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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
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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.
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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
engern 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.
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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
au seiner Masse relativ klein (< 1
cm2/g), woraus sich eine für praktische Zwecke
zu kleine Kühlleistung
ergibt.
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Aus
diesem Grunde 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.
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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.
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Zur
Kühlung
der Isolierbehälter
sind Kühlmodule
bekannt, die mit tiefkaltem flüssigen
oder schneeförmigen
Kohlendioxid oder tiefkaltem flüssigen
Stickstoff als Kühlmedien
befüllt
werden. Ein derartiges Kühlmodul
ist in der
DE 694
04 231 T2 beschrieben, aus der auch ein Verfahren und eine
Vorrichtung der eingangs genannten Gattung bekannt sind. In der
DE 694 04 231 T2 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 flüssigen 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.
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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 flüssigen
Kohlendioxid in das Trockeneisfach vorgegeben wird.
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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.
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Bei
der zur Durchführung
des bekannten Verfahrens eingesetzten Vorrichtung sind wegen des CO
2-Überdruckbetriebs
aufwendige Sicherheitsvorkehrungen sowie kostspielige Raumluftüberwachungsanlagen
und Absaugungen nötig.
So werden in der
DE
694 04 231 T2 Konversionsraten von ca. 25% genannte, die
mit einer Gasfreisetzung von ca. 2 m
3 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.
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Aus
der
DE 195 41 338
A1 ist die Verwendung von Trockeneisteilchen zur Kühlung von
Bodenbelägen wie
asphaltschichten beschrieben, wobei ein Granulat verwendet wird.
Eine Einstellung der Teilchengrößen zur
gezielten Änderung
der Kälteleistung
wird nicht in Betracht gezogen.
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Die
DE 563 068 beschreibt einen
Kühlschrank
mit Trockeneisblöcken
zur Kühlung
und die
FR 726 068 einen
Zerhacker für
Trockeneis, jedoch gibt es auch hier keine Hinweise auf besondere
Teilchengrößen.
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In
der
EP 06 40 295 B1 wird
zwar die Menge des Kühlmittels
in Abhängigkeit
von der Kühlleistung
und der Kühldauer
eingestellt, jedoch wird hier mit Kohlendioxidschnee gearbeitet.
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Die
DE 198 20 588 A1 beschreibt
außerdem
eine Vorrichtung zur Einbringung von CO
2-Schnee in Behälter zur
Kühlung
des Behälters
oder seines Inhaltes, behandelt jedoch nicht die Verwendung von
Trockeneis-Körnung.
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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.
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Diese
Aufgabe wird 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.
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Die
spezifische Oberfläche
ist das Verhältnis
von Oberfläche
der Trockeneis-Körnung
und deren Masse. Die Verdampfungsrate von Trockeneis-Körnung hängt van
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
dar 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.
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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.
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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.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass beim Befüllen
des Kühlmoduls
mit Trockeneis-Körnung
kein Abgas entsteht.
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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.
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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 zweckmäßiger Weise
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.
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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.
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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.
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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 Korngroße
der Trockeneis-Körnung
ein. Im einfachsten Fall handelt es sich um eine Regelung für die Rotationsgeschwindigkeit
einer Zerkleinerungswerkzeugs einer Zerkleinerungseinrichtung.
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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.
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Vorteilhafterweise
wird bei der Herstellung der Trockeneis-Pellets anfallendes Abgas über eine
Rückverflüssigung
wieder in den Prozess eingespeist wird. Diese Verfahrensweise ist
aus Kostengründen
insbesondere bei größeren Abgasmengen
sinnvoll. Andernfalls kann das Abgas auch ins Freie abgelassen werden.
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Bei
einer Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist der Kühlmittel-Vorrat mit
einer Zerkleinerungs-Einrichtung zur Erzeugung von Trockeneis-Körnung durch Zerkleinern von
Trockeneis-Pellets verbunden, und eine Zuführung für Trockeneis-Körnung von
der Zerkleinerungs-Einrichtung zum Kühlmodul vorgesehen.
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Diese
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 diese 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 eine stockenden
Nachschub an Pellets von einem daran angeschlossenen Pelletierers 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.
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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 weitern 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nachfolgend
wird das erfindungsgemäße Verfahren
anhand von Ausführungsbeispielen
und einer Zeichnung näher
erläutert.
Als einzige Figur zeigt
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1 eine
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in schematischer Darstellung.
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Der
in 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 offnen Schale auf, die mit einer Füllöffnung 4 des
Isolierbehälters 1 in
Verbindung steht.
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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 dessan Auslauf ein Dosierinstrument 9 angeordnet ist,
und einen Füllstandssensor 10.
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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.
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Nachfolgend
wird das erfindungsgemäße Verfahren
zum Kühlen
von Kühlgut
in dem Isolierbehälter 1 sowie
ein Verfahren zum Befüllen
des Kühlmoduls 2 anhand 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. 2h. 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/24h
oder 27 kJ/h.
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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.
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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.
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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 Großen untereinander
kompensiert.
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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 1kg.
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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.
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Beispiel:
Bei einer Temperaturdifferenz von 20 Grad zwischen der im Isolierbehälter 7 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.
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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