专利名称：一种冷冻设备与冷冻方法
技术领域：
本发明涉及到冷冻设备与冷冻方法，具体地说，本发明涉及到将一种可以冷冻的流动物质转变成一种固体颗粒状制品，或者将离散的食物如对虾、龙虾以及豌豆等冷冻起来。流动物质可以是诸如乳制品(如奶油、鲜奶、酸奶等)、液蛋、羹汤、药剂、微生物培养物或酱等。
以往有多种先有技术涉及到将奶制品冷冻成离散的颗粒形式的方法。英国专利GB-A-1，264，439说明了用液化的气体冷冻剂直接接触蛋或奶制品从而形成爆米花状的颗粒。英国专利GB-A-1，376，972说明了一种小型系统，此系统通过使蛋从喷嘴下落至液化的气体或冷冻剂中而生产小蛋团。
GB-A-2，092，880公开了一种通过使液滴下落至或落入液化的气体而较好地生产出液体奶油的悬浮冷冻颗粒的方法与设备。英国专利GB-A-2，117，222和美国专利US-A-4，843，840公开了通过使液体脉冲流流进或流至一液态气体流而生产出如奶油的冷冻液体颗粒体的方法与设备。
前述各申请中所述及的设备与方法的一个缺点为特别是在对颗粒状物体有较大的需求时，很难有效地使用液态气体。
在英国专利GB-A-2，023，789中，业已提出了用将海鲜诸如对虾或龙虾等放置在一个具有水平转轴的转鼓的外表面上、把转鼓的内表面曝露于冷冻介质，比如液态氮，使此内表面冷却的方法或用将液态氮直接喷泄到海鲜上的方法。但这种设备不适于冷冻液体物质。依照本发明，提供有一种用于冷冻颗粒体的设备，此设备包括一个旋转部件，此部件具有通常为水平的冷冻表面;将所述颗粒体散布在所述冷冻表面上的装置;将所述冷冻表面冷却至冷冻温度的装置;以及从所述冷冻表面上收集至少外层上已冷冻了的所述颗粒的装置。
本发明还提供了一种冷冻颗粒体的方法，此方法包括将所述颗粒体散布至一个旋转部件的通常为水平的冷冻表面上;将所述冷冻表面冷却至一冷冻温度;通过与已冷却的表面相接触而至少使每一颗粒体的外层冷冻;以及从所述冷冻表面上收集上述至少外层已冷冻了的颗粒体。
根据本发明提供的方法与设备的一个优点是可以获得较高的冷冻表面利用率，因而能以相对较高和生产率从给定面积的冷冻表面上生产至少部分被冷冻了的物体。所述面积的利用率要大于使用上述先有文件GB-A-2，023，789所公开的设备所能达到的面积的利用率。
所述物体可以是液体，也可以是固体。液体可由一种单一的成分构成，但通常包括两种或两种以上的成分，它们是呈乳状液、悬浮液、稀浆或溶液的形式。一般来说，所述液体是液状的。本发明的设备适用于冷冻粘性或胶质液体。如果液体的粘性使得该液体在室温下无法顺利地流动从而在这种温度下难以泵送的话，可将该液体加热至使液体的粘性足够低的温度，以便能将该液体泵送至所述的散布装置。根据本发明可以冷冻的颗粒状食物包括诸如对虾和龙虾等海鲜、豌豆以及打破的蛋类。
旋转部件最好是一平板，此平板具有一用作冷冻表面的水平上表面。平板一般呈圆盘状。旋转部件最好由在运行温度下不会变脆的导热材料制成。适合的材料包括铜、镍、铝与不锈钢。一种特别合适的圆盘包括一具有相对高的导热率如铜或铝的基底组件，此基底组件上镀有如不锈钢的惰性层。具有惰性且容易清洗的不锈钢特别适合于和食物接触，而具有相对高的导热率的基底则能使食物迅速冷却。
所述散布装置最好包括至少一个喷嘴。
所述喷嘴最好与一个泵的出口相连通。该泵最好是一蠕动泵。一蠕动泵能提供一个液体原料的脉冲流。如果需要的话，为了使向所述喷嘴供应原料的速率在较大的范围内可变，蠕动泵的入口端可以与一具有旋转或往复原动机的第二台泵相通连。最好，有多个沿径向设置在冷冻表面上方的喷嘴。喷嘴的数量按下列方式选定，即在本发明的设备的连续运行过程中，在任何时刻都至少有50%和最好至少有75%的冷冻表面的面积被所述的物体所占据。
