DE19904463C2

DE19904463C2 - Method for providing ice granules

Info

Publication number: DE19904463C2
Application number: DE1999104463
Authority: DE
Inventors: Joachim Paul
Original assignee: Integral Energietechnik GmbH
Current assignee: Integral Energietechnik GmbH
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: DE19904463A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines trockenen Eisgranulats mit den Schritten: Herstellen eines pumpfähigen Eisbreis in einer Eismaschine, Fördern des pumpfähigen Eisbreis zu einem Eisgranulatbildner und Eindicken des Eisbreis in dem Eisgranulatbildner zu dem Eisgranulat durch Abziehen der flüssigen Phase des Eisbreis.A method for producing dry ice granules, comprising the steps of producing a pumpable ice slurry in an ice machine, conveying the pumpable ice slurry to an ice granule former and thickening the ice slurry in the ice granule former to the ice granules by stripping off the liquid phase of the ice slurry.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines trockenen Eisgranulats unter Verwendung eines in einer Eismaschine hergestellten pumpfähigem Eisbreis.The invention relates to a method for providing a dry ice granules using one in one Ice machine made pumpable ice pulp.

Die Kühlung mit latenter Energie durch Abschmelzen von Eis auf Grund eines Wärmeangebotes ist der Kühlung durch Temperaturänderung eines (einphasigen) Kühlmedi ums überlegen und kommt der Kühlung durch Verdampfen eines Stoffes nahe oder übertrifft diese sogar. Eis enthält die Schmelz- bzw. Gefrierenthalpie der Flüs sigkeit (z. B. Wasser) und hat somit auf die Masse be zogen einen vielfachen Wärmeinhalt (Enthalpie) im Ver gleich zu Substanzen ohne Phasenänderung.Cooling with latent energy by melting off Ice due to a supply of heat is cooling by changing the temperature of a (single-phase) cooling medium to consider and comes to cooling by evaporation of a substance or even surpasses it. ice contains the melting or freezing enthalpy of the rivers liquid (e.g. water) and therefore has a mass drew a multiple heat content (enthalpy) in the ver equal to substances without phase change.

Latente Energie in Form von Eis (auf Basis "Wasser") kann in verschiedener Qualität dargeboten werden. Klassischerweise wird festes Eis in "stückiger" Quali tät mit regelmäßiger Geometrie (Würfel, Röhren, Blöcke usw.) oder in unregelmäßiger Geometrie (Scherben, Flocken, Bruch usw.) hergestellt. Das Eis wird in re gelmäßigen Abständen oder kontinuierlich "geerntet". Dabei kann das Eis unterkühlt sein, d. h. es ist an der Oberfläche "trocken", während nicht oder nur wenig un terkühltes Eis an der Oberfläche "naß" ist. Diese Ei genschaften sind konstruktionsbedingt und werden für die jeweilige Anwendung aus verschiedenen Gründen un terschiedlich bevorzugt. "Stückiges" Eis kann trans portiert werden.Latent energy in the form of ice (based on "water") can be presented in different quality. Traditionally, solid ice is in "lumpy" quality with regular geometry (cubes, tubes, blocks etc.) or in irregular geometry (fragments, Flakes, breakage, etc.). The ice is in right regular intervals or continuously "harvested". The ice may be hypothermic, i.e. H. it is at Surface "dry" while not or only slightly un chilled ice is "wet" on the surface. This egg properties are construction-related and are used for the respective application for various reasons differently preferred. "Pieces of" ice can be trans be ported.

Ebenso kann Eis an Oberflächen gefroren und gelagert oder gespeichert werden. Es handelt sich wiederum um Festeis, welches üblicherweise an Rohren, Platten oder anderen definierten Geometrien gekühlter Wärmeübertra gungsflächen gefroren wird. Dieses ortsfeste Eis wird zumeist nicht geerntet, sondern unter Wärmeaufnahme abgeschmolzen. Dieses Eis wird üblicherweise in Eisspeicheranlagen verwendet und wird lediglich für enthalpische Nutzung, d. h. nicht physisch verwendet.Ice can also be frozen and stored on surfaces or be saved. Again, it is about Solid ice, which is usually on pipes, plates or other defined geometries of cooled heat transfer freezing surfaces. This stationary ice cream will mostly not harvested, but with heat absorption melted. This ice cream is usually in Ice storage systems used and is only for enthalpic use, d. H. not used physically.

