DE19933534A1 - Nahrungsmittelkühlanlage - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Nahrungsmittelkühlvorrichtung bereit, die sicher ist und das Auftreten von Leckagen von toxischem Kühlmittel, wie Ammoniak, ausschließt oder auf ein Minimum beschränkt. Durch die Vorrichtung wird ein frei fließendes Eis-Wasser-Gemisch aus einer zentralen Kühlvorrichtung, die eine Mehrzahl von individuellen Kühlvorrichtungen, die verstreut angeordnet sind, zentral steuert, bereitgestellt. Die Vorrichtung umfaßt eine zentrale Kühlvorrichtung, einen Speicherbehälter, eine Zirkulationsleitung und individuelle Kühlvorrichtung 13a, 13b, 13c, ..., 13n. Ein frei fließendes Eis-Wasser-Gemisch wird von der zentralen Kühlvorrichtung 10 und dem Thermospeicherbehälter 11 gebildet und durch die Zirkulationsleitung 12 den individuellen Kühlvorrichtungen 13a, 13b, 13c, ..., 13n zugeführt.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nahrungsmittelkühlanlage, insbesondere eine Nahrungsmittelkühlanlage, die eine zentrale Kühlvorrichtung sowie mehrere individuelle Kühlvorrichtungen umfaßt, die sich jeweils an getrennten Positionen befinden, mit der zentralen Kühlvorrichtung verbunden sind und jeweils erforderliche Kühlaufgaben ausführen, indem sie Kühlmedium aus der zentralen Kühlvorrichtung aufnehmen.

Stand der Technik

Herkömmlicherweise werden in Nahrungsmittelfabriken individuelle Kühlmaschinen, deren Kühlkapazität jeweils der an den individuellen kühlungsbedürftigen Arbeitsplätzen erforderlichen Kühlleistung entspricht, getrennt voneinander an diesen Arbeitsplätzen aufgestellt. Ferner kennt man eine Anlage, bei der ein Kühlmittel, wie komprimiertes Ammoniak, mittels einer Kreislaufleitung den individuellen, an den jeweiligen Orten aufgestellten Kühlvorrichtungen zugeführt wird.

In Bierbrauereien wird eine intermittierende oder kontinuierliche Kühlung mit kaltem Wasser oder einer Sole mittels mehrerer Kühlvorrichtungen, beginnend mit der ersten Stufe des Herstellungsverfahrens bis zu den Stufen der Fermentation, Reifung, Lagerung und Filtration durchgeführt.

Jedoch treten, bei den herkömmlichen Kühlvorrichtungen, die in derartigen Nahrungsmittelfabriken eingerichtet sind, die folgenden Schwierigkeiten auf.

Sofern die erforderliche Kühlung durch individuelle, verstreut angeordnete Kühlvorrichtungen durchgeführt wird, wird die Kühlung von den individuellen Kühlvorrichtungen selbständig vorgenommen, so daß die erforderlichen kurzen Rohrleitungen zwar einen Vorteil darstellen, jedoch Schwierigkeiten im Hinblick auf die Wärmespeicherung auftreten, da die Wärmebilanz für jede Kühlvorrichtung einzeln zu berücksichtigen ist und ferner eine zentralisierte Steuerung der Kühlung nicht möglich ist.

Sofern Ammoniak (NH₃) aus der zentralen Kühlvorrichtung jeder individuellen Kühlvorrichtung mittels einer Kreislaufleitung zur Gewährleistung einer zentralen Steuerung zugeführt wird, ergeben sich lange Rohrleitungen, so daß es besonders wichtig ist, das Austreten von stark toxischem Ammoniakgas zu verhindern, Sicherheitseinrichtungen erforderlich sind und die Wartung der Vorrichtungen schwierig und arbeitsaufwendig ist. Ferner ist die Lagerung einer großen Menge an Ammoniak mit Gefahren verbunden.

Offenbarung der Erfindung

Mit der vorliegenden Erfindung sollen die vorhandenen Schwierigkeiten überwunden werden. Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Nahrungsmittelkühlanlage bereitzustellen, bei der die Gefahr des Austretens von toxischen Kühlmitteln, wie Ammoniak und dergl., nicht besteht. Zur Lösung dieser Aufgabe soll ein frei fließendes Eis-Wasser-Gemisch aus einer zentralen Kühlvorrichtung mehreren individuellen Kühlvorrichtungen, die sich jeweils an voneinander getrennten Orten befinden, zugeführt werden.

Eine Nahrungsmittelkühlanlage gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt eine zentrale Kühlvorrichtung, die folgende Bestandteile umfaßt: einen Wärmespeicherbehälter; eine Zirkulationsleitung, die eine Verbindung mit der zentralen Kühlvorrichtung herstellt; und individuelle Kühlvorrichtungen, die sich verstreut in einer Nahrungsmittelfabrik befinden und die mit der Zirkulationsleitung verbunden sind; wobei ein Kühlmittel aus der zentralen Kühlvorrichtung durch die Kreislaufleitung den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt wird, wobei die Anlage dadurch gekennzeichnet ist, daß die zentrale Kühlvorrichtung als eine Vorrichtung zur Erzeugung eines frei fließenden Eis-Wasser-Gemisches konstruiert ist und das frei fließende Eis-Wasser-Gemisch den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt werden kann.

Die vorgenannte erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kühlanlage, die bei verschiedenen Nahrungsmittelerzeugungsverfahren benötigt wird und die verstreut in einer Nahrungsmittelfabrik angeordnet ist. Zur Lösung der vorerwähnten technischen Schwierigkeiten weist die Konstruktion die nachstehend aufgeführten Merkmale auf.

