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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen gefrorener Produkte, insbesondere zur Herstellung sogenannter IQF (Individually Quick Frozen) - Produkte.
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Um eine hohe Produktqualität zu gewährleisten ist es in vielen Fällen erforderlich, temperaturempfindliche Produkte, insbesondere Lebensmittel, pharmazeutische Produkte, biologische oder medizinische Proben, nach ihrer Herstellung sehr rasch auf Lagertemperatur abzukühlen. Hierbei stellt insbesondere das IQF - Verfahren eine große Herausforderung dar, bei dem die Produkte einzeln oder in vorgegebenen Portionen sehr rasch abgekühlt werden müssen, ohne dabei aneinander anzufrieren oder zu stark oder zu schwach gekühlt zu werden.
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Eine Möglichkeit zur Durchführung einer Schnellkühlung einzelner Produkte besteht darin, die Produkte einzeln auf einem Förderband oder Gestell abzulegen und anschließend in einem Kühltunnel oder Gefrierschrank durchzufrieren. Dies ist jedoch insbesondere bei Kühlung einer großen Zahl kleinerer Produkte mit einem wirtschaftlich kaum vertretbaren Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden.
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Eine andere Möglichkeit ist der Einsatz von Tauchbadfrostern, bei denen die zu kühlenden Produkte getrennt voneinander in ein Bad aus flüssigem Stickstoff eingebracht werden. Derartige Systeme haben jedoch den Nachteil eines hohen Kältemittelverbrauchs, und der große Temperaturgradient beim Kühlvorgang kann bei empfindlichen Produkten zu Qualitätseinbußen führen.
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Bekannt ist weiterhin, die Produkte in Formen oder Fächer einzubringen, die so konstruiert sind, dass voneinander getrennte Portionen gebildet werden, die dann gefroren werden. Diese Methode kann auch dann zum Einsatz kommen, wenn ein flüssiges oder geschmolzenes Ausgangsprodukt portioniert eingefroren werden soll. Sie erfordert jedoch einen zusätzlichen Aufwand für die Entnahme des gefrorenen Produkts aus den Formen oder Fächern sowie für deren Bereitstellung und Reinigung.
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Aus der
WO 2010/104526 A1 , der
EP 2 594 870 A1 , der
EP 3 333 521 A1 sind Kühltunnel bekannt, die mit mechanischen Einrichtungen, beispielsweise Nockenwellen oder Rüttelsieben, ausgerüstet sind, mit denen die Produkte während des Gefriervorgangs in Bewegung gebracht und so daran gehindert werden sollen, aneinander anzufrieren. Derartige Systeme sind jedoch nicht einsetzbar, wenn flüssige Ausgangsprodukte portioniert gekühlt werden sollen. Zudem ist ein Anfrieren der Produkte nicht immer zu vermeiden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schnellkühlen von Produkten, insbesondere zum Herstellen von IQF-Produkten, anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik überwinden, und die insbesondere auch für die Herstellung gefrorener Portionen flüssiger Ausgangsprodukte geeignet sind.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist also dadurch gekennzeichnet, dass
- - eine vorgegebene Menge an Kohlendioxidschnee erzeugt und zu einem Schneevolumen aufgeschichtet wird,
- - in eine Oberfläche des Schneevolumens ein Formabdruck unter Ausbildung wenigstens einer Vertiefungen im Schneevolumen gepresst wird,
- - wenigstens ein zu kühlendes Produkt in die wenigstens eine Vertiefung gefüllt wird und
- - das mit dem wenigstens einen Produkt gefüllte Schneevolumen einer Kühleinrichtung zugeführt wird, in der das Produkt durchgekühlt wird.
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Erfindungsgemäß wird also zunächst Kohlendioxidschnee in einer vorgegebenen Menge erzeugt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass unter Druck stehendes flüssiges Kohlendioxid an einer Entspannungsdüse unter Entstehung eines Gemisches aus Kohlendioxidschnee und Kohlendioxidgas entspannt wird und der Kohlendioxidschnee anschließend -zu einem Schneevolumen aufgeschichtet wird.