Erzeugt man Eiskristalle in einer Flüssigkeit (Wasser oder wäßrige Gemische bzw. Lösungen), so erhält man eine Suspension von Eiskkristallen in einem Fluid. Dieser Eisbrei ist pumpfähig und somit einfach zu transportieren, zu speichern und in Wärmeaustauschern abschmelzbar (Kühlwirkung). Allerdings ist die Enthal pie des Fluides geringer als die Enthalpie von Fe steis, da ein Teil des Eisbreis nicht gefroren ist und somit keine Schmelz-/Gefrierenthalpie aufweist. Der Vorteile des einfacheren Transports und der vielseiti geren Nutzung werden durch die geringere Enthalpie teilweise kompensiert.If you create ice crystals in a liquid (water or aqueous mixtures or solutions), so you get a suspension of ice crystals in a fluid. This porridge is pumpable and therefore easy to transport, store and in heat exchangers fusible (cooling effect). However, the enthalpy Pie of the fluid less than the enthalpy of Fe steep because part of the ice pulp is not frozen and thus has no melting / freezing enthalpy. The Advantages of easier transport and versatility Use due to the lower enthalpy partially compensated.

Es gibt Anwendungen, bei denen die Vorzüge des Eis breis und des Festeises miteinander konkurrieren. Die geringere Masse des Festeises ist - bei gleicher Ent halpie - im Vergleich zum Eisbrei zwar von Vorteil, dafür ist der Transportaufwand größer. Festeis kann nicht mehr gepumpt werden und muß daher mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch, ggf. sogar diskontinu ierlich in Chargen (z. B. in Behältern) transportiert werden. Die Transportlogistik ist aufwendiger. Ebenso ist die Speicherung von Festeis - bei wiederum kleine rer Masse im Vergleich zu Eisbrei - mit Erschwernissen verbunden, da Festeis zusammenbacken kann und i. d. R. mit mechanischen Rechenwerken, Brechern, Schnecken usw. aus dem Speicher entnommen werden muß. Eisbrei ist hingegen flüssig und kann - bei zwar größerem Speicherbedarf - einfach gepumpt und transportiert werden.There are applications where the benefits of ice cream Breis and the fixed ice compete with each other. The lower mass of the solid ice is - with the same Ent halpie - an advantage compared to ice cream, but the transport effort is greater. Solid ice can are no longer pumped and must therefore be mechanical, hydraulic or pneumatic, possibly even discontinuous Transported in batches (e.g. in containers) become. Transport logistics are more complex. As well is the storage of solid ice - again small Mass compared to ice porridge - with difficulties connected because solid ice can cake and i. d. R. with mechanical calculators, crushers, snails etc. must be removed from the memory. slush on the other hand, it is liquid and can - if larger Storage requirements - simply pumped and transported become.

Kritische Anwendungen - beispielsweise bei der Beton kühlung - erfordern den einfachen Transport von Eis, was Eisbrei den Vorzug gibt. Allerdings ist die Auf rechterhaltung eines definierten bzw. höchstmöglichen Eisanteils von großer Bedeutung, da Beton einerseits eine definierte Flüssigkeitsmenge benötigt, andererseits zur Kühlung eine definierte Enthalpie der Eiszu gabe erforderlich macht. Am sichersten ist es daher, wenn man Eisbrei mit einem definierten Eisanteil her stellt, der stets konstant ist. Dies kann erfindungs gemäß für Eisbrei dadurch vorgenommen werden, indem man den Eisbrei in flüssiger Phase so nahe wie ablauf technisch möglich an den Verbrauchsort heranführt und dort Eiskristalle anreichert. Idealerweise stellt man einen Eisanteil nahe 100% ein, da dies technisch machbar ist und die Vorzüge der hohen Enthalpie mit dem Bedürfnis nach einem definierten Eisanteil zusam menfallen.Critical applications - for example in concrete cooling - require easy transportation of ice, which ice cream porridge prefers. However, the up maintaining a defined or the highest possible Ice content of great importance because concrete on the one hand a defined amount of liquid is required, on the other hand a defined enthalpy of the ice for cooling gift required. So the safest thing is if you make ice cream with a defined amount of ice that is always constant. This can be inventive according to ice cream porridge by you run the ice pulp in liquid phase as close as possible technically possible to the place of consumption and accumulates ice crystals there. Ideally one poses an ice content close to 100%, as this is technically is feasible and the advantages of high enthalpy the need for a defined amount of ice together menfallen.