所述喷嘴最好就是一个垂直管的出口端。喷嘴最好是面向冷冻表面。从所述喷嘴至冷冻表面的垂直距离最好是可调的。如果需要的话，喷嘴可以具有与之相联的加热装置。
冷冻表面的冷冻温度最好是在负50℃至负100℃的范围内。最好，所述冷冻温度是通过使冷冻表面与低温冷冻剂作直接或间接的热接触而产生的。(这里所用术语“低温的”意是指-100℃或其以下的温度)。此外，可以使用诸如液态二氧化碳等液态气体。低温冷冻剂最好能以液态或液气混合态与冷冻表面作热接触。低温液体的汽化所产生的冷蒸气最好能横过旋转部件导入，以便与旋转部件和/或物体作热交换。
如果旋转部件是一平板，根据该平板的厚度及导热率低温冷冻剂(最好为液氮)可以与冷冻表面自身或者与平板的下侧相接触。但是，通常最好采用使液态低温冷冻剂喷向冷冻表面自身的工作装置，以便能使低温冷冻剂与物体及冷冻表面相接触。一般来说，液态低温冷冻剂(或液态二氧化碳)通过喷布而与选定的表面相接触。当选定的与低温冷冻剂相接触的表面是冷冻表面时，需要小心以避免喷布的动能使物体脱离平板。为此，液态低温冷冻剂最好从包括至少一个喷嘴的装置中喷布出来，该喷嘴能将涡旋运动传递给低温冷冻剂并能使冷冻剂以扩散锥状的形式由所述喷嘴喷出。而且，该喷嘴通常位于距冷冻表面一定的距离处，此距离要大于100毫米(mm)。如果需要的话，冷冻表面的外边缘可以与一止动壁相邻接，该止动壁起一障碍物的作用，以防止因喷布所引起的被冷冻物质或食物由冷冻表面移开。
最好，液态低温冷冻剂喷布装置以这样的方式设置，即在运行过程中，物体在被液态低温冷冻剂喷射之前由平板承载行进了至少为90°的弧度。
旋转部件最好位于一外罩之内。如果冷冻表面是通过与低温液体相接触而冷却的，那么，就要求设有一个所产生的蒸气的出口，此出口具有这样的位置，即在运行过程中，蒸气横着流过冷冻表面，从而因冷冻表面而升温。如果需要的话，可用一风扇来帮助蒸气流动。
收集装置最好包括至少一个带有与冷冻表面相接触的边缘的叶片，所述叶片具有这样的朝向，即物体(每个外层全部均已冷冻)被该叶片引导至平板的边缘。而所述边缘最好被弹簧偏置而与冷冻表面相接触。最好设有多个这类叶片。
以下，将参照附图通过具体实施例来说明本发明的冷冻方法与冷冻设备，本发明在此描述了一种冷冻方法及冷冻设备。附图中
图1是本发明一冷冻设备的侧视示意图;
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖面示意图;
图3是图1与图2所示冷冻设备的另一种侧视示意图;
图4是图1至图3所示冷冻设备的罩盖的平面示意图;
图5是说明用于控制将液态氮与所要冷冻的物质提供给图1至图4所示的设备的供应量的装置的流程示意图;
图6是更详细说明构成图1至图4所示的设备一部分的液态原料散布器的示意图;
图7是更详细说明构成图1至图4所示的设备一部分的成品收集装置的示意图;以及图8是图7所示的刮削部件的透视示意图。
上述诸图均不是按比例绘制的。
参照图1至图4，冷冻设备包括一带有一罩盖4的外壳2。外壳2与罩盖4界定出一个通常为立方体形的冷冻箱室6。外壳2与罩盖4两者均由一不锈钢的内壁或内表面8以及一不锈钢的外壁或外表面构成10。外壁10与相应的内壁8之间留有一定间隔，该间隔内包含有诸如泡沫塑料材料(例如泡沫聚胺脂一类)的绝热材料。