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Das Schneevolumen kann dabei entweder direkt vor Ort hergestellt werden, beispielsweise mittels eines Schneehorns, das über einem Arbeitsbereich angeordnet ist, in dem das Schneevolumen bereitgestellt wird; in diesem Fall fällt der erzeugte Kohlendioxidschnee unmittelbar in den Arbeitsbereich. Oder der Schnee wird zunächst in einer separaten Einrichtung erzeugt und anschließend über eine mehr oder weniger lange Transportstrecke dem Arbeitsbereich zugeführt. Der Arbeitsbereich, in dem das Schneevolumen bereitgestellt wird, ist entweder ortsfest ausgebildet, wobei zumindest die Mittel zum Prägen des Formabdrucks und zum Einfüllen des Produkts nacheinander dem Arbeitsbereich zugeführt werden, oder der Arbeitsbereich ist beweglich ausgebildet, beispielsweise auf einem Förderband, und wird nacheinander den ortsfest angeordneten Mitteln zum Prägen des Formabdrucks, den Mitteln zum Einfüllen des Produkts und der Kühleinrichtung zugeführt. Weiterhin können Mittel vorhanden sein, die die Ausformung des Schneevolumens im Arbeitsbereich unterstützen und insbesondere während der Aufschichtung des Kohlendioxidschnees eine seitliche Begrenzung des erzeugten Schneevolumens bewirken, wie beispielsweise feste oder bewegliche seitliche Wandelemente oder Profilelemente auf einem Transportband.
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In eine Oberfläche des Schneevolumens wird anschließend mittels einer Presse ein Formabdruck eingeprägt. Die Presse ist dazu mit einer Pressform ausgerüstet, die wenigstens ein vorstehendes Profil aufweist, das bei der Pressung wenigstens eine Vertiefung im Schneevolumen hinterlässt. In die Vertiefung oder die Mehrzahl von Vertiefungen wird anschließend das Produkt eingefüllt. Durch den Kontakt mit dem bei etwa -79°C vorliegenden Kohlendioxidschnee friert das Produkt an seiner Oberfläche rasch aus. Im Falle einer Mehrzahl von Vertiefungen verhindert der zwischen den Vertiefungen anwesende Kohlendioxidschnee wirkungsvoll ein gegenseitiges Anfrieren der Produkte. Gleichzeitig wird durch die Pressung das Schneevolumen insgesamt verdichtet und damit für die weitere Behandlung, insbesondere für einen weiteren Transport zur Kühleinrichtung, stabilisiert.
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In der Kühleinrichtung wird bevorzugt eine Atmosphäre aufrecht erhalten, die eine Temperatur gleich oder geringfügig über der Sublimationstemperatur von Kohlendioxid aufweist, sodass das Schneevolumen im Verlauf des Kühlprozesses allmählich sublimiert und das gefrorene, nunmehr in voneinander getrennten
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Einzelteilen vorliegende Produkt übrigbleibt, die anschließend verpackt oder einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden können. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, die Kühleinrichtung gleichfalls mit flüssigem Kohlendioxid zu betreiben, das dazu aus der gleichen Quelle entnommen werden kann, wie das für die Erzeugung des Schneevolumens verwendete. Jedoch ist es erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen, dass der Kohlendioxidschnee erst in einem späteren Verfahrensschritt entfernt wird; in diesem Falle kann die Temperatur in der Kühleinrichtung auch unter der Sublimationstemperatur von Kohlendioxid liegen.
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Beim Produkt kann es sich um ein stückiges Produkt handeln, wie beispielsweise eine Frucht oder ein Gemüsestück, oder um ein bei der Befüllung flüssiges oder pastöses Produkt, das in die Vertiefung(en) des Formabdrucks gegossen und auf diese Weise portioniert wird, wie beispielsweise Soßen, Fruchtsaft oder ein zuvor geschmolzenes, beispielsweise fetthaltiges Produkt.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen gefrorener Produkte weist zumindest folgende Bestandteile (im Folgenden auch „Stationen“ genannt) auf: Eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Schneevolumens, eine mit einer Pressform mit wenigstens einem vorstehenden Profil ausgerüstete Presse zum Einprägen eines Formabdrucks in eine Oberfläche des Schneevolumens unter Ausbildung von wenigstens einer Vertiefung, eine Dosiereinrichtung zum Zuführen wenigstens eines Produkts in die wenigstens eine Vertiefung und eine Kühleinrichtung zum abschließenden Durchkühlen des Produkts.