Die Regelung eines definierten Eisanteils beliebiger Größe ist schwierig und apparativ aufwendig, zudem können "Totzeiten" des Systems dazu führen, daß bei kritischen Anwendungen keine ausreichende Konstanz des Eisanteils erreichbar ist. Daher ist es auch - nicht nur wegen der hohen Enthalpie - in Einzelfällen rat sam, eine Apparatur zu verwenden, die zwangsläufig ap parativ bedingt den höchstmöglichen Eisanteil sicher stellt.The regulation of a defined ice content arbitrary Size is difficult and expensive in terms of equipment, moreover can "dead times" of the system that critical applications do not have sufficient constancy of the Ice content is accessible. Therefore it is - not only because of the high enthalpy - advice in individual cases sam to use an apparatus that inevitably ap paratively, the highest possible ice content is certain provides.

Es gibt Anwendungsfälle, bei denen das zu gefrierende Wasser gleichzeitig gelöste Stoffe besitzt, welche im Endprodukt "Eis" unerwünscht sind oder nur mit zuläs sigen Höchstwerten toleriert werden können. Da Eiskri stalle des Eisbreis stets aus (nahezu) reinem Wasser bestehen und die gelösten Stoffe sich in der nicht ge frorenen Flüssigkeit aufkonzentrieren, ergibt ein Eisanteil von nahezu 100% ein Eis mit nur geringem Anteil an gelösten Substanzen.There are use cases where the to freeze Water has dissolved substances at the same time, which in the End product "ice" are undesirable or only with perm maximum values can be tolerated. Because Eiskri Always keep the ice pulp out of (almost) pure water exist and the solutes are not in the ge Concentrate frozen liquid results in Ice content of almost 100% an ice cream with only a small amount Proportion of dissolved substances.

Aus der DE 93 11 442 U1 ist die Herstellung eines pumpfähigen Eisbreis in einer Eismaschine und das För dern des pumpfähigen Eisbreis zu einem Eisspeicher be kannt. In der DE 69 12 627 T2 erfolgt ein diskontinu ierlicher Transport trockenen Eises, bei dem das Troc keneisgranulat bspw. mit Druckluft aufrechterhalten wird. Die DE 691 26 247 T2 offenbart eine Anordnung mit einem Zwischenspeicher und Trennvorrichtungen, die zum Trockenhalten des Eisgranulats anfallendes Wasser abfließen lassen.DE 93 11 442 U1 describes the production of a pumpable porridge in an ice machine and the för of the pumpable ice pulp to an ice store known. In DE 69 12 627 T2 there is a discontinuous Transport of dry ice during which the Troc Maintain granular ice with compressed air, for example becomes. DE 691 26 247 T2 discloses an arrangement with a buffer and separators that to keep the ice granules dry Let any water run off.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren vorzuschlagen, das es ermöglicht, auf einfache Weise in der Nähe des Verwendungsorts ein trockenes Eisgranulat zur Verfügung zustellen.The invention has for its object a method propose that makes it possible to easily Way a dry near the place of use To provide ice granules.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vor teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1 solved. The sub-claims specify partial embodiments of the invention.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:The invention is described below with reference to a drawing explained. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vor richtung zur Durchführung der Erfindung, Fig. 1 is a schematic representation of a, on the direction for carrying out the invention

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Eisbreiein dickers, Fig. 2 shows an embodiment of a Eisbreiein dickers,

