DE2116044A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abführen von Wärme aus Kühlgut - Google Patents

Description

E.I. DU PONT DE NEMOTOS AND COMPANY 10-fch and Market Streets, Wilmington, Delaware 19 898, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Abführen von Wärme aus Kühlgut

Die Erfindung bezieht sich auf das Abführen von Wärme aus Kühlgut, wie beim Gefrieren von Nahrungsmitteln, durch unmittelbaren Kontakt des Kühlgutes mit einem als Kühlmittel wirkenden flüssigen, fluorsubstituierten Halogenkohlenwasserstoff in einem offenen Gefäss.

Nahrungsmittel können bekanntlich in zufriedenstellender Weise durch direkten Kontakt mit einem als Kühlmittel wirkenden, siedenden flüssigen fluorhaltigen halogenieren Alkan gefroren werden. Die USA-Patentschrift 2 059 970 beschreibt das Gefrieren von Nahrungsmitteln durch Eintauchen in ein solches Kühlmittel in einem Gefäss, das zur Atmosphäre hin offen ist» Das dort beschriebene Gefäss weist Öffnungen auf, durch die die Nahrungsmittel in einer Höhe zwischen einer Masse aus dem flüssigen Kühlmittel und einem Dampfkondensator eingeführt und ausgetragen werden. Dieses Gefrierverfahren beruht auf der Annahme, dass die Kühlmitteldämpfe, die sich beim Eintauchen der

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Nahrungsmittel in das flüssige Kühlmittel entwickeln, leichter sind als luft und daher in dem Gefäss, in dem sich der Dampfkondensator befindet, im Dampfraum nach oben steigen. Da aber die Dämpfe von fluorhaltigen halogenieren Alkanen schwerer sind als Luft, gehen erhebliche Mengen dieser Dämpfe durch Herausströmen aus den Öffnungen unter der Wirkung der Schwerkraft verloren. In der genannten USA-Patentschrift wird die Verwendung eines Kühlmittels mit einem Siedepunkt von etwa 10° C vorgeschlagen, da dann eine geringere Wahrscheinlichkeit besteht, dass viel von diesem Kühlmittel durch die Öffnungen entweicht.

In der USA-Patentschrift 3 368 363 wird das Gefrieren von Nahrungsmitteln durch Eintauchen in ein als Kühlmittel dienendes, siedendes flüssiges fluorhaltiges halogeniertes Alkan in einem geschlossenen Gefriergefäss beschrieben, das mit Dampfschleusen ausgestattet ist, durch die die Nahrungsmittel eingeführt und ausgetragen werden. Um einen Kühlmittelverlust zu vermeiden, wenn die Schleusen offen sind, schlägt diese Patentschrift die Anwendung von Unterdruck im Gefriergefäss vor, so dass zusammen mit den Nahrungsmitteln etwas Luft eingeführt wird. Die beim Gefrieren entwickelten Kühlmitteldämpfe sowie die Luft und der Wasserdampf, die zusammen mit den Nahrungsmitteln eingeführt werden, werden ständig aus der Gefrierkammer abgezogen, verdichtet und gekühlt, wodurch das meiste V/asser und die Kühlmitteldämpfe kondensiert werden. Das kondensierte Kühlmittel wird in die Gefrierkammer zurückgeleitet, während die Luft und die nicht-kondensierten Kühlmitteldämpfe an die Atmosphäre abgelassen werden. Bei der technischen Anwendung unter Verwendung der in dieser Patentschrift beschriebenen Vorrichtung hat sich herausgestellt, dass die Verluste an Kühlmitteldämpfen sehr hoch sind. Ferner erleiden die Nahrungsmittel beim Schliessen der Dampfschleusen vielfach Schaden.

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Die USA-Patentschrift 3 498 069 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abführen von Wärme aus Kühlgut, wie beim Gefrieren von einzelnen Nahrungsmittelteilchen, durch unmittelbaren Kontakt mit einem siedenden flüssigen Kühlmittel in einem offenen Gefäss. Das Gefäss ist mit einem Dampfkondensator ausgestattet, der beim Betrieb eine Grenzfläche zwischen nicht-kondensierbarem Gas und 100-prozentigem Kühlmitteldampf erzeugt, die unterhalb der Höhe aller Verbindungswege zur Aussenatmosphäre und oberhalb der Höhe liegt, in der das Kühlgut in direkten Kontakt mit dem flüssigen Kühlmittel kommt. Das Kühlgut wird in das Gefäss eingeführt und aus dem Gefäss ausgetragen, ohne das nicht-kondensierbare Gas, wie Luft, über der Grenzfläche wesentlich zu stören, und ohne bedeutende Mengen nicht-kondensierbares Gas unter die Grenzfläche einzuführen. Im allgemeinen macht das System von langgestreckten Eintritts- und Austrittskanälen mit entsprechenden Förderorganen zum Einführen und Austragen des Kühlgutes Gebrauch, wobei die Öffnungen der Kanäle über der Grenzfläche zwischen nicht-kondensierbarem Gas und Kühlmitteldämpfen gelegen sind, um Kühlmittelverluste zu vermeiden. Die Notwendigkeit langer-Eintritts- und Austrittskanäle erhöht die Kosten der Vorrichtung, und die Bauhöhe der Vorrichtung kann dadurch so gross werden, dass sie in begrenzten Räumen nicht verwendet werden kann. Ferner kann es unter Umständen schwierig sein, bei dem bekannten Kühlsystem die Höhe der Grenzfläche konstant zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Abführen von Wärme aus Kühlgut unter Verwendung einer Grenzfläche zwischen einem nicht-kondensierbaren Gas und Kühlmitteldämpfen in einem offenen Gefäss in wirtschaftlicher und technisch leicht durchführbarer Weise zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein Verfahren zum Abführen von Wärme aus Kühlgut durch direkten Kontakt

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des Kühlgutes in einer Wärmeabfuhrzone eines offenen Gefässes mit einem siedenden, flüssigen, gesättigten, fluorsubstituierten C₁- bis C,-Kohlenwasserstoff als Kühlmittel, dessen Dampfdichte bei seinem normalen Siedepunkt mindestens das Doppelte desjenigen von Luft von der gleichen Temperatur beträgt, unter Aufrechterhaltung einer Grenzfläche zwischen einem nichtkondensierbaren Gas und Kühlmitteldämpfen in dem Gefäss mit Hilfe eines in dem Gefäss auf einer Temperatur unterhalb des normalen Siedepunktes des Kühlmittels befindlichen Dampfkondensators, wobei die Grenzfläche unterhalb der Höhe aller in freier Dampfverbindung mit der Wärmeabführzone stehenden Verbindungswege zur Aussenatmosphäre, aber über der Höhe gelegen ist, in der das Kühlgut mit dem flüssigen Kühlmittel in direkten Kontakt kommt, wobei das Kühlgut in das Gefäss eingeführt und aus dem Gefäss ausgetragen wird, ohne die Grenzfläche wesentlich zu stören, und ohne eine bedeutende Menge nicht-kondensierbares Gas unter die Grenzfläche einzuführen. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man mittels eines in einer an die Wärmeabfuhrzone angrenzenden und mit ihr in Dampfverbindung stehenden Dampfkondensierzone befindlichen Dampfkondensators eine erste Grenzfläche in der Wärmeabführzone und eine zweite, niedriger als die erste Grenzfläche gelegene Grenzfläche in der Dampfkondensierzone des Gefässes erzeugt und aufrechterhält, praktisch alle in der Wärmeabführzone erzeugten und in die Dampfkondensierzone gelangten Kühlraitteldämpfe kondensiert und das kondensierte Kühlmittel aus der Dampfkondens'ierzone in die Wärmeabführzone zurückleitet.

Durchführung dieses Verfahrens dient eine Vorrichtung, bestehend aus

(A) einem offenen Gefäss,

(B) einer in dem G-efäss befindlichen und zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmittels geeigneten Warmeabführζone,

(θ) einem in dem Gefäss befindlichen Kondensator zum Erzeugen und Aufrechterhalten einer Grenzfläche zwischen einem

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nicht-kondensierbaren Gas und Kühlmitteldämpfen,

(D) Organen zum Einführen des Kühlgutes in die Wärmeabfuhrzone,

'E) Organen zum Fördern des Kühlgutes durch die Wärmeabfuhrzone,

(F) Organen in der Wärmeabführzone, um das Kühlgut in direkten Kontakt mit flüssigem Kühlmittel zu bringen, und

(G-) Organen zum Fördern des Kühlgutes aus dem Gefäss.

Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem

(1) in dem Gefäss eine Dampfkondensierzone, in der der Dampfkondensator in einer solchen Höhe angeordnet ist, dass seine Oberseite sich unterhalb der Höhe aller Verbindungswege aus der Zone zur Aussenatraosphäre befindet, und die von der Wärmeabführzone durch eine senkrecht geneigte Wand getrennt ist, in der sich eine die Dampfverbindung zwischen beiden Zonen herstellende Öffnung befindet, welche tiefer als jedwede aus dem Gefäss zur AussenatmοSphäre führende Öffnung gelegen ist, und

(2) eine Anordnung aufweist, um flüssiges Kühlmittel aus der Dampfkondensierzone zur Wärmeabfuhrζone zu leiten.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen schematischen Aufriss einer einfachen Wärmeabführvorrichtung im Sinne der Erfindung und

Fig. 2 einen schematischen Aufriss der Wärmeabführvorrichtung gemäss Fig. 1 nach der Linie 2-2 der Fig. 1.

(1) Paa Kühlgut

Mit Hilfe de.s Verfahrens und der Vorrichtung gemäss der Erfindung kann man beliebigen flüssigen oder festen Gegenständen Wärme entziehen. Obwohl die Erfindung wahrscheinlich in erster Linie angewandt werden wird, um festen Nahrungsmitteln Wärme zu entziehen, eignet sie sich auch für viele andere Anwen-

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dungszwecke, z.B. zum Kühlen oder Ausfrieren von f3.üssigen, halbfesten oder festen Stoffen.