Es handelt sich um eine Nahrungsmittelkühlanlage mit einer zentralen Kühlvorrichtung, einer mit der zentralen Kühlvorrichtung verbundenen Zirkulationsleitung und individuellen Kühlvorrichtungen, die verstreut in einer Nahrungsmittelfabrik angeordnet und mit der Zirkulationsleitung verbunden sind, wobei ein Kühlmittel aus der zentralen Kühlvorrichtung durch die Zirkulationsleitung den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt wird, wobei die zentrale Kühlvorrichtung mit einem Wärmespeicherbehälter so aufgebaut ist, daß sie ein frei fließendes Eis-Wasser- Gemisch, das als Kühlmedium von den individuellen Kühlvorrichtungen zu verwenden ist, erzeugt und das frei fließende Eis-Wasser-Gemisch den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt wird und anschließend in den Wärmespeicherbehälter zurückgeleitet wird.

Es kann eine Bauweise vorliegen, bei der die Zirkulationsleitung eine schleifenförmige Zirkulationsleitung umfaßt, die mit einer oder mehreren Pumpen zur Kreislaufführung des Eis-Wasser-Gemisches versehen ist. Dabei weisen die individuellen Kühlvorrichtungen jeweils ein Drosselventil und jeweils eine Hilfspumpe in ihren Zweigleitungen auf und sind in bezug zur zentralen Kühlvorrichtung in der schleifenförmigen Zirkulationsleitung in Serie angeordnet. In diesem Fall ergibt sich eine kurze Länge der Zirkulationsleitung, wobei aber die Eiskonzentration des Eis-Wasser-Gemisches zum Ende der Zirkulationsleitung hin geringer wird und die Instabilität bezüglich der Abnahme der Eiskonzentration zum Problem wird.

Ferner kann eine Bauweise vorliegen, bei der die Zirkulationsleitung aus einer schleifenförmigen Zirkulationsleitung besteht, die mit einer oder mehreren Pumpen zur Kreislaufführung des Eis-Wasser-Gemisches versehen ist. Dabei weisen die individuellen Kühlvorrichtungen ein Drosselventil und eine Hilfspumpe in ihren Leitungszweigen auf und sind in der schleifenförmigen Zirkulationsleitung parallel angeordnet. In diesem Fall strömt das von der oder den Zirkulationspumpen gepumpte Eis-Wasser-Gemisch mit konstanter Eiskonzentration durch die schleifenförmige Zirkulationsleitung. Dabei sind die individuellen Kühlvorrichtungen, die parallel in der schleifenförmigen Zirkulationsleitung angeordnet sind, so ausgelegt, daß im Eis-Wasser-Gemisch das Eis, das in den individuellen Kühlvorrichtungen aufgetaut wird, direkt in den thermischen Speicherbehälter der zentralen Kühlvorrichtung zurückgeleitet wird. Auf diese Weise läßt sich eine wirksame Kühlung vornehmen.

Dabei können die individuellen Kühlvorrichtungen das Eis-Wasser-Gemisch mit einer konstanten Eiskonzentration aus dem thermischen Speicherbehälter der zentralen Kühlvorrichtung unabhängig davon, wo sich die Verzweigungsstellen befinden, aufnehmen.

Es kann sich um eine Bauweise handeln, bei der die zentrale Kühlvorrichtung ein frei fließendes Eis-Wasser- Gemisch als zweites Kühlmittel unter Verwendung von Ammoniak als erstem Kühlmittel erzeugt und das frei fließende Eis- Wasser-Gemisch den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt wird.

In diesem Fall wird Ammoniak nur in der zentralen Kühlvorrichtung verwendet, so daß ein Unglücksfall durch Leckage von Ammoniak auf ein Minimum beschränkt werden kann. Da die Kühlung in den individuellen Kühlvorrichtungen durch das Eis-Wasser-Gemisch als Kühlmedium vorgenommen wird, wird ein Einfluß der nachgeschalteten Kältebelastung ausgeschlossen.

Die Nahrungsmittelkühlanlage der zweiten Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine zentrale Kühlvorrichtung, die einen thermischen Speicherbehälter; eine Zirkulationsleitung zur Verbindung mit der zentralen Kühlvorrichtung; und individuelle Kühlvorrichtungen, die in einer Nahrungsmittelfabrik verstreut angeordnet sind und mit der Zirkulationsleitung verbunden sind, umfaßt, wobei ein Kühlmittel aus der zentralen Kühlvorrichtung den individuellen Kühlvorrichtungen durch die Zirkulationsleitung zugeführt wird, wobei die Anlage dadurch gekennzeichnet ist, daß die zentrale Kühlvorrichtung dynamisches Eis unter Verwendung von Ammoniak als erstem Kühlmittel und unter Verwendung einer wäßrigen Salzlösung oder von Propylenglykol als zweitem Kühlmittel erzeugt und das dynamische Eis in individuellen Kühlvorrichtungen durch die Zirkulationsleitung mittels des Drosselventils und der Hilfspumpen den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt werden.

Da erfindungsgemäß als zweites Kühlmittel eine wäßrige Salzlösung oder Propylenglykol, die beide für Nahrungsmittel unschädlich sind, verwendet wird, kann die Kühlung von Nahrungsmitteln durch die latente Schmelzwärme bei einer Temperatur unter dem eutektischen Punkt sicher vorgenommen werden.

Die Nahrungsmittelkühlvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung umfaßt folgendes: eine zentrale Kühlvorrichtung, die einen Thermobehälter umfaßt; eine Zirkulationsleitung zur Verbindung mit der zentralen Kühlvorrichtung; und individuelle Kühlvorrichtungen, die in einer Nahrungsmittelfabrik verstreut und mit der Zirkulationsleitung verbunden sind; wobei ein Kühlmittel von der zentralen Kühlvorrichtung durch die Zirkulationsleitung den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt wird und wobei die Kühlvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die zentrale Kühlvorrichtung mit einer Kaltwasser-Kältequelle, die aus einer Eismaschine und einem Eis- Thermospeicherbehälter besteht, und einer Sole-Kältequelle, die aus einer Sole-Kühlmaschine, die eine wäßrige Salzlösung oder Propylenglykol verwendet, und aus einem Solebehälter besteht, versehen ist, und individuelle Kühlvorrichtungen mit jeweiligen Drosselventilen und Hilfspumpen in paralleler Anordnung in den einzelnen schleifenförmigen Zirkulationsleitungen, die die Verbindung mit den einzelnen Kältequellen herstellen, angeordnet sind.

Die vorstehende Kühlvorrichtung der dritten Ausführungsform ermöglicht verschiedene Kühlarten, indem in der zentralen Kühlvorrichtung einer Kühlanlage, die identisch mit der ersten Ausführungsform ist und eine zentrale Kühlvorrichtung, eine Zirkulationsleitung und individuelle Kühlvorrichtungen umfaßt, folgendes vorgesehen wird: eine Kaltwasser-Kältequelle, die aus einer Eismaschine und einem Eis-Thermospeicherbehälter besteht; eine Sole-Kältequelle, die aus einer Sole-Kühlmaschine und einem Solebehälter besteht; und mehrere individuelle Kühlvorrichtungen, die parallel in den individuellen Kühlleitungen, die eine Verbindung mit den einzelnen Kältequellen herstellen, angeordnet sind.

Die dritte Ausführungsform entspricht dem Bierherstellungsverfahren, wie es beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, wobei verschiedene Kältequellen für unterschiedliche Stufen verwendet werden und die Kühlung in jeder Stufe entsprechend der Kühltemperatur und der Kühldauer einen intermittierenden oder kontinuierlichen Betrieb erfordert.

Wie in Fig. 4 dargestellt, umfaßt das Verfahren zur Herstellung von Bier einen Mälzungsvorgang 25, bei dem Gerste zur Überführung in Malz einem Keimungs-, Trocknungs- und Darrvorgang unterworfen wird; einen Zubereitungsvorgang 26, bei dem das Malz zerkleinert, mit Hopfen versetzt und zur Bildung von heißer Würze einer Dampfbehandlung unterzogen wird und die heiße Würze abgekühlt wird; einen Fermentations- Reifungs-Lagerungs-Vorgang 27, der einen Fermentationsvorgang umfaßt, bei dem die gekühlte Würze mit Hefe versetzt wird, um sie in Zucker, Alkohol und Kohlensäuregas zu zersetzen, und einen Lagerungsvorgang, bei dem das Jungbier nach der Fermentation einer Reifung unterzogen wird; einen Filtrationsvorgang 28, bei dem das gereifte Bier unter Bildung von Faßbier filtriert wird; und einen Produktabfüll- und Verpackungsvorgang 37.

In Fig. 4 handelt es sich bei den mit gestrichelten Linien eingerahmten Teilen um Vorgänge, die einer Kältebehandlung bedürfen. Insbesondere ist eine Kaltwasserkühlung in der letzten Stufe des Herstellungsverfahrens erforderlich und eine Zufuhr von stabiler Niedertemperatur-Kälte ist beim Fermentations- Reifungs-Lagerungs-Vorgang 27 und beim Filtrationsvorgang 28 erforderlich.

Was die Klimatisierung betrifft, müssen eine Temperatur von 5 bis 7°C und eine relative Feuchtigkeit von 55 bis 65% im Heferaum, sowie eine Temperatur von 0°C und eine relative Feuchtigkeit von 5% oder darunter im Hopfenraum aufrechterhalten werden.

Nachstehend werden die erforderlichen Niedertemperaturbehandlungen bei den einzelnen Vorgängen ausführlich beschrieben.

• 1. Bei der Würze-Kühlstufe wird in der letzten Stufe des Herstellungsvorgangs 26 heiße Würze durch eine Vorkühlung von etwa 95°C auf etwa 30°C gekühlt und anschließend wird sie auf etwa 7°C unter Verwendung von kaltem Wasser von etwa 5°C gekühlt. Dabei ist ein absatzweiser Betrieb erforderlich.
• 2. Im frühen Stadium des Fermentations-Reifungs- Lagerungs-Vorgangs 27 wird die auf etwa 7°C gekühlte Würze mit Hefe und keimfreier Luft von etwa 0°C versetzt und in den Fermentationsbehälter 31 gebracht. Dort wird durch die Hauptfermentation Jungbier gebraut, was durch Aufrechterhaltung einer auf -5°C bis -3°C geregelten niederen. Temperatur (unter Berücksichtigung des Fermentationszustands) für etwa 7 Tage erreicht wird.
• 3. Nach der Hauptfermentation wird das Jungbier in einen Lagerbehälter 32 gebracht oder in einen Wärmetauscher 36 (Fig. 3) übertragen, um eine erneute Fermentation unter mehrmonatiger Langzeitreifung für mehrere Monate durchzuführen. Während dieser Zeitspanne wird Sole von -5°C zugeführt.
• 4. Anschließend wird mit dem Ziel, das Bier auf eine Temperatur in der Nähe des Gefrierpunkts zu kühlen, eine Sole von etwa -5°C einer Bierkühlvorrichtung 33 zugeführt.

