ИММЕРСИОННАЯ ВАННА ДЛЯ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ЖИДКОГО АЗОТА И СПОСОБ

ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПРОДУКТОВ В НЕЙ

ОПИСАНИЕ

Уровень техники

Замораживание дискретных участков продукта питания или непищевых материалов, используя жидкий азот, применялось в промышленном масштабе в течение нескольких лет. Тогда как большое множество криогенных устройств использовалось для выполнения замораживания, многие из них могут быть сгруппированы в пять обычных типов устройств: морозильные аппараты периодического действия, иммерсионные морозильные аппараты, туннельные морозильные аппараты, спиральные морозильные аппараты, и грануляторы.

Морозильные аппараты периодического действия обычно представляют собой закрытые шкафы, использующие совокупность вентиляторов и разбрызгивателей жидкого азота для достижения быстрого охлаждения продуктов на полках. Как видно из названия, морозильные аппараты периодического действия не используются для выполнения процессов непрерывного замораживания, но часто используются для полного замораживания, предлагаемого другим способом заднего замораживания.

Иммерсионные морозильные аппараты используют конвейерную ленту, которая загружается изначально твердым продуктом, который перемещается через ванну жидкого азота. Обычно, это используется в поштучно быстро замораживаемых применениях (IQF) для частичной или полной заморозки пищевых продуктов. Обычно, частично или полностью замороженные продукты направляются от одного конвейера морозильного аппарата на другой конвейер для дополнительного замораживания в другом криогенном устройстве.

Один специальный тип иммерсионного морозильного аппарата, раскрытый в U.S. 6,349,549 B1 использует такую же конфигурацию конвейерной ленты и ванны, но вместо загрузки твердыми продуктами перед ванной, инжекторы вводят жидкий или полутвердый премикс десертного кондитерского изделия в ванну над поверхностью ванны. Получающиеся в результате твердые частицы собираются конвейерной лентой, когда она перемещается из ванны, и переносятся на другую конвейерную ленту.

Другой специальный тип иммерсионного морозильного аппарата, раскрытый в US 5,522,237, подводит продукты к впускной стороне сквозной U-образную трубки, заполненной жидким азотом. Поток жидкого азота направляет продукты вниз и к дну выпускной стороны трубки. Шнековый винт направляет продукты вверх к противоположной стороне и помещает их вместе с некоторым количеством жидкого азота на поперечно перемещающейся конвейерной ленте. Конвейерная лента захватывает замороженные продукты в то время, как отверстия в ленте позволяют жидкому азоту стекать вниз и в вниз наклонный спуск, который продолжается до впускной стороны трубки.

Туннельные морозильные аппараты обычно используют конвейерную ленту, загружаемую продуктом, которая перемещает указанные вентиляторы, которые выполняют рециркуляцию холодного газообразного азота из подвесного распылительного коллектора жидкого азота. Холодный газообразный азот направляется по всем поверхностям продукта. Некоторые из этих морозильных аппаратов выполнены с возможностью быстро замораживать верхнюю поверхность продукта посредством прямого контакта продукта с распылом жидкого азота. Три примера этого типа морозильного аппарата включают ZIP FREEZE™ 3, поставляемый Air Liquid, the ColdFront™ Ultra Performance Tunnel Freezer, поставляемый Praxair, и Freshline® CQ Tunnel, поставляемый Air Products. Определенные туннельные морозильные аппараты пропускают конвейерную ленту через ванну жидкого азота перед загрузкой продукта с возможностью обеспечения быстрого замораживания нижней поверхности (образования корки) продукта. Один пример этого варианта поставляется Air Liquide под именем CRUST FLOW® V2. Другой пример этого варианта поставляется Linde Industrial Gases под именем Cryoline® SC - Super Contact Tunnel Freezer. Cryoline® SC проводит конвейерную ленту над охлаждаемыми жидким азотом пластинами для покрытия коркой дна продукта вместо погружения ленты в ванну жидкого азота.

Спиральные морозильные аппараты обычно используют конвейерную ленту, загружаемую продуктом, которая перемещает указанные вентиляторы, которые выполняют рециркуляцию холодного газообразного азота из подвесного распылительного коллектора жидкого азота. Холодный газообразный азот направляется ко всем поверхностям продукта. По сравнению с прямолинейной траекторией, выполняемой традиционной лентой в туннельных морозильных аппаратах, спиральные морозильные аппараты перемещают ленту спиральным образом вокруг центральной зоны.

Определенные морозильные аппараты являются гибридами иммерсионного и туннельного типов. В одном примере, туннельный морозильный аппарат пропускает конвейерную ленту через ванну жидкого азота перед загрузкой продукта для достижения быстрого образование корки замораживанием дна. После загрузки лента перемещается через отдельную ванну жидкого азота для полного замораживания, и далее под последовательностью вентиляторов, выполняющих рециркуляцию холодного газообразного азота из подвесного распылительного коллектора жидкого азота. Такие гибриды поставляются Air Liquide под именем CRUST FLOW® P2. В другом примере, раскрытом в US 5,522,227, турбулентный поток жидкого азота обеспечивается вдоль вниз наклоненного желоба. Твердый продукт питания, поданный в желоб, перемещается посредством турбулентного потока жидкого азота из головки желоба и вдоль желоба под распылительным коллектором жидкого азота. После прохождения под распылительным коллектором продукт питания и турбулентный поток жидкого азота перемещается в конец желоба в виде каскада на перфорированную конвейерную ленту. Перфорированная конвейерная лента захватывает элементы продукта питания и перемещает их для дополнительной переработки. Двигающийся каскад жидкого азота собирается в отстойнике и откачивается обратно в слив на головке желоба. Жидкий азот двигается по верхней стенке слива и в желоб. Высота этой стенки устанавливается с возможностью обеспечения падения от верхней части стенки вниз к желобу так, что в желобе создается турбулентный поток.

Грануляторы обычно позволяют каплям жидкого или полутвердого материала стекать или вводиться либо в неподвижную ванну жидкого азота, либо в поток жидкого азота в выпускном канале, в результате чего в любом случае капли замораживаются с образованием гранул. В случае неподвижной ванны, замороженные гранулы, размещенные на дне ванны, обычно перемещается вверх и из ванны посредством, например, вращательного бура и направляются на дополнительную переработку. В случае выпускного канала, поток жидкого азота двигается в конец выпускного канала в виде каскада на конвейерной ленте. Конвейерная лента захватывает твердые гранулы в то время, как каскад жидкого азота обычно собирается в отстойнике.

Гранулирование жидкого или полутвердого продукта питания также может быть достигнуто морозильным аппаратом, поставляемым Linde Industrial Gases под именем Cryoline® DE Pellet Shooter. The Cryoline® DE Pellet Shooter пропускает ленту через ванну жидкого азота. Эта лента содержит гнезда, в которые вводят жидкий или полутвердый продукт питания после ванны и тем самым замораживают. Замороженные гранулы далее могут быть перенесены из этой ленты на другую ленту для дополнительного замораживания.