Der Ausdruck "Kühlgut" oder "Gegenstände" umfasst zwei oder mehrere Einzelteilchen einer einzigen festen Ware, z.B. zwei oder mehrere Erbsen oder zwei oder mehrere Pakete, wie Schachteln oder Beutel mit Nahrungsmitteln, sowie auch einen zusammenhängenden 'Strom einer flüssigen oder halbfesten Ware. Die Grosse der Gegenstände ist nicht wesentlich, sofern sie nur der Grosse des Wärmeabführgefässes angemessen ist, d.h. das Gut sich durch das Gefäss fördern lässt.

Am häufigsten wird die Erfindung zum Gefrieren von festen Nahrungsmitteln angewandt werden. Feste Nahrungsmittel, die sich in zufriedenstellender Weise nach diesem Verfahren gefrieren lassen, sind Gemüse, wie Kartoffeln, Erbsen, Limabohnen, grüne Bohnen, Mais, Rüben, Karotten, Spargel, Sellerie, Avocados, Auberginen, Paprikaschoten, Rettiche, Tomaten und Pilze, !Früchte, wie Erdbeeren, Blaubeeren, Himbeeren, Äpfel, Aprikosen, Pfirsiche, Pflaumen, Zuckermelonen, Pampelmusen, Ananas, Kirschen und Weintrauben, Fleisch, wie Rindfleisch, Schweinefleisch, Kalbfleisch, Lammfleisch und Geflügel, sowie essbare Meeresprodukte, wie Muscheln, Krabben, Fische und dergleichen.

Diese Nahrungsmittel können gegebenenfalls in ihrer natürlichen Form gefroren werden. Auch grosse Nahrungsmittelgegenstände, wie Mais am Kolben, ganze Hühner, Rinderseiten und dergleichen, lassen sich leicht nach dem erfindungsgemässen Verfahren gefrieren. Andererseits besteht vielfach ein Bedürfnis, Nahrungsmittel in Form kleinerer Teilchen zu gefrieren. Grosse Früchte und Gemüse können in Scheiben, Würfel oder Kugeln geschnitten werden. Die grösseren Früchte, wie Äpfel, Aprikosen, Pfirsiche, Pflaumen und dergleichen, können abgeschält, entkernt und in fertigen Portionen für den unmittelbaren Verbrauch, z.B. in Hälften, Vierteln oder noch kleineren Stücken, vorbereitet werden. Beeren werden vorzugsweise sor-

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tiert, entstengelt, gewaschen, in einen für den Verbrauch geeigneten Zustand gebracht und dann sofort gefroren. Grosse Stücke von Fleisch oder Meeresprodukten können zu Stücken von geeigneter Grosse und Form, wie Würfeln, Stäben, Pasteten und dergleichen, zerschnitten und dann gegebenenfalls vor dem Einfrieren mit geeigneten Stoffen, wie Brotkrumen, Mehl, Maismehl und dergleichen, überzogen werden.

Die Erfindung eignet sich auch zum Gefrieren von wässrigen Flüssigkeiten und halbfesten Stoffen. Geeignete Flüssigkeiten sind z.B. Frucht- und Gemüsesäfte, wie Orangensaft, Suppen, Brühe, Blut, wässrige pharmazeutische Präparate und dergleichen. Geeignete halbfeste Stoffe sind Fruchtmus und Gemüsebrei, wie Apfelsoße und Kartoffelbrei, Kuchenteig, Suppe und dergleichen. Die Erfindung eignet sich auch zum Kühlen von nicht-wässrigen Flüssigkeiten, wie pharmazeutischen Tinkturen, und nicht-wässrigen festen Stoffen, wie Metallteilen, die mit anderen Metallteilen mit sehr geringer Toleranz zusammengesetzt werden sollen.

Gemäss der Erfindung wird das Kühlgut in das Gefäss bei einer Temperatur oberhalb des Normalsiedepunktes des Kühlmittels eingeführt. Unter normalen Umständen tritt das Gut in das Gefäss bei einer Temperatur bei oder oberhalb der Temperatur der umgebenden Atmosphäre ein, die gewöhnlich beträchtlich über dem Normalsiedepunkt des Kühlmittels liegt.

(2) Die Kühlmittel

Die erfindungsgemäss verwendeten Wärmeabführmittel (Kühlmittel) entziehen dem Kühlgut durch unmittelbaren Kontakt Wärme und. gehen dabei selbst von dem flüssigen in den dampfförmigen Zustand über. Die Ausdrücke "Wärmeabführung" und "Wärmeentzug" umfassen sowohl das Kühlen von Gegenständen, die Wasser enthalten können, aber kein V/asser zu enthalten brauchen, als auch das Gefrieren von wasserhaltigem Gut, wozu die meisten

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Nahrungsmittel gehören. Die Wärmeabführmittel werden hier als "Kühlmittel" bezeichnet.

Die für das erfindungsgemässe Verfahren geeigneten Kühlmittel sind siedende, gesättigte, flüssige fluorhaltige O₁- bis C,-Halogenkohlenwasserstoffe. Der Ausdruck "fluorhaltige Halogenkohlenwasserstoffe" umfasst halogensubstituierte_i Kohlenwasserstoffe, die mindestens ein Fluoratom enthaltene Der Ausdruck umfasst daher Kohlenwasserstoffe, bei denen mehrere Wasserstoff atome durch Halogen substituiert sind, von denen eines I'luor ist. Der Kohlenwasserstoff kann ein Alkan oder ein Cycloalkan sein.

Das erfindungsgeniäss verwendete Kühlmittel muss einen Normal-Siedepunkt (Siedepunkt bei Atmosphärendruck) zwisehen etwa +25° C und -50° C aufweisen. Kühlmittel, die oberhalb 25° 0 sieden, kühlen das Gut nur äusserst langsam. Verwendet man andererseits Kühlmittel, die unter -50° 0 sieden, dann kann es beim Gefrieren, z_oB. von Nahrungsmitteln·, zum Zerspringen kommen. Ferner benötigt man für die Rückgewinnung eines Kühlmittels mit einem Siedepunkt unter -50° G eine Tiefkühlanlage, die erheblich umständlicher ist als die in den üblichen Nahrungsmittelgefrierfabriken verwendeten Anlagen, wodurch die Gefrierkosten ohne einen entsprechenden Vorteil erhöht werden. Vorzugsweise hat das Kühlmittel einen Normalsiedepunkt zwischen etwa -20 und -40° C, Da die Kühlmittel Normalsiedepunkte unter der Temperatur aufweisen, mit der das Kühlgut zugeführt wird, sieden sie bei der Verwendung.

Die erfindungsgemäss verwendeten Kühlmittel müssen ausserdem bei ihrem Normalsiedepunkt mindestens die doppelte Dampfdichte haben wie Luft bei der gleichen Temperatur. Die Erfindung beruht nämlich darauf, dass der Kühlmitteldampf eine höhere Dichte hat als Luft. Vorzugsweise beträgt die Dichte des Kühlmitteldampfs beim Normalsiedepunkt mindestens das Dreifache der Dichte der Luft bei der gleichen Temperatur.

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Gesättigte fluorsubstituierte CL- bis C.-Halogenkohlenwasserstoffe, die hinsichtlich Siedepunkt und Dampfdichte diesen Anforderungen genügen, sind in Tabelle I zusammengestellt.

	T a b e	lie I	Flüssig keitsdichte beim Siede punkt , g/cur
Kühlmittel	Siede·- punkt, C	Verhältnis der Dampfdichte beim Siedepunkt zur Dichte der luft bei der gleichen Tempe ratur	1,48
Monofluortrichlor- methan	+23,8	4,93	1,40
Monofluordichlor- methan	• + 8,9	3,65	1,52
1,2-Dichlortetra- fluoräthan	+ 3,8	6,14	1,61
Octafluorcyelo- butan	- 5,8	7,28	1,01
1,1-Difluoräthan	-24,7	2,35	1,49
Dichlordifluor- methan	-29,8	4,36	1,55
Monoehlorpenta- fluoräthan	-38,7	5,55	1,41
Monochlordifluor- methan	-40,8	3,10

Die ITüssigkeitsdichten der Kühlmittel bei ihren Siedepunkten sind ebenfalls in Tabelle I angegeben. Wie sich aus den Dichten ergibt, sind' die Kühlmittel - möglicherweise mit Ausnahme von 1,1-Difluoräthan - sämtlich dichter als Nahrungsmittel, die gewöhnlich eine Dichte von etwa 1,1 - 0,1 g/cnr aufweisen. Daher schwimmen Nahrungsmittel im allgemeinen auf der Kühlmitteloberfläche, was mit Vorteil bei dem Warmeabführverfahren ausgenutzt werden kann.

Auch Gemische dieser Verbindungen miteinander und mit anderen Verbindungen stellen geeignete Kühlmittel dar, sofern die Ge-

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mische nur Siedepunkte und Dampfdichten innerhalb der oben angegebenen Grenzen aufweisen. Besondere Gemische dieser Art eröffnen die Möglichkeit, !Temperaturen zu erreichen, die mit einem aus einer einzigen Komponente bestehenden Kühlmittel nicht erreicht werden können. Azeotrope Gemische, d_oh_o Gemische, deren Dämpfe die gleiche Zusammensetzung haben wie die Flüssigkeit, eignen sich besonders. Die Eigenschaften, erfindungsgemäss verwendbarer azeotroper Gemische sind in Tabelle II_ zusammengefasst.

