DE19615950C2

DE19615950C2 - Verfahren zum Schnellgefrieren von Wasser in einem Eisbehälter

Info

Publication number: DE19615950C2
Application number: DE19615950A
Authority: DE
Original assignee: Duh Shi Chin
Current assignee: Duh Shi Chin
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: KR960038311A; AU710935B2; CA2174809A1; FR2733307A1; US5533344A; GB9608334D0; ITRM960265A0; ITRM960265A1; CN1160172A; IT1288359B1; FR2733307B1; DE19615950A1; GB2300251A; GB2300251B; AU5082596A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schnellgefrieren von Wasser in einem Eisbehäl ter mit einem Kern als Kristallisationskeim, wobei der Eisbehälter zum Gefriervorgang in einen mit Sole-Wasser-Lösung gefüllten Eisvorratsbehälter getaucht ist.

Es ist ein Verfahren zum Schnellgefrieren von Wasser bekannt, bei dem Wasser zur Her stellung von Stangeneis in entsprechend geformte Eisbehälter eingebracht wird, die in nerhalb einer stark gekühlten Flüssigkeit, insbesondere einer Sole angeordnet sind (DE- AS-12 80 893). Es ist auch bekannt, den Gefriervorgang unter Verwendung eines Kerns stattfinden zu lassen (US-A-4 856 296). Bei diesem System ist ein Behälter für Eis und Wasser in einem Eisvorratsbehälter eines Luftkühlsystems vorgesehen, in dem eine zen trale Stange befestigt ist. Die zentrale Stange hat eine Vielzahl von Zweigen und dient als Kern oder Keim, um die Temperatur zu erhöhen, bei der das Wasser zu gefrieren be ginnt. Eine solche Stange, insbesondere wenn sie mit einer Vielzahl von Zweigen verse hen ist, um entsprechend wirksam zu sein, ist kompliziert und teuer in der Herstellung und im Einbau.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Schnellgefrie ren von Wasser in einem Eisbehälter, bei dem der Kern oder Kristallisationskeim zu äu ßerst niedrigen Kosten erhalten werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß als Kern eine vorbestimmte Menge von Sand im Eisbehälter verwendet wird.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dieser Erfindung unter Be zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher werden. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht die Bildung von Eis in einem Eisbehälter, der Sand enthält und in einen Eisvorratsbehälter eines Eisvorratssystems erfin dungsgemäß eingetaucht ist;

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Temperaturänderung innen im Eisbehälter und außerhalb desselben im Eisvorratsbehälter des Eisvorratssystems entspre chend dem Verfahren der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Eisbehälters, der in einen Eisvorratsbehäl ter eines Eisvorratssystems entsprechend dem Stand der Technik eingesetzt ist;

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Temperaturänderung im Innern des Eisbehäl ters und außerhalb desselben im Eisvorratsbehälter des Eisvorratssystems des Standes der Technik;

Fig. 5 eine grafische Darstellung ähnlich wie diejenige der Fig. 2, wobei der Sand vor der Einbringung in den Eisbehälter nicht gereinigt worden ist und wobei die Sole-Wasser-Lösung leicht trübe ist;

Fig. 6 eine ähnliche grafische Darstellung wie diejenige der Fig. 2, wobei der Sand leicht oxidiert worden ist, bevor er in den Eisbehälter eingebracht ist, wobei die Sole-Wasser-Lösung leicht trübe ist;

Fig. 7 eine schematische Ansicht, wie ein Eisblock in einem Eisbehälter gebildet wird, in dem ein Metallnetz mit Sand in Übereinstimmung mit der Verfahren der Er findung angeordnet ist; und

Fig. 8 eine schematische Ansicht der Bildung von Eis in Spulen, wobei ein Kunst stoffnetzbeutel mit Sand in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Erfin dung vorgesehen ist.

Fig. 1 zeigt, wie Eis in einem Eisbehälter 30 gebildet wird, der in die Sole-Wasser- Lösung 20 eines Eisvorratsbehälters 10 eines Eisvorratssystems in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt ist, um Wasser im Eisbehälter 30 der Er findung schnell zu verfestigen. Der Eisbehälter 30 ist eine PET-Flasche mit balgenförmi gen Bereichen (nicht gezeigt), die sich beim Gefrieren des Wassers ausdehnen, um zu verhindern, daß der Eisbehälter 30 beschädigt oder verformt wird. Die Sole-Wasser- Lösung 20 ist eine wäßrige Lösung von 30 Gew.-% Glykol. Der Eisvorratsbehälter 10 weist einen Thermostaten auf, mit Hilfe dessen die Temperatur der Sole-Wasser-Lösung konstant gehalten werden kann. Der Eisbehälter 30 enthält einen Liter Wasser 40 und 60 g Sand 50. Der Sand 50 ist natürlicher Sand, der auf eine hohe Temperatur erhitzt worden und dann gewaschen worden ist, bevor er in den Eisbehälter 30 eingebracht worden ist.

