衝擊式冷卻器的製作方法

2023-08-13 06:46:21

專利名稱：衝擊式冷卻器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低溫冷卻器，特別是涉及一種隧道式冷卻系統，該系統可通過衝擊低溫流體的方式來加速冷卻。
食品生產商使用低溫冷藏箱和機械冷藏箱來冰凍或冷藏各種食品。低溫冷藏箱通常是通過高速的循環次數使食品降至更低溫度來冷藏食品，但是這些循環的次數是不能夠滿足某些應用的。
用來冷卻食品的傳統低溫隧道式冷藏箱，例如將溫熱雞蛋的溫度從+95°F(35℃)降至+45°F(7℃)，其性能要達到大約3750BTU′s/hr/平方英尺(11829W/m2)。為了達到該性能要求，利用現有技術的二氧化碳冷卻器/冷藏器，沿冷卻隧道的長度每4.5英尺(1.4m)就要配置一臺1.5馬力(1.1kW)的風扇馬達。在這個例子中，由於輸送器的應用寬度為18英寸(46cm)或使用兩個輸送器時其應用寬度為36英寸(91cm)英寸，因此每臺1.5馬力(1.1KW)的風扇的覆蓋面積為1944平方英寸(12500cm2)或為13.5平方英尺(1.2m2)。1.5馬力(1.1KW)除以13.5平方英尺(1.2m2)可對每平方英尺輸送器提供0.1111馬力(892W/m2)。這樣，現有技術利用每0.1111風扇馬力(0.08KW)可獲得每小時3750BTU′s(11829W/m2)的熱量傳遞特性。更具體的是，傳統的低溫隧道冷藏箱中每一風扇馬力0.75(KW)，可得到每小時33750BTU′s(9.88KW)的熱傳遞性能。此外，在典型的食品加工廠中，工廠的空間是一個主要考慮的問題，特別是對那些已安裝了雞蛋分揀和包裝裝置而具有固定結構的雞蛋加工廠。通常，上述冷藏箱的技術條件不足以在有限冷卻器長度條件下冷卻雞蛋。
農業部和FDA(食品藥物管理局)最近公布了一項「AdvancedNotice of Proposed Regulations(建議規章的預公告)(ANPR)」，其規定了對有殼蛋類的安全加工、貼標籤和溫度控制。該條例是針對於公眾所關心的在有殼蛋類加工過程中與腸炎沙門氏菌有關的食品安全問題。該條例的目的在於要求蛋生產商在運輸之前將有殼蛋類的溫度降至內部溫度45°F(7℃)。此外，如今對經銷商、食品供應及食品銷售環節要求進行更加嚴格的溫度控制(即，41°F或5℃)。
當前，比較適用的輔助冷卻方法是使用冷藏室。將以這種方式冷卻的雞蛋可置於包裝箱內在2.5天至14天以其合格的溫度運至任何地方。因為通常的雞蛋加工處理每天要處理750000至1000000隻雞蛋，因此在這些工廠中所需的達到所需溫度要求的冷卻儲存能力是相當大的。
在現有技術中利用低溫CO2食品冷藏箱/冷卻器來冷凍有殼蛋類(101°F或38℃)，需要將有殼蛋類置於低溫狀態下的滯留時間至少為2分鐘。以大量使用雞蛋處理裝置的工廠中的通常的產品生產率為依據，為處理每個包裝頭的生產量，這種低溫CO2冷凍設備最少應為20-25英尺(6.1-7.6m)長。該冷卻器的包裝頭每小時通常能包裝50箱內裝30打雞蛋(1500打/小時)的包裝箱。此外，冷卻器的長度應確保CO2致冷的有效作用，以便將雞蛋溫度從+95°F(35℃)降至所需的+45°F(7℃)。