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Die Einrichtung zum Bereitstellen eines Schneevolumens umfasst bevorzugt eine Einrichtung zum Erzeugen einer vorgegebenen Menge von Kohlendioxidschnee, in der Kohlendioxidschnee durch Entspannen von unter Druck herangeführtem flüssigen Kohlendioxid erzeugt wird. Beispielsweise handelt es sich dabei um ein Schneehorn, das oberhalb eines zum Bereitstellen des Schneevolumens bestimmten Arbeitsbereiches angeordnet ist, sodass der im Schneehorn erzeugte Kohlendioxidschnee unter Wirkung der Schwerkraft auf den Arbeitsbereich hinabfällt und das Schneevolumen ausbildet. Das Schneehorn ist an einer Zuleitung für flüssiges Kohlendioxid angeschlossen, in der sich ein Ventil befindet, mittels dessen die Menge des dem Schneehorn zugeführtem Kohlendioxid gesteuert werden kann.
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In einer besonders bevorzugten alternativen Ausgestaltung wird das Schneevolumen in einer separaten Einrichtung erzeugt und dann dem Arbeitsbereich zugeführt, in dem das Schneevolumen bereitgestellt wird. Beispielsweise kann eine Vorrichtung zum Dosieren von Kohlendioxidschnee zum Einsatz kommen, wie sie in der
EP 3 222 946 A1 oder der
EP3 433 552 A1 näher beschrieben wird. Dabei wird durch Entspannen von flüssigem, über eine Zuleitung herangeführtem Kohlendioxid in einem Vorlagebehälter kontinuierlich Kohlendioxidschnee erzeugt und dort zwischengespeichert. Der Vorlagebehälter ist mit einer Ausgabeeinheit ausgerüstet, mittels der von der im Vorlagebehälter gesammelten Schneemenge in definierten Zeitabständen eine definierte Menge an Kohlendioxidschnee abgetrennt, aus einer seitlichen oder bodenseitigen Öffnung des Vorlagebehälters ausgestoßen und zum Arbeitsbereich, etwa mittels einer Rutsche oder einem Förderband, transportiert wird - oder auf diesen hinabfällt - und dort das Schneevolumen ausbildet. Das bei der Entspannung des flüssigen Kohlendioxids entstehende Kohlendioxidgas wird noch im Vorlagebehälter vom Kohlendioxidschnee getrennt, somit bevor dieser dem Arbeitsbereich zugeführt wird. Dadurch wird zum einen vermieden, dass die Aufschichtung des Schneevolumens im Arbeitsbereich durch etwaige turbulente Gasströmungen gestört wird, und zum anderen wird eine sichere Abführung des Kohlendioxidgases gewährleistet. Mit einer derartigen Anordnung kann insbesondere auch eine Vielzahl von Schneevolumina in einer raschen Taktfolge nacheinander bereitgestellt werden.
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Um die Aufschichtung des Kohlendioxidschnees zu erleichtern, kann sich im Arbeitsbereich ein Behältnis befinden, in das der Kohlendioxidschnee eingebracht wird. Der Begriff „Behältnis“ ist hier sehr allgemein zu verstehen und soll sich auf jedes, gegebenenfalls nur temporär vorhandenes, Mittel beziehen, in das ein Schneevolumen eingefüllt werden kann. Beispielsweise handelt es sich dabei um einen unterseitig und an seinen Seitenwänden geschlossenen Behälter. Vorstellbar ist jedoch auch, dass lediglich während der Herstellung des Schneevolumens Mittel zur seitlichen und/oder unterseitigen Begrenzung des Schneevolumens vorgesehen sind, wie beispielsweise bewegliche oder flexible Begrenzungselemente. Insbesondere können solche Mittel auch durch Teile eines Förderbandes realisiert werden, auf dem das Schneevolumen die oder einzelne der Stationen der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchläuft. Beispielsweise handelt es sich um auf dem Förderband in gleichmäßigen Abständen angeordnete, vom Obertrum des Förderbandes vorstehende Stollenprofile, die für das Aufschichten des Kohlendioxidschnees zum Schneevolumen mit seitlichen Begrenzungselementen zusammenwirken; letztere können dabei ebenfalls auf den Förderband oder seitlich zum Förderband angeordnet sein.
