DE10129217A1

DE10129217A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Waren in einem Isolierbehälter unter Einsatz eines Kühlmoduls

Info

Publication number: DE10129217A1
Application number: DE2001129217
Authority: DE
Inventors: Franz Luerken
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: DE10129217B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Waren in einem Isolierbehälter, der einen mit einem Kühlmodul für die Aufnahme von Trockeneis in thermischem Kontakt stehenden Beschickungsraum aufweist, wobei dem Kühlmodul in Abhängigkeit einer vorgegebenen Kühlleistung und Kühlzeit Kühlmittel zugeführt wird. Um hiervon ausgehend eine preisgünstige und zugleich wartungs- und bedienungsfreundliche Vorrichtung zum Befüllen des Kühlmoduls bereitzustellen, die sich durch hohe Betriebssicherheit auszeichnet und bei der auf Raumluftüberwachung und Absaugung verzichtet werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass als Kühlmittel Trockeneis-Körnung eingesetzt und dem Kühlmodul zugeführt wird, deren spezifische Oberfläche und Menge in Abhängigkeit von der Kühlleistung und der Kühldauer vorab eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Waren in einem Isolierbehälter, der einen mit einem Kühlmodul für die Aufnahme von Trockeneis in thermischem Kontakt stehenden Beschickungsraum aufweist, wobei dem Kühlmodul in Abhängigkeit einer vorgegebenen Kühlleistung und Kühldauer Kühlmittel zugeführt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Einstellung einer vorgegebenen Kühlleistung in einem Kühlmodul für die Aufnahme von Trockeneis, umfassend einen Kühlmittel-Vorrat, aus dem das Kühlmodul in Abhängigkeit von der vorgegebenen Kühlleistung über eine Kühlmittel-Zuführung mit Kühlmittel gespeist wird.
Zum Transport und zur Lagerung verderblicher Waren, insbesondere von Lebensmitteln, werden Behälter mit einer thermisch isolierenden Wandung (Isolierbehälter) eingesetzt. Die Isolierbehälter werden in der Regel zusätzlich gekühlt, um eine niedrige Innentemperatur über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten zu können. Im Frischdienst-Bereich liegen die Temperaturen zwischen 0°C bis + 12°C und bei gefrorenem Kühlgut, wie zum Beispiel Tiefkühlkost und Eiscreme, bei Temperaturen zwischen -18°C bis -25°C.
Die Gleichgewichtstemperatur, die sich innerhalb des isolierten Behälters aufgrund Kühlleistung und Wärmeeinfall einstellt, ist von der Umgebungstemperatur abhängig. Eine im Hinblick auf hohe Temperaturen im Sommer ausgelegte Kühlleistung kann bei kälteren Außentemperaturen zu Gefrierschäden des Kühlguts führen, und umgekehrt wird im Auslegungsfall auf eine niedrige Außentemperatur die Temperatur-Obergrenze im Behälter im Sommer leicht überschritten. Daher erfordert insbesondere die Kühlung von Waren mit besonders engem Toleranzbereich, der zum Beispiel bei Fleisch zwischen 0 und 4°C liegt, eine aufwendige Kühltechnik mit einer Abstimmung der Kühlleistung auf die Umgebungstemperatur. Auf eine Temperaturregelung wird aber aus Kostengründen üblicherweise verzichtet.
Häufig wird Trockeneis in Form von Blöcken zur Kühlung verwendet. Eine Anpassung der Kühlleistung unter Einsatz von solchen Kohlendioxidblöcken an den jeweiligen Bedarf ist jedoch problematisch. Die Oberfläche eines Eisblocks ist im Verhältnis zu seiner Masse relativ klein (< 1 cm²/g), woraus sich eine für praktische Zwecke zu kleine Kühlleistung ergibt.
Aus diesem Grund hat sich die Kühlung mit Trockeneisschnee etabliert. Die Kühlleistung ist wesentlich höher, weil der Schnee eine poröse Struktur hat. Zum bestimmungsgemäßen Einsatz wird der Trockeneisschnee in einen Behälter gefüllt, der üblicherweise Wannenform aufweist, und dessen Isolation die Kühlleistung bestimmt, Feuchte abhält und das System somit deutlich verbessert.
In ähnlicher Weise wird auch flüssiger Stickstoff zum Kühlen eingesetzt, wobei hierbei der notwendige Behälter so gut isoliert wird, dass eventuell anfrierende Feuchtigkeit keine nennenswerte Veränderung der Isolation bewirken kann.