但是，大部分生產廠在其生產線上不能提供如此長的冷卻器。另外，對於這一應用，通常的「高性能」低溫冷藏箱/冷卻器結構在所要求的長度上不可能實現所需的熱量傳遞，從而會提高成本。
過去，在通常的蛋處理廠，在兩個不同的位置來試驗過雞蛋的冷卻。有人曾嘗試在蛋清洗位置和檢蛋器之間插入一個致冷蛋的冷卻器。這種嘗試沒有成功，這是因為在正常的生產速度和生產線速度下進行冷卻，所需的裝置至少應為70英尺(21.3m)長。Blevins等的專利號為5694836的美國專利，題為「組合散裝雞蛋的冷卻、儲存及運輸的系統和方法(MODULAR LOOSE EGG COOLING，STORAGE ANDTRANSPORT SYSTEM AND METHOD)」，該專利通過對包裝系統的描述提出了對散裝雞蛋的冷卻需要，其中所述包裝系統在雞蛋儲存過程中可使冷卻流體進入系統。但Blevins等沒有考慮對箱裝蛋的流水作業處理，經這種方式處理的雞蛋佔銷售到零售商和客戶中的有殼蛋類市場的很大一部分。
Anderson等的專利號為5474794題目為「利用低溫氣體快速冷卻有殼蛋」的美國專利披露了在-60°F(-51℃)至-120°F(-85℃)之間的過程中低溫冷卻的優點，但是沒有討論由於空間利用率和經濟可行性所必需的具體的低溫冷藏箱/冷卻器設計。
在提高冷藏箱各種性能的現有技術中，描述了低溫冷藏箱和機械冷藏箱的其他例子，這些例子都是從生產量和效率的觀點來考慮。Guttinger的專利號為3864931、名稱為「食品冷凍的方法和裝置」的美國專利描述了雙區冷凍方法，其中第一冷凍區利用機械致冷的低溫蒸汽以垂直向上的氣流通過一帶有孔眼的整體傳送帶來產生流化床的效果。第二冷卻層包括冷氣的垂直噴射流，所述噴射流向下通過成形的狹槽，該狹槽橫對食品輸送器移動方向上。鼓風機和熱交換器用於提供冷氣源。限制冷氣的速度以防止產品被吹散在冷藏箱的各處。
其他現有技術著眼於低溫冷藏箱/冷卻器的蒸氣平衡來優化冷凍效率。這些設計的主要目的就是為了限制空氣滲入低溫腔內。因為室內空氣意味著其對系統產生不需要的熱負載，這些專利是針對室內空氣的控制和消除。
Ovadia等在「食品技術(Food Technology)」，1998年4月第52卷第4期第46頁發表的名稱為「衝擊在食品生產過程中的應用(IMPINGEMENT IN FOOD PROCESSING)」的文章中描述了低溫蒸汽怎樣衝擊食品來產生有效的鼓風冷凍。此外，Ovadia等指出在較高溫度且成本低的情況下，衝擊冷卻可達到與鼓風冷卻同樣的效果。在Smith等的專利號為4523391、名稱為「高效衝擊加熱和冷卻裝置(HIGHEFFICIENCY IMPINGEMENT HEATING AND COOLINGAPPARATUS)」的美國專利所述的衝擊冷卻器中使用了增壓送風設計。
因此，本發明的一個目的是提供一種改進的冷卻器，該冷卻器的運行可在較短長度和更快冷卻速度的情況下工作。
本發明的另一個目的是提供一種改進的雞蛋冷卻器，該冷卻器利用低溫流體使雞蛋冷卻而不冷凍蛋的內部(即蛋黃和蛋白)或破裂蛋殼。
本發明的另一個目的是提供一種改進的蛋冷卻器，在該冷卻器的蛋隧道冷卻器中利用二氧化碳作為低溫流品。