Тогда как выше указанные иммерсионные и туннельные морозильные аппараты, использующие конвейерные ленты, использовались достаточно успешно при замораживании различных продуктов, многие из этих морозильных аппаратов испытывают трудности с применением множества различных типов замораживаемых материалов, и/или испытывают трудности с применением различных скоростей изготовления. Обычно, продолжительность пребывания (время, которое материал остается погруженным в ванну жидкого азота или остается в туннеле) регулируется управлением скоростью ленты. Когда необходима относительно высокая продолжительность пребывания, относительно низкая скорость ленты может создавать требуемую продолжительность пребывания. Однако, такая скорость может снижать скорость изготовления ниже точки, которая является допустимой. Для того, чтобы поднимать скорость изготовления для такой высокой продолжительности пребывания продуктов, загрузка ленты может быть увеличена, но плотность загрузки материала на ленту быстро достигает максимума там, где возникает прилипание продукта к продукту. Когда скорость изготовления ограничена плотностью загрузки ленты, размер иммерсионной ванны может быть увеличен, или длина, или туннель, или количество туннелей может быть увеличено. Это может вдобавок увеличивать капитальную стоимость криогенного устройства.

С другой стороны, относительно высокие скорости ленты, проходящей через ванну жидкого азота в выше указанных иммерсионных морозильных аппаратах, могут приводить к значительной величине выброса жидкого азота (также называемого "поднятием ленты"). Выброшенный жидкий азот может накапливаться в выпускной системе морозильного аппарата или разливаться на пол помещения. Это может приводить к возникновению небезопасной среды для персонала, разрушению полов, и избыточному использованию жидкого азота. Пока поднятие ленты не может быть полностью исключено, оно может быть улучшено обеспечением пригодной системы "захвата" жидкого азота на конце морозильного аппарата. Однако, это может по-прежнему приводить к избыточному использованию жидкого азота.

Толщина жидкого азота в выше описанных иммерсионных морозильных аппаратах с конвейерными лентами часто должна быть ограничена. Поднятие уровня за пределы этого ограничения может исключать неизбежный непосредственный контакт между лентой и замораживаемым продуктом. Таким образом, оно имеет вредное влияние на единообразное перемещение продукта. Так как толщина ограничена, если требуется большая степень замораживания, скорость ленты может быть уменьшена или длина ванны может быть увеличена. Как обсуждалось более подробно выше, уменьшение скорости ленты может негативно влиять на скорость изготовления. Увеличение длины ванны может быстро увеличивать капитальную стоимость криогенного устройства.

Выше указанные иммерсионные морозильные аппараты и морозильные туннели, использующие конвейерную ленту, часто могут негативно влиять на форму продукта. Определенные продукты могут прилипать к ленте, приводя к повреждению нижней поверхности. Тогда как другие продукты могут не прилипать, контакт с лентой может оставлять отпечаток формы ленты на нижней поверхности продукта.

Выше указанные иммерсионные морозильные аппараты, использующие конвейерные ленты, также часто проявляют трудности с применением замороженных продуктов, плотность которых в жидком азоте заставляет их плавать выше поверхности конвейерной ленты. В результате, замораживаемый и уже замороженные продукты остаются в относительно неподвижном положении, что заставляет прилипать продукт к продукту, когда все больше и больше продуктов вводятся лентой в ванну. Эта проблема может быть облегчена в известной степени использованием конвейерной ленты с планками. Однако, помимо этого планки являются достаточно высокими, чтобы выступать из верхней поверхности ванны, это представляет собой частичное решение в лучшем случае.

В зависимости от пористости конвейерной ленты, эти иммерсионные и туннельные морозильные аппараты часто не способны замораживать жидкие или полутвердые вещества. Эти морозильные аппараты, имеющие ленты с достаточно низкой пористостью, или морозильные аппараты Cryoline® DE Pellet Shooter kind могут гранулировать жидкие и полутвердые вещества, но плотность продуктов на квадратный фут конвейерной ленты ограничена из-за того, что только один слой продуктов может быть заморожен на ленте.

Тогда как выше описанные грануляторы также использовались с достаточным успехом при гранулировании жидких или полутвердых веществ, они часто тратили жидкий азот так, что слишком много жидкого азота испаряется при попытке замораживать продукт. Один путь уменьшать потерю жидкого азота заключается в выполнении продолжительности пребывания достаточно постоянной. Это может быть выполнено наличием потока жидкого азота с относительно постоянной скоростью вдоль вниз наклонной площадки или выпускного канала, где он может протекать, пока не достигнет резервуара или отстойника. Количество времени, затраченное на перемещение жидкого азота по площадке или выпускному каналу, является достаточно постоянным и управляемым, в зависимости от длины и наклона площадки или выпускного канала. В связи с этим, возможно управлять продолжительностью пребывания продукта в азоте введением продукта в выпускной канал в заданную точку, и удалением замороженного продукта в заданной точке. Однако, существуют проблемы, связанные с устройством, которое описано выше, заключающиеся в том, что существует большее количество жидкого азота, подвергающееся воздействию воздуха, чем необходимо, что обеспечивает большее испарение жидкого азота. Более того, возникающее при перемещении и общее колебание жидкого азота будет также вызывать большее парообразование/испарение. Так как жидкий азот является крайне дорогостоящим, нежелательно иметь любое большее необходимого парообразование/испарение жидкого азота необходимо.

Скорость изготовления, достигаемая выше описанными грануляторами, ограничена необходимостью очищать пространство ниже инжектора или капельницы так, чтобы капли или частично замороженные гранулы не примерзали друг к другу.

Так как относительно большое количество всего жидкого азота в известных системах гранулирования течет через выпускной канал во время работы, небольшое изменение потока жидкого азота, возвращающегося в резервуар, может создавать значительное изменение уровня жидкого азота в резервуаре. Эти известные грануляторы обычно используют датчик уровня жидкого азота для того, чтобы пополнять жидкий азот, расходуемый во время работы. Так как уровень жидкого азота может значительно изменяться, управление уровнем жидкости может быть осложнено, неэффективным, и нецелесообразно выполняемым. Это иногда может приводить к недостаточному количеству жидкого азота в резервуаре, которое подает насос и заставляет его терять нагнетание. Когда нагнетание теряется, стекание жидкого азота в выпускные каналы прерывается, жидкий азот высушивается в выпускных каналах и возникают заторы продуктов. Эти заторы продуктов могут тем самым приводить к задержке на несколько часов и сотням фунтов поврежденных продуктов до того, как нормальная работа может возобновиться.

Как обсуждается выше, известный уровень техники обладает несколькими недостатками. Таким образом, задачей изобретения является обеспечение решений одной или более следующих проблем:

- трудности применения широкого диапазона скоростей изготовления при сохранении капитальных затрат под контролем,

- трудности применения широкого диапазона скоростей изготовления без потери непосредственного контакта между замораживаемым материалом и конвейерной лентой,

- трудности применения относительно высоких скоростей изготовления для гранулирования жидких или полутвердых материалов,

- трудности гранулирования жидких или полутвердых материалов с высокой плотностью загрузки продукта для жидких или полутвердых материалов,

- избыточное парообразование жидкого азота от источника тепла, отличного от замораживаемого продукта,

- заторы продуктов.