Zur Kühlung der Isolierbehälter sind Kühlmodule bekannt, die mit tiefkaltem, flüssigem oder schneeförmigem Kohlendioxid oder tiefkaltem, flüssigem Stickstoff als Kühlmedien befüllt werden. Ein derartiges Kühlmodul ist in der DE-T 694 04 231 beschrieben, aus der auch ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung bekannt sind. In der DE-T 694 04 231 wird ein Verfahren zur Kühlung von Waren in einem isolierten Behälter unter Einsatz von Trockeneisschnee vorgeschlagen. Hierzu ist im oberen Bereich des Behälters ein Trockeneisfach vorgesehen. In das Trockeneisfach wird eine dosierte Menge von unter Druck stehendem, flüssigem Kohlendioxid eingespritzt, wobei die Dosierung auf klimatische Bedingungen abgestimmt ist. Dadurch ist es möglich, die im Trockeneisfach entstehende Trockeneisschnee-Menge zu variieren und an die aktuellen Umgebungstemperaturen anzupassen.
Die zum Befüllen des Trockeneisfachs eingesetzte Vorrichtung besteht aus einem Tank für flüssiges Kohlendioxid, der über eine Druckleitung mit dem Trockeneisfach verbunden werden kann, und aus einer Steuereinheit mit Zeitgeber, mittels der die Einspritzdauer von unter Druck stehendem, flüssigem Kohlendioxid in das Trockeneisfach vorgegeben wird.
Eine Anpassung der Kühlleistung unter Einsatz von Trockeneisschnee ist jedoch ebenfalls problematisch. Während am Anfang bei großen Kohlendioxidschneemengen eine hohe Kühlleistung erzielt werden kann, ist diese nach kurzer Zeit durch (Wasser-, Eis- und Schneeauflage aus der Umgebungsluft sowie vor allem vorzeitiger Trockeneis-Sublimation stark eingeschränkt. Ferner kann die Kühlleistung und die Kühldauer naturgemäß mit nur einem wählbaren Parameter nicht unabhängig eingestellt werden.
Bei der zur Durchführung des bekannten Verfahrens eingesetzten Vorrichtung sind wegen des CO₂-Überdruckbetriebs aufwendige Sicherheitsvorkehrungen sowie kostspielige Raumluftüberwachungsanlagen und Absaugungen nötig. So werden in der DE-T 694 04 231 Konversionsraten von ca. 25% genannt, die mit einer Gasfreisetzung von ca. 2 m³ je 1 kg Trockeneisschnee einhergehen. Durch die freigesetzte Gasmenge wird nicht nur der MAK-Wert sehr schnell erreicht, sondern sie stellt auch einen erheblichen wirtschaftlichen Verlust dar.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfacheres, alternatives Verfahren anzugeben, das es unter Einsatz von Trockeneis ermöglicht, die Kühlleistung und die Kühlzeit unabhängig voneinander innerhalb eines isolierten Behälters auf die Umgebungsbedingungen abzustimmen.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine preisgünstige und zugleich wartungs- und bedienungsfreundliche Vorrichtung zum Befüllen des Kühlmoduls bereitzustellen, die sich durch hohe Betriebssicherheit auszeichnet, und bei der auf Raumluftüberwachung und Absaugung verzichtet werden kann.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als Kühlmittel Trockeneis-Körnung eingesetzt und dem Kühlmodul zugeführt wird, deren spezifische Oberfläche und Menge in Abhängigkeit von der Kühlleistung und der Kühldauer vorab eingestellt wird.
Die spezifische Oberfläche ist das Verhältnis von Oberfläche der Trockeneis-Körnung und deren Masse. Die Verdampfungsrate von Trockeneis-Körnung hängt von dessen spezifischer Oberfläche ab. Die Verdampfungsrate wiederum ist nur ein anderes Maß für die Kühlleistung. Eine größere Oberfläche führt zu einer höheren Verdampfungsrate und damit zu höherer Kühlleistung und umgekehrt. Die Größe der Oberfläche von Trockeneis- Körnung wird durch die Menge (Masse) an Trockeneis und durch die Größe und die Größenverteilung der Trockeneis-Körner bestimmt. Aber auch bei gleicher Korngrößenverteilung wirkt sich eine Erhöhung der Masse nicht zwangsläufig proportional auf die Verdampfungsrate aus, sondern auch die Verteilung und Packungsdichte der Körnung spielt hier eine gewisse Rolle. Sowohl die Kühlleistung, als auch die Kühldauer hängen somit von der Masse als auch von der spezifischen Oberfläche der Trockeneis- Körner ab, wobei die Einstellung dieser Parameter in der Praxis empirisch ermittelt werden kann. Als Anhaltspunkt kann aber angegeben werden, dass die Kühlleistung im wesentlichen durch die spezifische Oberfläche und die Kühldauer durch die Masse bestimmt wird.