一个旋转的、水平放置的、呈圆盘状的冷冻平板14位于箱室6内。该平板14具有一个平的冷冻表面16。平板14最好用具有相对较高导热率并不会因接触低温介质而变脆的金属制成。铜、铝、镍以及不锈钢等都是适当的选择材料。平板具有足够的厚度以提供适当的机械强度，从而避免了在使用中变形;然而在这些限制下，要求使冷冻平板14的质量为最小，以便在将冷冻表面16的温度减少至冷冻点以下的所需的温度而使该冷冻表面的温度保持在该温度时避免不必要地消耗冷冻量。如果平板14是由不锈钢制成的，则根据该平板14的直径而确定的4毫米(mm)至8毫米(mm)范围内的厚度一般都是合适的。业已发现，用一种复合材料制成一平板14可以获得特别好的性能。一具有相对较高导热率诸如铜或铝有基底层上可以镀有一层较薄的诸如不锈钢等惰性金属。不锈钢镀层虽然具有一相对低的导热率，但它能构成一层惰性的且易于清洗的表面，此表面特别适于食品相接触。高导热率的基底层能从食物中汲取热量。可以用多种已知技术中的任何一种例如称为等离子喷镀法或感应铜焊法等方法或两种方法进行镀层。
平板14居中地安装在一贯穿于外壳2基座的垂直驱动轴18上。驱动轴18是由一位于外壳2外部的轴承20来支承的。由于轴承20位于箱室6的外面，所以，它在正常运转中其不会受到低温的影响，因而可以是通常类型的轴承。在箱室6之外，轴18装有一第一齿轮22。电机26驱动着一第二齿轮24。从第二齿轮24至第一齿轮22的传动是通过一环链28进行的。第二齿轮24的直径大大地小于第一齿轮22的直径。因此，在运转过程中，冷冻平板14每分钟旋转的圈数小于第二齿轮24每分钟旋转的圈数。一般来说，电机26可以每分钟50转的转速驱动第二齿轮24，而冷冻平板14则以每分钟0.6至6转的转速旋转。
如图3所示，冷冻设备包括多个散布嘴30。(为了容易说明，在图1及图2中省略了散布喷嘴30)。散布嘴30的底端在平板14的冷冻表面16的上方沿着一个半径配置。散布嘴30是可伸缩的或者是具有其他能在冷冻表面16的上方调节其端部高度的结构。散布嘴30的端部最好是位于靠近冷冻表面16的位置处。在冷冻一具有相对较低粘度的液体时，每一个散布嘴30的端部在平板14的冷冻面16的表面上方的高度可以大约为10毫米(mm)。一般来说，所要散布液体的粘性越大，则所述高度也要越高。每一个散布嘴30都被容纳于一辅助管32中，或者与该辅助管32构成一整体。辅助管32与一集流腔34相通连并穿过一个由透明材料(如有机玻璃等透明塑料材料)制成的盖36，而盖则盖装在一个位于冷冻箱室6的罩盖4的狭缝38上。
如图3所示，集流腔34与一液体原料或颗粒状固体原料的供应源(未示出)相连通。可以根据需冷冻的物质的性质而使用任何一种方便类型的泵40，以产生朝向散布嘴30的原料流。如果所要冷冻的物质是液体，则可通过在集流腔34中或在其上游处使液体经受有规则的脉冲而使该液体形成离散体或小球团。有规则的脉冲会有助于形成大小均匀的颗粒并能以较高的速度将继续的原料从每个散布嘴30喷射至平板14的冷冻表面16上。典型的脉冲速率是在每秒2至20个脉冲范围内，从而使散布速率比在靠重力从一喷嘴中滴落来送入液体的系统中至少要高十倍。适当的脉冲系统的例子包括有;(a)一带有转轮的蠕动泵40，转轮压在一挠性供应管上;(b)一带有大尺寸滚轮以给出较长脉冲的蠕动泵;(c)一带有滚轮和一脉冲气体供应装置的蠕动泵40;(d)一带有一脉冲气体供应装置的齿轮泵40;以及(e)一被其它机械式、螺线管式或气动式作用反复挤压的挠性管。
