DE10012550A1

DE10012550A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Pellet-Gefrieren

Info

Publication number: DE10012550A1
Application number: DE2000112550
Authority: DE
Inventors: Pascal Schvester
Original assignee: Air Liquide GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: AR027660A1; WO2001068231A1; AU2001260161A1; DE10012550B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Pellet-Gefrieren flüssiger Stoffe vorgeschlagen, bei dem der Stoff in eine mit Kühlmittel durchströmte Pelletierrinne (3) eingebracht wird und das Kühlmittel nach dem Trennen von den Pellets dem Kreislauf und der Rinne (3) über eine Fördereinrichtung (2) wieder zugeführt wird, wobei eine der Pelletierrinne (3) vorgeschaltete Kühlmittelauslaßwanne (5) vorgesehen ist, welche einen mit der Rinne (3) verbundenen Auslaß (6) aufweist, und welche über eine Förderleitung (7) mit der Fördereinrichtung (2) zum Befüllen mit Kühlmittel verbunden ist und an der Wanne (5) ein Mittel (8) zum Regulieren des Kühlmittelpegelstandes vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Pellet-Gefrieren flüssiger oder fließfähiger Stoffe in einem flüssigen Kühlmittel, insbesondere einer kryogenen Flüssigkeit, wie einem verflüssigten Gas, in welches der zu gefrierende Stoff direkt zum Ausfrieren eingeleitet wird.

Derartige Vorrichtungen und Verfahren haben den Zweck flüssige Stoffe, wie beispielsweise Lebensmittel oder Zusatzstoffe, für die Zubereitung von Lebensmitteln, durch direktes Eintauchen in ein Kühlmittelbad oder einen Kühlmittelstrom einzufrieren. Der Kühlmittelstrom wird hierzu durch eine offene Pelletierrinne geleitet, an deren Anfang der Stoff z. B. über eine Tropfeinrichtung eingebracht wird. Durch Ausfrieren der Stofftropfen entstehen gefrorene Granulatkörner, sogenannte Pellets, welche mittels geeigneter Trenneinrichtungen von dem Kühlmittelstrom wieder getrennt werden. Problematisch bei dem Pelletieren ist unter anderem, daß die Pellets nach dem Eintauchen in den Kühlmittelstrom Gefahr laufen in der Rinne kleben zu bleiben und die Vorrichtungen deshalb regelmäßig gereinigt werden müssen.