Сущность изобретения

Раскрыт способ замораживания продукта в иммерсионной ванне для рециркуляции жидкого азота. Он содержит следующие этапы. Поток жидкого азота обеспечивают вдоль пути потока, причем путь потока содержит горизонтальную обрабатывающую секцию, имеющую задний конец и передний конец и секцию возврата, соединяющую передний конец с задним концом, причем все вертикальные участки секции возврата целиком заключают поток жидкого азота. Замораживаемый материал подают в горизонтальную обрабатывающую секцию в точку подачи. По меньшей мере участок поданного материала подвергают замораживанию жидким азотом. По меньшей мере частично замороженный материал извлекают из горизонтальной обрабатывающей секции за точку подачи.

Раскрыт другой способ замораживания продукта в иммерсионной ванне для рециркуляции жидкого азота. Он содержит следующие этапы. Обеспечивают ванну жидкого азота. Жидкий азот заставляют протекать рециркулирующим образом в следующем порядке: вдоль поверхности ванны от первой стороны в противоположную вторую сторону; вдоль нижнего участка ванны от противоположной второй стороны в первую сторону; и обратно в первую сторону этой поверхности. Замораживаемый материал подают в участок потока жидкого азота вдоль поверхности. Поданный материал подвергают по меньшей мере частичному замораживанию жидким азотом. По меньшей мере частично замороженный материал извлекают из жидкого азота.

Также раскрыта иммерсионная ванна для рециркуляции потока жидкого азота, содержащая: горизонтальный желоб; канал возврата; и насос. Горизонтальный желоб выполнен с возможностью направлять поток жидкого азота от его заднего к его переднему концу. Канал возврата выполнен с возможностью направлять поток жидкого азота от переднего конца желоба к заднему концу желоба. Все вертикальные участки канала возврата полностью закрыты со всех вертикальных сторон. Насос выполнен с возможностью вводить поток жидкого азота над верхней поверхностью выступа в первом направлении, через зазор между передними концами выступа и контейнера, под нижней поверхностью выступа во втором направлении, противоположном первому, и через зазор между задними концами выступа и контейнера.

Также раскрыта другая иммерсионная ванна для рециркуляции потока жидкого азота, содержащая: контейнер; горизонтальный выступ; и насос. Контейнер имеет первую, вторую, третью и четвертую стенки, продолжающиеся вверх от дна. Первая и третья стенки определяют задний и передний концы контейнера, соответственно. Контейнер имеет высоту, ширину и длину. Горизонтальный выступ закреплен между второй и четвертой стенками, причем выступ имеет задний и передний концы и верхнюю и нижнюю поверхности, продолжающиеся между ними. Выступ имеет длину, которая короче длины контейнера и расположена внутри контейнера в положении, которое оставляет зазор между задними концами выступа и контейнера, зазор между передними концами выступа и контейнера, и зазор между нижней поверхностью выступа и дном контейнера. Насос функционально связан с контейнером и выступом. Насос и контейнер выполнены с возможностью вводить рециркулирующий поток жидкого азота над верхней поверхностью выступа в первом направлении, через зазор между передними концами выступа и контейнера, под нижней поверхностью выступа во втором направлении, противоположном первому, и через зазор между задними концами выступа и контейнера.

Любой один или более из способов и иммерсионных ванн могут включать один или более из следующих аспектов:

- замораживаемый материал является жидким или полутвердым, при этом жидкий или полутвердый материал подают в горизонтальную обрабатывающую секцию, позволяя жидкому или полутвердому материалу стекать в или вводиться в горизонтальную обрабатывающую секцию.

- замораживаемый материал является твердым.

- замораживаемый материал подается в горизонтальную обрабатывающую секцию с помощью  загрузочной конвейерной ленты, по меньшей мере частично продолжающейся над жидким азотом.

- по меньшей мере частично замороженный материал извлекают из горизонтальной обрабатывающей секции с помощью пористой разгрузочной конвейерной ленты, продолжающейся частично в жидкий азот.

- замораживаемый материал является твердым, при этом замораживаемый материал подают в горизонтальную обрабатывающую секцию с помощью  загрузочной конвейерной ленты, по меньшей мере частично продолжающейся над жидким азотом, при этом загрузочная конвейерная лента двигается со скоростью, большей чем скорость разгрузочной конвейерной ленты.

- указанный этап обеспечения потока жидкого азота вдоль пути потока выполняют насосом.

- продолжительностью пребывания в жидком азоте замораживаемого материала управляют управлением скоростью потока жидкого азота с помощью насоса.

- продолжительностью пребывания в жидком азоте замораживаемого материала управляют управлением скоростью разгрузочной ленты.

- толщина жидкого азота в горизонтальной обрабатывающей секции больше главного размера замораживаемого материала.

- скорость потока жидкого азота увеличивается, когда увеличивается скорость, с которой замораживаемый материал подается в горизонтальную обрабатывающую секцию.

- скорость потока жидкого азота уменьшается, когда уменьшается скорость, с которой замораживаемый материал подается в горизонтальную обрабатывающую секцию.

- замораживаемый материал является пищевым объектом.

- способ или иммерсионная ванна дополнительно содержит подачтик материала, функционально связанный с контейнером, причем подачтик материала выполнен с возможностью подачи жидкого, полутвердого или твердого замораживаемого материала с образованием потока жидкого азота в точке подачи выше верхней поверхностью выступа.

- подачтик материала представляет собой капельницу.

- подачтик материала представляет собой инжектор.

- подачтик материала представляет собой пористую конвейерную загрузочную ленту.

- способ или иммерсионная ванна дополнительно содержит пористую контейнерную разгрузочную ленту, функционально связанную с контейнером и продолжающуюся вниз в зазор между передними концами контейнера и выступа.

- первая стенка контейнера имеет внутреннюю поверхность, которая выполнена в виде полуцилиндрической поверхности, изгибаемой по направлению к заднему концу контейнера, и выполнена с возможностью перенаправлять жидкий азот, текущий во втором направлении под нижней поверхностью выступа обратно в первое направление над верхней поверхностью выступа.

- третья стенка контейнера имеет внутреннюю поверхность, которая выполнена в виде полуцилиндрической поверхности, изгибаемой по направлению к переднему концу контейнера, и выполнена с возможностью перенаправлять жидкий азот, текущий в первом направлении над верхней поверхностью выступа обратно во втором направлении под нижней поверхностью выступа.

- насос имеет выпуск, причем насос находится в положении ниже нижней поверхности выступа смежно заднему концу выступа, при этом насос ориентирован так, что выпуск насоса нацеливает поток жидкого азота по направлению к нижнему участку внутренней поверхности первой стенки.

- способ или иммерсионная ванна дополнительно содержит пористую разгрузочную конвейерную ленту, функционально связанную с контейнером, продолжающуюся вниз в зазор между передними концами контейнера и выступа до точки, расположенной ниже и смежно переднему концу выступа, причем насос имеет впуск на его верхней поверхности и выпуск на его периферийной поверхности, причем насос расположен в положении ниже нижней поверхности выступа смежно переднему концу выступа, причем насос ориентирован так, что поток жидкого азота перед снабжённой накладками пористой разгрузочной конвейерной лентой откачивается во впуск насоса и разгружается во втором направлении под нижней поверхностью выступа.