图6中更详细地显示出了一种用于散布液体原料的适合的结构。一个蠕动泵40包括一主体部件90，此部件界定出一弯曲的导向表面92。硅橡胶管94(图6中只示出其中的一个)从一集流腔34在导向表面92上伸展并穿过一有机玻璃盖36，每一根硅橡胶均终止于相应的散布管32处，散布管32一般由不锈钢制成，其远端部构成一散布喷嘴30每一散布喷嘴30均位于旋转平板14的冷冻表面16上方的一选定距离处。一台电机(图6中未示出)驱动一系列滚轮96，以便在多个选定的位置处把橡胶管94挤压在导向表面92上。这种作用就会使液体原料从集流腔34断续地流至散布管32。这样，就能以离散体98的方式将液体从喷嘴30中散布出来。离散物体的大小部分地取决于每一散布嘴30的内径，该内径一般在2毫米(mm)至20毫米(mm)的范围内。
由于盖36是由透明材料制成的，所以，能很容易地观察到原料的散布情况，因此，是否需要调整喷嘴30在冷冻表面16上方的高度、是否需要调整将原料泵送至喷嘴30的速率、或者是否需要调整原料流的脉冲速率均可很容易地被该冷冻设备的操作者检测到。
如图3和图4所示，冷冻设备具有一喷射头42，此喷射头用于将液态氮喷射至平板14的冷冻表面16上。为容易说明起见，在图1与图2中省略了喷射头42。喷射头42与液态氮的供应源(未示出)相连通并具有多个面朝平板14的冷冻表面16的喷嘴44。喷射头42位于罩盖4的上方，而其喷嘴44则伸进到罩盖4上形成的狭缝46内。另外喷射头42也可以位于外壳2的内部。一般地说，液态氮是在超大气压力下供给到喷射头42的。一典型的供给气压是在1至4巴的范围内。要求在液态氮与平板14的冷冻表面16或平板14上正在冷冻的物体接触处的上游把液氮的机械能耗散掉。因此，喷射头42的喷嘴44最好将涡旋运动传递给流经其中的液态氮(或其它液态气体)。更好一些的形式是，液态氮以扩散锥形流或喷气的形式离开每一喷嘴44。为了获得这一结果，每一喷嘴44较好的是均具有一个将湍流传递给液态流的内部叶片(未示出)。这样喷射液态氮不仅有助于减少它在平板14的冷冻表面16上的动量，而且能增加液态氮所接触的表面面积，从而，有利于将热量从正在冷冻的原料很好地传导给氮。减少喷射进冷冻箱室6中的液态氮的动量也会减少氮将正在冷冻的原料物体移离冷冻表面16的可能性(存在这种可能性的原因将在以下予以说明)。为此，较好的是使喷嘴44位于平板14的冷冻表面16的上方至少100毫米(mm)的高度处。尽管可用上述方法减少液态氮将原料体移离冷冻表面的可能性，但最好在平板14边缘处设置一圆形护档45(见图3)，因而，如果某些原料物体发生了移动，这些原料物体也会被留在平板14的冷冻表面16上。
原料散布嘴30与液态氮喷嘴44的相对位置是使得原料物体在与液态氮直接接触之前行进了至少90°的弧度，较好的是行进约180°的弧度。散布嘴30之间的相对间隔是使当平板14旋转时原料物体沿相互间隔和同心圆形线路散布。由喷嘴44喷出的液态氮锥形射流接触各个原料物体以及平板14的冷冻表面16裸露出的区域。由于平板14与原料均处于超出液态氮沸点很多的温度状态下，所以，会从平板14及原料中排放出热量，从而，平板14和原料即被冷冻，液态氮被气化。因此在如附图所示的设备的运行过程中，平板14通过与液态氮的接触，不断地被冷却。从而，如果以恒定的速率和温度散布原料并以恒定的速率经由喷嘴44喷射液态氮，那么，平板14就会具有低于0℃的一个恒定温度。这一温度最好选在负50℃至负100℃的范围内。因此，各个原料物体一开始就会以低于0℃很多的温度接触冷冻表面16。如果原料是液体或者是具有潮湿外表的固体，那么，各个原料物体就会迅速地冷冻在表面16上。一般来说，是在室温或高于室温的温度下散布原料的。因此，在原料驻留在平板14上的过程中，会因平板14而不断地从原料物体内汲取热量。结果，每一原料物体的外表面会首先冷冻，此后再逐渐地向内冷冻。通过与液态氮直接地接触也会有助于冷冻，而且，如下所述，通过接触来自液态氮的氮蒸气也在较少的程度上有助于冷冻。