一種隧道式冷卻系統，包括運輸物體通過隧道腔的輸送裝置。所述輸送裝置能使冷卻流體經過所述物品。多個狹槽裝置將冷卻流體輸送至所述輸送裝置，所述每個狹槽裝置至少包括一個孔，所述孔可使蒸汽流到所述物品上和其周圍。與所述多個狹槽裝置相鄰的增壓系統，用於分布冷卻流體。在所述隧道腔中至少有一颱風扇裝置，該風扇裝置使所述冷卻流體進入所述增壓系統並通過裝置以足夠的速度衝擊和冷卻所述物品，該風扇裝置還使所述冷卻流體在所述隧道腔中再循環。


圖1為本發明中冷卻隧道的側視圖。
圖2為圖1中沿線2-2的截面視圖，該圖顯示了該冷卻隧道的內部詳細結構。
圖3為圖2中所示截面視圖的局部放大視圖。
圖4所示為致冷劑噴射器，其中噴射器的噴頭直接處於存放蛋上方的狹槽中。
圖4A所示為致冷劑噴射器，其中噴射器的噴頭置於狹槽上方的增壓室中，致冷劑流通過風扇產生的氣流來輔助流動。
圖5為蛋附近用來噴射致冷劑所用管子的示意圖。
圖5A為圖5中所示管子的示意圖。
圖6為在冷卻隧道內蛋通過輸送器而不斷旋轉的示意圖。
圖7為一最佳實施例所示的輸送器的一部分的詳細視圖。
圖8為該輸送器的進一步的截面視圖，圖中描述了分流擋板的使用會使更多的致冷劑流流向並通過線性排列的狹槽。
圖9為冷卻隧道的一個實施例，其中使用了製冷盤管來冷卻冷卻隧道內的環境氣體而不用致冷劑噴射。
圖10所示為冷卻隧道中應用的溢流排出系統，最大地減少環境空氣進入冷卻隧道。
圖11為本發明中冷卻隧道的設計性能與傳統的二氧化碳致冷隧道的性能比較圖。
圖12為設計的數據點圖，該圖顯示了本發明中冷卻隧道中衝擊蒸汽的速度與溫度之間關係。
圖13為比較利用風扇以3450 RPM工作時在不同的停滯時間內所去除熱量的圖。
圖14為在固態與蒸汽混和致冷劑和蒸汽態致冷劑兩種情況下，冷卻器風扇以3450RPM轉動時工作溫度與去除熱量的對比關係圖。
該隧道式冷卻系統對於利用較短的隧道長度來快速冷卻物品是很有用的。它可用來冷卻食品如水果、蔬菜、肉和家禽。對每種被冷卻的物體該隧道僅利用一條合適的輸送器帶。該隧道系統最適合於冷卻蛋類食品，這裡加工者需要在高速包裝線上對蛋類食品進行有效冷卻。雖然該冷卻系統適用於快速冷卻多種物品，但圖中顯示的是用於冷卻蛋類的冷卻隧道。
圖1中顯示了冷卻系統10的示意圖，該系統包括一個蛋分揀頭12、冷卻隧道14和盒裝載/封裝機構16。輸送器系統18用來接收來自蛋分揀頭12的雞蛋並將它們輸送至以列布置的冷卻隧道14中。更具體的是，布置輸送裝置18應使分揀出的雞蛋以多個列和排的方式進入冷卻隧道14，就象一群士兵以平行列的形式在行進。
蛋輸送器18的結構可使各個蛋在輸送通過冷卻隧道14時連續轉動。多個風扇20置於冷卻隧道14內，從而可使冷卻劑在其中循環。最有利的是輸送器18從冷卻隧道14的頂部進出。這樣就減少了滲入冷卻隧道14的空氣量，包括水蒸氣。
參考圖2和圖3，這兩圖中描述了圖1中未示出的冷卻隧道的詳細情況。更具體的是，冷卻隧道14包括一個隧道外殼22，在外殼上安裝了多個用來驅動扇片26的風扇馬達24。在隧道殼體22中裝置了一對輸送器18，並且其結構相同。每個輸送器18都有護罩28封閉，並呈現(I)與下面增壓室32相連的開口底端部30；(II)狹槽部分34，其與上增壓室相鄰並連接。狹槽部分34包括多個狹槽38，每條狹槽38沿冷卻隧道14的長度方向布置並與之平行。當冷卻其他食品時，狹槽的形狀可變化，如圓形，螺旋形或與皮帶垂直的狹槽。更好的是，狹槽可導引和加速冷卻流體朝輸送器18上運行的成列布置的物品流動。每個狹槽38上均有一個開孔，開孔恰好位於在其下運動的一列蛋上方。狹槽38最好包括開口40(參見圖3)，其與一對相對的槽壁42相連，槽壁42形成出口44。出口44恰好位於一列蛋46之上，這樣可使低溫冷卻劑從出口44排出直接衝擊在蛋46上。