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Die Presse umfasst eine motorgetriebene, beispielsweise pneumatisch betriebene Antriebseinheit und eine Pressform. Die mit einem oder mehreren vorstehenden Profilen bestückte Pressform dient dazu, in eine Oberfläche des Schneevolumens einen Formabdruck einzuprägen, der eine dem Profil oder den Profilen entsprechende Vertiefung bzw. Vertiefungen aufweist. Eine Vertiefung ist dabei insbesondere an die Form eines einzelnen Produkts, insbesondere IQF-Produkts, angepasst; bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Gefrieren eines beim Einfüllen flüssigen oder pastösen Produkts stellt eine Vertiefung des Formabdrucks bevorzugt eine Gießform dar, die nach dem Gefrieren die Form des gefrorenen Produkts prägt.
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Mittels der Dosiereinrichtung wird anschließend ein Produkt in die Vertiefung/en des Formabdrucks eingefüllt, also entweder als einzelnes Stück oder als vorgegebene Menge eines flüssigen, geschmolzenen, pastösen, oder breiigen Produkts.
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Die Kühleinrichtung dient zur vollständigen Durchkühlung des in der Vertiefung oder den Vertiefungen des Formabdrucks eingefüllten Produkts bzw. der dort eingefüllten Produkte. In der Kühleinrichtung wird bevorzugt eine Atmosphäre aufrecht erhalten, deren Temperatur gleich oder geringfügig über der Sublimationstemperatur von Kohlendioxid liegt, sodass das Schneevolumen im Verlauf des Kühlprozesses allmählich sublimiert und das nunmehr in voneinander getrennten, festen Stücken vorliegende Produkt übrigbleibt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Einrichtung zum Erzeugen von Kohlendioxidschnee, die Presse und die Dosiereinrichtung und gegebenenfalls auch die Kühleinrichtung längs einer Transporteinrichtung angeordnet, die mit Transportmitteln zum Transportieren des Schneevolumens ausgerüstet ist. Beispielsweise handelt es sich bei den Transportmitteln um ein Förderband, auf dem zunächst das Schneevolumen erzeugt wird, und auf dem anschließend das Schneevolumen der Presse und der Dosiereinrichtung zugeführt wird. Das gleiche Transportmittel kann in der Folge auch das Schneevolumen bzw. die darin aufgenommenen Produkte in oder durch die Kühleinrichtung transportieren; eine bevorzugte Ausführungsform sieht jedoch vor, die Kühleinrichtung funktional von den übrigen Stationen zu trennen. In dieser Ausführungsform sind also getrennte Transportvorrichtungen für die Kühleinrichtung einerseits und für die übrigen Stationen der Vorrichtung andererseits vorgesehen. Auf diese Weise können letztere mit unterschiedlichen Kühleinrichtungen kombiniert werden; insbesondere kann in diesem Fall als Kühleinrichtung eine bereits bei einem Kunden vorhandene Kühleinrichtung weitergenutzt werden.
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Als bevorzugte Kühleinrichtung kommt ein Kühltunnel, beispielsweise in Form eines Linearfrosters oder eines Spiralfrosters, zum Einsatz. Der Kühltunnel wird bevorzugt mit flüssigem Kohlendioxid als Kühlmedium betrieben, es sind jedoch auch andere Kühlkonzepte vorstellbar, beispielsweise mit Kaltluft oder Flüssigstickstoff als Kühlmedium.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Presse mit einer austauschbaren Pressform ausgerüstet. Die Pressform kann also bei Bedarf von der Presse abgelöst und durch eine Pressform ersetzt werden, die einen anderen Formabdruck im Schneevolumen hinterlässt. Dadurch kann die Vorrichtung an unterschiedliche Kühlaufgaben angepasst und insbesondere für die Herstellung unterschiedlicher IQF-Produkte eingesetzt werden.