Von diesem Sachverhalt wird bei der Erfindung Gebrauch gemacht, indem die spezifische Oberfläche und die Masse der zur Befüllung des Kühlmoduls vorgesehenen Trockeneis- Körnung vorab auf Werte eingestellt werden, die in Abhängigkeit von der zu erzielenden Kühlleistung und der erforderlichen Kühldauer ermittelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert somit einen Verfahrensschritt, bei dem die spezifische Oberfläche der Trockeneis-Körnung auf einen vorab anhand der Fracht- und Umgebungsbedingungen ermittelten Wert eingestellt wird. Unter Berücksichtigung der Masse der Trockeneis-Körnung kann durch Einstellung der spezifischen Oberfläche die erforderliche Kühlleistung des Behälters somit vor dem Transport auf einfache Art und Weise auf die aktuellen Gegebenheiten abgestimmt werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass beim Befüllen des Kühlmoduls mit Trockeneis-Körnung kein Abgas entsteht.
Aufgrund der vergleichsweise geringen, spezifischen Oberfläche von Trockeneis-Körnung im Vergleich zu Kohlendioxidschnee kann auf eine fein abgestimmte Isolation des Trockeneisfaches verzichtet werden, wobei auch die mit dem Einsatz von Kohlendioxidschnee einhergehenden Nachteile hinsichtlich einer anfänglich hohen und danach rasch abfallenden Kühlleistung vermieden werden.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird die spezifische Oberfläche der Trockeneis-Körnung in Abhängigkeit von der Kühlleistung, und die Menge der Trockeneis- Körnung wird in Abhängigkeit von der Kühldauer eingestellt. Hierbei wird zweckmäßigerweise wie folgt vorgegangen: Aus den Umgebungsbedingungen und der Frachttemperatur ergibt sich die benötigte Kühlleistung. Diese bestimmt eine passende Trockeneis-Körnung. Aus der sich daraus ergebenden Verdampfungsrate und der Kühlzeit ergibt sich nunmehr die benötigte Menge an Trockeneis-Körnung.
Im Hinblick auf die Einstellung der Kühlleistung hat es sich als besonders günstig erwiesen, die Trockeneis-Körnung mit einer spezifischen Oberfläche zwischen 2 cm²/g und 30 cm²/g einzusetzen. Die spezifische Oberfläche wird rechnerisch bestimmt und dient nur als Kenngröße. In der Praxis wird die spezifische Kühlleistung einer Trockeneis-Körnung mit bekannter Korngröße durch einfache empirische Versuche bestimmt. Geeignete Trockeneis-Körnung liegt zum Beispiel in Form von "Flocken" mit einer spezifischen Oberfläche um 20 cm²/g, als "Granulat" mit einer spezifischen Oberfläche um 7 cm²/g oder als sogenannte "Nuggets" vor, die eine spezifische Oberfläche um 4 cm²/g aufweisen.