In EP 0 844 018 A2 ist eine Pelletiervorrichtung beschrieben, bei welcher der Eintrag von Tropfen des zu gefrierenden Stoffes an einer Stelle der mit Kühlmittel durchströmten Gefrierstrecke geschieht, an welcher eine laminare Strömung herrscht. Hierdurch wird vermieden, daß die Pellets auf Grund einer turbulenten Strömung des Kühlmittels aneinander oder an der Rinne kleben bleiben können. Denn eine turbulente Strömung kann größere Pellets an die Seitenwände oder den Boden der Pelletierrinne fördern, wo sie u. U. kleben bleiben und den Kühlmittelstrom stören. Nachteilig bei dieser Vorrichtung jedoch ist, daß trotz der laminaren Strömung Pellets immer noch kleben bleiben können, wenn beispielsweise das Volumen des Kühlmittelstroms abnimmt oder zunimmt. Dies kann z. B. passieren wenn die Vorrichtung mit neuem Kühlmittel aufgefüllt wird, wenn Kühlmittel in der Vorrichtung verdampft oder wenn der Pegelstand des Kühlmittels abnimmt und hierdurch der mit der Fördereinrichtung erzeugte Kühlmittelstrom geringer wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Pellet-Gefrieren bereitzustellen, mit welchem ein Festkleben von Pellets in der Gefrierstrecke vermieden wird und eine kontinuierlich störungsfreie Produktion von Pellets möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruch 1 bzw. mit einem Verfahren gemäß den in Anspruch 7 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist eine der Pelletierrinne, d. h. der Gefrierstrecke, vorgeschaltete Kühlmittel-Auslaßwanne vorgesehen, welche einen Auslaß aufweist. Der Auslaß hat vorzugsweise einen gleich großen Querschnitt wie die Rinne. Die Auslaßwanne ist über eine Förderleitung mit der Fördereinrichtung zum Befüllen mit Kühlmittel verbunden und es sind Mittel zum Regulieren des Kühlmittelpegelstandes in der Wanne vorgesehen. Hierdurch ist ein konstant gleich bleibender Kühlmittelstrom in der Pelletierrinne gewährleistet unabhängig von etwaigen Störeinflussen von Seitens der Pumpe oder anderen Vorrichtungsteilen. Eine Verdampfung von Kühlmittel in der Vorrichtung oder ein variieren des Pegelstandes im Behältersumpf der Vorrichtung haben durch die vorgeschaltete Kühlmittel-Auslaßwanne keinerlei Einfluß auf den in der Gefrierstrecke erzeugten Kühlmittelstrom. Die Wanne mit gleichbleibendem Kühlmittelpegel dient demnach als "Puffer" zwischen der Gefrierstrecke und dem restlichen Kühlmittelkreislauf in der Vorrichtung. Da der Kühlmittelstrom konstant ist, können die Stofftropfen immer in einen gleich tiefen Strom eingebracht werden, wodurch verhindert wird, daß die Pellets durch Aufschlagen auf den Rinnenboden an diesem verkleben. Zudem wird eine Ablagerung der Stoffreste durch zerstörte Pellets auf dem Rinnenboden vermieden, die gegebenenfalls zu Störungen des Produktionsvorganges führen würde, da eine solche Ablagerung wie ein Damm den Kühlmittelstrom hemmt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Auslaß der Kühlmittel-Auslaßwanne über einen Schieber einstellbar verschließbar. Der Kühlmittelstrom der Gefrierstrecke kann so auch an unterschiedliche Pelletgrößen und Stoffe unterschiedlichen Gewichts angepaßt werden, je nach der erforderlichen Eintauchtiefe der Tropfen, die ein Verkleben von Pellets verhindert. Der Kühlmittel- und Energieverbrauch ist so optimierbar.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet die Kühlmittel-Auslaßwanne einen zum Innenraum des Behälters der Vorrichtung hin geschlossenen oberen Luftraum, der mit einem Absaugungsrohr verbunden ist. Hierdurch kann verdampftes Kühlmittel abgesaugt werden. Der Druck in dem Luftraum ist so konstant und es ist gewährleistet, daß keine diesbezüglichen Druckeinflüsse einen nachteiligen Einfluß auf den Kühlmittelstrom in der Gefrierstrecke nehmen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist als Pegelregulierungsmittel ein Wannenüberlauf vorgesehen, der mit einer Rückflußleitung verbunden ist. So ist mit einfachen Mitteln gewährleistet, daß der Flüssigkeitsdruck auf den Auslaß der Wanne immer konstant ist und somit auch der Kühlmittelstrom in der Pelletierrinne.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient die Rückflußleitung gleichzeitig der Kühlung des geförderten Kühlmittels indem sie entlang der Förderleitung geführt ist. Das etwas durch den Pumpvorgang erwärmte Kühlmittel wird so durch das rückströmende Kühlmittel abgekühlt. Energie und Kühlmittel werden so eingespart.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Fördervolumenstrom der Fördereinrichtung um 1/3 größer als der Kühlmittelstrom in der Gefrierstrecke. Es hat sich gezeigt, daß bei einer solchen Überförderung von Kühlmittel in die Auslaßwanne der Kühlmitteslvolumenstrom in der Gefrierzone mit größtmöglicher Sicherheit konstant bleibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Pellet-Gefrieren, bei dem ein flüssiger Stoff in eine Gefrierstrecke mit Kühlmittel eingebracht wird und das Kühlmittel zur Wiederverwendung aus dem Behälter dem Kreislauf wieder zugeführt wird, weist die Schritte auf: Befüllen einer Kühlmittel-Auslaßwanne mit einem konstanten Fördervolumenstrom, der größer als der in der Gefrierstrecke erforderliche Kühlmittelstrom ist, Regulieren des Wannenpegels auf ein konstantes Niveau und Auslassen eines konstanten Kühlmittelstromes in die Gefrierstrecke. Hierdurch ist ein gleichbleibender Kühlmittelstrom in der Gefrierstrecke gewährleistet, keine Pellets können durch Unregelmäßigkeiten des Kühlmittelstromvolumens an den Rinnenwänden kleben bleiben und die Produktion von Pellets kann kontinuierlich ohne regelmäßige Reinigungsstops ablaufen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird verdampftes Kühlmittel abgesaugt. Eine Druckentstehung durch Dampf wird vermieden und eine daraus resultierende negative Beeinflussung des Kühlmittelstromes unterbleibt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches im folgenden unter Bezugnahme auf die Figur detailliert beschrieben ist.