设置一排放口50(见图4)会有利于氮蒸气与正在冷冻的原料物体之间的接触，排放口50位于本设备的罩盖4上的一定区域处，以使得来自液态氮的氮蒸气在原料物体被旋转平板14从原料散布嘴30的下方运送到液态氮喷嘴44下方的过程中能横着流过原料的路径。因此，氮蒸气在某种程度上会有助于在每一原料物体直接与液态氮接触区域的上游对各个原料物体进行预冷却。一般来说，如果如图4所示散布嘴30位于“九点钟”的位置而喷射头42则位于“三点钟”的位置，那么，排放口50就应位于“十点半钟”的位置。如果需要的话，还可以在氮蒸气流经的排放口50下游处使用一风扇以促进氮蒸气的流动。
每一原料物体的冷冻均始于该原料物体表面与旋转平板14的冷冻表面16相接触的部分。如前所述，每一原料物体与冷冻表面16之间的冰粘结会迅速形成。一旦形成了冰粘结，冰粘结就会持续地将热量传递给冷冻表面16。因此，冰粘结会受到热收缩所引起的力。冰粘结会达到一个一般低于负50℃的温度，在此温度下冰粘结破裂。因此，某些原料物体会部分或全部地脱离冷冻表面16，从而，从原料物体至冷冻表面的热流速率会减小。所以，要求使过早的冰粘结破裂保持在最小限度。液态氮(或其它液态低温冷冻剂)与原料物体之间的直接接触会有助于冷冻每一原料物体的表面不与冷冻表面16接触的部分，从而减少了使每一原料物体外层全部冷冻所需的总体时间。因而，可以获得相对较高和生产率。与液态氮的直接接触会加速冰粘结的破裂。
为了避免每一正在冷冻的原料物体与冷冻表面16之间的冰粘结过早地破裂，应避免冷冻表面16的过度冷却，并且，最好要使液态氮与原料物体之间的接触推迟到原料物体已在旋转平板14上驻留了若干秒以后才进行。最好，大多数冰粘结的破裂产生于正在冷冻的原料物体与液态氮相接触的下游处。最好在冰粘结将原料物体固定到冷冻表面16之后再开始与液态氮接触，并且，在冰粘结有任何明显的破裂之前结束这种接触。如果在喷射液态氮的过程中发生某些冰粘接的破裂，则某些原料物体会独立于冷冻表面，这些原料物体就会被液态氮移动。
正在冷冻的材料物体已被平板14带着与液态氮喷射流脱离接触之后，这些材料物体就接着到一个收集装置52，如图1与图2所示，收集装置52包括一支臂54，此支臂的一端固定在一个与外壳2的底面相连接的垂直轴56上。
为了容易说明起见，图3与图4省略了收集装置52。仍以时钟结构来模拟，如果原料散布嘴30相对平板14位于“九点钟”的位置处，那么，支臂54与其固定端相对的一端则位于约“七点半钟”的位置处。换句话说，所冷冻的材料物体被旋转着的冷冻平板14经过一个约为315°的弧度从喷嘴30传送至收集装置52。
如图2所示，收集装置52的支臂54不经过平板14的中心，而是经过一其中点靠近平板中心的弦。支臂54所述弦的中点延伸至与其固定端相对的一端的那一部分分别承载着前部和后部叶片58及60。叶片58和60均由塑料材料制成，并且，如图8所示，是由塑料材料制成的通常为通道形部件62的相应侧边所构成的。前部叶片具有一底部边缘64，而后部叶片60也具有一底部边缘66，这些边缘与平板14的冷冻表面16相接合(见图8)。构成叶片58及60的塑料材料与平板14相比相对较软，以避免刮伤冷冻表面16，并且是一种在运行过程中在所经受的低温下不会脆化的材料。例如，所述塑料材料可以是聚四氟乙烯(PTFE)。