Verfahren zur Einstellung der spezifischen Oberfläche von Körnungen sind allgemein bekannt. Vorzugsweise wird die spezifische Oberfläche der Trockeneis-Körnung durch Zerkleinern von Trockeneis-Pellets eingestellt. Bei Trockeneis-Pellets handelt es sich um grobkörnige Partikel mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 2 bis 20 mm. Diese werden beispielsweise mittels handelsüblicher Trockeneis-Pelletierer erhalten Durch Zerkleinern der Trockeneis-Pellets lässt sich die mittlere Korngröße der Trockeneis- Körnung und damit die spezifische Oberfläche der Körnung in weitem Rahmen einstellen. Hierzu wird eine Zerkleinerungseinrichtung mit einem einstellbaren, steuerbaren oder regelbaren, beweglichen Zerkleinerungswerkzeug, zum Beispiel einem rotierenden Messer, eingesetzt. Die mittlere Korngröße der Trockeneis-Körnung - und damit deren spezifische Oberfläche und Kälteleistung - wird beispielsweise über die Geschwindigkeit der Bewegung des Zerkleinerungswerkzeugs eingestellt. Das Zerkleinern der Trockeneis- Pellets erweist sich als einfaches, reproduzierbares Verfahren, das ohne großen apparativen und energetischen Aufwand durchführbar ist.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird die Umgebungstemperatur des Behälters erfasst, wobei die spezifische Oberfläche der Trockeneis-Körnung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur eingestellt wird. Die Erfassung der Umgebungstemperatur erfolgt beispielsweise durch einen Temperatursensor oder durch eine rechnergestützte Abfrage bei einem Wettervorhersagedienst. Die ermittelte Umgebungstemperatur fließt automatisch oder durch manuelle Eingabe in eine Regelung für die Einstellung der Korngröße der Trockeneis-Körnung ein. Im einfachsten Fall handelt es sich um eine Regelung für die Rotationsgeschwindigkeit eines Zerkleinerungswerkzeugs einer Zerkleinerungseinrichtung.
Es hat sich auch als günstig erwiesen, eine Regelung vorzusehen, mittels der die Menge an Trockeneis-Körnung dem Kühlmodul geregelt zudosiert wird. Die Menge der zudosierten Trockeneis-Körnung bestimmt in erster Linie die Kühldauer des Kühlmoduls. Sie wirkt sich aber auch auf die Kühlleistung aus, da auch die Größe der freien Oberfläche von der Körnungsmenge abhängt. Die Menge der Trockeneis-Körnung ist daher bei der Ermittlung der Kühlleistung und der dafür einzustellenden, spezifischen Oberfläche mit zu berücksichtigen. Der Beitrag der Körnungsmenge zur Kühlleistung insgesamt hängt wiederum von der spezifischen Oberfläche der Trockeneis-Körnung ab. Die beschriebenen, gegenseitigen Abhängigkeiten werden im einfachsten Fall bei der Ermittlung der einzustellenden, spezifischen Oberfläche der Trockeneis-Körnung empirisch erfasst und aufeinander abgestimmt.
Vorteilhafterweise wird bei der Herstellung der Trockeneis-Pellets anfallendes Abgas über eine Rückverflüssigung wieder in den Prozess eingespeist. Diese Verfahrensweise ist aus Kostengründen insbesondere bei größeren Abgasmengen sinnvoll. Andernfalls kann das Abgas auch ins Freie abgelassen werden.
Die oben angegebene, technische Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung - ausgehend von der Vorrichtung der eingangs genannten Gattung - erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kühlmittel-Vorrat mit einer Zerkleinerungs-Einrichtung zur Erzeugung von Trockeneis-Körnung durch Zerkleinern von Trockeneis-Pellets verbunden ist, und dass eine Zuführung für Trockeneis-Körnung von der Zerkleinerungs-Einrichtung zum Kühlmodul vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Zerkleinerungs-Einrichtung, in welcher Trockeneis-Pellets zu Trockeneis-Körnung zerkleinert werden. Über eine Zuführung gelangt die Trockeneis-Körnung von der Zerkleinerungs-Einrichtung direkt oder indirekt zum Kühlmodul. Insoweit kommt die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne druckbeaufschlagte Apparaturen und Leitungen aus. Dichtigkeitsprobleme oder aufwendige Sicherheitsvorrichtungen erübrigen sich daher. Die Vorrichtung ist einfach zu bedienen, und sie zeichnet sich durch hohe Betriebssicherheit aus. Zusätzlich kann die Vorrichtung auch ein Gerät zur Herstellung von Trockeneis-Pellets (Pelletierer) und/oder einen Behälter zur Aufnahme derselben aufweisen, wobei die Trockeneis-Pellets entweder beim Verlassen dieses Gerätes sofort zur Trockeneis-Körnung zerkleinert werden oder zuerst in den erwähnten Behälter gelangen.
Vorzugsweise ist der Zerkleinerungseinrichtung ein Behälter zur Aufnahme von Trockeneis-Pellets vorgeschaltet. Die Größe des Behälters ist so zu bemessen, dass der darin enthaltene Vorrat einen stockenden Nachschub an Pellets von einem daran angeschlossenen Pelletierer überbrücken kann. Hierzu ist vorzugsweise eine automatische Steuerung durch einen Füllstandsregler vorgesehen. Alternativ ist es auch möglich, den Behälter für eine chargenweise Befüllung auszulegen, wobei in dem Fall der Pelletierer anderweitig installiert sein kann und die Pellets fertig angeliefert werden.