如上所述，輸送器18結構成可使低溫致冷劑進入下部增壓室32。此處，在風扇葉片26的影響下，低溫致冷劑向上流動，穿過通流區48進入上增壓室36，使上增壓室36增壓，然後穿過狹槽38且向下通過輸送器18上的蛋46。
為使穿過槽38的致冷劑雪/蒸汽的速度適當，風扇葉片26的定位是很重要的。風扇葉片26最好位於與護罩28的狹槽部分34上表面所確定的平面大約相同的平面上。這種定位可使風扇葉片26向上增壓室36提供致冷蒸汽，從而可在輸送器帶18的寬度上實現基本均勻的冷卻。
已發現如果風扇葉片26和護罩28的狹槽部分34的上表面過高，離開葉片端部的致冷劑雪/蒸汽的速度將在上增壓室36的最外端壁處產生高壓區。與離風扇葉片最近處的狹槽38相反，這種不均勻的壓力分配造成通過最外端的狹槽38的較高蒸汽速度。
除了風扇葉片26的垂直位置的重要性外，狹槽38的寬度也很重要，從上增壓室36排出的高速致冷蒸汽處的狹槽38的寬度會影響穿過最內部和最外部的狹槽38處的致冷劑蒸汽的分布。狹槽(即，壁42之間的空間)越窄，上增壓室36產生的背壓就越大。這勢必會使系統中的流體平均化。但是，如果狹槽太窄，背壓就會太高。這樣因需要較高的風扇馬力而降低了系統的效率。此外，如果狹槽38太窄，它們就有集聚水且最終會被冰堵塞的趨勢。已發現狹槽38的寬度應大於0.25英寸(0.64cm)。
在圖1-3所示的結構中，當足夠大的致冷劑雪/蒸汽速度衝擊到蛋46上以除去通常圍繞通過冷卻裝置的蛋表層的熱量時，可實現最大的熱量傳輸。從狹槽38中排出的致冷劑雪/蒸汽的速度最好在每秒10米至每秒20米的範圍內，最佳值為大約每秒15米。在這些流速下，可保證致冷劑雪/蒸汽直接衝擊到蛋上。另外，當狹槽38的長度位於相應的蛋列上方時，一列中的所有雞蛋會承受大約同樣的衝擊流速。
狹槽38的出口44和被冷卻的雞蛋頂端之間的距離對作用在雞蛋上的致冷劑雪/蒸汽的速度和冷卻速度有直接影響。所述距離最好是可調的並能根據所需冷卻的雞蛋數量，且還要考慮雞蛋在冷卻隧道14內的滯留時間進行調整。狹槽38和雞蛋的布置應確保整個連續進行的高速致冷劑雪/氣流的衝擊是沿冷卻隧道14的整個長度進行的。雞蛋在冷卻隧道中的滯留時間最好少於兩分鐘，最好為80秒或更少。
冷卻隧道14與低溫及機械型冷藏箱結合使用。當利用機械型冷藏箱時，向空氣中加入二氧化碳是有利的。二氧化碳可保護雞蛋免受損壞。有利的是致冷劑如固態二氧化碳或液氮的直接衝擊可提高熱量傳送。參考圖4、4A、5和5A，將對二氧化碳致冷劑噴入輸送區的三種方法進行描述。
首先參考圖4，導管60載有液態二氧化碳供給源，液態二氧化碳被送入噴射器62且然後進入一「雪管」64中。當液態二氧化碳從噴射器中排出時，它經歷第一次的壓力膨脹而產生二氧化碳雪和蒸汽。二氧化碳壓力的進一步膨脹是在泡沫管64的噴射端66處，在這種情況下，噴射端66位於槽狹38內且恰好處於一列蛋之上。因此，二氧化碳雪和蒸汽的混合物恰好作用在從狹槽38下面經過的蛋上。圖4中的結構可保持二氧化碳雪/蒸汽的速度和產生的更高速度會提高熱傳遞，但由於噴嘴66的限制作用僅產生在局部區域內。