Tabelle

II

Siede-Azeotrope Kühlmittelgemische punkt, Bestandteile Gew.-^ ⁰G

Dichlordifluormethan 25 Monochlordifluor- 75 methan

Monochlord'ifluormethan 49

Monochlorpentafluor- 51 äthan

Dichlordifluormethan 74

1,1-Difluoräthan 2 6

-41

-46

-33

Verhältnis der Dampfdichte beim Siedepunkt zur Dichte der Luft bei der gleichen Temperatur

3,28

3,89

3,59

Flüssigkeitsdich-

te beim Siedepunkt,

g/cm⁵

1,44

1,50

1,33

Man kann zwar auch Kühlmittelgemische verwenden, die keine azeotrope Zusammensetzung auf\veisen; mit diesen lässt sich aber schwieriger umgehen, da die beim Betrieb an die Atmosphäre verlorengehenden Dämpfe eine höhere Konzentration an dem flüchtigeren Bestandteil haben als das flüssige Kühlmittelgemisch. TJm den gewünschten Siedepunkt des ursprünglichen flüssigen Kühlmittels in dem Wärmeabführgefäss aufrechtzuerhalten, wenn man solche Kühlmittelgemische verwendet, muss man zur Ergänzung ein Kühlmittelgemisch zuführen, das eine höhere Konzentration an dem flüchtigeren Bestandteil atifweist als das ursprüngliche flüssige Kühlmittel.

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(3) Das Wärmeabführsystem

Gemäss der Erfindung wird Wärme aus dem Kühlgut durch unmittelbaren Kontakt mit einem siedenden flüssigen Kühlmittel in einer Wärmeabführzone in einem offenen Gefäss abgeführt, ohne dass dabei bedeutende Verluste von Kühlmitteldärnpfen an die Atmosphäre auftreten. Unter einem offenen Gefäss wird hier ein Gefäss verstanden, das zur Aussenluft hin offen ist, d.h. das mindestens eine Öffnung aufweist, die eine freie Dampfverbindung zwischen der Wärmeabfuhrζone und der Aussenatmosphäre herstellt, so dass diese Zone im wesentlichen im Druckgleichgewicht mit der Aussenatmosphäre gehalten wird. Im allgemeinen übersteigen die Kühlmittelverluste nicht den Betrag von etwa 5 kg Kühlmittel je 100 kg durch die "Vorrichtung geleiteten Kühlgutes. Unter den bevorzugten Bedingungen übersteigen die Külilmittelverluste nicht etwa 2 kg je 100 kg Kühlgut.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung werden Grenzflächen zwischen nicht-kondensierbarem Gas und Kühlmitteldämpfen in einer Wärmeabfuhrzone und einer Dampfkondensierzone in einem offenen Gefäss mit Hilfe eines Dampfkondensators erzeugt und aufrechterhalten, der in der Dampfkondensierzone liegt und bei einer Temperatur unter dem normalen Siedepunkt des flüssigen Kühlmittels betrieben wird. Die beiden Zonen sind durch.eine beiden gemeinsame, vertikal geneigte V/and voneinander getrennt und stehen durch eine Öffnung, gewöhnlich einen horizontalen, langgestreckten Kanal, in der Wand miteinander in Verbindung, wobei die Öffnung oder der Kanal unterhalb jeglicher Öffnung gelegen ist, die aus dem Gefäss zur Aussenatmosphäre führt. Die Grenzfläche in der Dampfkondensierzone wird unterhalb der Grenzfläche in der Wärmeabfuhrζone und unterhalb der Höhe des Überlaufkanals erzeugt und aufrechterhalten.

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Unter einer "beiden gemeinsamen, senkrecht geneigten Wand" ist eine Wand zu verstehen, die in einer allgemein senkrechten Richtung ausgerichtet ist. Die Wand kann als. ein Trennorgan betrachtet werden und ist vorzugsweise isoliert, um die beiden Zonen voneinander thermisch zu isolieren. Die Isolation kann auf bekannte Weise herbeigeführt werden, z.B. durch Polyurethan, Kork, Glasfasern, Vakuum, Luft und dergleichen. Die Wand kann eine einzelne Wand, wie es in Mg« 1 und 2 dargestellt ist, oder eine Doppelwand sein. Im letzteren Falle kann sie, z„B. längs ihres Bodens," zur Luft hin offen sein, so dass sie durch Luft isolierte Zonen zur Verfugung stellt. Das Ausmass der Trennung, d.h. der Abstand zwischen den Zonen, richtet sich gewöhnlich nach wirtschaftlichen Erwägungen. Die Wärmeisolierung der Wärmeabführzone von der Dampfkondensierzone bringt den verfahrenstechnischen Vorteil mit sich, dass jeweils eine der beiden Zonen, z.B„ beim Reinigen, zur Luft hin geöffnet werden kann, während die andere kalt bleibt. Ferner können diese Zonen mechanisch voneinander trennbar sein, d.h. sie können .gesondert hergestellt und dann durch dampfdichte Verbindungen zu einem einzigen Wärmeabführgefäss zusammengefügt werden. Hierfür kann man beliebige, dampfdichte Verbindungsorgane, wie Flansche, aufblasbare Dichtungsringe und dergleichen, verwenden.

Die Öffnung oder der Dampfverbindungskanal zwischen der Wärmeabführzone und der Dampfkondensierzone kann in Form eines beliebigen geeigneten Kanals ausgebildet sein, durch den die Kühlmitteldämpfe aus der erstgenannten in die letztgenannte Zone überlaufen können. Vorzugsweise verwendet man einen Kanal von regelbarer Grosse, z.B. unter Verwendung eines Durchgangsschiebers oder eines Schliessorgans, um jede etwa notwendige Isolation der Zonen voneinander zu erleichtern, wie z»B« bei Reinigungsarbeiten.

Wenn das Kühlgut in der Wärmeabführzone mit dem flüssigen Kühlmittel in Kontakt kommt, entwickeln sich Kühlmitteldämpfe.

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Die aufsteigenden Dämpfe strömen durch die Öffnung in der "beiden Zonen gemeinsamen Wand in die Dampfkondensierzone über. Das Vermischen von Luft und Kühlmitteldämpfen soll vermieden werden; daher soll der Dampfüberlaufkanal höher liegen als der Bereich, in dem das Kühlgut mit dem flüssigen Kühlmittel in Berührung kommt. Die höhere Lage des Überlaufkanals verhindert auch das Überlaufen von flüssigem Kühlmittel in die Kondensierzone. Um Kühlmittelverluste zu vermeiden, muss der Überlaufkanal tiefer gelegen sein als sämtliche Verbindungswege zur Aussenatmosphäre. Als die Höhe sämtlicher Verbindungswege zur Aussenatmosphäre wird die höchste Stelle angesehen, zu der die Kühlmitteldämpfe aufsteigen müssen, um aus dem Inneren des Gefässes an die Aussenatmosphäre zu gelangen. Gewöhnlich ist ein solcher Verbindungsweg eine Aussenöffnung in dem Gefäss, die sich in der Dampfkondensierzone, in der Wärmeabführzone oder in beiden Zonen befinden kann.

Die schweren Kühlmitteldämpfe, die aus der Wärmeabführzone in die Dampfkondensierzone überströmen, fliessen abwärts längs der gemeinsamen Wand und füllen die Dampfkondensierzone vom Boden her, wobei sie die Luft nach oben verdrängen. Der Dampfkondensator wird bei einer Temperatur unter dem normalen Siedepunkt des flüssigen Kühlmittels betrieben und kondensiert den Kühlmitteldampf, der in den Kondensator aufsteigt, wodurch sich in dieser Zone in einer von der Kühlgutbeladung abhängigen Höhe eine Grenzfläche ausbildet. Auch in der Wärmeabführzone bildet sich eine Grenzfläche aus. Diese Grenzfläche steigt und fällt mit wechselnder Beladung, wird aber innerhalb enger Grenzen auf gleicher Höhe gehalten, weil der Dampfüberlaufkanal der Dampfströmung nur einen zu vernachlässigenden Widerstand entgegensetzt.

Flüssiges Kühlmittel, das sich in der Kondensierzone kondensiert, und flüssiges Kühlmittel aus der Wärmeabführζone werden gesammelt und im Kreislauf geführt. Ein Sumpf oder Vor-

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ratsbehälter für flüssiges Kühlmittel kann in einer oder "beiden Zonen vorgesehen oder an dieselben angeschlossen sein, und eine oder mehrere Pumpen, die sich in den Süinpfen befinden oder mit ihnen verbunden sind, können verwendet werden, um das flüssige Kühlmittel aus beiden Zonen zwecks Kreislaufführung zu vereinigen. Wenn man mit einer einzigen Pumpe arbeitet, die sich in einer Zone befindet oder an diese angeschlossen ist, und Flüssigkeit von der anderen Zone unter der Einwirkung der Schwerkraft in die erste Zone und dann zum Sumpf strömt, muss der Flussigkeitsströmungskanal zwischen den beiden Zonen mit einem Absperrorgan versehen werden, um zu gewährleisten, dass eine Dampfverbindung sswischen den beiden Zonen nur durch den oben beschriebenen Überlaufkanal besteht.

Wenn flüssiges 'Kühlmittel aus dem Wärmeabführgefäss abgezogen werden soll, z»B. zwecks Wartung der Anlage oder am Ende eines Gefriervorganges, ist es wünschenswert, so viel Kühlmitteldampf wie möglich zu kondensieren. Wenn das Absperrorgan in dem Elüssigkeitsströmungskanal zwischen den beiden Zonen geöffnet wird, oder wenn eine gesonderte, verschliessbare Dampfrückg'ewinnungsleitung von steuerbarer Grosse in der Nähe des Bodens der gemeinsamen Wand vorgesehen ist, führt der fortlaufende Betrieb des Dampfkondensators ohne Zufuhr von Kühlgut zu einem raschen Sinken der Grenzfläche. Infolgedessen werden Kühlmittelverluste bei der Öffnung der Wärmeabführζone auf einem Minimum gehalten.

