ОПОРА КОНВЕЙЕРНОГО ПУТИ, КРИОГЕННЫЙ МОРОЗИЛЬНЫЙ АППАРАТ И СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
CARRIAGE OF CONVEYOR PATH, CRYOGENIC FREEZING MACHINE AND METHOD FOR FOOD PRODUCTS REFRIGERATION

Преимущества использования низкотемпературной жидкости, такой как жидкий азот (LIN), для охлаждения и замораживания пищевых продуктов хорошо известны. В дополнение к резкому сокращению времени, требующегося для замораживания определенного пищевого продукта, во многих случаях вкус, цвет и текстура подвергнутого криогенному замораживанию пищевого продукта лучше, чем при обычных, не являющихся криогенными способах замораживания.
Криогенные туннельные морозильные аппараты являются обычным типом криогенных морозильных аппаратов в пищевой промышленности. В криогенном туннельном морозильном аппарате пищевой продукт охлаждают путем пропуска пищевого продукта через туннель на ленте, подвергая пищевой продукт в туннеле воздействию низкотемпературной жидкости, так, как это описано в патенте US 3455120 (Шлеммер). Наиболее удобные туннельные морозильные аппараты включают в себя вентиляторы, помещенные в туннеле и обеспечивающие циркуляцию низкотемпературной жидкости. В патенте Шлеммера пищевой продукт был открыт воздействию низкотемпературной жидкости, распыляемой в туннеле во время движения пищевого продукта на конвейере через кожух.
Одной из проблем, с которой сталкиваются при использовании криогенного морозильного аппарата, такого как описанный в патенте Шлеммера, является трудность поддержания морозильного аппарата в чрезвычайно гигиеничном состоянии. Во время использования куски пищи падают на конвейер, пластину конвейера и в кожух. Различные попытки были сделаны для того, чтобы сделать внутреннюю полость кожуха криогенного морозильного аппарата более доступной для облегчения очистки. Однако такая конфигурация не открывает дно кожуха в степени, достаточной для легкой и тщательной очистки.
При замораживании с использованием низкотемпературной жидкости возникают две другие проблемы - тепловое напряжение и относительно высокие капитальные затраты морозильного аппарата. Обычно криогенные морозильные аппараты для облегчения очищаемости выполняют из нержавеющей стали. Относительно высокие капитальные затраты можно уменьшить путем замены части нержавеющей стали менее дорогостоящими материалами. Однако криогенный морозильный аппарат, изготовленный частично из нержавеющей стали и частично из одного или двух других материалов, может испытывать относительно высокую степень тепловых напряжений, вызванных несовпадением коэффициентов теплового расширения различных материалов конструкции.
Таким образом, в технике существует потребность в усовершенствованном криогенном морозильном аппарате, который можно легко и тщательно очищать, который требует стабильных капитальных затрат и испытывает пониженные тепловые напряжения.
Сущность изобретения
Описана опора конвейерного пути, которая содержит: параллельные, разделенные между собой и идущие по вертикали первый и второй опорные элементы; верхнюю перекладину, соединенную с первым и вторым опорными элементами и проходящую между ними, причем верхняя перекладина имеет множество вырезов, сформированных на ее верхней стороне, которые приспособлены и выполнены с возможностью свободного взаимодействия и удерживания соответствующего множества верхних конвейерных опорных направляющих, идущих по горизонтали в направлении, перпендикулярном к верхней перекладине; нижнюю перекладину, параллельную верхней перекладине, соединенную с первым и вторым опорными элементами под верхней перекладиной и проходящую между ними, причем нижняя перекладина имеет множество вырезов, сформированных на ее верхней стороне, которые приспособлены и выполнены с возможностью свободного взаимодействия и удерживания соответствующего множества нижних конвейерных опорных направляющих, идущих по горизонтали в направлении, перпендикулярном к нижней перекладине; первое плечо, отходящее наружу от первого опорного элемента; и второе плечо, отходящее наружу от второго опорного элемента, причем первое и второе плечи приспособлены и выполнены с возможностью поддержки опоры конвейерного пути на верхних поверхностях первой и второй боковых стенок нижнего кожуха морозильного аппарата.
Описана также опорная система конвейера, которая содержит: множество описанных выше опор конвейерного пути; множество верхних конвейерных опорных направляющих, приспособленных и выполненных с возможностью поддержки перемещения верхней части бесконечного конвейера; и множество нижних конвейерных опорных направляющих, приспособленных и выполненных с возможностью поддержки перемещения нижней части бесконечного конвейера, причем множество конвейерных опорных направляющих размещается через промежутки так, чтобы входить в зацепление и удерживать множество верхних конвейерных опорных направляющих в вырезах верхних перекладин и чтобы входить в зацепление и удерживать множество нижних конвейерных опорных направляющих в вырезах нижних перекладин.