參考圖4A，該圖中的設計是對圖4作了更改，將噴嘴部分66從狹槽38內移到上增壓室36的上板面70正下方。這種布置可使二氧化碳雪/蒸汽在整個上增壓室36擴散。因為二氧化碳雪允許在狹槽38上方擴散，因此沿狹槽38衝擊的線性長度要大於圖4中布置的情況。
雖然圖4A中的結構不能達到與圖4所示結構同樣的衝擊速度，但它能沿一列蛋的整個長度提供更加均勻的冷卻。由於二氧化碳雪粒在通過狹槽38時是由風扇產生的冷卻氣流來加速，所以二氧化碳雪的速度仍相當高。
參考圖5，更好的是，一系列管子64直接向鄰近的多個狹槽38和蛋46噴射致冷劑。致冷劑由通過狹槽38的管子64上的多個開孔或微孔噴出。這些微孔以矢徑65的方向噴射固態和氣態二氧化碳。此外，風扇(圖中未顯示)將致冷劑沿矢徑71導入狹槽38。雖然管子64的方向可與傳送帶的方向垂直或可以是其他任何方向，但最好這些管子的縱軸與傳送帶方向平行。
參考圖5A，管子64最好噴射出壓力為300psig(2MPa)的液態二氧化碳71通過多個開孔或微孔73進入具有0psig(0.1MPa)的增壓室，從而形成固態和蒸汽二氧化碳流75。最好該物流75流向並將致冷劑引向如食品這樣的溫暖物體以提高衝擊力。物流75的速度能衝擊以較低速度運轉的冷卻器的風扇。這樣就減少了輸入冷卻器的能量從而提高了冷卻器效率。微孔的直徑為0.001英寸至0.050英寸(即0.025mm至1.7mm)為好，長度應至少為直徑的三倍。最好微孔具有一個1英寸(2.54cm)的節距，孔直徑約為0.006英寸(0.015cm)。
應理解本發明可採用不同的泡沫管結構。關於這一點，專利號為5765394、題為「APPARTUS FOR PRODUCING FINE SNOWPARTICILES FROM A FLOW OF LIQUID CARBON DIXIDE」(從液態二氧化碳流製備微雪粒的設備)的美國專利就披露了一種噴嘴結構，其中二氧化碳雪和蒸汽與雪管內的傳導表面接觸，通過與傳導表面摩擦接觸而使二氧化碳雪帶電。對輸送器施加一基準電壓從而能吸引二氧化碳雪以增強其在被冷卻食品上的衝擊。
在共同待決的專利號為NO，5868003、題為「從二氧化碳流體中產生細小微雪粒的設備(APPARATUS FOR PRODUCING FINE SNOWPARTICLES FROM OF LIQUID CARBON DIOXIDE)」的美國專利中也描述了另一種噴嘴結構。其中描述的噴嘴結構提供有多孔元件，該多孔件包括多個能使二氧化碳流體進入低壓區的多孔徑通路。在該最佳實施例中，二氧化碳在多孔元件內成為固態和蒸汽相，從而使固態二氧化碳以微雪粒的形式從多孔元件中排出。上述兩個專利中所披露的技術內容引此可作為參考。
現在參見圖6和圖7，將對所描述的輸送器18作進一步說明。圖6顯示的是構成輸送器18一部分的一對輸送器輥72和74。輥72和74的邊緣沿支撐導軌76輸送，且在其通過冷卻隧道14時它們可轉動。輸送器輥72和74在貫穿通過整個冷卻隧道14的長度中會使其間的雞蛋產生連續轉動。因此，由輸送器輥72和74所支撐的蛋的所有表面會受到由狹槽38排出的高速致冷劑雪和蒸汽的衝擊。