Краткое описание чертежей

Для дополнительного понимания свойств и задач настоящего изобретения будет выполнена ссылка на следующее далее подробное описание, взятое в сочетании с сопровождающими чертежами, в которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми или аналогичными ссылочными позициями, и среди которых:

Фигура 1А представляет собой схематический вид сбоку с оторванными частями варианта выполнения изобретения, иллюстрирующего гранулирование.

Фигура 1В представляет собой схематический вид сверху варианта выполнения на Фигуре 1А.

Фигура 2А представляет собой схематический вид сбоку с оторванными частями другого варианта выполнения изобретения, иллюстрирующего замораживание твердых элементов.

Фигура 2В представляет собой схематический вид сверху варианта выполнения на Фигуре 2А.

Фигура 3А представляет собой схематический вид сбоку с оторванными частями варианта выполнения изобретения, иллюстрирующего гранулирование и положение насоса.

Фигура 3В представляет собой схематический вид сверху с оторванными частями варианта выполнения на Фигуре 3А.

Фигура 4 представляет собой схематический вид сбоку с оторванными частями варианта выполнения изобретения, иллюстрирующего замораживание и положение насоса.

Фигура 5 представляет собой схематический вид сбоку с оторванными частями вариации варианта выполнения на Фигурах 3А и 3B.

Фигура 6 представляет собой схематический вид сбоку с оторванными частями вариации варианта выполнения на Фигуре 4.

Фигура 7 представляет собой схематический вид сбоку с оторванными частями другого варианта выполнения изобретения, иллюстрирующего гранулирование.

Фигура 8 представляет собой схематический вид сбоку с оторванными частями другого варианта выполнения изобретения, иллюстрирующего замораживание твердых элементов.

Описание предпочтительных вариантов выполнения

Выражение "насос" предполагает значение устройства или машины для подъема, перемещения, откачивания, или сжатия текучих сред или газов, включающего поршень, плунжер или набор вращательных лопастей, и которое специально включает, но не ограничиваясь, импеллеры.

Изобретение обеспечивает способ и систему замораживания материалов, которые преодолевают недостатки известного уровня техники. В широком смысле, изобретение относится к иммерсионной ванне и способу использования, в которых замораживаемый материал подают в иммерсионную ванну, имеющую в ней рециркулирующий поток жидкого азота, причем по меньшей мере частично замороженный материал извлекают из ванны в точке, расположенной перед местом подачи. Конкретнее, материал подают в ванну, и поток жидкого азота направляет весь или частично замороженный материал к пористой конвейерной разгрузочной ленте, где его захватывают. Поток жидкого азота, проходящий через разгрузочную ленту, может рециркулировать обратно к точке подачи любым количеством в большом множестве конфигураций. В одном аспекте все вертикальные участки пути потока между разгрузочной лентой и точкой подачи целиком заключают поток жидкого азота. В другом аспекте жидкий азот течет на поверхности в одном направлении к разгрузочной ленте, и течет в противоположном направлении на нижнем участке иммерсионной ванны и далее обратно к поверхности и точке подачи. В этом аспекте противоположные течения жидкого азота могут быть отделены одно от другого с использование выступа между ними. Фраза "точка подачи" не ограничена дискретной точкой, точнее также включает область, над которой материал подается в иммерсионную ванну.

Материалы, пригодные для полного или частичного замораживания изобретением включают пищевые элементы и непищевые элементы. Пищевые элементы включают жидкие продукты питания, полутвердые продукты питания (такие как разжиженное мороженое), и твердые продукты питания. Непищевые элементы включают жидкие химические композиции и суспензии, смеси или растворы биоматериалов (таких как микробиологические ферменты).

Как лучше всего проиллюстрировано в ФИГ.1А и 1B, один вариант выполнения иммерсионной ванны согласно изобретению включает поток жидкого азота, рециркулирующий в контейнере вдоль пути потока, который включает горизонтальную обрабатывающую секцию 3 и канал возврата. На Фиг.1 стенка 10 оторвана для изображения внутренней части иммерсионной ванны. Жидкий азот течет в первом направлении 9 через горизонтальную обрабатывающую секцию 3 выше верхней поверхности 28 выступа 5 от заднего конца 30 выступа 5 к переднему концу выступа 5. Поток продолжается через зазор 17 между передним концом 32 выступа 5 и передним концом 4 контейнера. Далее поток продолжается через зазор 13 между нижней поверхностью 26 выступа 5 и дном 6 контейнера. Поток завершает круг, продолжая перемещаться через зазор 15 между задним концом 30 выступа 5 и задним концом 2 контейнера и обратно в горизонтальную обрабатывающую секцию 3.

Тогда как ФИГ.1А, 1B иллюстрируют канал возврата, включающий вертикальную секцию зазора 17, горизонтальную секцию зазора 13, смежную нижней поверхности 26, и другую вертикальную секцию зазора 15, следует отметить, что канал возврата не обязательно должен иметь какую-либо особую конфигурацию, за исключением того, что все вертикальные участки канала возврата должны целиком заключать поток. Целиком заключенный поток в вертикальных участках значит, что, когда жидкий азот течет либо вверх, либо вниз, периферийные участки потока не доступны внешней среде. Это можно сравнить с известными грануляторами, все из которых включают поток жидкого азота, который двигается каскадом от выпускного канала через открытый воздух и в резервуар. Использование такого движения каскадом, которое продолжается в резервуар, по большей части гасит инерцию движения потока жидкого азота. Эта погашенная инерция движения преобразуется в неприменимую турбулентность в резервуаре.

Устройство 11 измерения материала заставляет жидкий или полутвердый материал падать в виде каплей 1 в поток жидкого азота в горизонтальной обрабатывающей секции 3. Устройство 11 может содержать капельницу, с помощью которой жидкий или полутвердый материал имеет возможность стекать вниз под собственным весом через множество отверстий. Альтернативно, устройство 11 может содержать инжектор с механическим приводом, пример которого раскрыт в опубликованной патентной заявке США No.20070281067 A1. Материал полностью или частично замораживается с образованием гранул 12, когда он перемещается с потоком жидкого азота по направлению к пористой конвейерной разгрузочной ленте 7. Разгрузочная лента 7 захватывает гранулы 12, при этом позволяя жидкому азоту протекать в и через зазор 17. Для того, чтобы исключить скопления избыточного количества жидкого азота снаружи иммерсионной ванны, жидкий азот, оставшийся на поверхности гранул 12 или на разгрузочной ленте 7, когда она выходит из жидкого азота, имеет возможность стекать через разгрузочную ленту 7 и в зазор 17. В зависимости от того, имеет ли продукт конфигурацию (например, сферическую), которая имеет тенденцию вызывать прокрутку, когда он сталкивается с разгрузочной лентой 7, пористая конвейерная разгрузочная лента 7 может быть снабжёна накладками для создания надежного сцепления, позволяющего гранулам 12 собираться с высокой плотностью загрузки.