如图1及图7更详细地所示，通过一个有弹簧负载的拉伸装置68把塑料部件的边缘端向旋转平板14的冷冻表面16进行偏置而与之相接合，该拉伸装置包括一拉伸杆69，此拉伸杆穿过外壳2的底部从支臂54垂直向下地延伸至外部区域。这种结构能使与之相联的压缩弹簧70(其决定着由拉伸装置68施加在叶片58及60的偏置力)保持在室温左右。通过调节位于箱室6外部的螺母72可以设定所述偏置力。
叶片58和60与一出口滑槽74相配合，此滑槽穿过外壳2从旋转平板14的下面延伸至一冷冻产品包装位置。设置叶片58和60以使得从冷冻表面16脱落下来的冷冻原料物体能被引导至出口滑槽74且不会离开该滑槽。由于后部叶片60上游处的热破裂，某些原料物体会与表面16脱离粘结，而且，另一些原料物体的粘结力也被削弱了，因此，只有相当小的一部分原料物体是完全因叶片58和60的刮削动作而与冷冻表面16脱离粘结的。
具体参照图7所示，刮削部件62悬挂在支承臂54上，并通过垂直柱55与该支承臂连接。刮削部件62具有一外端63，此外端伸出平板14的边缘而进入出口滑槽74的开口内，从而使得刮削部件62的叶片58和60能将冷冻的原料物体引导进滑槽74。如果需要的话，滑槽74可把原料物体提供给若干容器(未示出)。滑槽74带有一个瓣阀形式的封闭装置(未示出)。在一种配置中当探测到的容器(未示出)内的成品重量达到预定数值时，所述瓣阀会根据所产生的控制信号启动，以关闭滑槽74。这就使得能用一空容器替换已达预定重量的容器。然后，所述瓣阀再度开启。
仍然参照图7所示，拉伸杆69被一塑性变形管71所包容，此管防止拉伸杆69直接与箱室6内的冷气接触，从而有助于使压缩弹簧70保持在室温左右。
再参照图1至图4，外壳2一般支承在一工作台上或者几条腿上(未示出)。
在运行过程中，平板14的旋转会使原料物体通过而不再与从喷射头42的喷嘴44向下喷出的液态氮相接触，并将原料物体运送至后部叶片60。尽管冷冻表面16与原料物体之间的接触开始时会导致形成使原料物体固定在冷冻表面16上的冰粘结，但是，如前所述，原料物体与冷冻表面(以及原料物体与液态氮)之间的进一步接触会使冰粘结受到因热收缩所引起的应力，造成冰粘结的破裂，这样就使得某些原料物体与表面16解除粘结，而另一些原料物体的粘结力也被削弱了。因此，后部叶片60的边缘66会很容易地使这些原料物体与旋转平板14的冷冻表面16脱离粘结。叶片60的后面会阻止平板14的旋转将已脱落的原料物体(或小团丸)向前传送到前部叶片58。因此，原料小团丸会沿着叶片60的后面行进并越过平板14的边缘落进滑槽74中。尽管如此，如果有任何固体原料仍牢固地粘结在平板14的冷冻表面16上，那么，由于后部叶片60可以克服拉伸弹簧70的偏置力移动，所以，后部叶片60可能越过该固体原料。而前部叶片58则能使在后部叶片60边缘66下方通过的任何原料脱落并将它们收集起来。这样，就能在出口滑槽74中以冷冻成小团丸的方式收集所有供给散布嘴30的原料。
原料物体或原料小团丸上从外向内冷冻的。在每一小团丸进入滑槽74之前，这一冷冻过程一般还没有完成。事实上，当每一小团丸进入滑槽74时，最好只有其“外壳”被冷冻，而每一小团丸的内部则仍处于液态。一般来说，每一小团丸均被容纳于滑槽74内，而此滑槽则具有在负50℃至负100℃范围内的外部温度。小团丸一般不一定呈圆盘状或丸状。例如，每一小团丸均具有0.4克的平均重量，而其最内部仍处于冷冻点之上。如果所收集到的小团丸被传送给一个被维持在冷冻点之下的存贮容器(未示出)，那么，每一小团的内部温度就会达到平衡，因而冷冻过程得以完成。可以很容易地获得一个负18℃左右的平衡温度。
