专利名称：有机冷却介质及其用途的制作方法
本申请要求2003年9月2日提交的在先美国临时专利申请序列号60/499,803的优先权，将其纳入本文作为参考。
发明内容
本发明涉及用于各种应用的冷却介质，这些应用包括但不限于真冰溜冰场的冷却以及用于建筑物内的喷淋系统、冷冻储存系统、平板冻结机、气流冷冻器、盐水冻结器、冷却塔、空调和冷凝器、散热器冷却应用和热交换器。
图1中总地描述了本发明的示例性用途，其中描述了操作性连接于次级制冷系统12的初级制冷系统10，它可用于许多应用，包括冷却真冰溜冰场14。初级制冷系统10是将制冷剂通过系统10进行循环的闭环系统，且包括使用压缩机16、冷凝器18、膨胀阀20、蒸发器22和管道24。在操作中，制冷剂流经管道24，如方向箭头26所示，通过使制冷剂压力升高的压缩机16。然后，制冷剂流经冷凝器18，在此冷凝剂从水蒸气中冷凝形成液体形式，该过程放热。经过冷凝器18后，制冷剂流经膨胀阀20，在此制冷剂经历压力降低，导致温度降低。最后，制冷剂通过蒸发器22。制冷剂从蒸发器22中吸热，使制冷剂蒸发。在示例性应用中，蒸发器22从次级制冷系统12中吸热。然后，蒸发的制冷剂回转过来通过压缩机16，重复上述循环。
次级制冷系统12包括泵28和位于真冰溜冰场14表面以下的一定长度的管道30。泵28使本发明的冷却介质，如下所述地通过方向箭头32所示的所述长度的管道30循环，以冷却真冰溜冰场并维持合适的冰温度。
图2中总地描述了本发明的另一示例性用途，其中总地描述了可安装在建筑物50中的喷淋系统48。当火情发生时喷淋系统48进行工作并向火焰提供液体以灭火。如图2所示，虽然仅总地描述了建筑物50，但其可包括采用或安装了喷淋系统的所有类型建筑物。喷淋系统48总地包括操作性连接于液体来源54的液体管线或管道52。如方向箭头56所示，液体来源54向位于整个建筑物的多个喷洒头提供液体。在火情中，该液体通过喷洒头58喷散到火焰上，从而灭火。已知用盐水溶液作为灭火液体。已知的盐水溶液凝固点较低，以防止该液体在寒冷的环境中在供液管道内冻结。然而，本发明考虑了将该冷却介质用作用于喷淋系统48的液体，如下所述。在图3所示的另一方面，可用开口罐60代替冰场14。可直接将材料置于罐60中，用于冷冻。
本发明冷却介质提供了常规冷冻介质的无毒替代品。由于本发明冷却介质无毒，所以使用起来，尤其在用于加工食品的冷却系统中使用起来更安全。2003年9月2日提交的美国序列号10/654,590的专利进一步描述了该冷却介质，将其纳入本文作为参考。
本发明考虑到采用包括有机冷却剂的冷却介质，优选与氯盐组合。该氯盐优选为选自氯化钠、氯化镁和氯化钙中的至少一种。由于经济原因，氯盐优选氯化钠。相信氯化钙能够提供凝固点最低的溶液，因此通常更优选氯化钙。
有机冷却剂可以是任何合适的有机冷却剂。优选的冷却剂包括分子量范围在180-1500的碳水化合物、分子量范围在180-1500的糖醇、麦芽糊精、氢化麦芽糊精、淀粉水解产物、氢化淀粉水解产物和无毒油，以及上述和其它有机冷却剂的任何混合物。通常，当采用油时，不与氯盐或水性介质联合使用。相信至少，某些上述有机冷却剂联合用于可食用海洋动物和其它食品的冷冻时能够提供有益效果，这是因为相信能够增强粘膜层防腐，但是不应认为本发明仅限于任何这些增强效果。此外，除了由溶液中溶解物质的存在而产生的凝固点的依数性降低之外，相信某些上述冷却剂能够降低凝固点。
如果采用碳水化合物，该碳水化合物可以是任何合适的碳水化合物，可包括例如葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、乳糖、果糖、蔗糖及其混合物。糖可选自单糖、二糖、三糖、四糖、五糖、六糖及其混合物。可将在所提供重量范围内的上述糖醇如山梨糖醇和麦芽糖醇或其它糖醇与本发明联用。可将碳水化合物作为纯溶液提供，但通常在与其它物质的混合物中提供，因为可将包括碳水化合物的工业废气用作这种碳水化合物的来源。碳水化合物可获自各种基于农作物的产品，如获自玉米、小麦、大麦、燕麦、糖甘蔗、糖甜菜等的产品。合适的糖包括但不限于玉米糖、蔗糖、甜菜糖、高粱糖、槭糖、小麦糖、木薯粉糖、马铃薯糖、木薯糖和麻风树糖。