Was das Verfahren zur Bildung von Eiskörnern und/oder dünnem plattenartigen Eis in der Eis- und Wasser- Herstellungsvorrichtung betrifft, wird ein statischer Typ, bei dem das auf der Oberfläche eines Wärmetauschers gebildete Eis abgekratzt wird oder bei dem das auf der Oberfläche eines Wärmetauschers gebildete Eis intermittierend durch Umschalten des Flüssigkeitsstroms des Kühlmittels abgeblättert wird, oder ein dynamischer Typ, bei dem in der Sole enthaltenes Wasser eingefroren wird, herangezogen. Es kann auch ein Verfahren angewandt werden, bei dem Wasser in einem Wärmetauscher auf einen unterkühlten Zustand abgekühlt wird und sich bei der Beseitigung des unterkühlten Zustands Eis bildet.

Das Mischungsverhältnis von Eis und Wasser kann je nach der Kühllast eingestellt werden.

Vorzugsweise wird ein Eis-Thermospeicherbehälter bereitgestellt, der auch als Mischer für das Eis-Wasser- Gemisch dient.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Konstruktionsweise der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nahrungsmittelkühlanlage.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Konstruktionsweise der zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nahrungsmittelkühlanlage.

Fig. 3 ist ein Steuerungsdiagramm, das die Anwendung der Erfindung auf die Bierherstellung darstellt.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung von Bier.

In der Zeichnung bedeuten das Bezugszeichen 10 eine zentrale Kühlvorrichtung, 11 einen Thermospeicherbehälter, 12 eine Zirkulationsleitung, 13 individuelle Kühlvorrichtungen, 14a und 14b jeweils eine Verzweigungsleitung, 15a und 15b jeweils eine Zirkulationspumpe, 16 einen Wärmetauscher, 17 ein Drosselventil, 18 eine Hilfspumpe, 19 einen Kompressor, 20 einen Verdampfer, 21 ein Entspannungsventil, 25 einen Mälzungsvorgang, 26 einen Zubereitungsvorgang, 27 einen Fermentations-Reifungs-Lagerungs-Vorgang, 28 einen Filtrationsvorgang, 29 eine Würzekühlvorrichtung, 30 einen Hefebehälter, 31 einen Fermentationsbehälter, 32 einen Lagefbehälter, 33 eine Bierkühlvorrichtung, 35 einen Faßbierbehälter, 36 einen Wärmetauscher für eine erneute Reifung, 40 eine Kaltwasser-Kältequelle und 41 eine Propylenglykol-Kältequelle.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei dienen die Beschaffenheit der Teile und ihre relativen Positionen und dergl. in der folgenden Beschreibung und in der Zeichnung nur als Beispiele und sind keinesfalls als eine Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung anzusehen.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Konstruktionsweise der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nahrungsmittelkühlanlage.

Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nahrungsmittelkühlanlage eine zentrale Kühlvorrichtung 10, einen Thermospeicherbehälter 11, eine Zirkulationsleitung 12 und individuelle Kühlvorrichtungen 13a, 13b, 13c, . . ., 13n. Bei der zentralen Kühlvorrichtung 10 handelt es sich um eine Eismaschine, die Eis einer geeigneten Korngröße unter Einsatz der latenten Verdampfungswärme von Ammoniak erzeugt und die über Leitungen 11a und 11b mit einem Thermospeicherbehälter verbunden ist, der Kälte speichert und auch als Mischer zur Bildung eines frei fließenden Eis- Wasser-Gemisches (nachstehend als dynamisches Eis bezeichnet) durch Vermischen von Eis und Wasser dient.

Die individuellen Kühlvorrichtungen 13a, 13b, 13c, . . ., 13n sind auf geeignete Positionen des Fertigungsbereichs in einer Fabrik verteilt.

Die individuellen Kühlvorrichtungen sind in Serie mit einer Zirkulationsleitung 12 verbunden, die mittels der Verzweigungsleitungen 14a und 14b eine Verbindung mit dem Thermospeicherbehälter herstellt.

Zirkulationspumpen für dynamisches Eis 15a und 15b sind in der Zirkulationsleitung 12 vorgesehen. Das dynamische Eis wird zwangsweise in der Zirkulationsleitung 12 im Kreislauf geführt.

Wärmetauscher 16 in den individuellen Kühlvorrichtungen 13a, 13b, 13c, . . ., 13n, die verstreut im Fertigungsbereich angeordnet sind, sind mit dem Thermospeicherbehälter 11 der zentralen Kühlvorrichtung 10 mittels Verzweigungsleitungen 14a und 14b, die sich von der Zirkulationsleitung 12 abzweigen, verbunden. Drosselventile 17 und Hilfspumpen 18 sind in den Verzweigungsleitungen 14a angeordnet. Somit wird die erforderliche Kältemenge dem Wärmetauscher 16 zugeführt, um verschiedene Kühlvorgänge durchzuführen.

Die individuelle Kühlvorrichtung 13a wird für die direkte Kühlung von Nahrungsmitteln, beispielsweise für die Kühlung von Malz in einer Malzkühlvorrichtung beim nachstehend beschriebenen Herstellungsverfahren 26 für Bier sowie für die Kühlung von Speiseeis nach dem Sterilisieren und Reifen von Speiseeis, verwendet.