Ein Fluid, regelmäßig Wasser, tritt am Zulauf in ei ne Eismaschine 2 ein, die dazu in der Lage ist, einen Eisbrei herzustellen. Der Eisbrei verläßt die Eisma schine 2 - ggf. mittels einer Pumpe 3 - über eine Rohrleitung 4, die zu einem Eisbreieindicker 5 führt. Der Eisbreieindicker 5 ist so nahe wie verfahrenstech nisch möglich am Verbrauchsort aufgestellt. In diesem Eisbreieindicker 5, der in Fig. 2 näher dargestellt ist, wird ein Teil der flüssigen Fraktion des Eisbreis über den Ablauf 6 - ggf. mittels einer Pumpe 7 - zu rück zur Eismaschine 2 geführt.A fluid, regularly water, enters the egg machine into an ice machine 2 , which is capable of producing an ice cream. The ice slurry leaves the ice machine 2 - possibly by means of a pump 3 - via a pipeline 4 , which leads to an ice slurry thickener 5 . The ice slurry thickener 5 is set up as close as possible to the place of use. In this ice slurry thickener 5 , which is shown in more detail in FIG. 2, a portion of the liquid fraction of the ice slurry is led back to the ice machine 2 via the outlet 6 - possibly by means of a pump 7 .

Die mit Eiskristallen angereicherte Fraktion verläßt über den Ablauf 8 - ggf. mittels einer Pumpe 9 - den Eisbreieindicker 5 und wird zum Eisgranulatbildner 10 gepumpt. Dort wird der Eisbrei wiederum in eine flüs sige und eine eiskristallhaltige Fraktion aufgetrennt. Die flüssige Fraktion wird über den Ablauf - ggf. mittels einer Pumpe 12 - zur Eismaschine 2 zurückgeführt und nimmt an dem Prozeß wieder teil. Die eiskristall haltige Fraktion, die den höchstmöglichen Eisanteil hat, wird über den Austritt 13 der Nutzung zugeführt. Die ausgeschleuste Masse wird durch Zufuhr von Wasser über den Zulauf 1 der Eismaschine 2 gleicher Menge ausgeglichen.The fraction enriched with ice crystals leaves the ice slurry thickener 5 via the outlet 8 - possibly by means of a pump 9 - and is pumped to the ice granule former 10 . There the ice pulp is again separated into a liquid and an ice crystal-containing fraction. The liquid fraction is returned to the ice machine 2 via the outlet, possibly by means of a pump 12 , and takes part in the process again. The ice-crystal-containing fraction, which has the highest possible ice content, is used via outlet 13 . The discharged mass is balanced by supplying water via the inlet 1 of the ice machine 2 of the same amount.

Um den Eisanteil der an den Ablaufen 8 und 13 austre tenden Eismasse zu erhöhen, wird über einen Einlaß 14 gekühlte Druckluft in den Eisbreieindicker 5 eingebla sen, die die flüssige Phase verdrängt.In order to increase the ice content of the ice mass emerging at drains 8 and 13 , cooled compressed air is blown into the ice slurry thickener 5 via an inlet 14 , which displaces the liquid phase.

Zum Ersatz aufkonzentrierter gelöster Substanzen des Wassers kann an den Einlässen 15 des Eisbreieindicker 5 und des Eisgranulatbildners 10 (gekühltes) Wasser (z. B. Teilstrom von 1) zugegeben werden. Dabei wird zuerst über den Einlaß 15 zugeführtes die mit gelösten Substanzen aufkonzentrierte Flüssigkeit ersetzt (ver dünnt) und danach der Eisbrei über die über den Einlaß 14 zugeführte Druckluft getrocknet. Auf diese Weise wird gleichzeitig mit der Erhöhung des Eisanteils auch die Konzentration an gelösten Substanzen in der flüs sigen Fraktion des Eisbreis am Ablauf 8 bzw. am Ablauf 13 reduziert.To replace concentrated dissolved substances in the water, (cooled) water (eg partial stream of 1 ) can be added to the inlets 15 of the ice slurry thickener 5 and the ice granule former 10 . In this case, the liquid concentrated with dissolved substances is first replaced (diluted) via the inlet 15 and then the ice pulp is dried via the compressed air supplied via the inlet 14 . In this way, the concentration of dissolved substances in the liquid fraction of the ice pulp at the outlet 8 or at the outlet 13 is reduced simultaneously with the increase in the ice content.

