равномерно охлаждать ванну незамерзающего раствора в баке с незамерзающим раствором, и трубные теплообменники можно легко собирать для простого увеличения масштаба установки.

На фиг.5 показан четвертый предпочтительный вариант выполнения, который является модификацией варианта выполнения, показанного на фиг.2. В четвертом предпочтительном варианте выполнения дополнительно к баку 3 с незамерзающим раствором, снабженному несколькими трубными блоками 10, предусмотрен бак 19 с незамерзающим раствором, не имеющий трубных блоков. Когда незамерзающий раствор, охлаждаемый в баке 3 с незамерзающим раствором, заполнен до заданного уровня в баке 3 с незамерзающим раствором, то незамерзающий раствор циркулирует между баками 3 и 19 с незамерзающим раствором. Бак 19 с незамерзающим раствором, не имеющий трубных блоков, может быть снабжен средствами переноса (не изображены).

В показанном варианте выполнения предусмотрены два нагнетающих жидкость насоса 20 с сетчатым фильтром, с помощью которых незамерзающий раствор, охлаждаемый в баке 3 с незамерзающим раствором, имеющим трубные блоки, подается через две питающие трубы 21 в бак 19 с незамерзающим раствором, не имеющим трубных блоков, и возвращается через возвратную трубу 22 в бак 3 с незамерзающим раствором, имеющим трубные блоки, обеспечивая постоянный уровень незамерзающего раствора в баке 19 с незамерзающим раствором, не имеющем трубных блоков. Может быть установлен единственный насос 20 нагнетания жидкости и единственная питающая труба вместо нескольких насосов и труб. Согласно этому варианту выполнения устройство для охлаждения пищевых продуктов с помощью жидкостного охлаждения можно просто увеличить по масштабу установки.

По сравнению с обычными холодильниками с газовым охлаждением, согласно уровню техники, устройство для охлаждения пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения, согласно изобретению, может чрезвычайно быстро охлаждать большое количество пищевых продуктов при экономящей пространство конструкции без появления капель при размораживании или в незамороженном состоянии, без каких-либо повреждений ячеек, и пищевые продукты, сохраняемые в охлажденном виде, имеют значительно более лучшие свежесть, вкус и запах, так что охлаждающее устройство, согласно изобретению, можно с преимуществом применять в ресторанном деле. По сравнению с уровнем техники устройство для охлаждения пищевых продуктов с помощью жидкостного охлаждения, согласно изобретению, значительно превосходит по возможности расширения масштаба установки, так что охлаждающее устройство, согласно изобретению, можно с преимуществом использовать в снабжающей промышленности, обрабатывающей большие количества мяса домашних животных, морских продуктов, таких как рыба, и других замораживаемых пищевых продуктов. Поэтому устройство для охлаждения пищевых продуктов с помощью жидкостного охлаждения, согласно изобретению, может обеспечивать замороженные пищевые продукты высокого качества без возникновения трещин в пищевых продуктах, как в случае холодильников с охлаждением с помощью сжиженного газа.

Хотя изобретение было показано и описано применительно к предпочтительным вариантам его выполнения, для специалистов в данной области техники понятно, что возможны указанные выше и другие изменения по форме и в деталях без отхода от идеи и объема изобретения.