Die individuelle Kühlvorrichtung 13b umfaßt einen Kühlzyklus RC mit folgenden Bestandteilen: ein Wärmetauscher 16 in Form eines Kühlers, in dem ein frei fließendes Eis- Wasser-Gemisch eingesetzt wird; ein Kompressor 19, der den Kühlmitteldampf komprimiert; ein Verdampfer 20, der die Kühlung durchführt; und ein Ausdehnungsventil 21. Diese Vorrichtung kann zur Erzeugung von kaltem Wasser und/oder Sole, die beim nachstehend beschriebenen Bierherstellungsverfahren eingesetzt werden, verwendet werden.

Bei der individuellen Kühlvorrichtung 13c handelt es sich um eine Kühlmaschine vom Siphontyp. Hier wird eine Kühlung nicht direkt mit einem Eis-Wasser-Gemisch durchgeführt, vielmehr bedient man sich der Kühlwirkung durch Verdampfung von Ammoniak als Kühlmittel. Diese Vorrichtung weist beispielsweise folgende Bestandteile auf: eine Tiefkühlanlage; einen Kühler; und eine geschlossene Kreislaufleitung, die durch die Tiefkühlanlage und den Kühler führt. In dieser geschlossenen Kreislaufleitung befindet sich Ammoniak als Kühlmittel, das in der Tiefkühlanlage unter Absorption von Wärme verdampft und im durch ein Eis-Wasser- Gemisch gekühlten Kühler kondensiert.

Bei Anwendung der ersten Ausführungsform fließt in der zentralen Kühlvorrichtung eine wäßrige Lösung von Propylenglykol in den Behälter oder das Rohr des Wärmetauschers (in der Zeichnung nicht dargestellt), der Ammoniak als Kühlmittel verwendet. Dadurch bildet sich eine Eisschicht an der inneren Oberfläche des Behälters oder Rohrs. Diese Eisschicht wird mechanisch und/oder thermisch abgeblättert, wodurch sich dynamisches Eis bildet, das in den Thermospeicherbehälter gebracht wird und dort gelagert und mit der gewünschten Mischrate in dynamisches Eis übergeführt wird.

Alternativ kann mit Eis versetztes Wasser in den Eismaschinenbehälter gebracht werden. Eine Sole, bei der es sich um eine wäßrige NaCl-Lösung handelt, wird in den Eismaschinenbehälter gefüllt und die Sole wird unter Verwendung von Ammoniak (NH₃) als Kühlmittel aufgrund der latenten Verdampfungswärme des Ammoniaks beispielsweise auf -2°C bis -6°C gekühlt. Das Wasser im Eismaschinenbehälter gefriert unter Bildung von Eiskörnern. Die auf diese Weise gebildeten Eiskörner von geeigneter Korngröße werden mittels der Leitung 11a in den Thermospeicherbehälter 11 geleitet. Dort wird dynamisches Eis (frei fließendes Eis-Wasser- Gemisch) im gewünschten Mischungsverhältnis gebildet. Die vorherige Bildung von Eis durch Betrieb der zentralen Kühlvorrichtung während der Nachtzeit erweist sich aufgrund des billigen Nachtstroms als wirtschaftlich.

Anschließend läßt man das dynamische Eis durch Einwirken der Zirkulationspumpen 15a und 15b in die Zirkulationsleitung, fließen. Das in der Zirkulationsleitung 12 zirkulierende dynamische Eis wird mittels der Hilfspumpe 18 in die individuelle Kühlvorrichtung 13a geleitet. Das dynamische Eis wird mit dem Drosselventil 17 einem Drosselvorgang unterzogen, um die erforderliche Fließgeschwindigkeit zu erreichen und das Nahrungsmittel direkt durch die latente Schmelzwärme des dynamischen Eises unter Verwendung des Wärmetauschers 16 zu kühlen. Da die latente Schmelzwärme des dynamischen Eises ausgenützt wird, ergibt sich ein hohes Wärmeabsorptionsvermögen, so daß die Fließgeschwindigkeit des dynamischen Eises durch die Kühlung des Nahrungsmittels nicht stark beeinflußt wird.

Die individuelle Kühlvorrichtung 13b ist als Kühlzyklus RC ausgebildet. Ammoniakgas von geringem Druck wird adiabatisch in einem Kompressor 19 zu Gas von hohem Druck und hoher Temperatur (beispielsweise 120°C) komprimiert.

Anschließend wird das Ammoniakgas von hohem Druck und hoher Temperatur im Wärmetauscher 16 (einem Kühler) gekühlt und kondensiert, und zwar mittels der latenten Schmelzwärme des dynamischen Eises, wodurch wieder flüssiges Ammoniak entsteht. Dieses flüssige Ammoniak wird mit einem Ausdehnungsventil 21 unter Druckverringerung auf eine gewünschte Strömungsgeschwindigkeit gedrosselt. Anschließend verdampft es im Verdampfer zu Ammoniakgas von beispielsweise -25°C, wobei die Wärme im Innern des Verdampfers absorbiert wird. Auf diese Weise vervollständigt sich die Funktion der zentralen Kühlvorrichtung. Beim Wärmetauscher 16 handelt es sich um einen Thermospeicherbehälter, der die latente Schmelzwärme (Kälte) des dynamischen Eises speichert.

Bei der individuellen Kühlvorrichtung 13c handelt es sich um eine Kühlvorrichtung vom Siphontyp.