Тогда как ФИГ.1А, 1B иллюстрируют разгрузочную ленту 7, заканчивающуюся выше переднего конца 4 контейнера, понятно, что разгрузочная лента 7 может продолжаться в проиллюстрированном вверх наклонном направлении, или с помощью ролика она может перемещаться в другом направлении (например, горизонтальном). Гранулы 12 могут быть удалены из разгрузочной ленты 7 известным образом для перемещения на другую конвейерную ленту или в устройство переработки или упаковки и т.д..

Иммерсионная ванна включает насос для втягивания потока жидкого азота. Тогда как он может быть расположен поточно в любом месте в пути потока жидкого азота, в лучшем случае он располагается в определенном месте перед разгрузочной лентой 7 и после устройства 11 измерения материала. Исключением контакта между подвижными частями насоса и капель 1 или гранул 12 предотвращается измельчение гранул 12 .

Как лучше всего показано в ФИГ.2А и 2B, иммерсионная ванна согласно другому варианту выполнения подобна ванне, проиллюстрированной на ФИГ.1А и 1В, за исключением того, что вместо устройства 11 измерения, чтобы позволять каплям жидкого или полутвердого материала падать в поток жидкого азота, конвейерная загрузочная лента 14 подает твердые элементы 16 в жидкий азот. Тогда как ФИГ.2А и 2B показывают конвейерную загрузочную ленту 14, которая продолжается в и перемещается через жидкий азот, вместо этого она может продолжаться только до определенной точки на поверхности жидкого азота. В этом альтернативном случае, твердые элементы 16 падают на край конвейерной загрузочной ленты 14, когда она меняет направление на обратное в концевом ролике. С помощью целесообразного регулирования высоты конвейерной загрузочной ленты 14 выше жидкого азота твердые элементы 16 осторожно падают в поток жидкого азота. Полностью или частично замороженные элементы 18 собираются пористой конвейерной разгрузочной лентой 7 в то время, как жидкий азот течет в и через зазор 17.

Как лучше всего проиллюстрировано на ФИГ.3А и 3B, иммерсионная ванна согласно другому варианту выполнения подобна ванне, проиллюстрированной на ФИГ.1А и 1В с двумя заметными отличиями. Первое, насос 23 расположен под нижней поверхностью 26 смежно заднему концу 30. Он ориентирован так, что жидкий азот течет во втором направлении 21 (противоположном первому направлению 9) в впуск 27 насоса и разгружается насосом 23 через выпуск 25 насоса по направлению к нижнему участку зазора 15. Второе, внутренняя поверхность заднего конца 2 контейнера выполнена в виде полуцилиндрической поверхности 29 для того, чтобы перенаправлять жидкий азот, текущей из выпуска 25 и вверх и вокруг обратно в первом направлении 9 в горизонтальной обрабатывающей секции 3. Использование такой поверхности 29 уменьшает количество потери инерции движения потока за счет турбулентности. Альтернативно или дополнительно, полуцилиндрическая поверхность также может быть использована таким же образом в качестве внутренней поверхности передней концевой стенки 4. В такой альтернативной или дополнительной конструкции, разгрузочный конец другого насоса ориентирован так, что жидкий азот разгружается из разгрузочного конца во втором направлении 21 через зазор 13. Впуск другого насоса может находиться на верхней или нижней поверхности насоса в такой альтернативной или дополнительной конструкции.

ФИГ.3B иллюстрирует вид сверху иммерсионной ванны на ФИГ.3А. Участки выступа 5 оторваны с целью иллюстрации положения и работы насоса 23, который в этом случае представляет собой импеллер. Жидкий азот под насосом откачивается во впуск 27 насоса. Центробежная сила заставляет жидкий азот совершать стремительное движение по направлению к периферийным участкам корпуса импеллера и из выпуска 25 насоса. Часть верхнего изогнутого участка полуцилиндрической поверхности 29 также оторван для того, чтобы показывать нижний изогнутый участок, смежный выпуску 25 насоса.

Как лучше всего показано на Фиг.4, иммерсионная ванна согласно другому варианту выполнения подобна ванне, проиллюстрированной на ФИГ.2А и 2В за исключением того, что вместо устройства 11 измерения, чтобы позволять каплям жидкого или полутвердого материала падать в поток жидкого азота, конвейерная загрузочная лента 14 подает твердые элементы 16 в жидкий азот. Тогда как ФИГ.4 показывают конвейерную загрузочную ленту 14, которая продолжается в и перемещается через жидкий азот, вместо этого она может продолжаться только до определенной точки на поверхности жидкого азота. В этом альтернативном случае, твердые элементы 16 падают на край конвейерной загрузочной ленты 14, когда она меняет направление на обратное в концевом ролике. С помощью целесообразного регулирования высоты конвейерной загрузочной ленты 14 выше жидкого азота твердые элементы 16 осторожно падают в поток жидкого азота. Полностью или частично замороженные элементы 18 собираются пористой конвейерной разгрузочной лентой 7 в то время, как жидкий азот течет в и через зазор 17.

Как лучше всего показано на Фиг.5, иммерсионная ванна согласно другому варианту выполнения подобна ванне, проиллюстрированной на ФИГ.1А и 1В с одной заметной разницей. Вместо насоса 23, расположенного под нижней поверхностью 26 смежно заднему концу 30, два насоса 31, относящихся к типу лопастного колеса, расположены в потоке жидкого азота, причем один в горизонтальной обрабатывающей секции 3 перед устройством 11 измерения, а другой в зазоре 13 под выступом смежно зазору 17. Внутренняя поверхность заднего конца 2 контейнера выполнена в виде полуцилиндрической поверхности 29 для того, чтобы перенаправлять жидкий азот, текущей из выпуска 25 и вверх и вокруг обратно в первом направлении 9 в горизонтальной обрабатывающей секции 3. Использование такой поверхности 29 уменьшает количество потери инерции движения потока из-за турбулентности.

Как лучше всего показано на Фиг.6, иммерсионная ванна согласно другому варианту выполнения подобна ванне, проиллюстрированной на ФИГ.5 за исключением того, что вместо устройства 11 измерения, чтобы позволять каплям жидкого или полутвердого материала падать в поток жидкого азота, конвейерная загрузочная лента 14 подает твердые элементы 16 в жидкий азот. Тогда как ФИГ.6 показывают конвейерную загрузочную ленту 14, которая продолжается в и перемещается через жидкий азот, вместо этого она может продолжаться только до определенной точки на поверхности жидкого азота. В этом альтернативном случае, твердые элементы 16 падают на край конвейерной загрузочной ленты 14, когда она меняет направление на обратное на концевом ролике. С помощью целесообразного регулирования высоты конвейерной загрузочной ленты 14 выше жидкого азота, твердые элементы 16 осторожно падают в поток жидкого азота. Полностью или частично замороженные элементы 18 собираются пористой конвейерной разгрузочной лентой 7 в то время, как жидкий азот течет в и через зазор 17.