Wenn de-r Sumpf sich in der Kondensier ζ one befindet, wird die Reinigung der Wärmeabführζone dadurch erleichtert, weil sich dann alles flüssige Kühlmittel leicht aus der Wärmeabführzone •abziehen lässt. Pur kurze Betriebsunterbrechungen kann man das flüssige Kühlmittel in dem Sumpf halten, indem man den Dampfkondensator bei normaler Temperatur betreibt. Bei solchen kurzen Betriebsunterbrechungen lassen sich Yerluste auf ein Minimum beschränken, indem man die über dem Dampfkondensator befindlichen Öffnungen zur Aussenatmosphäre Mn schliesst.

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Wenn diese Öffnungen aus dem Zwischenraum unter den Aussenrändern eines Deckels bestehen, wie es nachstehend beschrieben wird, kann man den Deckel senken oder den Zwischenraum durch die verschiedensten Arten von abnehmbaren Dichtungen verschliessen. Da das V/ärmeabführgefäss gewöhnlich nicht für hohe Drücke gebaut ist, müssen entsprechende Druckentlastungsvorrichtungen vorgesehen sein, um Beschädigungen des Gefässes für den Fall zu vermeiden, dass der Dampfkondensator bei geschlossenen öffnungen versagt. Bei kurzen Betriebsunterbrechungen sollen der Dampfüberlaufkanal zwischen der Wärmeabfuhrζone und der Kondensierzone und die Dampfrückgewinnungsleitung geschlossen sein. Für längere Betriebsunterbrechungen oder für die vollständige Stillegung kann das flüssige Kühlmittel in ein Lagergefäss gepumpt werden, welches dem Druck standhalten kann, der sich entwickelt, wenn das Kühlmittel sich auf Raumtemperatur erwärmt.

Alle Luft, die etwa von den durch den Dampfüberlaufkanal strömenden Kühlmitteldämpfen mitgenommen' wird, tritt frei in die Dampfkondensierzone ein, ohne die Wärraeaustauschfläche des Dampfkondensators wesentlich abzudecken. Die Zufuhr von Kühlmitteldampf zur Kondensierzone erfolgt ungefähr mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der sich der Dampf in der Wärmeabführzone entwickelt, und es sind keine kraftschlüssig angetriebenen Dampfzuführungs- oder Strömungsregelvorrichtungen erforderlich. Bei der bevorzugten Arbeitsweise ist in der Dampfkondensierzone in der Nähe des Überlaufkanals ein Strömungsregelorgan in Form eines Umlenkorgans, Schirms oder Staukörpers vorgesehen, um die eintretenden Kühlmitteldämpfe abwärts und an dem Kondensator vorbei zu lenken, und zwar gewöhnlich mindestens bis zur höchsten Stelle, die die Grenzschicht in der Kondensierzone bei maximaler Beladung der Vorrichtung erreichen kann. Das Umlenkorgan verläuft über mindestens die Länge des Überlaufkanals hinweg horizontal und liegt im allgemeinen parallel zu der Wand, die die Wärmeabführ-

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zone von der Dampf kondensierzone trennt. Das Umlenkorgan kann zwar ortsfest sein, ist aber vorzugsweise freiliängend angeordnet und reagiert auf die Dampfzufuhr, d.h. es ist eine sich selbst regelnde Vorrichtung, die dafür sorgt, dass der Kanal mit Dampf gefüllt ist,, so dass die konstante Durchführung des Arbeitsvorganges begünstigt wird. Ebenfalls verwendbar, aber weniger zweckmässig, ist ein ortfestes· Umlenkorgan mit einer einstellbaren oder sich selbst regelnden Dampfdur chtrittsvorri chtung zwischen dem Umlenkorgan und der gemeinsamen Wand.

Eine besonders geeignete, freihängende, sich selbst regelnde Vorrichtung ist ein biegsamer Vorhang aus einem für den Kühlmitteldampf undurchlässigen und bei der Temperatur des siedenden Kühlmittels biegsam bleibenden Werkstoff. Ein solcher Vorhang reagiert schnell auf Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmitteldampfs und ermöglicht die Zufuhr wechselnder Mengen von Kühlmitteldämpfen aus der Wärineabführzone zur Dampfkondensierzone bei nur minimaler Änderung der Höhe der Grenzfläche in der Wärmeabführzone und minimalem Mitreissen von Luft.

Unter "nicht-kondensierbarem Gas" ist ein Gas zu verstehen, das unter den an der Oberfläche des Dampfkondensators herrschenden Bedingungen nicht kondensierbar ist. Die Dichte des nicht-kondensierbaren Gases soll nicht mehr als die Hälfte der Dichte des Kühlmitteldampfs bei der gleichen Temperatur betragen. Beim normalen Betrieb ist das nicht-kondensierbare Gas Luft, die entsprechend der Definition des Kühlmittels die erforderliche Dichte aufweist. In der Grenzfläche zwischen nicht-kondensierbarem Gas und .Kühlmitteldämpfen ist die nicht-kondensierbare Gasschicht eine obere Schicht, die noch eine nachweisbare Menge an nicht-kondensierbarem Gas enthält. Als Grenzfläche wird die höchste Stelle, an der 100-prozentiger Kühlmitteldampf nachweisbar ist, oder die niedrigste Stelle bezeichnet, an der nicht-kondensierbares Gas nachweis-

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bar ist. Da das nicht-kondensierbare Gas normalerweise Luft ist, wird in den nachstehenden Ausführungen auf Luft Bezug genommen»

Sobald sich beim Betrieb Gleichgewicht eingestellt hat, enthält die Luft über einer Grenzfläche Kühlmitteldämpfe in einem Konzentrationsgefälle, das von 100 °/o an der Grenzfläche bis auf 0 fo bei der Höhe eines Verbindungsweges zur Aussenatmosphäre abnimmt. Dieses Gefälle wird durch molekulare Diffusion der schwereren Kühlmitteldämpfe von der Grenzfläche in die darüber befindliche leichtere Luft und durch den Umlauf der Luft über der Grenzfläche infolge von V7ärmekonvektion verursacht. Unter den Arbeitsbedingungen wird durch die Turbulenz in der Gegend einer Grenzfläche, besonders in der Luft über einer Grenzfläche, eine zusätzliche Durchmischung von Kühlmitteldampf und Luft über der Grenzfläche herbeigeführt, wodurch die Menge der Kühlmitteldämpfe in dieser Luft weiter erhöht wird.

Da die Aufwärtsbewegung der Kühlmitteldämpfe, die sich an einem geringen Kühlmitteldampfverlust. durch die Austrittsöffnungen im oberen Teil des Gefässes bemerkbar macht, im allgemeinen schneller vor sich geht als die Abwärtsdiffusion der Luft und die Vermischung derselben mit den Kühlmitteldämpfen unterhalb einer Grenzfläche, erzielt die Luft keinen Reingewinn in ihrer Abwärtsbewegung in bezug auf die Grenzfläche. Infolgedessen hat sich herausgestellt, dass sich in der Wärmeabführzone und in der Kondensierzone eine Grenzfläche zwischen Luft und Kühlmitteldämpfen aufrechterhalten lässt.

Der Spiegel einer Grenzfläche zwischen Luft und Kühlmitteldämpfen wird niedriger gehalten als alle Verbindungswege von * den Zonen des Gefässes zur Aussenatmosphäre. Wenn man die Grenzfläche unter dieser Höhe hält, vermeidet man dadurch grosse Kühlmittelverluste an die Atmosphäre, wie sie auftreten wurden, wenn die Grenzfläche sich über einem Verbindungsweg

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zur Aussenatmosphäre befinden würde.

Der Spiegel der Grenzfläche zwischen Luft und Kühlmitteldäinpfen soll über der Höhe gehalten werden, in der das Kühlgut in direkten Kontakt mit dem flüssigen Kühlmittel kommt. Wenn die Grenzfläche unterhalb der Höhe des direkten Kontakts gehalten wird, können die sich bei der Wärmeabführung entwickelnden Kühlmitteldämpfe in der. Luft über der Grenzfläche Turbulenz erzeugen und sich mit der Luft mischen. Dadurch, dass die Grenzfläche über der Höhe des direkten Kontakts gehalten wird, vermeidet man diese Ursache des Veriaischens von Kühlmitteldämpfen und Luft. Der Abstand zwischen der Grenzfläche und der Höhe, in der das Kühlgut in direkten Kontakt mit dem flüssigen Kühlmittel kommt, ist verhältnismässig unwichtig, vorausgesetzt, dass er gross genug ist, damit die sich entwickelnden Kühlmitteldämpfe die Grenzfläche nicht wesentlich stören.

TJm die Grenzfläche in der Kondensierzone, unter der Höhe aller Verbindungswege zur Aussenatmosphäre zu halten, liegt die Oberseite"des Kondensators unterhalb aller solcher Verbindungswege. Die günstigste Ausgestaltung richtet sich nach der Höhe der Schwankung in der Menge des zugeführten Kühlgutes. Unter stetigen Beschickungsbedingungen, d.h. solchen Bedingungen, die kein Steigen oder Sinken der Grenzfläche verursachen, ist die vorteilhafteste Form ein schlanker dünner Kühler, der eine Verkleinerung in der Fläche der Grenzfläche gestattet und dadurch die Diffusion vermindert. Unter unstetigen Bedingungen jedoch, d.h. unter Bedingungen, die ein Steigen und Sinken der Grenzfläche verursachen, ist die günstigste Form des Kondensators ein Kühler, der in der senkrechten Ebene so kurz und in der waagerechten Ebene so lang und breit wie praktisch möglich ist. Durch diese Anordnung wird die senkrechte Strecke, über die hinweg die Grenzfläche beim Betrieb der Vorrichtung steigt und sinkt, verkleinert. Durch die Verkleinerung dieser Strecke vermindert sich wiederum die Ge-

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schwindigkeit, mit der sich die Grenzfläche entsprechend den Schwankungen in den Betriebsbedingungen bewegt, und dadurch wird das Ausmass des Vermischens über der Grenzfläche herabgesetzt. Die Ausbildung des Dampfkondensators stellt daher im allgemeinen einen Kompromiss zwischen den Erwägungen dar, die für stetige und unstetige Beschickung in Betracht kommen. Der Dampfkondensator kann eine einzige Einheit von geeigneter Grosse oder eine Kombination aus mehreren Einheiten sein.