Описан также криогенный морозильный аппарат, который содержит: описанную выше опорную систему конвейера; бесконечный конвейер, проходящий между и вокруг группы роликов, и привод бесконечного конвейера, функционально связанный с ним и приспособленный и выполненный с возможностью осуществления привода бесконечного конвейера, причем верхняя часть бесконечного конвейера поддерживается верхними конвейерными опорными направляющими, а нижняя часть бесконечного конвейера поддерживается нижними конвейерными опорными направляющими; нижний кожух, имеющий первую и вторую боковые стенки, причем верхние поверхности боковых стенок нижнего кожуха поддерживают первое и второе плечи опор конвейерного пути соответственно; верхний кожух, имеющий первую и вторую боковые стенки; и систему подачи низкотемпературной жидкости, которая содержит трубопровод для подачи сжиженного газа, соединенный с трубой для инжекции сжиженного газа, расположенной над бесконечным конвейером и во внутренней части верхнего кожуха, причем верхние поверхности боковых стенок нижнего кожуха приспособлены и выполнены с возможностью сопряжения с нижними поверхностями боковых стенок верхнего кожуха так, чтобы обеспечить тепловое уплотнение между верхним и нижним кожухом.
Здесь описан также способ охлаждения пищевых продуктов, который содержит следующие этапы. Обеспечивается описанный выше криогенный морозильный аппарат. Привод используется для того, чтобы обеспечить перемещение бесконечного конвейера от переднего конца морозильного аппарата до его заднего конца. Пищевые продукты помещают на бесконечный конвейер рядом с передним концом морозильного агрегата. Из трубы для инжекции сжиженного газа на пищевые продукты напыляют сжиженный газ.
Описанные выше опоры конвейерного пути, опорная система конвейера, криогенный морозильный аппарат и способ охлаждения пищевых продуктов могут включать в себя один или больше следующих аспектов:
- каждая из верхних опор конвейерного пути имеет множество вырезов, выполненных на их нижних поверхностях, которые приспособлены и выполнены с возможностью взаимодействия с совмещенными вырезами в верхних перекладинах опор конвейерного пути;
- каждая из нижних опор конвейерного пути имеет множество вырезов, выполненных на их нижних поверхностях, которые приспособлены и выполнены с возможностью взаимодействия с совмещенными вырезами в нижних перекладинах опор конвейерного пути;
- каждая опора конвейерного пути содержит перемычку, идущую по горизонтали между первым и вторым опорными элементами над верхней перекладиной;
- опора конвейерного пути содержит первую и вторую цапфы, идущие от первого и второго элементов соответственно в направлении, перпендикулярном к верхней и нижней перекладине;
- каждая из числа первого и второго плеча каждой из опор конвейерного пути включает первую и вторую лапы, находящиеся под углом относительно друг друга, причем первая и вторая лапы каждого плеча приспособлены и выполнены с возможностью поддержки опоры конвейерного пути на верхней поверхности боковой стенки нижнего кожуха морозильного аппарата;
- каждая из опор конвейерного пути выполнена из нержавеющей стали;
- каждая из опор конвейерного пути содержит также первое и второе основания, идущие от нижней поверхности нижней перекладины, которые приспособлены и выполнены с возможностью того, чтобы лежать на полу нижнего кожуха морозильного аппарата;
- криогенный морозильный аппарат содержит также подъемник, функционально связанный с верхним кожухом и приспособленный и выполненный с возможностью подъема верхнего кожуха над нижним кожухом;
- криогенный морозильный аппарат содержит также множество пар средств для подъема, отходящих вниз от нижней поверхности верхнего кожуха морозильного аппарата, что соответствует количеству цапф во множестве опор конвейерного пути;
- множество пар средств для подъема располагаются над цапфами так, что при использовании подъемника для подъема верхнего кожуха морозильного аппарата средство для подъема свободно поднимается во время первой части перемещения вверх для того, чтобы обеспечить доступ в полость между верхним кожухом и бесконечным конвейером и затем зацепить и поднять цапфы во время второй части перемещения вверх для подъема конвейерных опор и бесконечной ленты и чтобы обеспечить доступ в полость между опорной системой конвейера и дном нижнего кожуха морозильного аппарата;
- сжиженным газом является сжиженный азот; и
- сжиженным газом является сжиженный углекислый газ.
