[发明专利]用液态二氧化碳流制造细粒雪的装置

说明书

本发明涉及制造细碎低温雪颗粒的装置，更具体地说是涉及一种改进的喷嘴结构，用以接受液态二氧化碳流并从它那里喷出二氧化碳细粒雪。

用二氧化碳制造的雪颗粒被用于广泛的致冷和冷冻用途。举例说，二氧化碳颗粒可在冷藏中用作工艺致冷和冷冻，还可用于生产干冰。更具体地说，这种雪颗粒可用在食品和非食品应用场合，例如，在食品致冷、冷冻和冷藏方面，以及在多种非食品材料加工中的快速和/或局部致冷方面，都是有用的。

二氧化碳雪颗粒通常是借助于液态二氧化碳通过小孔时的迅速膨胀来制造的。液态二氧化碳是压缩二氧化碳气体并把它保持在冷藏用的适宜压力和温度下而制得的。例如，在散装贮罐中，当二氧化碳的贮藏压力约为2.07×10⁶帕(每平方英寸300磅)，贮藏温度约为-17.8℃(0°F)时，它是液态。在使用时，液态二氧化碳由于通过小孔迅速膨胀，就转变为二氧化碳雪和蒸气的混合物。

现有技术的生产二氧化碳雪的装置用的是较简单的小孔来使二氧化碳液体料发生膨胀。但是，现有技术的膨胀设备/喷嘴如造雪喇叭口或造雪孔，常常产生出一种局部冲击模式，而且是松散的，难以适合于小的空间。现有技术的设备/喷嘴也众所周知是以高速从造雪喇叭口和小孔射出雪颗粒的。高速的二氧化碳雪使得难于形成平的覆盖层，并能损坏脆性的物品，如皮札饼(pizza)上的乳酪面层、烘烤类食品上的搅拌物面层等。另外，当用于工艺致冷时，高速就会引起易碎材料如涂层屏障材料的表面点蚀甚至破裂。更有甚者，高速射出雪颗粒会产生高的噪声水平，这对在附近工作的人员会引起安全和环保问题。

为克服二氧化碳雪不利于应运用的问题，已经进行过多种尝试。例如，在膨胀孔的出口处安装特殊形状的喇叭口；使用喷向反冲板的固定小孔；使用喷向闭合容器的各种小孔；以及以上各种方法的组合等，都已经作过尝试。

例如，Kilburn的美国专利3,667,242描述了一种制造二氧化碳雪的结构，它有一个中空的双层壁的圆柱形喇叭口，它底部开口。顶部封闭，将液态二氧化碳导向该结构物的上部。位于该圆柱形喇叭口最上部的喷嘴使喇叭口内形成的雪呈旋涡正切运动。

Jr.Carter的美国专利4,111,362描述了一种制造二氧化碳雪的喷嘴结构，其中一对二氧化碳喷嘴交叉配置，以便把二氧化碳射入喇叭口区。膨胀的雪和蒸气的混合物被导入对撞的通道，从而耗散掉喷射能量。

Frank等的美国专利4,145,894描述了一种二氧化碳雪生产装置，其中液态二氧化碳通过喷嘴导入箱室中。做成的雪被用马达驱动的上装刷状板片的滚筒分散开，这些板片把雪托起放在用输送带运送的物件上。

Jr.Franklin的美国专利4,376,511描述了一种制造二氧化碳雪的设备，其中管道构件内装有岐管，用它把二氧化碳雪分散到管道构件的侧面上，从而使二氧化碳雪的某些动能得以耗散。

Jr.Franklin的美国专利4,462,423描述了一种制造二氧化碳雪的喷头，其中集流管上装置有多个喷嘴，使得二氧化碳雪可沿喷头有多个分散区。

Jr.Franklin的美国专利4,640,460描述了一种制造二氧化碳雪的喷头，其中容器内装有一对喷嘴。约2.07×10⁶帕(约300磅/平方英寸)的液态二氧化碳被输送到该一对喷嘴的入口端部。此外还通过供料管往喷嘴入口端喷液态二氧化碳，以使供料管冷却到足以使被输送的液态二氧化碳的温度降到三相点。

Roades等的美国专利5,020,330描述了一种食品冻结器，它包括有一个或多个往食品上引导二氧化碳雪颗粒的喷嘴。液态二氧化碳被用管子输送到只是呈向上或呈水平方向流向喷嘴，这样，任何可能聚集在喷嘴孔上游近处的固体二氧化碳，都会被在管子中倾向上升的二氧化碳蒸气所融化。

现需要有一种二氧化碳雪的分散头和喷嘴，它能产生出细粒雪，并能避免高速的雪颗粒。再有，该装置应能产生出颗粒尺寸较稳定的二氧化碳雪颗粒，以保证较均匀地铺盖在被冷却的食品或其它产品或材料上。

据此，本发明的一个目的是提供出一种制造二氧化碳细粒雪的改进的喷嘴结构。

本发明的另一个目的是提供出一种改进的提供二氧化碳细粒雪的结构，它能避免喷嘴被固化的二氧化碳颗粒所堵塞。