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Eine bevorzugte Verwendung der Erfindung besteht im Schnellfrosten von Lebensmittelprodukten oder von pharmazeutischen oder biotechnischen Produkten. Insbesondere ist die Erfindung zur Schnellkühlung individueller Produkte (IQF-Produkte) geeignet. Beispielsweise eignet sich die Erfindung zum Herstellen von portionierbaren Produkten, beispielsweise flüssigen oder pastösen Lebensmitteln, wie Soßen, Suppen, Säften oder gekochtem Gemüse, die bei Tiefkühltemperatur (-18°C) gelagert und zum Verbrauch in einzelnen Portionen aus der Verpackung entnommen werden können.
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Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Zeichnung (1) zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Die in 1 gezeigte Vorrichtung 1 zum Herstellen gefrorener Produkte, insbesondere von IQF - Produkten, ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel zweiteilig aufgebaut, mit einer Form- und Dosiereinheit 2 und einer Kühleinrichtung 3.
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Die Form- und Dosiereinheit 2 umfasst eine Einrichtung 4 zum Bereitstellen von Kohlendioxidschnee, eine Presse 5, eine Dosiereinrichtung 6 und eine Transportvorrichtung 8.
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Die Transportvorrichtung 8 ist mit einem umlaufenden Förderband 9 ausgerüstet, dessen Obertrum 7 unterhalb der Einrichtung 4, der Presse 5 und der Dosiereinrichtung 6 verläuft und im Betrieb in der durch den Pfeil 10 angedeuteten Laufrichtung bewegt wird. Das Förderband 9 gleitet zwischen zwei fest montierten, vertikalen Seitenwangen der Transportvorrichtung 8, von denen hier nur die hintere Seitenwange 11 angedeutet ist. Zumindest im Bereich der Einrichtung 4 können hier nicht gezeigte Dichtmittel vorgesehen sein, die zwischen Förderband 9 und Seitenwangen 11 einen zumindest für Kohlendioxidschneepartikel undurchlässigen Übergang herstellen, ohne indes die Bewegbarkeit des Förderbandes 9 zu beeinträchtigen. Auf seiner umlaufenden Außenfläche ist das Förderband 9 mit in gleichmäßigen Abständen angeordneten, vertikal vom Obertrum 7 des Förderbandes vorstehenden Stollenprofilen 12 aus einem flexiblen und kältebeständigen Material, beispielsweise Teflon, ausgerüstet.
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Als Einrichtung zum Bereitstellen von Kohlendioxidschnee kann beispielsweise ein Schneehorn zum Einsatz kommen, das oberhalb des Förderbandes 9 angeordnet ist, und bei dem der in ihm erzeugte Kohlendioxidschnee unmittelbar auf die zwischen den Seitenwangen 11 und zwei benachbarten Stollenprofilen 12 umschlossene Fläche des Förderbandes 9 hinabfällt.
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In der hier gezeigten Ausgestaltung umfasst die Einrichtung 4 einen Vorlagebehälter 13, innerhalb dessen durch Entspannen von flüssigem Kohlendioxid, das über eine Zuleitung 14 herangeführt wird, ein Gemisch aus Kohlendioxidgas und Kohlendioxidschnee erzeugt wird. Während das Kohlendioxidgas über eine Abgasleitung 15 abgeführt und ggf. einer weiteren Verwendung zugeführt wird, sammelt sich der Kohlendoxidschnee im Bodenbereich des Vorlagebehälters 9. Dort befindet sich eine Ausgabeeinheit 16, in der eine genau dosierte Menge an Kohlendioxidschnee abgemessen und über eine Ausgabeöffnung 17, die mittels einer hier nicht gezeigte Einrichtung geöffnet und geschlossen werden kann, auf das Förderband 9 aufgetragen wird. Beispielsweise ist die Ausgabeöffnung 17 dabei direkt über dem Obertrum 7 des Förderbands 9 angeordnet und die dosierte Schneemenge fällt auf das Förderband 9 hinab, oder die Ausgabeöffnung 17 befindet sich seitlich zum Förderband 9 und die dosierte Schneemenge wird mittels hier nicht gezeigter Mittel, beispielsweise einer Rutsche oder ein Transportband, zum Förderband 9 transportiert. Auf dem Förderband 9 verhindern die Seitenwangen 11 und jeweils benachbarte Stollenprofile 12 ein seitliches Entweichen des zugeführten Kohlendioxidschnees und formen somit ein Behältnis, das das Aufschichten des Kohlendioxidschnees zu einem Schneevolumen ermöglicht. Ein von den Seitenwangen 11 und zwei benachbarten Stollenprofilen 12 des Förderbandes 9 umschlossene Volumen wird daher nachfolgend als „Behältnis“ bezeichnet.