Beispielsweise verdampft in einer Speiseeis- Tiefkühlanlage (in der Zeichnung nicht dargestellt) Ammoniak unter Kühlung von Speiseeis von -2°C. Das verdampfte Ammoniakgas, das sich in einer durch einen Verdampfer und einen Kühler führenden, geschlossenen Kreislaufleitung befindet, strömt im Kühler nach oben und wird dort durch die latente Schmelzwärme des dynamischen Eises gekühlt und dabei kondensiert und wieder in flüssiges Ammoniak verwandelt. Das flüssige Ammoniak kehrt in der geschlossenen Kreislaufleitung in die Tiefkühlanlage zurück.

Das den individuellen Kühlvorrichtungen 13a bis 13n zugeführte dynamische Eis fließt durch die Verzweigungsleitung 14b aus der Zirkulationsleitung 12 heraus und gelangt in den Wärmespeicherbehälter 11 zurück. Das Wasser, das das aufgetaute Eis enthält, wird in der zentralen Kühlvorrichtung 10 erneut einem Einfriervorgang unterzogen.

Bei dieser ersten Ausführungsform entsteht in der zentralen Kühlvorrichtung unter Einwirkung von Ammoniak dynamisches Eis. Die einzelnen Kühlvorrichtungen, die verstreut angeordnet sind, werden durch dieses dynamische Eis gekühlt, so daß keine Gefahr einer Leckage von Ammoniak aus den individuellen Kühlvorrichtungen besteht.

Die mit Ammoniak arbeitende Kühlvorrichtung vom Siphontyp enthält im Vergleich zu einer mit flüssigem Ammoniak gefüllten Kühlvorrichtung eine geringere Menge an eingeschlossenem Ammoniak und weist im Gegensatz zu einem Kompressor keine beweglichen Teile auf, so daß die Gefahr einer Leckage von Ammoniak stark verringert wird und ferner die Steuerung der verstreuten, individuellen Kühlvorrichtungen durch die zentrale Kühlvorrichtung möglich ist. Da man sich ferner der latenten Schmelzwärme des dynamischen Eises bedient, ist die Wärmekapazität des Kühlmediums groß. Somit ist im Vergleich zu einer Kühlung mit Wasser eine geringere Menge an Kühlmedium erforderlich, so daß sich ein hoher Kühlungswirkungsgrad ergibt.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Konstruktionsweise der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nahrungsmittelkühlanlage. Der Unterschied zu der ersten Ausführungsform besteht darin, daß die verstreuten individuellen Kühlvorrichtungen 13a bis 13n parallel in der Zirkulationsleitung 12 angeordnet sind.

Bei dieser zweiten Ausführungsform werden Ammoniak als erstes Kühlmittel und eine wäßrige Lösung von Propylenglykol oder NaCl als zweites Kühlmittel verwendet. Diese Sole wird zum Einfrieren auf den eutektischen Punkt abgekühlt. Dabei bildet sich in der Sole Eis von geeigneter Korngröße, das als dynamisches Eis eingesetzt wird.

Die Einfriertemperatur des Wassers, das das Lösungsmittel der Sole darstellt, variiert je nach der Konzentration der Sole. Beispielsweise wird bei Verwendung einer Lösung von 15,7 Teilen NaCl in 100 Teilen Wasser eine Sole mit einem Gefrierpunkt von -10°C erhalten.

Wie vorstehend beschrieben, sind die individuellen Kühlvorrichtungen 13a bis 13n in bezug zum Thermospeicherbehälter 11 jeweils parallel angeordnet. Die in den individuellen Kühlvorrichtungen aufgetauten Eiskörner fließen über die einzelnen Verzweigungsleitungen 14b in die Zirkulationsleitung, kehren in den Thermospeicherbehälter zurück und fließen dann in die zentrale Kühlvorrichtung 10, wo sie einem Einfriervorgang unterliegen.

Bei dieser zweiten Ausführungsform ergibt sich in der individuellen Kühlvorrichtung 13b zusätzlich zu den für die erste Ausführungsform beschriebenen Angaben bei einer angenommenen Temperatur der dem Thermospeicherbehälter 16 zugeführten Sole von -10°C ein Ammoniakdruck von etwa 4,5 kg/cm² und eine Ammoniaktemperatur von -2°C bis -6°C. Daher ist ohne Komprimieren des Ammoniaks mit einem hohen Kompressionsgrad, mit dem eine hohe Temperatur einhergeht, eine Kondensation bei niedriger Temperatur möglich, so daß der Nutzeffekt des Kühlzyklus erhöht wird.

Fig. 3 stellt ein Steuerungsdiagramm für die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nahrungsmittelkühlanlage bei Anwendung auf ein Bierherstellungsverfahren dar.

Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt die Kühlvorrichtung folgendes: eine Kaltwasser-Kältequelle 40; eine Propylenglykol-Kaltwasser-Kältequelle 41 (wobei diese beiden Kältequellen eine zentrale Kühlvorrichtung bilden); eine schleifenförmige Zirkulationsleitung 12a mit einer oder mehreren Zirkulationspumpen zum Zirkulieren des Eis-Wasser- Gemisches aus der Kaltwasser-Kältequelle; eine schleifenförmige Zirkulationsleitung 12b mit einer oder mehreren Zirkulationspumpen zum Zirkulieren der Sole aus der Propylenglykol-Kältequelle; und individuelle Kühlvorrichtungen, z. B. eine Würzekühlvorrichtung 29, einen Fermentationsbehälter 31, einen Lagerbehälter 30, einen Wärmetauscher für die erneute Reifung 36, einen Faßbierbehälter 35 und eine Bierkühlvorrichtung 33, wobei diese Kühler parallel mit den Zirkulationsleitungen 12a bzw. 12b verbunden sind.