通过选择适当数量的散布嘴30，原料小团丸占据冷冻表面16整个区域的绝大部分。因此，图1至图4所示的设备能以按冷冻表面16的单位面积计算的一相当快的速率冷冻原料。一般地说，为了充分地冷冻以便在经由滑槽74放出时保持完整，平均直径为6毫米(mm)的小团丸要求在平板14的冷冻表面16上驻留不超过10秒钟。因此，可以以每分钟6转的速度驱动平板14。较大体积的小团丸一般需要在平板14上驻留更长的时间，因而需要较低的旋转速度。
参照图5所示，最好有一热电偶80以与冷冻表面16具有热传导的关系放置在外壳2之内或放置在排放口50的开口内。热电偶80将一表示已探测到的温度的信号传递至一可编程的控制器82，此控制器用于设定在液态氮供应管86内的流量控制阀84的位置，而液态氮供应管86则与喷射头42相连通。控制器82最好是一种能实现电机26使平板4旋转的速度以及第二电机88将脉冲施加给蠕动泵40导管的速度。二者都能用手动设定。在正常运行过程中，原料流向本冷冻设备的速率以及平板14的旋转速度均保持不变，在有必要使热电偶的温度保持在一个给定温度(比如-80℃)或者保持在两给定温度之间时，对控制阀84的设定进行调节。一旦所探测到的温度降至表明所述控制系统失效的非所要求的低温(如负150℃)时，控制器82就会发出信号，以切断液态氮的供给并关闭电机26和88。
可对附图所示的设备加以改进，以便使之适于冷冻例如对虾。例如，可用一将对虾送入到旋转平板14上的装置(未示出)来代替蠕动泵40。可用使用移动叶片而不是固定叶片的装置代替收集装置52。移动叶片可悬挂在一循环传输带上，该传输带具有能使移动叶片在冷冻表面上方沿一弦或直径朝向平板边缘行进的路线。这种收集装置可以是可调的，以便使移动叶片以与冷冻表面相接触的方式平滑地横扫过该冷冻表面，从而将对虾送进一收集滑槽的开口中。
权利要求
1.一种用于冷冻颗粒物体的设备，其包括有一旋转部件，此部件具有一通常呈水平的冷冻表面；用于将所述颗粒物体散布至所述冷冻表面上的装置；用于将所述冷冻表面冷却至一冷冻温度的装置；以及用于从所述冷冻表面上收集所述至少外层已冷冻的颗粒物体的装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述旋转部件是一平板。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述平板呈圆盘状。
4.如权利要求1至3任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述散布装置包括至少一个喷嘴。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，在所述冷冻表面的上方沿径向设置有多个喷嘴。
6.如权利要求4或5所述的设备，其特征在于，从所述喷嘴至冷冻表面的垂直距离是可调节的。
7.如前述任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述冷却装置包括用于使所述冷冻表面与一低温介质作直接或间接热接触的装置。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述冷却装置包括用于液态低温介质射向所述冷冻表面本身的装置，以使液态低温冷冻剂与所述颗粒物体及冷冻表面相接触。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述喷射装置是这样设置的，即在运行过程中，在液态低温介质喷射到所述颗粒物体上之前，该颗粒物体已被运载行进了至少90°的弧度。