在一个重要方面，冷却介质的凝固点至少为-5F或以下，在另一方面在-10F或以下，在另一方面在-20F或以下，在另一方面在-25F或以下，在另一方面在-30F或以下，在另一方面在-35F或以下，在另一方面在-40F或以下，在另一方面在-45F或以下，在另一方面在-50F或以下，在另一方面在-55F或以下，在另一方面在-60F或以下，在另一方面在-65F或以下，在另一方面在-70F或以下，在另一方面在-75F或以下，在另一方面在-80F或以下，在另一方面在-85F或以下，在另一方面在-90F或以下，在另一方面在-95F或以下。
在冷却介质仅为冷却剂而没有氯盐的实施方式中，冷却剂包括约10-80重量百分数、在另一方面15-75重量百分数、在另一方面20-70重量百分数、在另一方面25-65重量百分数、在另一方面30-60重量百分数的冷却剂(以冷却介质重量计)。
在冷却介质是冷却剂和氯盐的组合的实施方式中，冷却介质可包括上述范围的冷却剂。而且，冷却介质可包括约1-94重量百分数的氯盐，在另一方面1-约40重量百分数的氯盐，在另一方面5-30重量百分数，在另一方面20-30重量百分数的氯盐(以冷却介质重量计)。
本发明的优选实施方式采用糖浆固体的水性溶液。糖浆是来自材料如糖甜菜和糖甘蔗的糖结晶后剩下的母液。市场上可购得许多级别的糖浆；一种合适的级别是脱糖的糖甜菜糖浆，这是从其中抽去第二种糖组分的糖浆。市场上所供应的产品含有60-75％固体，该固体包括碳水化合物、蛋白质、灰和其它成分。在美国专利6,080,330(Bloomer)中可以找到涉及糖浆固体的更多详情。最优选地是，将糖浆固体与氯盐联用。
在一个重要方面，该冷却介质包括约1-25重量百分数、在另一方面10-20重量百分数、在另一方面12-16重量百分数的糖浆。冷却介质还可包括约16-40重量百分数、在另一方面20-30重量百分数、在另一方面22-26重量百分数的氯盐。
下表中列出了该溶液的优选实施方式，Grain Processing Corporation ofMuscatine，Iowa在市场上出售这些产品。
高度优选的溶液包括14％脱糖的糖甜菜糖浆固体和25.6％氯化钙。
冷却剂也可以是糖苷，具体是烃基醛糖苷。合适的烃基醛糖苷可以是葡糖苷、麦芽糖苷、麦芽三糖苷及其混合物。烃基醛糖苷可以是烷基醛糖苷如α-甲基葡糖苷、β-甲基葡糖苷、甲基呋喃糖苷、甲基麦芽糖苷、甲基麦芽三糖苷及其混合物。烃基醛糖苷优选为甲基葡糖苷。
可将以下专利中所列材料与本发明联用。美国专利6,582,622、6,440,325、6,436,310和6,299,793的目的在于描述含有分子量小于约1500的碳水化合物的除冰和防冰组合物。该碳水化合物包括葡萄糖/果糖、二糖、三糖、四糖、五糖、六糖及其混合物。该碳水化合物的分子量约为180-1500,优选约为180-1000。该碳水化合物可获自各种基于农作物的产品，如获自玉米、小麦、大麦、燕麦、糖甘蔗、糖甜菜等的产品。
美国专利6,468,442描述了采用含有约15-80重量百分数的糖固体的糖水混合物的除冰和防冰组合物，其中糖固体含有约2-60重量百分数的单糖。公开了各种糖，包括玉米糖、蔗糖、甜菜糖、高粱糖、槭糖、小麦糖、木薯粉糖、马铃薯糖、木薯糖和麻风树糖。
美国专利6,544,434和6,315,919的目的在于描述含有烃基醛糖苷的除冰组合物，烃基醛糖苷包括烷基醛糖苷、呋喃糖苷、麦芽糖苷、麦芽三糖苷、吡喃葡糖苷及其混合物。所公开的烷基醛糖苷是α-甲基葡糖苷、β-甲基葡糖苷、甲基呋喃糖苷、甲基麦芽糖苷、甲基麦芽三糖苷及其混合物。