Die Kaltwasser-Kältequelle 40 besteht aus einer Eismaschine 10a und einem Eis-Thermospeicherbehälter 11a. Es wird ein Eis-Wasser-Gemisch durch Vermischen von Eiskörnern von geeigneter Korngröße mit Wasser in einem geeigneten Mischungsverhältnis gebildet. Mit dem Thermospeicherbehälter 11a ist eine schleifenförmige Zirkulationsleitung 12a mit einer oder mehreren Zirkulationspumpen (in Fig. 3 nicht dargestellt) verbunden. Die Würzekühlvorrichtung 29 ist mit der Zirkulationsleitung 12a mittels eines Drosselventils und einer Hilfspumpe (in Fig. 3 nicht dargestellt) verbunden.

Die Kaltwasser-Kältequelle 40 führt einen absatzweisen Betrieb von 1,5 bis 2 Stunden durch.

Die Propylenglykol-Kältequelle 41 besteht aus einer Sole-Kühlmaschine 10b, in der eine für Nahrungsmittel unschädliche Propylenglykollösung als Kühlmittel verwendet wird, und einem Solebehälter 11b. Der Solebehälter 11b ist mit einer schleifenförmigen Zirkulationsleitung 12b mit einer oder mehreren Zirkulationspumpen (in Fig. 3 nicht dargestellt) verbunden. Mit der Zirkulationsleitung 12b sind individuelle Kühlvorrichtungen, wie ein Fermentationsbehälter 31, ein Lagerbehälter 32, ein Hefebehälter 30, ein Wärmetauscher für die erneute Fermentation 36, ein Faßbierbehälter 35 und eine Bierkühlvorrichtung 33 mittels Drosselventilen und Hilfspumpen verbunden.

Die einzelnen Kühlvorgänge werden indirekt durch die einzelnen Wärmetauscher durchgeführt.

Die vorstehend beschriebene Konstruktionsweise entspricht den Wärmebehandlungserfordernissen beim nachstehend beschriebenen Bierherstellungsverfahren in sicherer, wirksamer und systematischer Weise.

Wie in Fig. 4 dargestellt, umfaßt das Bierherstellungsverfahren einen Mälzungsvorgang 25, bei dem Gerste zur Malzbildung einem Keimungs-, Trocknungs- und Darrvorgang unterworfen wird; einen Zubereitungsvorgang 26, bei dem das Malz zerkleinert, mit Hopfen versetzt und zur Bildung von heißer Würze einer Behandlung unterworfen wird und die heiße Würze abgekühlt wird; einen Fermentations- Reifungs-Lager-Vorgang 27, der einen Fermentationsvorgang umfaßt, bei dem die Würze abgekühlt wird, wonach Hefe zugesetzt wird, um die Würze in Zucker, Alkohol und Kohlensäuregas zu zersetzen, sowie einen Lagerungsvorgang, bei dem das nach der Fermentation erhaltene Jungbier einer Reifung unterzogen wird; einen Filtrationsvorgang 28, bei dem das gereifte Bier unter Bildung von Faßbier filtriert wird; und einen Abfüll- und Verpackungsvorgang 37.

Bei den vorstehend beschriebenen Vorgängen handelt es sich bei den mit gestrichelten Linien eingerahmten Teilen um Vorgänge, die eine Wärmebehandlung von außen benötigen.

Erfindungsgemäß läßt sich die Würze in einer Vorkühlstufe von einer Temperatur in der Nähe von 95°C auf etwa 30°C kühlen, wonach sie weiter auf etwa 7°C unter Verwendung von Wasser mit etwa 5°C in der Würze-Kühlstufe beim Zubereitungsvorgang 36 gekühlt wird.

Anschließend wird im ersten Teil des Fermentations- Reifungs-Lager-Vorgangs 27 die auf etwa 7°C gekühlte Würze mit Hefe und keimfreier Luft von etwa 0°C versetzt und in einen Fermentationsbehälter 31 gebracht. Dort wird durch die Hauptfermentation Jungbier gebraut, indem man unter Überwachung des Fermentationszustands etwa 7 Tage eine niedere Temperatur von -5°C bis 3°C aufrecht erhält.

Nach der Hauptfermentation wird das Jungbier in einen Lagerbehälter 32 gebracht oder einem Wärmetauscher 36 (vergleiche Fig. 3) zugeführt, um eine erneute Fermentation unter mehrmonatiger Langzeitreifung durchzuführen. Während dieser Zeitspanne wird gekühlte Sole von -5°C zugeführt.

Anschließend, wird durch Kühlung des Biers auf eine Temperatur in der Nähe des Gefrierpunkts, indem man Sole mit einer Temperatur in der Nähe von -5°C einer Bierkühlvorrichtung 33 zuführt, Faßbier erhalten. Das Faßbier wird durch den Abkühl- und Verpackungsvorgang 37 in einen versandfertigen Zustand gebracht.