Mittels dieser Maßnahme ist es möglich, ein weitgehend getrocknetes Eisgranulat mit (weitgehend bzw. hinrei chend) gleichbleibendem Eisanteil herzustellen, wobei die Eisbreieindickung erst nahe an der Verbrauchsstel le herbeigeführt wird und daher vom Ort der Eisbreier zeugung bis zur Verbrauchsstelle der Eisbrei in flüs siger Form auf einfache Weise gepumpt werden kann.By means of this measure it is possible to a large extent dried ice granules with (to a large extent or sufficient chend) to produce constant ice content, whereby the ice pulp thickening only close to the point of consumption le is brought about and therefore from the location of the Eisbreier Production to the point of consumption of the ice cream in rivers siger form can be pumped in a simple manner.

Die Trenngüte des Eisbreieindickers 5 und des Eisgra nulatbildners 10 braucht nicht besonders gut zu sein. Es ist unerheblich, ob die über die Auslässe 6 bzw. 11 austretende flüssige Phase noch Eiskristalle enthält, da diese Stoffströme in die Eismaschine 2 und somit in den Kreislauf zurückgeführt werden und daher nicht verloren gehen. Ein hoher Eisanteil in den Auslässen 6 und 11 hätte nur zur Folge, daß die Fördermengen der Pumpen 3, 9, 7 und 12 etwas höher ausfallen muß, was kein erheblicher Nachteil ist.The quality of separation of the ice pulp thickener 5 and the Eisgra pelletizer 10 need not be particularly good. It is irrelevant whether the liquid phase emerging via the outlets 6 or 11 still contains ice crystals, since these material flows are returned to the ice machine 2 and thus to the circuit and are therefore not lost. A high proportion of ice in the outlets 6 and 11 would only have the consequence that the delivery rates of the pumps 3 , 9 , 7 and 12 would have to be somewhat higher, which is not a considerable disadvantage.

Die Hintereinanderschaltung des Eisbreieindicker 5 und des Eisgranulatbildners 10 hat den Grund in der unterschiedlichen Aufgabenstellung: Der Eisbreieindic ker 5 muß eine große Menge an Eisbrei mit geringerem Eisanteil bewältigen können, während der Eisgranulat bildner 10 eine kleinere Aufgabemenge Eisbrei mit hö herem Eisanteil in eine noch kleinere Menge getrockne ten Eisgranulats mit sehr hohem Eisanteil umzuwandeln hat. Der Eisbreieindicker 5 ist daher für großen Durchsatz geeignet und wirtschaftlich ausgebildet, während der Eisgranulatbildner 10 für einen kleinen Durchsatz von Eisbrei unter Bewirkung eines hohen End- Eisanteil ausgelegt ist.The series connection of the ice slurry thickener 5 and the ice granule former 10 is due to the different task: The ice slurry thickener 5 must be able to cope with a large amount of ice slurry with a lower ice content, while the ice granule former 10 can handle a smaller amount of ice slurry with a higher ice content in an even smaller one Amount of dried ice granules with a very high ice content has to be converted. The ice slurry thickener 5 is therefore suitable for a high throughput and is of economical design, while the ice granule former 10 is designed for a small throughput of ice slurry with the effect of a high final ice content.