Beim Betrieb des offenen Wärmeabfuhrsystems gemäss der Erfindung ist der Dampfüberlaufkanal imstande, den Dampf bei erheblichen Schwankungen in der Geschwindigkeit der Dampfentwicklung in der Wärmeabführzone durchzulassen, und praktisch die ganze Schwankung der Grenzfläche in dieser Zone wird auf die Dampfkondensierzone übertragen.

Das Vermischen von Kühlmitteldämpfen und Luft-kann eingeschränkt werden, wenn man die Turbulenz vermindert, die durch das Einführen und Austragen des Kühlgutes verursacht wird. Das Kühlgut soll in die Wärmeabführzone eingeführt werden, ohne dass dabei die Luft über der Grenzfläche wesentlich gestört wird, und ohne Luft unter die Grenzfläche einzuführen. Auch das Austragen des Kühlgutes aus dem Gefäss soll ohne wesentliche Störung der Luft über der Grenzfläche erfolgen.

Ein geeignetes Verfahren zum Einführen des Kühlgutes ist die Einführung durch eine Eintrittsöffnung, die in freier Dampfverbindung mit der Wärineabführzone steht. Wenn das Kühlgut eingeführt worden ist, wird es von der Eintrittsöffnung aus durch die Grenzfläche hindurch in der Wärmeabführzone abwärts gefördert. Die freie Verbindung zwischen der AussenatmοSphäre und der Wärmeabführzone ist wichtig, weil sie es ermöglicht, dass die Kühlmitteldämpfe die das Kühlgut bei seinem Durchtritt durch die Grenzfläche umgebende Luft verdrängen, ohne die Grenzfläche wesentlich zu stören oder Luft unter die Grenzfläche einzuführen.

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Die Turbulenz wird "beim Einführen des Kühlgutes durch die Eintrittsöffnung möglichst gering gehalten, indem man das Kühlgut langsam von der Eintrittsöffnung zur Grenzfläche.fördert. Die hierfür geeigneten Geschwindigkeiten richten sich nach der Grosse und Form der zu kühlenden Gegenstände. Vorzugsweise fördert man das Kühlgut von der Eintrittsöffnung zur Grenzfläche mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 30,48 m/ min. In besonders bevorzugter Weise wird das Kühlgut von der Eintrittsöffnung zur Grenzfläche mit einer Geschwindigkeit von weniger als 15,24 m/min gefördert.· Vorzugsweise vermeidet man auch jegliche Stürzbewegung, die Turbulenz verursachen könnte.

Das Kühlgut wird vorzugsweise durch einen Eintrittskanal von der Eintrittsöffnung ztir Grenzfläche gefördert. Die Aufgabe des Eintrittskanals ist es, die offene Fläche in der Eintrittszone etwas zu begrenzen und dadurch Konvektionsströme und das aus der EintrittsÖffnung unter unstetigen Beschikkungsbedingungen ausgestossene Luftvolumen zu vermindern. Der Eintrittskanal dient ferner dazu, die Wirkung von Strömungen in der umgebenden Luft zu vermindern» Dieser Kanal soll aber nicht die freie Dampfverbindung zwischen der Wärmeabführζone und der Eintrittsöffnung einschränken.

Zur Förderung des Kühlgutes von der Eintrittsöffnung zur Wärmeabführzone können verschiedenartige Fördervorrichtungen verwendet v/erden. Geeignete Fördervorrichtungen für festes Gut sind Bandförderer, z.B. Bänder aus Drahtnetz \md sonstige durchlochte oder undurchlässige Bänder, Schneckenförderer, Vibrationsförderer mit kurzem Hub und dergleichen. Diese Fördervorrichtungen sollen so ausgewählt werden, dass in der Luft über der Grenzfläche zwischen Luft und Kühlmitteldämpfen möglichst wenig Turbulenz herrscht, und dass eine freie Verbindung zwischen der Aussenatmosphäre und der Warmeabführζone vorhanden ist. Flüssiges Gut kann durch die Eintrittsöffnung z.B. durch Herabfliessenlassen durch eine Rinne oder Leitung eingeführt werden, von wo aus es in ein Kühlmittelbad fällte

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Sobald die Flüssigkeit gefroren ist, kann sie als fester Stoff gehandhabt werden. Flüssigkeiten, die nicht gefroren, sondern nur gekühlt werden sollen, lassen sich am besten behandeln, wenn man sie zunächst in einen Behälter einschliesst.

Ein anderes Verfahren zum Einführen von Kühlgut in die Wärmeabführzone, das sich für Flüssigkeiten und halbfeste Stoffe eignet, ist das Einpumpen unter die Grenzfläche durch¹ein Rohr, das zur Atmosphäre hin nicht offen ist. Wenn das Kühlgut in dieser Weise eingeführt wird, ist es wesentlich, dass das Rohr mi't einem zusammenhängenden Gutstrom gefüllt ist, damit praktisch keine Luft und kein sonstiges nicht-kondeneierbares Gas unter die Grenzfläche gelangt. Die Einführung von Luft unter die Grenzfläche würde zum Vermischen von Luft und Kühlmitteldämpfen führen. Für flüssigeres Gut kann man die zum Fördern von Nahrungsmitteln bekannten Pumpen verwenden, und für halbfeste Stoffe, wie Kuchenteig, kann man Strangpressen verwenden.

Wenn das Gut durch die Wärmeabführζone gefördert worden ist, wird es aus dem Gefäss ausgetragen, indem es aufwärts durch die Grenzfläche hindurch und durch eine Austrittsöffnung, die mit der Wärmeabführzone in freier Dampfverbindung steht, aus dem Gefäss heraus gefördert wird. Hierbei wird die Turbulenz möglichst gering gehalten, indem das Gut langsam aufwärts von der Grenzfläche zur Austrittsöffnung gefördert wird. Vorzugsweise wird das Gut mit den gleichen Geschwindigkeiten aufwärts gefördert, die für die Förderung durch die Eintrittsöffnung zur Grenzfläche angegeben sind. Bei der Aufwärtsförderung des Gutes werden die Kühlmitteldämpfe durch Luft verdrängt. Die Fördervorrichtungen zum Austragen des Gutes aus dem Gefäss können die gleichen sein, die zum Fördern von festem Gut von der Eintrittsöffnung zur Wärmeabfuhrζone beschrieben worden sind. Ferner kann, analog den oben beschriebenen Methoden zum Einführen des Kühlgutes in das Gefäss, das Kühlgut aus der Wärmeabführzone und/oder dem Gefäss auf beliebige Weise aus-

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getragen werden, vorausgesetzt, dass dadurch die Luft über der Grenzfläche nicht gestört und im wesentlichen keine luft unter die Grenzfläche eingeführt wird. Es wurde z.B. oben erwähnt, dass flüssige und halbfeste Stoffe, die eingefroren werden sollen, durch ein zur Atmosphäre hin nicht offenes Rohr unter die Grenzfläche eingeführt werden können. In ähnlicher Weise kann das Kühlgut auch aus der Wärmeabfuhr ζ one und/oder dem Gefäss durch ein Rohr .ausgetragen v/erden. In diesem Falle braucht der flüssige oder halbfeste Stoff, der eine Abdichtung zwischen dem Inneren des Gefässes und der Aussenatmosphäre bildet, nicht notwendigerweise aus dem Kühlgut selbst zu bestehen. Man kann hierzu vielmehr jeden beliebigen flüssigen oder halbfesten Stoff verwenden, in welchem Falle das behandelte Kühlgut aus der Wärmeabfuhrζone und/oder dem Gefäss durch diesen flüssigen oder halbfesten Stoff hindurch ausgetragen wird.

Yerluste an Kühlmitteldämpfen lassen sich ferner durch Verminderung der Wirkung von Strömungen in der umgebenden Luft auf die Luft über der Grenzfläche in dem Gefäss herabsetzen. Dies erreicht man, indem man das Wärmeabführgefäss mit einem Deckel vorsieht, dessen Öffnungen nach aussen hin die geringstmögliche Fläche einnehmen, die noch erforderlich ist, damit die Vorrichtung richtig arbeitet. Unter stetigen Beschickungsbedingungen sind die Diffusionsverluste durch die Öffnung nach aussen um so kleiner, je kleiner die Fläche der Öffnung ist. Arbeitet man andererseits unter unstetigen Beschickungsbedingungen, so soll die Fläche der Öffnung vorzugsweise so gross sein, dass die atmosphärische Luft, die durch die Öffnung eingesaugt wird, wenn die Grenzfläche fällt, nicht mit einer solchen Geschwindigkeit eintritt, dass dadurch "eine wesentliche Turbulenz in der Luft über der Grenzfläche erzeugt wird. Der Deckel verhindert auch gleichzeitig das Eintreten von Staub aus der Luft. Die Fläche der Öffnung nach aussen hin kann durch Heben oder Senken des Deckels eingeregelt werden,

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Um einen Druckausgleich unter unstetigen Beschickungsbedingungen KU ermöglichen und gleichzeitig die durch Wärmekonvektion und Strömungen der umgebenden Luft verursachte Turbulenz zu vermeiden, soll sich vorzugsweise über der Wärmeabführzone eine ruhige Zone befinden, die eine ruhige Luftmasse enthält, welche sich nur in Übereinstiininung mit der senkrechten Bewegung der Grenzfläche bev/egt, und über der sich ein Verbindungsweg zur Aussenatmosphäre, wie eine Öffnung nach aussen hin, befindet, die in freier Darr,pfverbindung mit der Grenzfläche steht.