Wirkungen der Erfindung

Wie vorstehend beschrieben, lassen sich erfindungsgemäß folgende Wirkungen erzielen:

• 1. In den individuellen Kühlvorrichtungen wird die Gefahr einer Leckage von Ammoniak ausgeschlossen. Ferner werden auch die Gefahren, die durch Lagerung von großen Ammoniakmengen entstehen können, vermieden.
• 2. Aufgrund der Ausnutzung der latenten Schmelzwärme von dynamischem Eis ergeben sich unter Druckverringerung im Vergleich zu einer Wasserkühlung eine höhere Wärmekapazität des Kühlmediums und das Erfordernis einer geringeren Menge an Kühlmedium, so daß ein hoher Kühlwirkungsgrad erzielt wird.
• 3. Der Wegfall des Erfordernisses von stark hermetisch verschlossenen Rohrleitungen für Ammoniak trägt in erheblichem Maße zu einer Kostenverringerung der Kühlanlage bei.
• 4. Die Wärmesteuerung ist einfach, da eine zentrale Steuerung der verstreuten individuellen Kühlvorrichtungen über die zentrale Kühlvorrichtung möglich ist.
• 5. Da dynamisches Eis in die Kühler der individuellen Kühlvorrichtungen geleitet wird, wird der Nutzeffekt des Kühlzyklus erhöht.
• 6. Bei der Herstellung von Bier ist ferner der zentrale Betrieb der Kälte-Behandlung in systematischer, sicherer und wirksamer Weise möglich.

Claims (6)

1. Nahrungsmittelkühlanlage, umfassend eine zentrale Kühlvorrichtung mit folgenden Bestandteilen: ein Thermospeicherbehälter; eine Zirkulationsleitung, die die Verbindung mit der zentralen Kühlvorrichtung herstellt; und individuelle Kühlvorrichtungen, die in einer Nahrungsmittelfabrik verstreut angeordnet und mit der Zirkulationsleitung verbunden sind; wobei ein Kühlmittel aus der zentralen Kühlvorrichtung den individuellen Kühlvorrichtungen durch die Zirkulationsleitung zugeführt wird, wobei die zentrale Kühlvorrichtung als eine Vorrichtung zur Erzeugung eines frei fließenden Eis-Wasser-Gemisches konstruiert ist und das frei fließende Eis-Wasser-Gemisch den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt werden kann.

2. Nahrungsmittelkühlanlage nach Anspruch 1, wobei die Zirkulationsleitung aus einer schleifenförmigen Zirkulationsleitung besteht, die mit einer oder mehreren Pumpen zum Zirkulieren des Eis-Wasser-Gemisches versehen ist, und wobei die individuellen Kühlvorrichtungen jeweils ein Drosselventil und eine Hilfspumpe in jeder Verzweigungsleitung aufweisen und in Serie in der schleifenförmigen Zirkulationsleitung angeordnet sind.

3. Nahrungsmittelkühlanlage nach Anspruch 1, wobei die Zirkulationsleitung aus einer schleifenförmigen Zirkulationsleitung besteht, die mit einer oder mehreren Pumpen zum Zirkulieren des Eis-Wasser-Gemisches versehen ist, und wobei die individuellen Kühlvorrichtungen ein Drosselventil und eine Hilfspumpe in jeder Verzweigungsleitung aufweisen und parallel in der schleifenförmigen Zirkulationsleitung angeordnet sind.

4. Nahrungsmittelkühlanlage nach Anspruch 1, wobei die zentrale Kühlvorrichtung aus einer Maschine zur Erzeugung eines frei fließenden Eis-Wasser-Gemisches als zweites Kühlmittel besteht und Ammoniak als erstes Kühlmittel einsetzt, wobei das frei fließende Eis-Wasser-Gemisch den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt werden kann.

5. Nahrungsmittelkühlanlage, umfassend folgende Bestandteile: eine zentrale Kühlvorrichtung, die einen Thermospeicherbehälter umfaßt; eine Zirkulationsleitung zur Verbindung mit der zentralen Kühlvorrichtung; und individuelle Kühlvorrichtungen, die verstreut in einer Nahrungsmittelfabrik angeordnet und mit der Zirkulationsleitung verbunden sind; wobei ein Kühlmittel aus der zentralen Kühlvorrichtung durch die Zirkulationsleitung den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt wird, wobei die zentrale Kühlvorrichtung unter Verwendung von Ammoniak als erstem Kühlmittel und unter Verwendung einer wäßrigen Lösung von Salz oder Propylenglykol, die für Nahrungsmittel unschädlich sind, dynamisches Eis bildet und das dynamische Eis den individuellen Kühlvorrichtungen, die parallel in einer schleifenförmigen Zirkulationsleitung, die eine oder mehrere Zirkulationspumpen aufweist, mittels entsprechender Drosselventile und Hilfspumpen den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt werden kann.

6. Nahrungsmittelkühlanlage, umfassend folgende Bestandteile: eine zentrale Kühlvorrichtung, die einen Thermospeicherbehälter umfaßt; eine Zirkulationsleitung zur Verbindung mit der zentralen Kühlvorrichtung; und individuelle Kühlvorrichtungen, die verstreut in einer Nahrungsmittelfabrik angeordnet und mit der Zirkulationsleitung verbunden sind; wobei ein Kühlmittel aus der zentralen Kühlvorrichtung über die Zirkulationsleitung den individuellen Kühlvorrichtungen zugeführt wird, wobei die zentrale Kühlvorrichtung mit einer Kaltwasser-Kältequelle, die aus einer Eismaschine und einem Eis- Thermospeicherbehälter besteht, und einer Sole-Kältequelle, die aus einer Sole-Kühlmaschine unter Verwendung einer wäßrigen Lösung von Salz oder Propylenglykol und einem Solebehälter besteht, versehen ist, und wobei die individuellen Kühlvorrichtungen, die entsprechende Drosselventile und Hilfspumpen aufweisen, parallel in den einzelnen schleifenförmigen Zirkulationsleitungen zur Verbindung mit den einzelnen Kältequellen angeordnet sind.