Краткое описание чертежей
Для дальнейшего понимания сущности и целей настоящего изобретения следует обратиться к следующему подробному описанию, взятому совместно с прилагаемыми чертежами, на которых сходным элементам присвоены одинаковые или аналогичные ссылочные позиции и на которых:
на фиг.1 показан изометрический вид описанного морозильного аппарата в закрытом положении;
на фиг.2 показан изометрический вид описанного морозильного аппарата в открытом положении;
на фиг.3 показан изометрический вид описанного морозильного аппарата в открытом положении с опорой конвейера, приводом бесконечной ленты и со снятой бесконечной лентой;
на фиг.4 показан изометрический вид описанной опоры конвейера, дополнительной опорной направляющей конвейера и дополнительной опоры конвейера;
на фиг.5 показан вид с торца описанной опоры конвейера и привода бесконечной ленты;
на фиг.6 показан вид сбоку описанной опоры конвейера и привода бесконечной ленты.
Описание предпочтительных вариантов реализации
Как лучше всего показано на фиг.1, описанный криогенный морозильный аппарат включает в себя камеру, включающую нижний и верхний кожухи 20, 10, опорную систему конвейера (не показана), поддерживающую бесконечную ленту 3, ведомую приводом ленты 5, систему подачи низкотемпературной жидкости 30 и подъемник 9. От верхнего кожуха 10 отходит множество вытяжных портов 7, предназначенных для отвода из морозильного аппарата низкотемпературного газа.
Подъемник 9 прикреплен к раме, поддерживающей вес морозильного аппарата, и к верхнему кожуху 10. Как лучше всего показано на фиг.1-2, подъемник 9 приспособлен и выполнен с возможностью подъема верхнего кожуха и опорной системы конвейера для того, чтобы обеспечить доступ к бесконечной ленте 3, конвейерной опорной системе и во внутреннюю полость нижнего кожуха 20. Подъемником 9 может быть любое известное электромеханическое или гидравлическое устройство, способное поднять верхний кожух.
Как лучше всего показано на фиг.3, нижний кожух 20 включает в себя пару торцевых стенок 21 и пару боковых стенок 23, в то время как верхний кожух 10 включает в себя пару торцевых стенок 11 и пару боковых стенок 13. Верхние поверхности 26 боковых стенок 23 приспособлены и выполнены с возможностью совмещения с нижними поверхностями 16 боковых стенок 13, где вместе с прокладкой образуется тепловое уплотнение.
Как лучше всего показано на фиг.4-6, конвейерная опора включает в себя несколько опор конвейерного пути 40, размещенных параллельно с промежутками между собой. Каждая из опор конвейерного пути 40 включает в себя идущую по горизонтали опорную перемычку 42, соединенную каждым своим концом через колено с проходящими вниз вертикальными опорными элементами 44. От каждого из вертикальных опорных элементов 44 параллельно перемычке 42 отходит плечо 48, имеющее уголковые лапы 48А, 48В. Каждая из лап 48А ложится на верхнюю поверхность 26 боковой стенки 23 для того, чтобы стабилизировать и способствовать поддержке веса конвейерной опорной системы. Верхняя поверхность 26 отогнута вниз и внутрь для того, чтобы соответствовать углу между лапами 48А, 48В так, чтобы был зазор для лап 48А, 48В между верхним и нижним кожухами 10, 20 в то время, когда морозильный аппарат закрыт. Уголковая поверхность 28 также пропускает воду для улучшения гигиенических условий. Предпочтительно перемычка 42 и опорные элементы 44 выполняются как одно целое с приданием им U-образной формы. Цапфа или пара выступов 46 располагаются на каждом из опорных элементов 44 и тянутся в направлении, перпендикулярном направлению перемычки 42.
Верхняя перекладина или гребень 45 проходит горизонтально между каждой парой вертикальных опорных элементов 44 каждой опоры конвейерного пути и включает в себя множество вырезов, выполненных на его верхней поверхности. Нижняя перекладина или гребень 47 проходит горизонтально между каждой парой вертикальных опорных элементов 44 (параллельно и под верхней перекладиной 45) каждой опоры конвейерного пути и включает в себя множество вырезов, выполненных на его верхней поверхности. Вырезы 49, выполненные в верхних перекладинах 45, приспособлены и выполнены с возможностью взаимодействия и свободного удерживания (без крепежных изделий) множества идущих по горизонтали верхних направляющих 41. Несколько верхних направляющих 41 образуют плоскую опорную поверхность, по которой перемещается верхняя часть бесконечной ленты 3 в направлении, параллельном верхним направляющим 41. Аналогичным образом вырезы 49, выполненные в нижних перекладинах 47, приспособлены и выполнены с возможностью взаимодействия и свободного удерживания (без крепежных изделий) множества идущих по горизонтали нижних направляющих 43. Несколько нижних направляющих 43 образуют плоскую опорную поверхность, по которой перемещается нижняя часть бесконечной ленты 3 в направлении, параллельном верхним направляющим 41 и противоположном направлению перемещения верхней части бесконечной ленты 3. Опоры (не показаны), идущие от нижней поверхности нижней перекладины, приспособлены и выполнены с возможностью того, чтобы опираться на пол нижнего кожуха 20. Предпочтительно количество вырезов в каждой из верхней и нижней перекладин 45, 47 соответствует количеству верхних и нижних конвейерных опорных направляющих 41, 43 соответственно.