美国专利6,506,318据称描述了含有含羟基有机物的除冰组合物，该含羟基有机物选自烃基醛糖苷，包括葡糖苷、呋喃糖苷、麦芽糖苷、麦芽三糖苷和吡喃葡糖苷，山梨糖醇和其它糖、单糖、麦芽糊精和蔗糖的氢化产物；麦芽糖醇；乙二醇；单糖；甘油及其混合物。合适的烃基醛糖苷包括吡喃葡糖苷蔗糖和烷基醛糖苷，如烷基葡糖苷、烷基呋喃糖苷、烷基麦芽糖苷、烷基麦芽三糖苷、烷基吡喃葡糖苷及其混合物。其它糖、单糖、麦芽糊精和蔗糖的氢化产物包括麦芽糖醇、木糖醇和甘露醇。
美国专利6,398,979描述了含有糖浆固体的液体除冰剂组合物。术语“糖浆固体”指不是水的糖浆成分，如各种碳水化合物(如糖)和蛋白质。合适的糖浆包括甘蔗糖浆、柑橘糖浆、木材糖浆、谷物糖浆及其组合。美国专利6,416,648涉及用于防止冰或雪在表面上形成或用于在具有冰或雪的表面上除冰的组合物。通过从糖浆中去除糖的过程(也称为糖浆脱糖)中的废弃产物形成该组合物。可从糖甜菜或甘蔗糖浆或其它种类的糖浆如高粱或柑橘糖浆中去除糖。
权利要求
1.一种冷却介质，所述冷却介质含有有效地使冷却介质的凝固点至少为-5F的一定量的冷却剂，所述冷却剂选自碳水化合物、糖醇、糖苷、麦芽糊精、氢化麦芽糊精、淀粉水解产物、氢化淀粉水解产物、无毒油及其混合物。
2.如权利要求1所述的冷却介质，其特征在于，所述冷却介质含有约10-80重量百分数的冷却剂。
3.如权利要求1所述的冷却介质，其特征在于，所述碳水化合物选自葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、乳糖、果糖、蔗糖及其混合物。
4.如权利要求1所述的冷却介质，其特征在于，所述糖醇选自山梨糖醇、麦芽糖醇及其混合物。
5.如权利要求1所述的冷却介质，其特征在于，所述糖苷选自葡糖苷、呋喃糖苷、麦芽糖苷、麦芽三糖苷、吡喃葡糖苷及其混合物。
6.一种冷却介质，所述冷却介质含有有效地使冷却介质的凝固点至少为-5F的一定量冷却剂和氯盐，所述冷却剂选自碳水化合物、糖醇、糖苷、麦芽糊精、氢化麦芽糊精、淀粉水解产物、氢化淀粉水解产物、无毒油及其混合物，所述氯盐选自氯化钠、氯化镁、氯化钙及其混合物。
7.如权利要求6所述的冷却介质，其特征在于，所述冷却介质含有约10-80重量百分数的冷却剂。
8.如权利要求6所述的冷却介质，其特征在于，所述冷却介质含有约1-40重量百分数的氯盐。
9.如权利要求6所述的冷却介质，其特征在于，所述碳水化合物选自葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、乳糖、果糖、蔗糖及其混合物。
10.如权利要求6所述的冷却介质，其特征在于，所述糖醇选自山梨糖醇、麦芽糖醇及其混合物。
11.如权利要求6所述的冷却介质，其特征在于，所述糖苷选自葡糖苷、呋喃糖苷、麦芽糖苷、麦芽三糖苷、吡喃葡糖苷及其混合物。
12.一种冷却介质，所述冷却介质含有有效地使冷却介质的凝固点至少为-5F的一定量的糖浆。
13.如权利要求12所述的冷却介质，其还含有氯盐。
14.如权利要求13所述的冷却介质，它含有16-40重量百分数的氯盐。
15.如权利要求13所述的冷却介质，其特征在于，所述氯盐选自氯化钠、氯化镁、氯化钙及其混合物。
16.如权利要求12所述的冷却介质，它含有1-25重量百分数的糖浆。
17.如权利要求12所述的冷却介质，其特征在于，所述糖浆是甜菜糖浆。
18.一种制冷方法，所述方法包括使权利要求1、6或12中所定义的冷却介质循环通过初级和次级制冷系统。
19.一种传热方法，所述方法包括使权利要求1、6或12中所定义的冷却介质与表面或材料相接触。
全文摘要
一种包括冷却剂的有机冷却介质，它还可包括氯盐。该冷却剂选自碳水化合物、糖醇、糖苷、麦芽糊精、氢化麦芽糊精、淀粉水解产物、无毒油及其混合物。
文档编号C08B30/00GK1845978SQ200480025124
公开日2006年10月11日 申请日期2004年9月2日 优先权日2003年9月2日
发明者J·克瑙夫 申请人:阿拉斯加海产品公司