Как лучше всего показано на Фиг.7, иммерсионная ванна согласно другому варианту выполнения подобна ванне, проиллюстрированной на ФИГ.3А и 3В с двумя заметными отличиями. Вместо насоса 23, расположенного под нижней поверхностью 26 смежно заднему концу 30, насос 23 расположен ниже зазора 17 смежно переднему концу 32 выступа 5, где передний конец 32 имеет вогнутую форму так, чтобы принимать верхушечный конец пористой конвейерной разгрузочной ленты 7. Впуск 27 насоса 23 образован между концом каплеуловителя 34 и боковым продолжением переднего конца 32. Задний конец 30 выступа 5 имеет выпуклую форму, приближённо параллельную поверхности 29. Выпуклая форма заднего конца 30 изгибается вверх и вокруг и далее спускается по направлению к верхней поверхности 28.

Как лучше всего показано на Фиг.8, иммерсионная ванна согласно другому варианту выполнения подобна ванне, проиллюстрированной на ФИГ.4 с некоторыми заметными отличиями. Вместо насоса 23, расположенного под нижней поверхностью 26 смежно заднему концу 30, насос 23 расположен ниже зазора 17 смежно переднему концу 32 выступа 5, где передний конец 32 имеет вогнутую форму так, чтобы принимать верхушечный конец пористой конвейерной разгрузочной ленты 7. Впуск 27 насоса 23 образован между концом каплеуловителя 34 и боковым продолжением переднего конца 32. Задний конец 30 выступа 5 имеет выпуклую форму, приближённо параллельную поверхности 29. Выпуклая форма заднего конца 30 изгибается вверх и вокруг и далее спускается по направлению к верхней поверхности 28.

Следует понять, что, тогда как эти фигуры иллюстрируют определенные длины между точкой подачи и разгрузочной лентой, эти длины могут быть увеличены или уменьшены при необходимости увеличения или уменьшения продолжительности пребывания или величины объема необходимого жидкого азота. Также, продолжительность пребывания может быть изменена изменением скорости потока жидкого азота насосом и/или изменением скорости пористой конвейерной разгрузочной ленты. Специалист в области техники примет во внимание, что когда скорость снижается, замораживаемый материал будет оставаться погруженным в жидкий азот на большее время, так как будет затрачен больший период времени на перемещение разгрузочной ленты. Специалист дополнительно примет во внимание, что снижение скорости разгрузочной ленты будет иметь тенденцию создавать блокирующий эффект, посредством чего плотность полностью или частично замороженного материала в жидком азоте только перед разгрузочной лентой является относительно высокой.

Изобретение проявляет несколько преимуществ по сравнению с известными криогенными устройствами.

В отношении проблем поднятия ленты, возникающего в известных иммерсионных морозильных аппаратах, так как продукт перемещается с использованием управляемого потока жидкого азота, процесс замораживания часто главным образом завершается до достижения продуктом наклонной разгрузочной ленты. Разгрузочная лента, которая (в зависимости от продукта) может быть снабжёна накладками, будет позволять скапливать замороженный продукт на разгрузочной ленте в толщину, при этом плотность загрузки более высокая, чем плотность загрузки в потоке жидкого азота. В связи с этим, разгрузочная лента может функционировать с достаточно медленной скоростью, чтобы полностью сбрасывать любой остаточный жидкий азот в форме капель обратно в ванну. Таким образом, поднятие ленты может быть практически исключено.

В отношении деформации ленты и поднятия ленты, возникающих в известных иммерсионных морозильных аппаратах, так как изобретение действует на основе перемещения в потоке жидкого азота замораживаемого материала, повреждение продукта или прилипание к дну морозильного аппарата может быть исключено наличием достаточно большой толщины жидкого азота в ванне.

В отношении ограниченной производительности известных грануляторов, так как капли замораживаются с помощью иммерсионной ванны изобретения в горизонтальном потоке жидкого азота, гранулируемость ограничена только скоростью потока жидкого азота и в конечном итоге скоростью насоса. Такой поток может быть значительно увеличен в изобретении увеличением скорости насоса без какого-либо неблагоприятного влияния на процесс. Таким образом, если более жидкий или полутвердый продукт капает или вводится в жидкий азот, для того, чтобы исключить прилипание каплей/гранул, необходимо только увеличивать скорость насоса для создания участка свободного от каплей и гранул жидкого азота для приема следующей партии падающих каплей.

С другой стороны, когда скорость, с которой жидкий или полутвердый материал заставляют капать или вводиться известными грануляторами, увеличивается, прилипание гранул к гранулам будет иметь тенденцию возникать с достаточно высокой скоростью. Для того, чтобы избежать этого, скорость жидкого азота в выпускном канале известных грануляторов может быть увеличена увеличением скорости насоса. Однако, увеличение скорости насоса будет требовать подъема высоты сторон выпускного канала для того, чтобы содержать увеличенную высоту и турбулентность потока жидкого азота. В противном случае, может возникать разбрызгивание жидкого азота по сторонам выпускного канала. Такие преобразования являются дорогостоящими, сложными и время-затратными. Это создает серьезное ограничение гибкости известных грануляторов в достижении большого множества скоростей изготовления или продолжительности пребывания.

В отношении заторов продуктов и потери нагнетания насосом, иммерсионная ванна изобретения имеет относительно постоянный уровень жидкого азота, которым проще управлять. Причина состоит в том, что имеется по существу один уровень жидкого азота поперечно всей поверхности ванны по сравнению с известными системами гранулирования, имеющими одну толщину жидкого азота в выпускном канале и другую толщину жидкого азота в резервуаре. Независимо от того, какая скорость потока жидкого азота выбрана, уровень жидкого азота в иммерсионной ванне изобретения не изменится. Для сравнения, увеличение скорости насоса известных грануляторов может значительно изменить уровень жидкого азота в резервуаре.

Известные грануляторы поднимают жидкий азот с насосом до вершины выпускного канала, который является либо самим наклоняющимся выпускным каналом, либо является горизонтальным выпускным каналом, который питает следующий далее наклоняющийся спуск перед разгрузочной лентой. Поток вдоль наклоняющегося выпускного канала или спуска возникает под собственным весом. Так как один или более выпускных каналов или спусков наклонены, высота между резервуаром и "верховьем" исходного выпускного канала может быть существенной. Выбирая пригодный угол наклона и длину выпускного канала, известные грануляторы могут достигать требуемой скорости потока для жидкого азота. С другой стороны, так как изобретение по существу использует иммерсионную ванну с внутренней рециркуляцией и инерционным потоком жидкого азота (не потоком, основанным на собственном весе), не требуется достигать относительно больших высот жидкости, требуемых известными насосами гранулятора. В результате, насос изобретения расходует гораздо меньше энергии. Также, так как известные грануляторы используют подвергающиеся воздействию воздуха выпускные каналы или спуски, выпускные каналы и спуски действуют в качестве теплопоглотителей с возможностью нагревать жидкий азот, тем самым теряя всю охлаждающую способность. С другой стороны, иммерсионная ванна изобретения не требует слишком длинных выпускных каналов, подвергающихся воздействию воздуха, и в результате, эффект теплопоглощения, испытываемый известными грануляторами, значительно уменьшается.