Wenn die ruhige Zone ein hinreichendes Volumen hat, dann ermöglicht sie dein System, erhebliche Schwankungen in der Geschwindigkeit, mit der das Kühlgut eingeführt wird, ohne merkliche Steigerung der Verluste an Lösungsmitteldämpfen zu vertragen. Eine grosse ruhige Zone stellt in ihrem unteren Bereich eine Art Vorratsbehälter für Luft dar, der zusammen mit der Grenzfläche steigt mid sinkt, aber niemals durch die Öffnung nach aussen gelangt. Da ein Vermischen in der ruhigen Zone praktisch nicht stattfindet, enthält die Luft in dem oberen Bereich der Zone, die beim Steigen der Grenzfläche durch die obere Öffnung über der Zone nach aussen gelangt, nur eine verhältnismässig kleine Konzentration an Kühlmitteldämpfen.

Es stehen zahlreiche Beruhigungsmittel zur Verfugung, die die Wärmekonvektion und Strömungen der Aussenluft in der ruhigen Zone unterdrücken und dabei doch einer Luftmasse gestatten, sich in Übereinstimmung mit der senkrechten Verschiebung einer Grenzfläche zu bewegen, und die eine freie Dampfverbindung zwischen dem Inneren des Gefässes oder Gehäuses und der Aussenatmosphäre ermöglichen. Geeignete Beruhigungsmittel sind entsprechend ausgebildete"Stauplatten, locker gepacktes Material, wie Glaswollefasern, und Bienenwabenkörper. Vorzugsweise sollen die Beruhigungsmittel die allgemeine Strömungsrichtung

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in der ruhigen Zone auf die senkrechte Richtung beschränken, ohne dabei eine wesentliche Änderung in der Geschwindigkeit oder der Richtung zu verursachen, mit bzw. in der die Luft sich durch die ruhige Zone bewegt, da solche Änderungen leicht Turbulenz hervorrufen können. Das bevorzugte Mittel, um diese Beruhigung herbeizuführen, ist ein senkrecht stehender Bienenwabenkörper, der einer Reihe von dicht gepackten, parallelen, senkrecht stehenden Röhren von kleinem Durchmesser ähnelt.

Der Spiegel der "Grenzfläche zwischen Luft und Kühlmitteldämpfen ist im allgemeinen nicht der gleiche in dem ganzen Gefäss. Wie bereits erwähnt, liegt der Spiegel der Grenzfläche in der Dampfkondensierzone niedriger als in der Wärmeabführzone. Wenn Eintritts- und Austrittskanäle vorhanden sind, liegt der Spiegel der Grenzfläche in der Wärmeabführzone im allgemeinen niedriger als in der Eintritts- und der Austrittszone. Diese Unterschiede in den Spiegeln der Grenzfläche beruhen! auf Unterschieden in der Temperatur und dem Widerstand gegen die Dampfströmung in den verschiedenen Zonen.

Die Temperatur ist nämlich in einer gegebenen Höhe des Gefässes nicht notwendigerweise in allen Zonen die gleiche. Da das flüssige Kühlmittel mit dem Kühlgut in der Wärmeabführzone in Berührung kommt, ist die Temperatur in dieser Zone gewöhnlich etwas niedriger als in der Eintritts- und in der Austrittszone. Das Ausmass dieser Temperaturdifferenz wird durch den Grad der Isolierung zwischen den Zonen, d.h. durch den Umstand beeinflusst, ob Eintritts- oder Austrittskanäle vorhanden sind. Die Temperatur in der Eintrittszone wird weiter erhöht, wenn verhältnisrnässig warmes Kühlgut eingeführt wird.

Infolge der Wirkung der Temperatur auf die Dichte von Gasen weisen die Gase in der Eintritts- und der Austrittszone wesentlich niedrigere Dichten auf als die Gase in der Wärmeabführzone. Bei 10 bis 20° 0 beträgt die Dichte von Gasen z.B. nur etwa 80 $ der Dichte, die die gleichen Gase bei einer ty-

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pischen Dampfkondensatortemperatur von -43° 0 aufweisen« Da die dichteren Gase in der Wärmeabführzone einen höheren statischen Druck ausüben als die weniger dichten Gase in der Eintritts- und der Austrittszone, liegt der Spiegel der Grenzfläche in der Wärmeabfuhrzone gewöhnlich etwas niedriger ■ als in den wärmeren Zonen. Im Sinne der Erfindung wird es durch die verhältnismässig ungehinderte Strömung von Kühlmitteldämpfen aus der Wärmeabführzone in die Dampfkondensierzone möglich, die Dampfspiegel in der Eintritts- und der Austrittszone so niedrig zu halten, dass keine hochgelegenen Kanäle für den Eintritts- und den Austrittsförderer erforderlich sind.

Die Durchführung der Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Methode zum direkten Zusammenbringen des Kühlgutes mit dem flüssigen Kühlmittel beschränkt. Das Kühlgut kann z.B„ durch Eintauchen in ein Bad des flüssigen Kühlmittels, durch Besprühen mit flüssigem Kühlmittel oder anderweitig mit dem Kühlmittel in Berührung gebracht werden. Der Wärmeentzug kann durch kontinuierlichen Kontakt des Kühlgutes mit dem flüssigen Kühlmittel erfolgen, bis die gewünschte Wärmemenge abgeführt worden ist, oder er kann mit Unterbrechungen erfolgen, indem das Kühlgut zunächst nur so lange mit dem Kühlgut zusammengebracht wird, bis ein Teil der gewünschten Wärmemenge abgeführt ist, und dann mit dem Kühlmittel ausser Kontakt gebracht wird, so dass innere Spannungen durch Kältefluss der entstandenen Eishülle beseitigt werden, bevor der Kontakt des Kühlgutes mit dem flüssigen Kühlmittel wieder aufgenommen wird.

Gemäss der Erfindung können die Nahrungsmittel mit Hilfe herkömmlicher Förderer durch die Wärmeabführζone gefördert werden. Die Bewegung des Kühlgutes durch die Wärmeabführzone kann z„B. durch einen Strom flüssigen Kühlmittels, einen sich über die Oberfläche einer Masse flüssigen Kühlmittels hinweg bewegenden Gasstrom, eine Förderschnecke, ein durchlochtes

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Förderband oder auf ähnliche Weise erfolgen. Wenn die erste Berührung zwischen festen Nahrungsmitteln und flüssigem Kühlmittel auf einem Förderband stattfindet, so soll dieses Förderband nur eine möglichst geringe Berührungsfläche mit den Nahrungsmitteln haben, damit die Nahrungsmittel nach Möglichkeit an dem Förderband nicht anfrieren. Ein für diesen Zweck geeignetes Förderband besteht aus Drahtnetz und ist mit Nadelspitzen ausgestattet, auf denen das Kühlgut aufliegt. Auch Drahtnetzförderbänder mit einem kein Haftvermögen aufweisenden Belag, z.B. aus Polytetrafluoräthylen, können geeignet sein.

Die folgende Beschreibung an Hand von Fig. 1 und 2 erläutert eine besondere Ausführungsform der Erfindung, nämlich das Einfrieren von festen Nahrungsmittelteilchen. Die Nahrungsmittelgefriervorrichtung weist ein isoliertes offenes Gefriergefäss 1 auf, welches eine Eintrittszone 2, eine Wärmeabführzone 3 und eine Austrittszone 4 enthält. Nahrungsmittelteilchen 5 werden durch die Eintrittsöffnung bei 6 zugeführt und von dem Förderband 8 abwärts in den Eintrittskanal 7 gefördert. Das Förderband 8 besteht aus Drahtnetz und ist mit Leisten 9 versehen, deren Höhe und Abstände sich nach der Art der zu kühlenden Nahrungsmittel richten.

Die Nahrungsmittelteilchen werden abwärts durch die Grenzfläche 1Q zwischen Luft und Kühlmitteldämpfen gefördert und fallen dann in eine Masse aus flüssigem Kühlmittel 11 in einer Schnellgefrierpfanne 12. Wenn das Gefriergut abwärts gefördert wird, wird die Luft aus den Zwischenräumen zwischen den Nahrungsmittelteilchen durch schwere Kühlmitteldämpfe verdrängt. Die Nahrungsmittelteilchen fallen frei von dem Förderband 8 herab und tauchen im allgemeinen unter die Oberfläche des flüssigen Kühlmittels. Dies führt zur schnellen Bildung einer gefrorenen Kruste oder Hülle auf den Nahrungsmittelteilchen. Dann steigen die Teilchen wieder nach oben und schwimmen auf der Oberfläche des flüssigen Kühlmittels, da

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dessen Dichte höher ist als diejenige der Nahrungsmittel. Durch das heftige Sieden des Kühlmittels, welches durch die den Nahrungsmitteln entzogene Wärme verdampft, werden die Nahrungsroittelteilchen, die sonst bei ihrem Herabsinken in das Kühlmittel zusainmenfrieren könnten, voneinander getrennt. Sobald sich erst einmal die gefrorene Kruste auf der Oberfläche der Nahrungsmittelteilchen gebildet hat, können sie nicht mehr aneinanderheften. Durch die schnelle Bildung der gefrorenen Kruste wird auch gewährleistet, dass natürliche Flüssigkeiten und Zusätze nicht aus den Nalirungsmittelteilchen verlorengehen.

Die Tiefe der Flüssigkeit in der Pfanne 12 muss ausreichen, damit die von dem Förderband herabfallenden Nahrungsmittelteilchen nicht mit dem Boden der Pfanne in Berührung kommen. Die Pfanne 12 wird durch die einstellbare Umlaufpumpe 13 mit flüssigem Kühlmittel gespeist. Durch die Stauplatte 14 wird an der Oberfläche des Kühlmittels in der Pfanne eine stetige Strömung erzeugt, wodurch eine rasche Bewegung der Nahrungsmittel aus dem Bereich des freien Falles zur Überlaufsteile hin ohne Rückforderung an irgendeiner Stelle der Pfanne gewährleistet wird. Durch Steuerung der Zeitdauer, für die die Nahrungsmittel in der Pfanne bleiben, lässt sich der gewünschte Gefriergrad erzielen.