圖7描述了輥72和74的進一步細節及其通過鏈78和80相互連接的方法。每個輸送器輥包括多個與相鄰輸送器輥的齒形區82相同排列的齒形區82，這些齒形區以列和排的形式支承雞蛋。鏈78和80沿支撐導軌26上方以前後緊接形式使輸送器輥72和74運動，以便使這齒形區82間的雞蛋被限定在相應的列上並且在相應的輸送器輥轉動時轉動。
參考圖8，風扇葉片26和頂板70的設置可使致冷劑流從頂板70上反射回來，以便致冷劑的速度和流量在槽38上平衡。但是，為使通過狹槽38的致冷劑流達到更精確的平衡，可將擋板(或阻流板)80安裝在恰好位於風扇葉片26的排出區上方的頂板70上。擋板80的角度應適於將主氣流速度轉變方向或反射回內狹槽38或外狹槽38以使氣流平衡。
圖9描述了本發明的一個實施例，其中，代替致冷劑噴嘴結構的是在冷卻隧道14中裝入一對製冷螺旋管82，以便提供在該處出現的冷卻氣的致冷源。向冷卻隧道14中引入冷卻空氣或膨脹的二氧化碳，此後，當蒸汽通過風扇葉片26而循環時，通過製冷螺旋管82的作用使其保持在致冷溫度。
圖10描述了一種設備，其能使滲入冷卻隧道14的空氣最少且能利用低溫冷卻蒸汽的密度及其匯集趨勢。如圖10中所示，輸送器18通過具有三面結構的氣體擋板90進入冷卻隧道14，然後向下進入集聚低溫蒸汽區域。一排氣收集器92將低溫氣從冷卻隧道14中抽出並阻止空氣的流入。擋板94位於輸送器18的上下兩部分之間，以進一步使冷卻隧道14的內部與外部空氣的滲入隔絕。
圖11顯示的是上述低溫雞蛋冷卻裝置與傳統的二氧化碳冷卻隧道(圖中「U4」所指)的性能比較圖。圖11描述了冷卻隧道內雞蛋的熱量排出與其滯留的時間曲線關係圖。利用計算流體動力學分析，僅用冷氣而忽略固態二氧化碳的衝擊，曲線100、102、104預測蒸汽流速分別為5米/秒、10米/秒、15米/秒時去除的熱量和滯留時間之間的關係。當考慮固態二氧化碳的衝擊時，曲線表明其去除的熱量應至少提高10％到20％。
圖12顯示的情況與圖11中相同，只是該圖中假定二氧化碳蒸汽的溫度為-110°F(-79℃)。
除了空氣滲入外，就低溫冷卻器的設計而言通常還應考慮3個附加區域。它們是在冷卻器的靜止區過量致冷劑的集聚；冷氣致冷值的利用；對風扇馬力的要求。
典型的低溫二氧化碳冷凍器的主要工作問題是二氧化碳雪的過量集聚。這種集聚通常是由於缺乏蒸汽流而發生在冷凍器的低壓區(如冷凍器地板)。乾冰的溫度為-109°F(-79℃)。
因此，當冷凍器的工作溫度降至低於-95°F(-71℃)時，在冷凍器的低速區就有了集聚二氧化碳雪的趨勢。現有技術(如，美國專利5444984)中使用第二組底扇來防止二氧化碳雪聚集。上述發明通過有效利用中心布置的電扇來解決二氧化碳雪的集聚問題。
任何落在冷卻隧道14地板上的二氧化碳雪會暴露於下增壓室32地板上移動的高速蒸汽流中。這種作用將會使這些自由的雪重新循環，通過吹流系統，經上增壓室36再向下穿過狹槽38而直接作用在其下的雞蛋上。
注意，雖然上述內容描述了低溫二氧化碳的應用，但本發明同樣也可利用液氮。冷卻隧道14和其中的設備的設計可很好利用升華的二氧化碳或氣化的液氮中有用的BTU′s。因為蒸汽有很高的BTU含量，當使用氮時這種作用更加明顯。當與不含有高速氣流的設備相比較時，利用高速衝擊氣流，與-95°F(-71℃))相比的較高的冷卻器溫度(如，-80°F(-62℃)也能夠得到同樣的熱量傳輸。