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Als Einrichtung zum Bereitstellen von Kohlendioxidschnee kann im Übrigen auch ein Schneehorn oder ein mit Kohlendioxidschnee beschickter Aufgabetrichter zum Einsatz kommen, das/der oberhalb des Förderbandes 9 angeordnet ist, und bei dem der in ihm erzeugte bzw. aufgegebene Kohlendioxidschnee unmittelbar in das Behältnis hinabfällt (hier nicht gezeigt).
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Die Presse 5 umfasst eine mit vorstehenden Profilen 20 bestückte Pressform 19 aus einem festen Material, beispielsweise Edelstahl, deren Grundfläche nahezu der von zwei aufeinanderfolgenden Stollenprofilen 12 und den Seitenwangen 6 eingeschlossenen Fläche (also der Fläche des Behältnisses) entspricht. Die an der Pressform 19 angeordneten Profile 20 weisen beispielsweise die Form von Zylindern oder Würfeln auf und entsprechen in ihrer Größe Fertigungseinheiten gefrorener Produkte. Die Pressform 19 ist lösbar an der Presse 5 montiert und kann bei Bedarf, etwa für die Fertigung anderer Produkte, durch eine entsprechend andere Pressform ausgetauscht werden. Die Pressform 19 ist in an sich bekannter und hier nicht interessierender Weise mit einer beispielsweise pneumatisch betriebenen Antriebseinheit 21 wirkverbunden.
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Die Dosiereinrichtung 6 umfasst im hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Vorratsbehälter 22 für ein flüssiges oder verflüssigtes, beispielsweise geschmolzenes, Produkt sowie eine daran angeschlossenen Dosiertrichter 23.
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Bei der Kühleinrichtung 3 handelt es sich um eine Vorrichtung mit einer Kühlkammer 25, in der eine kalte Atmosphäre aufrechterhalten wird. Beispielsweise handelt es sich dabei um einen (hier nur teilweise, mit seinem Anfangs- und Endabschnitt dargestellten) Kühltunnel, bei dem die zu kühlenden Produkte mittels einer Transporteinrichtung 26 durch die Kühlkammer 25 hindurch in Richtung des Pfeils 24 zu einem Ausgang 27 gefördert werden.
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Im Betrieb der Vorrichtung 1 wird flüssiges Kohlendioxid aus einem Tank 28 über die Zuleitung 14 herangeführt und in der Einrichtung 4 entspannt. Zeitpunkt und Zeitdauer kann an einem motorgesteuerten Ventil 29 mittels einer hier nicht gezeigten Steuerung eingestellt werden. Bei der Entspannung des flüssigen Kohlendioxids entsteht im Vorlagebehälter 13 ein Gemisch aus Kohlendioxidschnee und Kohlendioxidgas. Während das Kohlendioxidgas über die Abgasleitung 15 abgeführt wird, sammelt sich der Kohlendioxidschnee am Boden des Vorlagebehälters 13. Dort wird mittels der Ausgabeeinheit 16 eine dosierte Menge von Kohlendioxidschnee in ein durch jeweils zwei aufeinanderfolgende Stollenprofile 12 und den beiden Seitenwangen 11 begrenztes Behältnis appliziert und schichtet sich in diesem zu einem Schneevolumen 30 auf.