Die Strömung des flüssigen Kühlmittels aus der Pfanne 12 spült die Nahrungsmittel auf das Austrittsförderband 16, das ebenfalls aus Drahtnetz besteht und mit breiteren und höheren Leisten 17 versehen ist als das Eintrittsförderband 8, sonst aber ähnlich ausgebildet ist. Da die gefrorenen Nahrungsmittel nunmehr aufgestapelt werden können, ohne zusammenzuhaften, bewegt sich das Austrittsförderband 16 langsamer als das Eintrittsförderband 8. Wenn die gefrorenen Nahrungsmittel aufwärts durch die Grenzfläche 10 zwischen der Luft und den Kühlmitteldämpfen durch den Austrittskanal 18 zur Austrittsöffnung 19 gefördert werden, werden die schweren Kühlmitteldämpfe

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in den Zwischenräumen zwischen den Nahrungsmittelteilchen durch Luft verdrängt und strömen abwärts zur Wärmeabführzone. Das durch das Austrittsförderband hindurch ablaufende flüssige Kühlmittel sammelt sich in dem Sumpf 20.

Die in der Gefrierpfanne 12 oder anderwärts entwickelten Kühlmitteldämpfe strömen aus der Wärmeabführzone 3 durch den Dampfüberlaufkanal 21 in die Dampfkondensierzone 22, die sich in dem gleichen G-efäss befindet und mit der Wärmeabführzone eine gemeinsame Wand hat. Obwohl man im allgemeinen in der Dampfkondensierzone einen einzigen Kondensator verwendet, kann man gegebenenfalls auch mit einem mehrteiligen Kondensator arbeiten. Die durch den Überlaufkanal strömenden Kühlmitteldämpfe schieben den freihängenden biegsamen Vorgang 23 zur Seite, der von oberhalb des oberen Endes des DampfÜberlaufkanals 21 und der Höhe der Grenzfläche 10 mindestens bis zu der höchsten Stelle reicht, bis zu der die Grenzfläche in der Dampfkondensierzone bei maximaler Kühlgutzufuhr steigen kann. Die schweren Kühlmitteldämpfe füllen die Kondensierzone vom Boden her an, treiben die über.ihnen gelegene Luft vor sich her und werden von dem aus parallelen Rippenrohrbündeln bestehenden Dampfkondensator 24 kondensiert. Der Kondensator ist der Verdampfer einer normalen Tiefkühlvorrichtung, die mit Ammoniak oder einem Fluorkohlenwasserstoff als Kühlmittel arbeitet, und erzeugt eine zum Kondensieren der Kühlmitteldämpfe geeignete Oberflächentemperatur. Das von dem Dampfkondensator 24 kondensierte flüssige Kühlmittel wird durch eine nicht dargestellte Leitung in den Sumpf 20 zurückgeführt.

Da die Geschwindigkeit, mit der sich die Kühlmitteldämpfe entwickeln, von der Geschwindigkeit der Zuführung der einzufrierenden Nahrungsmittel abhängt, steigt und fällt die Grenzfläche 10. Da der biegsame Vorhang 23 der Strömung der Kühlmitteldämpfe kaum Widerstand entgegensetzt, werden die Schwankungen des Spiegels der Grenzfläche in dem Gefriergefäss auf einem Minimum gehalten. Daher sind hochgelegene Einlass- und

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Auslasskanäle nicht erforderlich, um die Kühlmitteldampfverluste auf einer annehmbaren Höhe zu halten.

Auch der Spiegel der Grenzfläche in der Dampfkondensierzone steigt und fällt je nach der Geschwindigkeit der Zuführung der Nahrungsmittel zur Wärmeabführzone. Beim Betrieb mit der maximal-en Pördergeschwindigkeit der Nahrungsmittel in und durch die Wärmeabführzone befindet sich die Grenzfläche bei etwa 2/3 der Höhe des Kondensators 24, wie es bei 25 dargestellt ist. Der über dem Spiegel 25 befindliche Teil des Kondensators liefert eine zusätzliche Kondensierfläche für den Pail eines plötzlichen Ansteigens oder einer schlechten Verteilung der Dämpfe. Unter Leerlaufbedingungen, wenn, keine Nahrungsmittel durch das Gefäss gefördert werden, befindet sich die Grenzfläche etwas oberhalb der Unterseite des Kondensators, wie es durch den Grenzflächenspiegel 26 dargestellt ist.

Der Verlust von Kühlmitteldämpfen aus dem Dampfraum in der Kondensierzone wird durch Verzögerung der Wärnekonvektion und der umgebenden Luftströmungen in diesem Bereich vermindert. Der bienenwabenförmige Körper 27 aus mit Phenolharz getränktem Papier ist über der ganzen Pläche des Kondensators angeordnet, um dort eine ruhige Zone zu schaffen. Der über der Oberseite des Bienenwabenkörpers 27 angeordnete Staubdeckel 28 hat die Aufgabe, in der Luft mitgeführten Staub fernzuhalten, ohne die Atmung in den Bienenwabenkanälen zu beschränken.

Über der Wärmeabführzone ist kein Bienenwabenkörper vorgesehen. Der Deckel 29 befindet sich über der grössten Höhe, die der Spiegel der Grenzfläche erreichen kann, und auch höher als die Oberseite des Dampfüberlaufkanals 21.

Die Höhe des Kondensators kann innerhalb weiter Grenzen variieren, sofern nur die höchste Stelle, die die Grenzfläche in der Kondensierzone bei maximaler Kühlgutzuführung erreichen kann, unter dem niedrigsten Spiegel des Dampfüberlaufkanals

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liegt. Die Höhe des Bodens der Kondensiersone kann unter derjenigen des Bodens der Wärmeabführζone liegen, in welchem Falle eine Pumpe erforderlich sein kann, um das kondensierte Kühlmittel im Kreislauf zu führen.

Beim Einfrieren von Nahrungsmitteln von hohem Feuchtigkeitsgehalt, besonders wenn sie in Stücke oder Scheiben geschnitten sind, oder beim unmittelbaren Gefrieren von Nahrungsmitteln, die weissgesotten oder anderweitig mit vrässrigen Salzlösungen behandelt worden sind, wie es gevröhnlich durchgeführt v/ird, kann es zu einer starken Feuchtigkeitsaufnähme in das Gefriergefäss kommen. Der Dampf des bevorzugten Kühlmittels, nämlich Dichlordifluormethan, bildet in Gegenwart von Wasserdampf bei Temperaturen zwischen etwa O und 7 C ein kristallines oder halbfestes Hydrat. Wenn dieses Hydrat sich beim Gefrieren auf den Nahrungsmitteln abscheidet, kann es ihnen beim Auftauen ein hässliches, schaumiges Aussehen verleihen, weil sich bei der Zersetzung des Hydrats in Dichlordifluormethandampf und Wasser Schaum bildet.

Durch das 'Vollsetzen des Kondensators· 24 mit Eis oder Hydrat wird der Wirkungsgrad des Kondensators herabgesetzt und möglicherweise die Dauer des Gefriervorganges verkürzt, so dass die Anlage von Zeit zu Zeit zwecks Instandhaltung stillgelegt werden muss. Gegebenenfalls kann der Kühler in Abschnitte eingeteilt sein, von denen einige durch einen inneren Heizgasstrom erhitzt werden können, um Eis oder Hydrat zu entfernen, während die übrigen Abschnitte weiter arbeiten. Einige der Abschnitte können auch im Verlaufe von Leerlaufperioden völlig stillgelegt werden.

Da die Kondensierzone von der Wärmeabführsone im wesentlichen isoliert liegt und vorzugsweise mit einer ΐ/ärmeisolation ver- ■ sehen ist, ist es möglich, die Dampfkondensierzone oder die., Wärmeabführzone der Vorrichtung zu reinigen, ohne dass die jeweils andere Zone sich dabei anwärmt, i'erner wird durch diese

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Anordnung die Zeitdauer der Unterbrechungen des Gefrierverfahrens zwecks Reinigung auf ein Minimum herabgesetzt.

Beim Anlaufen des Gefriervorganges wird Luft aus der WärmeabfiüirKone und der Dampfkondensieraone durch Kühlmitteldämpfe verdrängt, die dem Gefäss 1 z„B. aus einem Vorratsbehälter oder einem Versandzylinder 30 zugeführt werden und in die Dainpfkondensiersone 22 strömen, bevor der Dampfkondensator 24 auf die Arbeitstemperatur gekühlt wird. Auf diese Weise wird feuchte Luft aus dem Bereich des Kondensators entfernt, ohne dass die Wärmeaustauschflächen vereisen. Wenn der Spiegel der Kühlmitteldämpfe die Oberseite des Dampfkondensators 24- erreicht, wird die Temperatur des Kondensators unter den Siedepunkt des flüssigen Kühlmittels herabgesetzt. Nun wird Kühlmittel in das Gefäss als Flüssigkeit oder Dampf, vorzugsweise als Flüssigkeit, eingeführt. Mt dem Gefrieren von Kahrungsroitteln beginnt man, sobald genügend flüssiges Kühlmittel vorhanden ist, um eine Flüssigkeitsströmung durch die Pumpe und die Gefrierpfanne 12 zu ermöglichen. Alles überschüssige Wasser oder sonstige Flüssigkeit, die zusammen mit den Nahrungsmitteln durch die Eintrittsöffnung 6 eingeführt wird, gelangt durch die Eintrittsfördervorrichtung 8 in den Reinigungsbereich 31 und wird durch das Ventil 32 ausgetragen.

Zur Instandhaltung der Anlage oder am Ende eines Gefriervorganges wird das Kühlmittel aus dem Gefriergefäss durch die Pumpe 33 abgezogen und in das Lagergefäss 34 gepumpt, das ein geeignetes Fassungsvermögen aufweist, um das ganze Kühlmittel aus dem Gefriersystem aufzunehmen, und so ausgebildet ist, dass es den Druck aushalten kann, der sich ausbildet, wenn das Kühlmittel Raumtemperatur annimmt. Das Lagergefäss 34 kann ' sich über oder unter dem Boden des Gefriergefässes befinden.