Устройство для замораживания пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения, содержащее бак с незамерзающим раствором, содержащим незамерзающий раствор, мешалку для перемешивания ванны незамерзающего раствора в указанном баке с незамерзающим раствором, трубный теплообменник, расположенный в виде меандра на боковых стенках указанного бака с незамерзающим раствором для охлаждения ванны незамерзающего раствора в указанном баке с незамерзающим раствором, средство подачи сжатой охлаждающей жидкости для подачи холодильного агента в указанный трубный теплообменник, и средства переноса для погружения пищевых продуктов непосредственно или в упакованном состоянии в ванну незамерзающего раствора в указанном баке с незамерзающим раствором, причем указанный трубный теплообменник содержит трубные блоки модульной конструкции, включающие, по меньшей мере, две вертикальные части трубы, по меньшей мере, две части змеевика, каждая из которых изгибается от вертикальной части трубы и проходит горизонтально, а затем проходит в виде меандра по поверхности стенки, впускной коллекторный канал и выпускной коллекторный канал; коллектор на стороне подачи, с которым последовательно соединены впускные коллекторные каналы трубных блоков параллельно друг другу; и другой коллектор на стороне возврата, с которым последовательно соединены выпускные коллекторные каналы трубных блоков параллельно друг другу и в котором множество трубных блоков последовательно расположены на стенных поверхностях указанного бака с незамерзающим раствором по всему периметру его боковых стенок, и указанные трубные блоки соединены через указанный коллектор на сторонах подачи и возврата с выходным и возвратными сторонами указанного средства подачи сжатой охлаждающей жидкости соответственно. Использование данного изобретения обеспечивает быстрое охлаждение незамерзающего раствора до равномерной температуры при простоте монтажа установки. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для замораживания пищевых продуктов посредством жидкостного охлаждения, содержащее бак с незамерзающим раствором, содержащий незамерзающий раствор, мешалку для перемешивания ванны незамерзающего раствора в указанном баке с незамерзающим раствором, трубный теплообменник, расположенный в виде меандра на боковых стенках указанного бака с незамерзающим раствором для охлаждения ванны незамерзающего раствора в указанном баке с незамерзающим раствором, средство подачи сжатой охлаждающей жидкости для подачи холодильного агента в указанный трубный теплообменник и средства переноса для погружения пищевых продуктов непосредственно или в упакованном состоянии в ванну незамерзающего раствора в указанном баке с незамерзающим раствором, причем указанный трубный теплообменник содержит трубные блоки модульной конструкции, включающие, по меньшей мере, две вертикальные части трубы, по меньшей мере, две части змеевика, каждая из которых изгибается от вертикальной части трубы и проходит горизонтально, а затем проходит в виде меандра по поверхности стенки, впускной коллекторный канал и выпускной коллекторный канал; коллектор на стороне подачи, с которым последовательно соединены впускные коллекторные каналы трубных блоков параллельно друг другу; и другой коллектор на стороне возврата, с которым последовательно соединены выпускные коллекторные каналы трубных блоков параллельно друг другу и в котором множество трубных блоков последовательно расположены на стенных поверхностях указанного бака с незамерзающим раствором по всему периметру его боковых стенок, и указанные трубные блоки соединены через указанный коллектор на сторонах подачи и возврата с выходной и возвратными сторонами указанного средства подачи сжатой охлаждающей жидкости соответственно.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллекторы на сторонах подачи и возврата выполнены в виде Т-образных труб, соединенных последовательно друг с другом, соответственно, и впускные коллекторные каналы и выпускные коллекторные каналы соединены, соответственно, с плечами указанных Т- образных труб для параллельного соединения с указанными коллекторами.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллекторы на стороне подачи и на стороне возврата выполнены в виде коллекторных труб, имеющих заданное количество ответвляющихся труб, соответственно, и указанные впускные коллекторные каналы и указанные выпускные коллекторные каналы соединены с указанными ответвляющимися трубами для параллельного соединения с соответствующими коллекторами.4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что дополнительно к баку с незамерзающим раствором, имеющим множество указанных трубных блоков, расположенных в нем, предусмотрен бак с незамерзающим раствором, не имеющий трубных блоков, при этом когда незамерзающий раствор, охлаждаемый в указанном баке с незамерзающим раствором, имеющим множество указанных трубных блоков, заполняет указанный бак с незамерзающим раствором с постоянным уровнем, то охлаждаемый незамерзающий раствор циркулирует между баком с незамерзающим раствором, имеющим множество указанных трубных блоков, и баком с незамерзающим раствором, не имеющим трубных блоков, и указанный бак с незамерзающим раствором, не имеющий трубных блоков, также снабжен средствами переноса.