[发明专利]集结细雪粒的方法和装置

说明书

本发明涉及一种生产冷冻雪粒的方法和装置。特别地，本发明涉及一种改进方法和喷嘴结构，它将二氧化碳液体流转变成蒸汽流和细雪粒，然后进一步将细雪粒集结成更大片。    

由二氧化碳生产的雪粒被广泛地应用于冷冻食品的生产。通过在冷冻条件的适宜压力和温度下保持二氧化碳气体，这样可以大量贮存二氧化碳液体。如果贮罐保持在0°F(-18℃)和约300lbs./英寸²(2MPa)的压力下，二氧化碳为液态。使用时，液态二氧化碳通过许多小孔快速膨胀并转变成细二氧化碳雪和蒸汽的混合物。

现有技术中生产二氧化碳雪的装置使用相对简单的孔口使二氧化碳液体进料能够膨胀。但是，典型地，现有技术中如雪喇叭筒和孔口的膨胀设备或喷嘴，造成斑点碰撞图案。这些装置噪音大且体积大，很难适合较小空间。高速二氧化碳雪也难于施加均匀雪毯，并可能破坏易脆物品，如比萨饼上的干酪面层或面包制品上的搅打面层。

Kilburn的美国专利3667242描述了一种生产二氧化碳雪的结构，其中液态二氧化碳流入一中空双面壁圆柱形喇叭筒的上面部分。该喇叭筒底部敞开，上部封闭。圆柱形喇叭筒的最上面部分中的喷嘴使得喇叭筒中形成的雪作旋流切向运动。

Carter，Jr.的美国专利4111362描述了一种制备二氧化碳雪的喷嘴排列。几对二氧化碳横向喷射流将二氧化碳注入喇叭筒区域。雪和蒸汽的膨胀喷射混合物碰撞消耗了喷射流的能量。

美国专利4287719使用弯曲矩形管(J形喇叭筒)沿位于J形喇叭筒出口的两个圆柱形壁径向注射蒸汽和固体混合物。在该位置沿一圆柱壁注射一半二氧化碳流，沿另一圆柱壁注射另一半。这样注射形成两个旋转方向相反的二氧化碳雪流。这些雪流垂直落下并混合在一起形成大的低速雪。

Franklin，Jr.的美国专利4376511描述了一种二氧化碳雪成型装置，其中歧管位于通道元件内，二氧化碳雪朝通道元件的侧面分散。这样消耗了一部分雪的动能。

Franklin，Jr.的美国专利4462423描述了一种二氧化碳雪成型头。沿该头放置的喷嘴能够多区域分散二氧化碳雪。

Franklin，Jr.的美国专利4640460描述了一种含一对喷嘴的二氧化碳雪成型头。液态二氧化碳的供给流入喷嘴的入口端。此外，将液态二氧化碳供应到入口端，这样冷冻供应管线以降低将达到三相点的液态二氧化碳的温度。

人们已尝试克服前面集结方法和装置中的问题。但是，现有技术中几乎没有关于细雪集结产品或细雪集结方法。

例如，Simas等人的美国专利5868003描述了一种生产范围在0.2-300微米的细雪粒的装置。该装置与各种集结设备或者直接或者通过中间压力膨胀连接。该装置制得细且高速的片流。这些片由于与室温食品接触而升华。该技术能非常有效地快速冷冻物品。不幸地是，高速给美味和低密度食品带来麻烦。而且，食品供应商希望冷冻但不要深度冻结食品如鲜鱼。在食品可以建立起一保护层之前，用该技术制得的细雪片冷冻食品。

需要有一改进的雪分散装置和高度集结的雪的生产方法。而且，这类装置制得的雪粒粒径应相对恒定，以确保该颗粒通过正冷却的食品或其它产品时均匀施加。

雪分散喷嘴装置可能存在雪粒阻塞喷嘴或卸料管的问题。而且，要求喷嘴几乎与待用雪的表面或产品垂直。它们也需要有相当大的喇叭筒卸料装置，这不适宜用于空间受到限制的地方，也不适宜在非常局部的区域卸料。

由于例如约10-300微米的高速细粒流已不能用于一些用雪领域，因此细雪分散喷嘴的应用已受到限制。细雪粒易于在所降落的地方立即升华，并且不堆积在产品上。进入正常室温空气的该细雪喷射流当其从喷嘴膨胀出来时，由于它与温暖空气混合因此几乎立即升华。同样，高速细粒流易于阻止它们粘附到某些表面上。集结装置典型地含有注射器和试图均匀膨胀并使固体蒸汽混合物减速的喇叭筒。这类装置没有提供足够的细雪集结。典型的喇叭筒试图避免在区域内突然膨胀和收缩。由于流动再循环，这将导致堵塞问题。

因此，本发明的目的在于提供一种改进的雪分散喷嘴装置，它能够集结雪粒并提供更大的雪片。

本发明的另一目的是提供了雪分散喷嘴，它能够改进雪粒大小、速度和雪的图案。

本发明的另一目的是提供一种改进的雪分散喷嘴，它的噪音小、体积小、设计简单、在各个方向都可操作。

本发明的另一目的是提供一种夹持膨胀元件并将其安装到雪分散喷嘴上的改进结构。

本发明的另一目的是提供一种将细雪粒集结成更大更有用颗粒的改进方法。