Wenn der Gefriervorgang nach längerem Stillstand der Anlage wiederaufgenommen wird, wird Luft aus der Wärmeabführzone und der Dampfkondensierzone durch Kühlmitteldämpfe verdrängt, die

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aus dem lagergefäss 30 oder dem Lagergefäss 34 durch das Ventil 35 strömen, "bevor der Dampfkondensator 24 auf die Arbeitstemperatur gekühlt wird. Wenn der Spiegel der Kühlmitteldämpfe das obere Ende des Dampfkondensators 24 erreicht, wird die Temperatur des Kondensators unter den Siedepunkt des flüssigen Kühlmittels gesenkt. Wenn alles flüssige Kühlmittel aus dem Gefäss 34 verdampft ist, kann Schlamm oder Rückstand,>der etwa in dem Gefäss hinterbleibt, durch das Ventil 36 abgezogen werden. Ergänzungskühlmittel wird dann aus dem Lagerbehälter 30 nach Bedarf zugeführt. In dem Gefäss 34 können zwei verschiedene Arten von Schlamm oder Rückstand hinterbleiben, nämlich solcher, der in dem Kühlmittel löslich ist, und solcher, der darin unlöslich ist. Der letztere kann gegebenenfalls aus dem Kühlmittel auf seinem Weg vom Sumpf 20 zum Gefäss 34, z.B. durch ein grobes Filter, entfernt werden, das zwischen der Pumpe 33 und dem Gefäss 34 eingebaut ist.

Alle Teile der Gefriervorrichtung, die mit Nahrungsmitteln in Berührung kommen, sollen aus Werkstoffen gefertigt sein, die sich nach den gleichen Methoden reinigen lassen, nach denen . Nahrungsmittelverarbeitungsanlagen normalerweise gereinigt werden. Das Eintrittsförderband 8 kann während des Betriebs immer dann gereinigt werden, wenn sich Eis oder Nahrungsmittelabfälle auf dem Förderband angesammelt haben. Das Förderband kann auf seiner Rückseite mit einer geeigneten Flüssigkeit gewaschen werden, die aus der Sprühverteilerleitung 37 zugeführt wird, wodurch Überbleibsel von dem Förderband abgelöst und aus dem Gehäuse durch das Ventil 32 abgezogen werden. Eine Luftverteilerleitung 38 kann verwendet werden, um Luft durch das Förderband zu blasen und dadurch Wasser von dem Förderband zu entfernen, bevor die Nahrungsmittel darauf abgelagert werden.

Wenn das Eintreten von Reinigungslösung en in das Kondensator gehäuse beim Reinigen der Wärmeabfuhrzone verhindert werden soll, muss der Dampfüberlaufkanal 21 geschlossen werden. Wenn

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dieser Kanal als senkrechte verschiebbare Platte ausgebildet ist, kann man die Höhe des Kanals ändern oder ihn auch im Bedarfsfalle vollständig schlie3sen. Da der untere Rand des Kanals zwischen den beiden Zonen den unteren Spiegel der Grenzfläche in der Wärmeabführzone bestimmt, ist es durch Einstellen der Höhe des unteren Randes möglich, die Wirkungen der Turbulenz in der Wärmeabfuhrζone auf die Mitnahme von, luft durch die durch den Kanal strömenden Kühlmitteldämpfe auf ein Minimum zu beschränken. Änderungen in der Geschwindigkeit des Förderbandes und in der Methode des Zusammenbringens des Kühlgutes mit dem flüssigen Kühlmittel beeinflussen ebenfalls die Turbulenz in der Wärmeabfuhrζone.

Zwischen der Wärmeabfuhrzone und der Dampfkondensierzone kann in einer Höhe nahe dem Bc ι der gemeinsamen Wand ein verschliessbarer, normalerweise geschlossener Durchtrittskanal 39 von steuerbarer Grosse vorgesehen sein, um die Rückgewinnung des Kühlmittels zu erleichtern, bevor die Vorrichtung aus irgendeinem Grunde geöffnet wird. Die Rückgewinnung von Kühlmittel durch den Kanal 39 wird erleichtert, wenn der Boden der Dampfkondensierzone niedriger liegt als der Boden der Wärmeabführzone. Hierbei wird der Sumpf 20 nicht als zum "Boden der Wärmeabfuhrζone" gehörig angesehen. Wenn keine Nahrungsmittel zugeführt werden, sinkt die Grenzfläche bei fortgesetztes Betrieb des Kondensators sehr schnell unter den Spiegel 10, wodurch Kühlmittelverluste beim öffnen der Wärmeabführzone vermindert werden.

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Claims (10)

1. E.I. du Pont de Nemours 1. April 1971

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   Patentansprüche

   Verfahren zum Abführen von Wärme aus Kühlgut durch direkten Kontakt des Kühlgutes in einer Wärmeabführzone eines offenen G-efässes mit einem siedenden, flüssigen, gesättigten, fluor substituierten Cj- Ms C^,-Kohlenwasserstoff als Kühlmittel, dessen Dampfdruck bei seinem normalen Siedepunkt mindestens das Doppelte desjenigen der Luft von der gleichen Temperatur beträgt, unter Aufrechterhaltung einer Grenzfläche zwischen einem nicht-kondensierbaren. Gas und Kühlmitteldämpfen in dem Gefäss mit Hilfe eines in dem Gefäss auf einer Temperatur unterhalb des normalen Siedepunktes des Kühlmittels befindlichen Dampfkondensators, wobei die Grenzfläche unterhalb der Höhe aller in freier Dampf verbindung mit der Y/ärmeabführzone stehenden Verbindungswege zur Aussenatmosphäre, aber über der Höhe gelegen ist, in der das Kühlgut mit dem flüssigen Kühlmittel in direkten Kontakt kommt, wobei das Kühlgut in das Gefäss eingeführt und aus dem Gefäss ausgetragen viird, ohne die Grenzfläche wesentlich zu stören, und ohne eine bedeutende Menge nicht-kondensierbares Gas unter die Grenzfläche einzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass man mittels eines in einer an die Wärmeabführzone angrenzenden und mit ihr in Dampfverbindung stehenden Dampfkondensierzone befindlichen Dampf kondensators eine erste Grenzfläche in der Wärmeabführzone und eine zweite, niedriger als die erste Grenz-

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   fläche gelegene Grenzfläche in der Dampfkondensierzone des Gefässes erzeugt und aufrechterhält, praktisch alle in der • Wärmeabführzone erzeugten und in die Dampfkondensierzone gelangten Kühlmitteldämpfe kondensiert und das kondensierte Kühlmittel aus der Dampfkondensierzone in die Wärmeabführzone zurückleitet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man

   die in der Wärmeabführzone erzeugten und in die Dampfkondensierzone gelangten Kühlmitteldämpfe durch ein Dampfströmungsregelorgan leitet und zum Boden des Dampfkondensators hin lenkt, wo sie kondensiert werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Kühlgut feste Nahrungsmittel, als nicht-kondensierbares Gas Luft und als Kühlmittel ein solches mit einem normalen Siedepunkt von +25° C bis -50° C verwendet, dessen Dampfdichte bei seinem normalen Siedepunkt mindestens das Dreifache der Dichte der luft bei der gleichen Temperatur beträgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, dass man als Kühlmittel Dichlordifluormethan verwendet.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1 bis 4, bestehend aus

   (A) einem offenen Gefäss,

   (B) einer in dem Gefäss befindlichen und zur Aufnahme von flüssigem Kühlmittel geeigneten Wärmeabfuhrzone,

   (C) einem in dem Gefäss befindlichen Dampfkondensator zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Grenzfläche zwischen nicht-kondensierbarem Gas und Kühlmitteldämpfen,

   (D) Organen zum Einführen des Kühlgutes in die Wärmeabführzone ,

   (E) Organen zum Fördern des Kühlgutes durch die Wärmeabführzone ,

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   (F) Organen in der Wärmeabfuhrζone, um das Kühlgut in direkten Kontakt mit flüssigem Kühlmittel zu "bringen, und .

   (G) Organen zum Fördern des Kühlgutes aus dem Gefäss,

   dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem

   (1) in dem Gefäss eine Dampfkondensierzone, in der der Dampfkondensator in einer solchen Höhe angeordnet ist, dass seine Oberseite sich unterhalb der Höhe aller Verbindungswege aus der Zone zur AussenatmοSphäre befindet, und die von der Wärmeabführzone durch eine senkrecht geneigte Viand getrennt ist, in der sich eine die Dampfverbindung zwischen beiden Zonen herstellende Öffnung befindet, welche tiefer als jedwede aus dem Gefäss zur AussenatmοSphäre führende Öffnung gelegen ist, und

   • (2) eine Anordnung aufweist, um flüssiges Kühlmittel aus der' Dampf kondensier zone zur Wärmeabführζone zu leiten.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zwischen den Zonen eine langgestreckte Öffnung von steuerbarer Grosse ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dampfkondensator und der Öffnung zwischen den beiden Zonen ein Regelorgan für die Kühlmitteldampfströmung vorgesehen ist„
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dasa das Regelorgan für die Kühlmitteldampfströmung ein freihängender biegsamer Vorhang ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Wärraeabführzone und der DampfkondeiiBierzone in der Nähe des Bodens der vertikal geneigten Wand ein verschliessbarer Durchtrittskanal von steuerbarer Grosse

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   vorgesehen ist, und dass der Boden der Darapfkondensierzone . tiefer liegt als der Boden der Warmeabfuhraone.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Sumpf zur Aufnahme von Flüssigkeit und einen Deckel für die Dampfkondensierzone, der mit abnehmbaren Abdichtungen . für die Verbindungswege zur AussenatmοSphäre ausgestattet ist.

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