10.如权利要求8或权利要求9所述的设备，其特征在于，所述喷射装置包括至少一个低温液体喷嘴，该喷嘴能将一涡旋运动传递给液体并使其以扩散锥形的形式喷出。
11.如前述任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述收集装置包括至少一个叶片，该叶片具有与所述冷冻表面相接触的边缘，所述叶片以这样的方式取向，即该叶片能将所述颗粒物体引导至平板的边缘。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述叶片边缘被弹簧偏置而与所述冷冻表面相接触。
13.如前述任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述旋转部件包括有一具有较高的导热率的基底，以及一由具有相对较低导热率的惰性材料构成的镀层。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述基底包括一圆盘，此圆盘是由从包括铜或铝的族系中挑选出来的材料制成的，而且，所述镀层包括有不锈钢。
15.一种用于冷冻颗粒物体的方法，其包括将所述颗粒物体散布到一旋转部件的通常呈水平的冷冻表面上;将所述冷冻表面冷却至一冷冻温度;通过与所述冷却的表面相接触，至少使每一颗粒物体的外层冷冻;以及从所述冷冻表面上收集外层已冷冻了的颗粒物体。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述冷冻温度在负50℃至负100℃的范围内。
17.如权利要求15或权利要求16所述的方法，其特征在于，所述冷冻表面是通过直接或间接地与低温介质相接触而冷却的。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，液态低温介质射向所述冷冻表面的区域，使该低温介质与所述冷冻表面以及所述颗粒物体都接触。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在液态低温介质喷射到所述颗粒物体上之前，该颗粒物体已被运载行进了至少90°的弧度。
20.如权利要求17至19任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述低温介质是液态氮。
21.如权利要求15至20任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述颗粒物体是通过产生液体的脉冲流并将该脉冲流散布到所述冷冻表面上而形成的。
22.如权利要求15至21任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述颗粒物体包括一种颗粒状的食物。
23.如权利要求15至19任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述颗粒物体包括对虾或龙虾。
全文摘要
一种用于冷冻颗粒物体的设备和方法，它包括有一旋转部件(1，4)，此部件具有通常呈水平的冷冻表面(16)；用于将颗粒物体散布到冷冻表面(16)上的装置(40)；用于将冷冻表面冷却至一冷冻温度的装置，以及用于从冷冻表面(16)上收集至少外层已冷冻了的颗粒物体的装置。
文档编号A23L3/36GK1094504SQ9410344
公开日1994年11月2日 申请日期1994年3月26日 优先权日1993年3月26日
发明者D·G·华德尔 申请人:英国氧气集团有限公司