Описаны предпочтительные способы и устройство для осуществления настоящего изобретения. Будет понятно и очевидно для специалиста в данной области техники, что многие изменения и преобразования могут быть выполнены с выше описанными вариантами выполнения без отклонения от замысла и объема охраны настоящего изобретения. Вышеприведенное описание является только иллюстративным, и при этом другие варианты выполнения объединенных способов и устройства могут быть применены без отклонения от настоящего предела объема охраны изобретения, определенного в следующей далее формуле изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ замораживания продукта в иммерсионной ванне для рециркуляции жидкого азота, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают поток жидкого азота вдоль пути потока, причем путь потока содержит горизонтальную обрабатывающую секцию, имеющую задний конец и передний конец и секцию возврата, соединяющую передний конец с задним концом, причем все вертикальные участки секции возврата целиком заключают поток жидкого азота;

подают замораживаемый материал в горизонтальную обрабатывающую секцию в точку подачи;

подвергают замораживанию по меньшей мере участок поданного материала жидким азотом; и

извлекают по меньшей мере частично замороженный материал из горизонтальной обрабатывающей секции за точку подачи.

2. Способ по п.1, в котором:

замораживаемый материал является жидким или полутвердым; и

жидкий или полутвердый материал подают в горизонтальную обрабатывающую секцию, позволяя жидкому или полутвердому материалу стекать в или вводиться в горизонтальную обрабатывающую секцию.

3. Способ по п. 1, в котором замораживаемый материал является твердым.

4. Способ по п.3, в котором замораживаемый материал подают в горизонтальную обрабатывающую секцию с помощью  загрузочной конвейерной ленты, по меньшей мере частично продолжающейся над жидким азотом.

5. Способ по п.1, в котором по меньшей мере частично замороженный материал извлекают из горизонтальной обрабатывающей секции с помощью пористой разгрузочной конвейерной ленты, продолжающейся частично в жидкий азот.

6. Способ по п.5, в котором:

замораживаемый материал является твердым;

причем замораживаемый материал подают в горизонтальную обрабатывающую секцию с помощью загрузочной конвейерной ленты, по меньшей мере частично продолжающейся над жидким азотом; и

загрузочная конвейерная лента двигается со скоростью, большей скорости разгрузочной конвейерной ленты.

7. Способ по п.1, в котором указанный этап обеспечения потока жидкого азота вдоль пути потока выполняют насосом.

8. Способ по п.7, в котором продолжительностью пребывания в жидком азоте замораживаемого материала управляют управлением скоростью потока жидкого азота с помощью насоса.

9. Способ по п.7, в котором продолжительностью пребывания в жидком азоте замораживаемого материала управляют управлением скоростью разгрузочной ленты.

10. Способ по п.1, в котором толщина жидкого азота в горизонтальной обрабатывающей секции больше главного размера замораживаемого материала.

11. Способ по п.1, в котором скорость потока жидкого азота увеличивается, когда увеличивается скорость, с которой  замораживаемый материал подается в горизонтальную обрабатывающую секцию.

12. Способ по п.1, в котором скорость потока жидкого азота уменьшается, когда уменьшается скорость, с которой  замораживаемый материал подается в горизонтальную обрабатывающую секцию.

13. Способ по п.1, в котором замораживаемый материал является пищевым объектом.

14. Способ замораживания продукта в иммерсионной ванне для рециркуляции жидкого азота, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают ванну жидкого азота;

заставляют жидкий азот протекать рециркулирующим образом в следующем порядке:

вдоль поверхности ванны от первой стороны в противоположную вторую сторону;

вдоль нижнего участка ванны от противоположной второй стороны в первую сторону; и

обратно в первую сторону этой поверхности;

подают замораживаемый материал в участок потока жидкого азота вдоль поверхности;

подвергают поданный материал по меньшей мере частичному замораживанию жидким азотом; и

извлекают меньшей мере частично замороженный материал из жидкого азота.

15. Иммерсионная ванна для рециркуляции потока жидкого азота, содержащая:

горизонтальный желоб, выполненный с возможностью направлять поток жидкого азота от его заднего к его переднему концу;

канал возврата, выполненный с возможностью направлять поток жидкого азота от переднего конца желоба к заднему концу желоба, причем все вертикальные участки канала возврата полностью заключены на всех вертикальных сторонах; и

насос, выполненный с возможностью вводить поток жидкого азота над верхней поверхностью выступа в первом направлении, через зазор между передними концами выступа и контейнера, под нижней поверхностью выступа во втором направлении, противоположном первому, и через зазор между задними концами выступа и контейнера.

16. Иммерсионная ванна по п. 15, дополнительно содержащая подачтик материала, функционально связанный с контейнером и выполненный с возможностью подачи жидкого, полутвердого, или твердого замораживаемого материала с образованием потока жидкого азота в точке подачи над верхней поверхностью выступа.

17. Иммерсионная ванна по п.16, в которой подачтик материала представляет собой капельницу.

18. Иммерсионная ванна по п.16, в которой подачтик материала представляет собой инжектор.

19. Иммерсионная ванна по п.16, в которой подачтик материала представляет собой пористую конвейерную загрузочную ленту.

20. Иммерсионная ванна по п.15, дополнительно содержащая пористую конвейерную разгрузочную ленту, функционально связанную с контейнером и продолжающуюся вниз в зазор между передними концами контейнера и выступа.

21. Иммерсионная ванна для рециркуляции потока жидкого азота, содержащая:

контейнер, имеющий первую, вторую, третью и четвертую стенки, продолжающиеся вверх от дна, причем первая и третья стенки определяют задний и передний концы контейнера, соответственно, причем контейнер имеет высоту, ширину и длину;

горизонтальный выступ, закрепленный между второй и четвертой стенками, причем выступ имеет задний и передний концы и верхнюю и нижнюю поверхности, продолжающиеся между ними, причем выступ имеет длину, которая короче длины контейнера и расположен внутри контейнера в положении, которое оставляет зазор между задними концами выступа и контейнера, зазор между передними концами выступа и контейнера, и зазор между нижней поверхностью выступа и дном контейнера; и

насос, функционально связанный с контейнером и выступом, причем насос и контейнер выполнены с возможностью втягивания рециркулирующего потока жидкого азота над верхней поверхностью выступа в первом направлении, через зазор между передними концами выступа и контейнера, под нижней поверхностью выступа во втором направлении, противоположном первому, и через зазор между задними концами выступа и контейнера.

22. Иммерсионная ванна по п.21, дополнительно содержащая подачтик материала, функционально связанный с контейнером и выполненный с возможностью подачи жидкого, полутвердого, или твердого замораживаемого материала с образованием потока жидкого азота в точке подачи над верхней поверхностью выступа.

23. Иммерсионная ванна по п.22, в которой подачтик материала представляет собой капельницу.

24. Иммерсионная ванна по п.22, в которой подачтик материала представляет собой инжектор.

25. Иммерсионная ванна по п.22, в которой подачтик материала представляет собой конвейерную ленту.

26. Иммерсионная ванна по п.21, дополнительно содержащая пористую разгрузочную конвейерную ленту, функционально связанную с контейнером, продолжающуюся вниз в зазор между передними концами контейнера и выступа до точки, расположенной ниже и смежно переднему концу выступа.