Die Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Pellet-Gefriervorrichtung in Seitenansicht. In dem wärmeisolierten Behälter 1 ist eine Pumpe als Fördereinrichtung 2 vorgesehen, mit welcher das Kühlmittel 13 aus dem Behältergrund nach oben in die Pelletierrinne 3 gefördert wird. Oberhalb der Pelletierrinne 3 ist die Eintrageeinrichtung 4 vorgesehen, über welche ein zu verarbeitender Stoff tropfenweise in den Kühlmittelstrom der Rinne 3 einbringbar ist. Am oberen Ende der schräg angeordneten Pelletierrinne 3 ist die Kühlmittel- Auslaßwanne 5 vorgesehen, die mit einer gleichbleibenden Menge an Kühlmittel 13 befüllt ist. Über den Auslaß 6 der Wanne 5 strömt eine konstante Menge an Kühlmittel 13 in die Gefrierstrecke der Rinne 3. Die Größe der Auslaßöffnung 6 ist über einen Schieber 9 einstellbar. Hierdurch kann der Kühlmittelstrom bedarfsgerecht angepaßt werden. Der Kühlmittelstrom ist dabei in seiner Menge ebenso wie in seiner Strömungsgeschwindigkeit konstant, wodurch Verluste in der Produktion der Pellets weitestgehend vermieden sind. Die konstante Menge an Kühlmittel in der Wanne 5 wird durch die Fördereinrichtung 2 und einen Überlauf 11 der Wanne 5 erreicht. Außerdem ist der Fördervolumenstrom immer größer als der am Auslaß 6 entnommene Kühlmittelvolumenstrom. Vom Überlauf 11 führt eine Rückflußleitung 12 hinab in den Grund des Behälters 1, wo das überflüssige Kühlmittel 13 gesammelt wird. Die Rückflußleitung 12 ist hier um die Förderleitung 7 herumgeführt, nach Art eines Doppelrohres ausgebildet, damit das rückströmende Kühlmittel das durch den Pumpvorgang leicht erwärmte Kühlmittel in der Förderleitung 7 abkühlt. Alternativ kann die Rückflußleitung 12 auch direkt in den Sumpf des Behälters 1 münden ohne an der Förderleitung 7 zu Kühlzwecken angeordnet zu sein. Oberhalb der Kühlmittel-Auslaßwanne 5 ist ein Absaugungsrohr 10 zum Absaugen von in der Wanne 5 verdampftem Kühlmittel vorgesehen. Auch der Pelletierbehälter 1 selbst ist an seiner Oberseite mit einem Absaugungsrohr 10 versehen. Eine Druckerhöhung in der Wanne 5, welche zu einer Erhöhung des Kühlmittelvolumenstromes in der Gefrierstrecke führt, wird so vermieden. Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung als eine weitere Variante auch ohne Absaugungsrohre 10 ausgebildet sein kann.

Bezugszeichenliste

1

wärmeisolierter Behälter

2

Fördereinrichtung (Pumpe)

3

Pelletierrinne

4

Eintrageeinrichtung

5

Kühlmittel-Auslaßwanne

6

Auslaß

7

Förderleitung

8

Pegelreguliermittel für Kühlmittelpegel

9

Schieber

10

Absaugungsrohr

11

Wannenüberlauf

12

Rückflußleitung

13

Kühlmittel

14

Pellets

Claims

1. Vorrichtung zum Pellet-Gefrieren flüssiger oder fließfähiger Stoffe in einem flüssigen Kühlmittel, insbesondere in einer kryogenen Flüssigkeit, mit einem wärmeisolierten Behälter (1), mit einer Fördereinrichtung (2) zum Erzeugen eines Kühlmittelstromes, mit einer von Kühlmittel durchströmten Pelletierrinne (3) und mit einer oberhalb der Rinne (3) angeordneten Eintrageeinrichtung (4), über welche ein zu gefrierender Stoff in den Kühlmittelstrom einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Pelletierrinne (3) vorgeschaltete Kühlmittel-Auslaßwanne (5) vorgesehen ist, welche einen mit der Rinne (3) verbundenen Auslaß (6) aufweist, und welche über eine Förderleitung (7) mit der Fördereinrichtung (2) zum Befüllen mit Kühlmittel verbunden ist und an der Wanne (5) ein Mittel (8) zum Regulieren des Kühlmittelpegelstandes vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (6) über einen Schieber (9) einstellbar verschließbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittel-Auslaßwanne (5) einen zum Innenraum des Behälters (1) hin geschlossenen oberen Luftraum bildet, welcher mit einem Absorberrohr (10) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel (8) zum Regulieren des Pegelstandes ein Wannenüberlauf (11) vorgesehen ist, der mit einer Rückflußleitung (12) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflußleitung (12) zur Kühlung von gefördertem Kühlmittel entlang der Förderleitung (7) geführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fördervolumenstrom der Fördereinrichtung (2) um 1/3 größer ist als der Kühlmittelstrom in der Pelletierrinne (3).

7. Verfahren zum Pellet-Gefrieren flüssiger oder fließfähiger Stoffe in einem flüssigen Kühlmittel, insbesondere in einer kryogenen Flüssigkeit, bei dem ein zu gefrierender Stoff in einen Kühlmittelstrom eingebracht wird, in dem Kühlmittelstrom über eine Gefrierstrecke und Gefrierdauer bis zum Ausfrieren verbleibt, anschließend die Pellets von dem Kühlmittel getrennt werden und das Kühlmittel zur Wiederverwendung der Gefrierstrecke zugeführt wird, insbesondere zur Durchführung in einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Befüllen einer Kühlmittel-Auslaßwanne mit einem konstanten Fördervolumenstrom, Regulieren des Wannenpegelstandes auf ein gleichbleibendes Niveau und Auslassen eines konstanten Kühlmittelvolumenstromes in die Gefrierstrecke, wobei der Fördervolumenstrom größer als der Kühlmittelvolumenstrom ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Absaugen von verdampftem Kühlmittel.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen Fördervolumenstrom, der um 1/3 größer ist als der in die Gefrierstrecke ausgelassene Kühlmittelvolumenstrom.