Fig. 2 ist eine grafische Darstellung der Temperaturänderung im Innern des Eisbehälters 30 und außerhalb desselben im Eisvorratsbehälter 10 des Eisvorratssystems entspre chend einem Versuch, der durch den Erfinder durchgeführt wurde. Die X-Achse der gra fischen Darstellung bezeichnet die Zeit des Gefrier-Vorgangs, während die Y-Achse der grafischen Darstellung die Temperatur von Wasser, Eis 40 und der Sole-Wasser-Lösung 20 darstellt.

Die Kurve A zeigt die Temperaturänderung des Wasser oder Eises im Eisbehälter 30 bei dem Verfahren der Erfindung. Die Kurve B zeigt die Temperatur der Sole-Wasser- Lösung 20 im Eisvorratsbehälter 10 beim Verfahren der Erfindung. Wie dies durch die Kurve A in Fig. 2 verdeutlicht wird, dauert es ungefähr 40 Minuten, bis das Wasser 40 im Eisbehälter 30 auf -2,5°C durch die Sole-Wasser-Lösung 20 gekühlt ist. Es beginnen sich dann Eiskeime zu bilden, und das Wasser 40 im Eisbehälter 30 beginnt sich zu verfestigen. Anschließend verfestigt sich das Wasser 40 weiter bei 0°C, während die Temperatur der Sole-Wasser-Lösung 20 einen Wert von -3°C beibehält.

Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, die sich auf einen Versuch bezieht, bei dem durch den Erfinder die Temperaturänderung im Innern eines Eisbehälters 30 und außerhalb desselben im Eisvorratsbehälter eines Eisvorratssystems gemäß dem Stand der Technik untersucht wurde. Bei diesem Versuch sind die Bedingungen ähnlich wie beim oben erwähnten Versuch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, mit der Aus nahme, daß der Eisbehälter 30 keinen Sand 50 aufweist und die Temperatur der Sole- Wasser-Lösung 20 auf einem Wert von -5,5°C gehalten wird. In Fig. 4 stellt die Kurve A die Temperaturänderung des Wassers oder Eises 40 im Eisbehälter 30 beim Verfahren des Standes der Technik dar. Die Kurve B zeigt das gleiche wie bei Fig. 2. Wie dies aus Kur ve A von Fig. 4 ersichtlich ist, werden ungefähr 60 Minuten benötigt, bis das Wasser 40 im Eisbehälter 30 durch die Sole-Wasser-Lösung 20 auf -5,5°C gekühlt ist. Es beginnen sich dann die Eiskeime zu bilden, und das Wasser 40 im Eisbehälter 30 beginnt sich zu verfestigen. Anschließend verfestigt sich das Wasser 40 weiter bei 0°C, während die Temperatur der Sole-Wasser-Lösung 20 auf einem Wert von -5,5°C gehalten wird.

Aus den Fig. 2 und 4 ist durch Vergleich ersichtlich, daß das Verfahren zum schnellen Verfestigen von Wasser in einem Behälter 30 die folgenden Vorteile hat:

1. Die Zeit, die zum Bilden der Eiskeime erforderlich ist, d. h. bis zum Verfestigen von Wasser 40 im Eisbehälter 30, in dem Sand 50 gemäß der erfindungsgemäßen Verfahren angeordnet ist, ist stark reduziert. Daher kann die Betriebsleistung beträchtlich abge senkt werden.
2. Die Temperatur der Sole-Wasser-Lösung 20 kann sehr stark von ungefähr -6°C auf un gefähr -3°C erhöht werden. Hierdurch werden 12% der elektrischen Leistung zum Ver festigen des Wassers 40 im Eisbehälter 30 eingespart.

Da die betriebliche Zeitdauer und die Leistung beträchtlich verringert werden, können die Betriebskosten sehr stark verringert werden.