Insbesondere im Hinblick auf die Betriebssicherheit und die Reproduzierbarkeit bei der Befüllung des Kühlmoduls hat es sich eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders bewährt, bei der die Zerkleinerungseinrichtung ein Zerkleinerungswerkzeug mit einstellbarem Zerkleinerungsgrad für Trockeneis-Pellets umfasst. Durch ein geregeltes Zerkleinern der Trockeneis-Pellets lässt sich die mittlere Korngröße der Trockeneis-Körnung und damit die spezifische Oberfläche der Körnung in weitem Rahmen genau und reproduzierbar einstellen. Vorzugsweise wird hierzu eine Zerkleinerungseinrichtung mit einem regelbaren, beweglichen Zerkleinerungswerkzeug, zum Beispiel einem rotierenden Messer, eingesetzt. Die mittlere Korngröße der Trockeneis-Körnung - und damit deren spezifische Oberfläche und Kälteleistung - wird über die Geschwindigkeit der Bewegung des Zerkleinerungswerkzeugs eingestellt.
Es hat sich besonders bewährt, einen die Umgebungstemperatur erfassenden Temperatursensor vorzusehen, wobei der Zerkleinerungsgrad in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur einstellbar ist. Die vom Temperatursensor ermittelte Umgebungstemperatur fließt automatisch oder durch manuelle Eingabe in eine Regelung für die Einstellung der Korngröße der Trockeneis-Körnung ein. Im einfachsten Fall handelt es sich um eine Regelung für die Rotationsgeschwindigkeit eines Zerkleinerungswerkzeugs der Zerkleinerungseinrichtung.
Eine besonders sichere und genaue Befüllung der Kühlmodule ergibt sich, wenn in der Zuführung für Trockeneis-Körnung eine Dosiereinrichtung für Trockeneis-Körnung angeordnet ist. Über die Dosiereinrichtung wird die Menge an Trockeneis-Körnung dem Kühlmodul geregelt zudosiert. Die Menge der zudosierten Trockeneis-Körnung bestimmt in erster Linie die Kühldauer; sie ist aber auch bei der Ermittlung der Kühlleistung und der dafür einzustellenden, spezifischen Oberfläche mit zu berücksichtigen und umgekehrt, wie dies weiter oben anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits erläutert worden ist.
Dabei hat es sich besonders bewährt, dass die Zerkleinerungseinrichtung mit dem Temperatursensor für die Umgebungsbedingungen verbunden ist. Dadurch ist eine Regelung der spezifische Oberfläche der Trockeneis-Körnung, die zum Kühlmodul gelangt, unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur besonders einfach realisierbar. Daneben ist die Dosiereinrichtung vorteilhafterweise mit einem Füllstandssensor versehen, mittels dem der Vorrat an Trockeneis-Körnung in der Dosiereinrichtung erfasst wird. Bei Bedarf wird Trockeneis-Körnung von der Zerkleinerungseinrichtung - und gegebenenfalls von einem Pelletierer - nachgeliefert.
Das bei der Herstellung der Trockeneis-Pellets anfallende Abgas kann durch eine Rohrleitung entweder ins Freie geführt oder - bei großen Mengen - über eine Rückverflüssigung wieder in den Prozess eingespeist werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert. Als einzige Figur zeigt:
Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung.
Der in Fig. 1 dargestellte Isolierbehälter 1 ist mit einer thermisch isolierenden Wandung 2 versehen. Innerhalb des Isolierbehälters 1 ist ein Kühlmodul 3 angeordnet. Das Kühlmodul 3 weist die Form einer nach oben offenen Schale auf, die mit einer Füllöffnung 4 des Isolierbehälters 1 in Verbindung steht.
Das Kühlmodul 3 wird mit Trockeneis-Körnung 5 befüllt. Hierzu ragt in die Füllöffnung 4 ein Füllstutzen 6 einer Dosiereinrichtung, der insgesamt die Bezugsziffer 7 zugeordnet ist. Die Dosiereinrichtung 7 umfasst neben dem Füllstutzen 6 einen trichterförmigen Behälter 8, an dessen Auslauf ein Dosierinstrument 9 angeordnet ist, und einen Füllstandssensor 10.