本發明會以大約每平方英尺每小時5625BTU′s(17743W/m2)來傳遞輸送帶的熱量。與上面例子中傳統的低溫隧道冷凍器相比，本發明的熱傳輸性能提高了50％。為了達到最佳性能，沿著冷卻隧道14的長度每1.5英尺(0.46m)需要一個2馬力(1.5KW)的風扇馬達。類似於上面描述的計算表明，對於每一風扇馬力(0.75KW)，這種結構可每小時可進行14465BTU′s(4.24KJ)的熱傳遞。
實施例這一實施例的目的在於評價對試驗規模運行的衝擊蛋冷卻的熱傳輸性能。
設計的試驗隧道能使CO2蒸汽在冷卻腔中集聚，這樣可提高工作效率。該試驗將燒結金屬噴嘴和線性高速氣噴嘴引入。兩個獨立的傳送帶和驅動器可使來自兩個包裝頭的產品在各自的工作條件下被冷卻。設備的有效冷卻長度為12ft.(3.66m)，而其整個長度約為15.5ft.(4.72m)。圖2所示為這種試驗隧道的截面圖。
由於這一系列試驗而變化的性能參數為工作溫度、風扇轉速和滯留時間。標準的大盤雞蛋在水浴中加熱至少一個小時使其溫度升至95°F(35℃)。每次量熱計試驗使用四個雞蛋，將四個雞蛋橫放在試驗帶上，所述試驗帶在最外部位置和最內部位置均是空載的。每個量熱點為橫穿傳送帶的參數的平均值-在6ft(1.8m)的原型隧道上的測試說明雞蛋在橫向輸送器上的位置不是影響冷卻速度的一個重要因素。
對於每個數據點，設定冷卻隧道工作參數並使其穩定，雞蛋從水浴中取出並放入絕熱盒中，然後直接放置在輸送器上。雞蛋的一側通過直接雪衝擊來測試，另一側只是在冷蒸汽中處理。表1中所列了熱值試驗的結果。
表1冷卻隧道性能試驗檢測產品 整個雞蛋
在圖13和14概括了檢測結果。在風扇以全速(3450RPM)轉動的情況下，兩種工作溫度的熱傳輸速度在圖13中進行了概括。正如所期望的那樣，這些數據說明在低溫-100°F(-73℃)運行時比在-90°F(-68℃)時的冷卻速度更快，熱傳輸速度增加，二者之間的傳輸時間對比為77秒比89秒。假定將雞蛋從95°F(35℃)冷卻至42°F(5℃)所去除的熱量為44BTU/1b(102kJ/Kg)被認為是最大值。
圖14證明利用固體和蒸汽直接衝擊與利用蒸汽衝擊相比會增加熱傳輸速度。這些數據表明利用固態CO2和蒸汽的混合物進行衝擊和僅利用CO2蒸汽進行衝擊相比，熱量傳輸速度能提高了8％～9％。
應認識到以上描述的內容僅是對本發明的說明。本領域技術人員在不脫離本發明實質的情況下可對本發明作出不同的變化和改進。
權利要求
1.一種隧道式冷卻系統，包括運輸物品通過隧道腔的輸送器裝置，所述輸送器裝置能使冷卻流體流過並圍繞所述物品；多個將冷卻流體輸送至所述輸送器裝置的狹槽裝置，所述每個狹槽裝置至少包括一個孔，所述孔可使蒸汽流流到所述物品上並圍繞所述物品；與所述多個狹槽裝置相鄰的增壓室；在所述隧道腔中至少有一颱風扇裝置，該風扇裝置使所述冷卻流體進入所述增壓室並以足夠的速度通過狹槽裝置，以衝擊和冷卻所述物品，該風扇裝置還使所述冷卻流體在所述隧道腔中再循環。
2.根據權利要求1中所述的隧道式冷卻系統，其特徵在於所述冷卻流體為低溫二氧化碳，多個噴嘴由壓縮二氧化碳源供料，低溫二氧化碳從噴嘴裝置出來時產生充分膨脹從而產生二氧化碳雪和二氧化碳蒸汽的混合物，所述二氧化碳雪和二氧化碳蒸汽由所述至少一個風扇裝置驅動而衝擊到所述物品上。