27. Иммерсионная ванна по п.21, в которой первая стенка контейнера имеет внутреннюю поверхность, которая выполнена в виде полуцилиндрической поверхности, изгибаемой по направлению к заднему концу контейнера и выполнена с возможностью перенаправлять жидкий азот, текущий во втором направлении под нижней поверхностью выступа обратно в первое направление над верхней поверхностью выступа.

28. Иммерсионная ванна по п.21, в которой третья стенка контейнера имеет внутреннюю поверхность, которая выполнена в виде полуцилиндрической поверхности, изгибаемой по направлению к переднему концу контейнера и выполнена  с возможностью перенаправлять жидкий азот, текущий в первом направлении над верхней поверхностью выступа обратно во втором направлении под нижней поверхностью выступа.

29. Иммерсионная ванна по п.27, в которой:

насос имеет выпуск;

причем насос находится в положении, расположенном ниже нижней поверхности выступа смежно заднему концу выступа; и

насос ориентирован так, что выпуск насоса нацеливает поток жидкого азота по направлению к нижнему участку внутренней поверхности первой стенки.

30. Иммерсионная ванна по п.28, дополнительно содержащая пористую разгрузочную конвейерную ленту, функционально связанную с контейнером, продолжающуюся вниз в зазор между передними концами контейнера и выступа до точки, расположенной ниже и смежно переднему концу выступа, причем насос имеет впуск на его верхней поверхности и выпуск на его периферийной поверхности, причем насос расположен в положении, находящемся ниже нижней поверхности выступа смежно переднему концу выступа, причем насос ориентирован так, что поток жидкого азота перед пористой разгрузочной конвейерной лентой откачивается во впуск насоса и разгружается во втором направлении под нижней поверхностью выступа.

ИЗМЕНЕННАЯ ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ,

ПРЕДЛОЖЕННАЯ ЗАЯВИЕТЛЕМ ДЛЯ РАССМОТРЕНИЯ

1. Иммерсионная ванна для рециркуляции потока жидкого азота, содержащая:

контейнер, имеющий первую, вторую, третью и четвертую стенки, продолжающиеся вверх от дна, причем первая и третья стенки определяют задний и передний концы контейнера, соответственно, причем контейнер имеет высоту, ширину и длину;

горизонтальный выступ, закрепленный между второй и четвертой стенками, причем выступ имеет задний и передний концы и верхнюю и нижнюю поверхности, продолжающиеся между ними, причем выступ имеет длину, которая короче длины контейнера и расположен внутри контейнера в положении, которое оставляет зазор между задними концами выступа и контейнера, зазор между передними концами выступа и контейнера, и зазор между нижней поверхностью выступа и дном контейнера;

насос, функционально связанный с контейнером и выступом, причем насос и контейнер выполнены с возможностью втягивания рециркулирующего потока жидкого азота над верхней поверхностью выступа в первом направлении, через зазор между передними концами выступа и контейнера, под нижней поверхностью выступа во втором направлении, противоположном первому, и через зазор между задними концами выступа и контейнера; и

пористую разгрузочную конвейерную ленту, функционально связанную с контейнером, продолжающуюся вниз в зазор между передними концами контейнера и выступа в точку, расположенную ниже и смежно переднему концу выступа.

2. Иммерсионная ванна по п.1, дополнительно содержащая подачтик материала, функционально связанный с контейнером и выполненный с возможностью подачи жидкого, полутвердого, или твердого замораживаемого материала с образованием потока жидкого азота в точке подачи над верхней поверхностью выступа.

3. Иммерсионная ванна по п.2, в которой подачтик материала представляет собой капельницу, инжектор или конвейерную ленту.

4. Иммерсионная ванна по п.1, в которой первая стенка контейнера имеет внутреннюю поверхность, которая выполнена в виде полуцилиндрической поверхности, изгибаемой по направлению к заднему концу контейнера и выполнена с возможностью перенаправлять жидкий азот, текущий во втором направлении под нижней поверхностью выступа обратно в первое направление над верхней поверхностью выступа.

5. Иммерсионная ванна по п.1, в которой третья стенка контейнера имеет внутреннюю поверхность, которая выполнена в виде полуцилиндрической поверхности, изгибаемой по направлению к переднему концу контейнера и выполнена  с возможностью перенаправлять жидкий азот, текущий в первом направлении над верхней поверхностью выступа обратно во втором направлении под нижней поверхностью выступа.

6. Иммерсионная ванна по п.4, в которой:

насос имеет выпуск;

причем насос находится в положении, расположенном ниже нижней поверхности выступа смежно заднему концу выступа; и

насос ориентирован так, что выпуск насоса нацеливает поток жидкого азота по направлению к нижнему участку внутренней поверхности первой стенки.

7. Способ использования иммерсионной ванны по п.1 для по меньшей мере частичного замораживания материала, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых:

используют насос для введения рециркулирующего потока жидкого азота над верхней поверхностью выступа в первом направлении в горизонтальной обрабатывающей секции, через зазор между передними концами выступа и контейнера, под нижней поверхностью выступа во втором направлении и через зазор между задними концами выступа и контейнера;

подают по меньшей мере частично замораживаемый материал в поток жидкого азота в первом направлении; и

используют пористую разгрузочную конвейерную ленту для захвата по меньшей мере частично замороженного материала и извлекают его из иммерсионной ванны.

8. Способ по п.7, в котором:

замораживаемый материал является жидким или полутвердым; и

жидкий или полутвердый материал подают в иммерсионную ванну, позволяя жидкому или полутвердому материалу капать в или вводиться в горизонтальную обрабатывающую секцию.

9. Способ по 7, в котором замораживаемый материал является твердым.

10. Способ по п.7, в котором замораживаемый материал подают в горизонтальную обрабатывающую секцию с помощью загрузочной конвейерной ленты, по меньшей мере частично продолжающейся над жидким азотом.

11. Способ по.7, в котором продолжительностью пребывания в жидком азоте по меньшей мере частично замораживаемого материала управляют управлением скоростью потока жидкого азота с помощью насоса.

12. Способ по.7, в котором скорость потока жидкого азота увеличивается, когда увеличивается скорость, с которой подается по меньшей мере частично замораживаемый материал.

13. Способ по п.7, в котором скорость потока жидкого азота уменьшается, когда уменьшается скорость, с которой подается по меньшей мере частично замораживаемый материал.

14. Способ по п.7, в котором замораживаемый материал является пищевым объектом.

РЕФЕРАТ

Замораживаемый материал подается в иммерсионную ванну, имеющую внутри нее рециркулирующий поток жидкого азота, в которой по меньшей мере частично замороженный материал извлекается из ванны в точке, расположенной перед местом подачи.

перевел Разживин Алексей Геннадьевич, тел. 8(909)936 48 13

mailto:razzhivinal@gmail.com

Замеченные переводчиком возможные неточности и опечатки

1. В Изм.ФИ в п.12,13 отсутствуют выражения «is increased», «is decreased», соответственно, в конце предложения.