Zusätzlich erhöht der Sand 50 im Eisbehälter 30 das Gesamtgewicht des Eisbehälters 30. Daher kann der Sand 50 als Ballast dienen, damit der Eisbehälter 30 immer in die Sole-Wasser-Lösung 20 eingetaucht ist, um eine gute Wärmeübertragung zu erhalten.

Da Sand 50 leicht von natürlichen Quellen zu verhältnismäßig niedrigen Kosten erhalten werden kann, können die Kosten zum Verfestigen des Wassers 40 im Eisbehälter 30 ei nes Eisvorratssystems weiter verringert werden.

Fig. 5 und 6 zeigen zwei weitere Versuche, die durch den Erfinder durchgeführt wurden und die denjenigen von Fig. 2 ähnlich sind. Beim Fall der Fig. 5 wurde der Sand 50 nicht gewaschen, bevor er in den Eisbehälter 30 eingebracht wurde, und die Sole-Wasser- Lösung 20 ist leicht trübe. Beim Fall der Fig. 6 wurde der Sand 50 leicht oxidiert, bevor er in den Eisbehälter 30 eingebracht wurde, und die Sole-Wasser-Lösung 20 ist leicht trü be. Kurven D und E zeigen die Temperaturänderung des Wassers oder Eises 40 im Eisbe hälter 30 beim Verfahren der Erfindung. Kurve B zeigt die Temperatur der Sole-Wasser- Lösung 20 im Eisvorratsbehälter 10 beim Verfahren der Erfindung. Man kann aus den Fig. 5 und 6 ersehen, daß es ungefähr 45 bzw. 35 Minuten dauert, bis das Wasser 40 im Eisbehälter 30 unter -2°C und -1°C durch die Sole-Wasser-Lösung 20 gekühlt ist. Da her kann man schließen, daß unabhängig davon, ob der Sand 50 ungewaschen oder oxidiert ist, die oben erwähnten Vorteile erhalten werden können, wenn Sand 50 in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Erfindung als Kern verwendet wird.

Fig. 7 zeigt einen Eisblock 90, der in einem Eisvorratsbehälter 10 in Übereinstimmung mit dem er findungsgemäßen Verfahren hergestellt wird. In diesem Falle ist der Sand 50 in einem zylindrischen Metallnetzbeutel 60 eingeschlossen, damit der Sand 50 nicht auf den Bo den des Eisbehälters 30 sinken kann oder sich im Wasser 40 verteilt, das zu Eis 90 verfe stigt werden soll. Der Metallnetzbeutel 60 ist in dem Eisvorratsbehälter 10 an irgendeiner Stelle mit Hilfe irgendwelcher geeigneter Befestigungselemente wie zum Beispiel Drähten 61 gehalten.

Fig. 8 zeigt, wie Eis in Spulen 80 oder Schlangen 80 gebildet wird, in denen ein zylindri scher Kunststoffnetzbeutel 70 und Sand 50 in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Erfindung angeordnet sind. Die beiden Enden des zylindrischen Kunststoffnetzbeutels 70 sind zwischen den Spulen oder Schlangen 80 nahe an der Oberseite des Eisbehälters 30 angebracht, um eine bessere Wärmeübertragung zu erhalten.

Nachdem die Erfindung so erläutert worden ist, ist es ersichtlich, daß verschiedene Ab wandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Bereich und Geist der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung soll daher nur durch die beigefügten Ansprüche eingegrenzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Schnellgefrieren von Wasser in einem Eisbehälter mit einem Kern als Kristallisationskeim, wobei der Eisbehälter zum Gefriervorgang in einen mit Sole-Wasser-Lösung gefüllten Eisvorratsbehälter getaucht ist, dadurch gekenn zeichnet, daß als Kern eine vorbestimmte Menge von Sand (50) im Eisbehälter (30) verwendet wird.

2. Verfahren zum Schnellgefrieren von Wasser in einem Eisbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand (50) in einen Metallnetzbeutel (60) ein gebracht wird und dieser Beutel (60) im Eisbehälter (30) angeordnet wird, so daß der Sand (50) in das Wasser (40) eintaucht.

3. Verfahren zum Schnellgefrieren von Wasser in einem Eisbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand (50) in einen Kunststoffnetzbeutel (70) eingebracht wird und dieser Beutel (70) im Eisbehälter (30) angeordnet wird, so daß der Sand (50) in das Wasser (40) eintaucht.