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Durch die Bewegung des Förderbandes 9 mit seinen Stollenprofilen 12 in Richtung des Pfeils 10 wird das Schneevolumen 30 zur Presse 5 transportiert. Dort wird die Pressform 19 mit den Profilen 20 kurzzeitig in das Schneevolumen 30 gepresst und hinterlässt im Schneevolumen 30 eine Anzahl an Vertiefungen 31, die in ihrer Größe und Gestalt den Profilen 20 entsprechen. Nach Einprägen der Vertiefungen 31 wird das Schneevolumen 30 mittels der Transporteinrichtung 8 zur Dosiereinrichtung 6 transportiert, an der die Vertiefungen 31 mit flüssigem Produkt 32 gefüllt werden. Beim Kontakt des flüssigen Produkts 32 mit dem umgebenden, bei einer Temperatur von ca. -78,9°C vorliegenden Kohlendioxidschnee an den Rändern der Vertiefung 31 gefriert das Produkt 32 sehr rasch zumindest an seiner Oberfläche. Das mit den gefüllten Vertiefungen 31 bestückte Schneevolumen 30 wird anschließend zur Kühleinrichtung 3 transportiert.
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Die in der Kühlkammer 25 der Kühleinrichtung 3 bestehende kalte Atmosphäre dient dazu, das in den Vertiefungen 31 befindliche noch teilweise flüssige Produkt 32 durchzukühlen. Die kalte Atmosphäre wird durch Zuführung eines Kältemittels herbeigeführt; im hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt dabei die Zuführung eines kryogenen Kältemittels an Düsen 33, die im Deckenbereich der Kühlkammer 25 angeordnet sind. Beim kryogenen Kältemittel kann es sich - wie im hier gezeigten Ausführungsbeispiel - ebenfalls um flüssiges Kohlendioxid handeln, das aus dem Tank 28 entnommen wird; es ist jedoch ebenso vorstellbar, ein anderes Kältemittel, beispielweise flüssiger Stickstoff, oder eine andere Methode der Kälteerzeugung in der Kühleinrichtung einzusetzen. Die Temperatur der Atmosphäre in der Kühlkammer sollte dabei gleich oder geringfügig über der Sublimationstemperatur von Kohlendioxid betragen, also beispielsweise zwischen -60°C und -78°C.
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Während des Durchlaufs durch die Kühlkammer 25 sublimiert das Schneevolumen 30 allmählich zu Kohlendioxidgas, das in hier nicht gezeigter Weise mittels einer in der Kühleinrichtung 3 vorhandenen Absauganlage abgezogen wird. Am Ausgang 27 der Kühleinrichtung 3 sind somit nur noch einzelne, vollständig durchgefrorene Endprodukte 34 vorhanden, die abtransportiert und einer weiteren Verarbeitung oder einer Verpackung zugeführt werden.
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Die Kühleinrichtung 3 kann im Übrigen auch integraler Bestandteil der Vorrichtung 1 sein und insbesondere an die gleiche Transportvorrichtung 8 wie die übrigen Stationen angeschlossen sein; die hier gezeigte funktionale Trennung von Form und Dosiereinheit 2 und Kühleinrichtung 3 ermöglicht jedoch die Kombination einer Form- und Dosiereinheit 2 mit einer bei einem Kunden bereits vorhandenen Kühleinrichtung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Form- und Dosiereinheit
- 3
- Kühleinrichtung
- 4
- Einrichtung
- 5
- Presse
- 6
- Dosiereinrichtung
- 7
- Obertrum
- 8
- Transportvorrichtung
- 9
- Förderband
- 10
- Pfeil
- 11
- Seitenwange
- 12
- Stollenprofil
- 13
- Vorlagebehälter
- 14
- Zuleitung (für flüssigs Kohlendioxid)
- 15
- Abgasleitung
- 16
- Ausgabeeinheit
- 17
- Ausgabesöffnung
- 18
- -
- 19
- Pressform
- 20
- Profile
- 21
- Antriebseinheit
- 22
- Vorratsbehälter
- 23
- Dosiertrichter
- 24
- Pfeil
- 25
- Kühlkammer
- 26
- Transporteinrichtung
- 27
- Ausgang
- 28
- Tank
- 29
- Ventil
- 30
- Schneevolumen
- 31
- Vertiefung
- 32
- Produkt
- 33
- Düse
- 34
- Endprodukt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/104526 A1 [0006]
- EP 2594870 A1 [0006]
- EP 3333521 A1 [0006]
- EP 3222946 A1 [0018]
- EP 3433552 A1 [0018]