Предпочтительно каждая из опор конвейерного пути 40 выполнена из металла, такого как нержавеющая сталь для пищевых продуктов, в то время как каждая из направляющих 41, 43 выполнена из пластмассы для пищевых продуктов, такой как сверхвысокомолекулярный полиэтилен (UHMW PE).
Опорная система конвейера, выполненная из опор конвейерного пути 40 и опорных направляющих 41, 43, удерживается на месте в морозильном аппарате без использования каких-либо крепежных изделий. Поскольку опорная система конвейера не прикреплена к верхнему или нижнему кожухам 10, 20, детали, образующие опорную систему конвейера, могут свободно расширяться или сжиматься при повышении или понижении температуры. Поскольку опора конвейера свободно плавает по верхним поверхностям 26 (или по прокладке, покрывающей верхние поверхности 26), различия коэффициентов теплового расширения между опорами конвейерного пути 40 и направляющими 41, 43 не вызывают тепловых напряжений, ведущих со временем к ненужному износу и истиранию и даже повреждению морозильного аппарата.
Для оборудования, применяемого при обработке пищевых продуктов, такого как морозильные туннели для пищевых продуктов, важен легкий доступ ко дну конвейера. Инспекторы должны иметь возможность осматривать и брать мазок на любом участке в поисках бактерий, и операторы должны иметь возможность чистить любой участок после использования. Применение многоступенчатой подъемной системы обеспечивает легкий доступ во внутреннюю полость морозильного аппарата выше и ниже бесконечного конвейера 3 и в опорную систему конвейера. Как лучше всего проиллюстрировано на фиг.3, описан многоступенчатый подъемный механизм. Подъемник 9 поднимает вверх верхний кожух 10 от нижнего кожуха 20 на первой ступени перемещения. Это обеспечивает доступ между верхним кожухом 10 и бесконечным конвейером 3. Вниз от верхнего кожуха 10 отходит несколько средств подъема 19. Во время второй ступени перемещения после завершения первой ступени средства подъема 19 взаимодействуют с цапфами 46 и поднимают их для подъема опорной системы конвейера с нижнего кожуха 20 так, чтобы обеспечить доступ в пространство между ними. Средством подъема 19 может быть любое механическое устройство, которое поднимает опорную систему конвейера. Оно может включать в себя крюки, которые входят в зацепление с цапфами 46, или гибкие кабели, цепи или механизмы скольжения и захвата (такие как Т-образные стержни, которые скользят и задерживаются в крюках с ушком). На второй ступени перемещения крюк 50, связанный с каждым подъемником 9, взаимодействует со скобами 4 и поднимает их так, чтобы поднять концы опорной системы конвейера.
При работе криогенного морозильного аппарата приводится в действие привод для того, чтобы допустить перемещение бесконечного конвейера от переднего конца морозильного аппарата до заднего его конца. Сжиженный газ, который передается по трубопроводу для сжиженного газа и трубе для инжекции сжиженного газа, распыляется над пищевыми продуктами внутри морозильного аппарата. Охлажденные таким образом пищевые продукты передаются далее на бесконечной ленте к заднему концу морозильного аппарата и снимаются для упаковки или дальнейшей обработки. Сжиженным газом может быть сжиженный азот, и в этом случае капли сжиженного азота ударяются о поверхности пищевых продуктов, или сжиженная двуокись углерода, и в этом случае о поверхности пищевых продуктов ударяется сухой лед.
Опоры конвейерного пути, опорная система конвейера и морозильный аппарат обладают дополнительным преимуществом, заключающимся в легкости сборки и разборки в целях очистки и облегчении модификации размещения опор конвейерного пути 40. Поскольку верхние и нижние конвейерные опорные направляющие 41, 43 удерживаются верхними и нижними перекладинами 45, 47 силой трения и тяжести без использования крепежных изделий, направляющие 41, 43 можно легко снять с опор конвейерного пути 40. Поскольку опоры конвейерного пути 40 лежат на верхних поверхностях 26 нижнего кожуха 20 посредством плеч 48 и не прикреплены к ним, опоры конвейерного пути 40 могут легко перемещаться внутри морозильного аппарата или извлекаться из него.
Описаны предпочтительные способы и устройства для практического применения настоящего изобретения. Для специалистов в данной области техники будет понятна и вполне очевидна возможность внесения многих изменений и модификаций в описанные варианты осуществления без отклонения от существа и объема настоящего изобретения. Приведенное выше описание служит только для иллюстративных целей, и возможно применение других вариантов осуществления интегрированных процессов и устройств без отклонения от истинного объема изобретения, определяемого нижеследующей формулой изобретения.