Die Dosiereinrichtung 7 wird mit Trockeneis-Körnung 5 beschickt. Hierzu ist innerhalb des Behälters 8 und oberhalb des Dosierinstruments 9 ein Zerhacker 11 mit einem rotierenden Messer 12 angeordnet, dem kontinuierlich Trockeneis-Pellets 13 zugeführt und durch das rotierende Messer 12 zu der Trockeneis-Körnung 5 zerhackt werden. Die Erzeugung und Zuführung der Trockeneis-Pellets 13 erfolgt über einen Pelletierer 4, der eine Pressvorrichtung 15 umfasst, die in der Höhe des rotierenden Messers 12 in der Seitenwand des Behälters 8 montiert ist. Der Pressvorrichtung 15 wird Kohlendioxid- Schnee zugeführt, der darin verdichtet und anschließend über eine Pressdüse in Form der Trockeneis-Pellets 13 in den Innenraum des Behälters 8 befördert und dort vom rotierenden Messer 12 auf eine voreingestellte, mittlere Korngröße der Trockeneis-Körnung 5 zerkleinert wird.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Kühlen von Kühlgut in dem Isolierbehälter 1 sowie ein Verfahren zum Befüllen des Kühlmoduls 2 anhand Fig. 1 näher beschrieben:
Vorausgeschickt werden folgende Eckwerte: Ein unregelmäßiges Pellet von 1 g Gewicht hat eine Oberfläche von ca. 6 cm² bzw. eine spezifische Oberfläche von 6 cm²/g. 1 kg dieser Pellets verdampft (je nach Verteilung) in ca. 2 h. Die Kühlleistung ist also ca. 300 kJ/h. Im Vergleich dazu beträgt die spezifische Oberfläche bei einem Trockeneis-Block weniger als 1 cm²/g. Ein würfelförmiger Block von 1 kg Gewicht (d. h. 640 kJ Kälteenergie) hat etwa 600 cm² Oberfläche, und somit eine spezifische Oberfläche ist 0,6 cm²/g. Die Energieaufnahme und damit die Kälteabgabe geschieht nur über die Verdampfung an der Oberfläche. Er verdampft in etwa einem Tag. Seine Kühlleistung ist also 640 kJ/24 h oder 27 kJ/h.
In der Dosiereinrichtung 7 wird hinreichend Trockeneis-Körnung 5 für eine Füllung des Kühlmoduls 3 bevorratet. Der Pelletierer 14 liefert Pellets 13 nach, sobald der Vorrat abnimmt. Die Pellets 13 werden mittels des Zerhackers 11 auf eine Größe zerkleinert, die zu einer gewünschten Oberfläche je kg Pellets und damit zu der gewünschten Verdampfungsrate bzw. Kühlleistung führt, welche bei den jeweiligen Anforderungen gebraucht wird. Z. B.: kleine Pellets bei Hochsommer, große Pellets bei niedrigeren Außentemperaturen.
Das Dosierinstrument 9 befördert die Trockeneis-Körnung 5 in das Kühlmodul 3 des Isolierbehälters 1. Das Kühlmodul 3 bildet einen Berührungsschutz und erfüllt darüber hinaus folgende Funktionen:

1. Es kann Trockeneis-Körnung 5 in hinreichender Menge aufnehmen.
2. Es ist so isoliert, dass die Kälte nicht zu Vereisungen führt, welche die Kühlleistung merklich verändern.
3. Es ist so dicht, dass zwar einerseits gasförmiges CO₂ austreten kann, aber keine Feuchtigkeit dagegen einzieht.

Die Kühlleistung wird durch die mittlere Korngröße der Trockeneis-Körnung 5 bestimmt und richtet sich nach der zu erreichenden Gleichgewichtstemperatur im Inneren des Isolierbehälters 1 (Gleichgewicht zwischen Wärmeeinfall aufgrund Temperaturdifferenz außen - innen und Kühlleistung). Die zudosierte Menge an Trockeneis-Körnung 5 wird hingegen nach der zu erwartenden Kühldauer berechnet. Zwischen diesen beiden Größen bestehen Verbindungen (mehr T-Eis bei gleicher Korngröße ergibt auch höhere Oberfläche und damit Kühlleistung). Diese Zusammenhänge werden empirisch erfasst und durch geeignete Abstimmung beider Größen untereinander kompensiert.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Zusammenhänge von Korngröße der Trockeneis- Körnung 5 (in der Bezeichnung als Flocken, Granulat, Nuggets) und Kälteleistung. Die Werte sind Nährungswerte und basieren auf einer Schüttung von 1 kg. Tabelle 1
Tabelle 2 zeigt eine Korrelation zwischen Kühldauer und Kältebedarf je Stunde. Die Darreichungsform der Trockeneis-Körnung 5 (F = Flocken, G = Granulat, N = Nuggets) kompensiert mengenbedingte Kühlleistung. Die Werte sind Nährungsangaben und basieren auf der Einbringung in ein erfindungsgemäßes Kühlmodul. Tabelle 2

Beispiel

Bei einer Temperaturdifferenz von 20 Grad zwischen der im Isolierbehälter 1 einzuhaltenden Innentemperatur (Innen) und der Umgebungstemperatur (Außen) ist eine Kälteleistung von 40 Watt erforderlich. Je nach zu erwartender Kühldauer wird die Kühlleistung vorteilhafterweise in den jeweilig angegebenen Darreichungsformen (F = Flocken, G = Granulat, N = Nuggets) der Trockeneis-Körnung 5 gewährleistet bei einer Kühldauer von 16 Stunden beispielsweise durch 6 kg Trockeneis-Körnung 5 in Form von Granulat.
Beim Befüllen des Kühlmoduls 3 mit Trockeneis-Körnung 5 entwickelt sich kein Abgas. Auf eine aufwendige Raumluftüberwachung und Absaugung kann daher verzichtet werden. Bei der Herstellung der Pellets 13 entsteht Abgas. Dieses kann jedoch - je nach Menge - wirtschaftlich zurückgewonnen werden.

Claims

1. Verfahren zum Kühlen von Waren in einem wärmeisolierten Behälter, der einen mit einem Kühlmodul für die Aufnahme von Trockeneis in thermischem Kontakt stehenden Beschickungsraum aufweist, wobei dem Kühlmodul in Abhängigkeit einer vorgegebenen Kühlleistung und Kühldauer Kühlmittel zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel Trockeneis-Körnung eingesetzt und dem Kühlmodul zugeführt wird, deren spezifische Oberfläche und Menge in Abhängigkeit von der Kühlleistung und der Kühldauer vorab eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Oberfläche der Trockeneis-Körnung in Abhängigkeit von der Kühlleistung und die Menge der Trockeneis-Körnung in Abhängigkeit von der Kühldauer eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Trockeneis- Körnung in Abhängigkeit von der erforderlichen Kühlleistung mit einer spezifischen Oberfläche zwischen 2 cm²/g und 30 cm²/g eingesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Oberfläche der Trockeneis-Körnung durch Zerkleinern von Trockeneis-Pellets eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungstemperatur des Behälters erfasst wird und dass die spezifische Oberfläche der Trockeneis-Körnung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung vorgesehen ist, mittels der die Menge an Trockeneis-Körnung dem Kühlmodul geregelt zudosiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung der Trockeneis-Pellets anfallendes Abgas über eine Rückverflüssigung wieder in den Prozess eingespeist wird.

8. Vorrichtung zur Einstellung einer vorgegebenen Kühlleistung in einem Kühlmodul für die Aufnahme von Trockeneis, umfassend einen Kühlmittel-Vorrat, aus dem das Kühlmodul in Abhängigkeit von der vorgegebenen Kühlleistung über eine Kühlmittel- Zuführung mit Kühlmittel gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittel- Vorrat mit einer Zerkleinerungseinrichtung zur Erzeugung von Trockeneis-Körnung durch Zerkleinern von Trockeneis-Pellets verbunden ist, und dass eine Zuführung für Trockeneis-Körnung von der Zerkleinerungseinrichtung zum Kühlmodul vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerkleinerungseinrichtung ein Behälter zur Aufnahme von Trockeneis-Pellets vorgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungseinrichtung ein Zerkleinerungswerkzeug mit einstellbarem Zerkleinerungsgrad für Trockeneis-Pellets umfasst.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Umgebungstemperatur erfassender Temperatursensor vorgesehen ist, wobei der Zerkleinerungsgrad in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur einstellbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführung für Trockeneis-Körnung eine Dosiereinrichtung für Trockeneis-Körnung angeordnet ist.