3.一種用於冷卻物品的隧道式冷卻系統，包括以列的方式運輸所述物品通過冷卻隧道的輸送器裝置，所述輸送器裝置能使冷卻流體流過並圍繞所述物品；多個將冷卻流體輸送至輸送器裝置上相應列的狹槽裝置，每個所述狹槽裝置包括至少一個可使氣體流到所述相應列中的物品上並圍繞所述物品的孔，所述至少一個孔的形狀應可使所述冷卻流體向所述相應列中的物品導引並加速；與所述多個狹槽裝置相鄰的增壓室；風扇裝置，用來使冷卻流體進入所述增壓室並以足夠高的速度通過所述狹槽裝置，以衝擊和冷卻所述物品。
4.根據權利要求3中所述的隧道式冷卻系統，其特徵在於所述輸送器裝置通過所述冷卻隧道的頂壁進出冷卻隧道，以此來限制空氣的滲入。
5.一種用來冷卻物品的隧道式冷卻系統，包括以列的方式運輸所述物品通過冷卻隧道的輸送器裝置，所述輸送器裝置能使冷卻流體流過並圍繞所述物品；多個將冷卻流體輸送至輸送器裝置上相應列的狹槽裝置，每個所述狹槽裝置包括至少一個可使氣體流到所述相應列中的物品上並圍繞所述物品的孔，所述至少一個孔具有一個長尺寸部分和一個較短尺寸部分，所述長尺寸部分應與所述物品的相應的列相對應；與所述多個狹槽裝置相鄰的增壓室；風扇裝置，用來使冷卻流體進入所述增壓室並以足夠高的速度通過所述狹槽裝置，以衝擊和冷卻所述物品。
6.根據權利要求5中所述的隧道式冷卻系統，其特徵在於所述物品包括雞蛋，輸送器裝置的構造能當輸送器裝置將所述物品輸送通過所述隧道系統時，所述輸送器能轉動所述雞蛋。
7.根據權利要求5中所述的隧道式冷卻系統，其特徵在於所述輸送器裝置包括沿所述輸送裝置以排布置的多個輥，每個輥包括多個具有一定直徑的齒形部分，所述齒形部分與其它輥上具有一定直徑的齒形部分相結合來確定多個用來固定以列放置的雞蛋的區域；用以移動並轉動所述每個輥通過所述隧道系統的裝置，以在所述移動過程中使所述每列中的雞蛋轉動。
8.根據權利要求5中所述的隧道式冷卻系統，其特徵在於利用機械式冷藏箱來冷卻所述冷卻流體。
9.根據權利要求5中所述的隧道式冷卻系統，其特徵在於所述冷卻流體為低溫二氧化碳，還包括；多個沿每個所述狹槽裝置定向的噴嘴裝置，噴嘴裝置用來使所述低溫二氧化碳進入並通過所述狹槽，所述噴嘴裝置由壓縮的二氧化碳源供料，該二氧化碳從噴嘴裝置出來時會發生足夠的膨脹從而產生二氧化碳雪和二氧化碳蒸汽的混合物，所述風扇裝置推動所述二氧化碳雪和二氧化碳蒸汽衝擊到所述物品上。
10.根據權利要求9中所述的隧道式冷卻系統，其特徵在於所述冷卻流體為低溫流體，還包括與多個所述狹槽裝置相鄰的管子，每個所述管子具有多個開孔，這些開孔可使所述低溫流體進入並通過所述狹槽裝置。
全文摘要
一種隧道式冷卻系統,包括一個用以運輸物體通過一隧道腔的輸送器。輸送器可使冷卻流體流過所述物體。多個狹槽裝置可使冷卻流體流至輸送裝置。每個狹槽包括至少一個孔,該孔用來使流體作用到所述物品上。一與多個槽相鄰的增壓室可用來分配冷卻流體。在隧道腔中至少一個風扇來使冷卻流體進入增壓室並以足夠大的速度穿過狹槽衝擊和冷卻物品,所述風扇還使冷卻流體在隧道腔中再循環。
文檔編號A23B5/04GK1253731SQ99121778
公開日2000年5月24日 申請日期1999年8月10日 優先權日1998年8月10日
發明者G·D·朗, T·H·加斯特耶爾三世, Y·－C·S·霍 申請人:普拉塞爾技術有限公司