In Abb. 2 tritt der Eisbrei über den Zulauf 4 aus der Eismaschine in den Eisbreieindicker 5 ein. Durch den Schwerkraftunterschied zwischen den Eiskristallen und der flüssigen Phase steigen die Eiskristalle auf. In dem Eisbreieindicker 5 ist ein Rohr 17 angebracht, das ein Sieb 18 aufweist. Sobald der Eisbrei mit dem auf triebsbedingt höheren Eisanteil das Sieb 18 erreicht hat, fließt die flüssige Phase teilweise in das Rohr 17 ab. Dadurch steigt der Eisanteil des Eisbreis wei ter an, wodurch sich die Auftriebskräfte weiter erhö hen. Im Laufe der Zeit erreicht der Eisbrei die Ober kante des Eisbreieindickers 5. Auf dem Eisbreieindic ker 5 ist ein rotierender Schaber 19 mit einem An triebsmotor angebracht. Dieser Schaber 19 sorgt dafür, daß der aufsteigende Eisbrei kontinuierlich (ggf. auch diskontinuierlich) abgeschabt wird. Der abgeschabte Eisbrei wird über den Ablauf 8 abgeführt (Fig. 1). Die über den Auslaß 6 austretende flüssige Phase (die ggf. einen geringen Eisanteil haben darf) wird zur Eisma schine 2 zurückgeführt. In Fig. 2, the ice pulp enters the ice cream thickener 5 via the inlet 4 from the ice machine. The ice crystals rise due to the difference in gravity between the ice crystals and the liquid phase. A tube 17 , which has a sieve 18 , is attached in the ice slurry thickener 5 . As soon as the ice pulp with the higher proportion of ice due to the drive has reached the sieve 18 , the liquid phase flows partially into the tube 17 . As a result, the ice content of the ice pulp continues to increase, which increases the buoyancy forces further. Over time, the ice pulp reaches the top edge of the ice pulp thickener 5 . On the Eisbreieindic ker 5 , a rotating scraper 19 is attached to a drive motor. This scraper 19 ensures that the rising ice pulp is scraped off continuously (possibly also discontinuously). The scraped-off ice pulp is removed via the outlet 8 ( FIG. 1). The liquid phase emerging via the outlet 6 (which may possibly have a small amount of ice) is returned to the ice machine 2 .

Wenn man mehr flüssige Phase abscheiden will, kann über Taschen 14 (ggf. als Ringtasche über den vollen Umfang ausgebildet) Druckluft in den Eisbreieindicker 5 eingeblasen werden. Zu diesem Zweck ist die Wandung des Eisbreieindickers 5 mit einem Sieb 18 ausgestat tet, durch das die Druckluft in den Eisbrei eindringen kann. Die Druckluft 14 verdrängt einen Teil der im Eisbrei verbliebenen flüssigen Phase, die durch den Auslaß 6 rückgeführt wird. Der Eisbrei wird dadurch trockener.If you want to separate more liquid phase, compressed air can be blown into the ice slurry thickener 5 via pockets 14 (possibly formed as a ring pocket over the entire circumference). For this purpose, the wall of the ice slurry thickener 5 is equipped with a sieve 18 through which the compressed air can penetrate the ice slurry. The compressed air 14 displaces a part of the liquid phase remaining in the ice pulp, which is returned through the outlet 6 . This will make the ice pulp drier.

Wenn die flüssige Phase einen hohen Anteil gelöster Stoffe enthält und diese entfernt werden sollen, kann Wasser mit geringerem Anteil derartiger gelöster Stof fe (z. B. 1) dem Eisbrei während der Passage des Siebes 18 zugegeben werden. Dadurch wird die flüssige Phase höheren Anteils an gelösten Stoffen durch Wasser ge ringeren Anteils an gelösten Stoffen ersetzt.If the liquid phase contains a high proportion of solutes and these are to be removed, water with a lower proportion of such solutes (e.g. 1 ) can be added to the ice pulp during the passage of the sieve 18 . This replaces the liquid phase with a higher proportion of solutes by water with a lower proportion of solutes.

Claims

1. A method for providing a dry ice granules using a pumpable ice slurry produced in an ice machine ( 2 ), characterized by feeding the ice slurry to egg nem near the place of use of the ice granules on ordered ice thickener ( 5 ), thickening the ice slurry in the ice thickener ( 5 ), feeding the thickened ice slurry to an ice granule former ( 10 ) and drying the thickened ice slurry in the ice granule former ( 10 ).

2. The method according to claim 1, characterized in net that thickening and / or drying of the ice through by displacing the liquid phase Compressed air is introduced.

3. The method according to claim 1, characterized in net that thickening and / or drying of the ice Mash is made by centrifugation.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized by recycling the liquid phase drawn off in the ice granule former ( 10 ) and / or the ice slurry thickener ( 5 ) into the ice machine ( 2 ).

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized by homogenizing the Eisgra nulatbildner ( 10 ) to be fed thickened ice cream.