DE2418788A1

DE2418788A1 - Verfahren und vorrichtung zum schockgefrosten

Info

Publication number: DE2418788A1
Application number: DE2418788A
Authority: DE
Inventors: Werner Andrews; Alfred Wielpuetz
Original assignee: Kohlensaeurewerk Deutschland GmbH
Current assignee: Kohlensaeurewerk Deutschland GmbH
Priority date: 1974-04-19
Filing date: 1974-04-19
Publication date: 1975-10-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schockgefrosten Die Konservierung von Lebensmitteln, tierischen Organen zur Verarbeitung in der pharmazeutischen Industrie und anderem Gut durch Gefrieren hat in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Um einen Feuchtigkeitsverlust des zu gefrierenden Gutes zumindest weitgehend zu vermeiden oder gar zu verhindern, ist es wichtig, daß das Gut möglichst schnell auf sehr tiefe Temperaturen herabgekühlt wird.
Für das Schockgefrosten sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, wobei z. B. flüssiger Stickstoff oder auch flüssige Kohlensäure als Gefriermittel eingesetzt werden. Die Verwendung von flüssiger Kohlensäure hat gegenüber flüssigem Stickstoffden Vorteil, daß infolge der bakteriostatischen Wirkung von CO2 der Keimgehalt des zu gefrierenden Gutes vermindert wird, während Stickstoff ein gutes Nährmedium für Bakterien ist.
Beim Schockgefrosten mit flüssiger Kohlensäure werden die Lebensmittel, die vorzugsweise auf einem Spiraltransportband durch einen Tunnel geführt werden, mit flüssiger Kohlensäure bedüst. Die durch die Entspannung der flüssigen Kohlensäure frei werdende Energie wird direkt zum Tiefkühlen der Lebensmittel ausgenutzt. Das dabei entstehende CO2-Gas entweicht in die Atmosphäre. Nur bei größeren Produktionsanlagen lohnt es sich, eine Rückverflüssigungsanlage anzuschließen, wobei die eingesetzte Kohlensäure bis zu 80 % wiedergewonnen werden kann (tk-report Dezember 1973, Seite 6 bis 9).
Es wurde nun ein Verfahren zum Schockgefrosten entwickelt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das zu gefrostende Gut mit einem inerten Gas in Berührung gebracht wird, dessen Temperatur durch Überleiten über Trockeneis unter Zwangsumlauf abgekühlt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem mit Trockeneisstücken gefüllten kälteisolierten Gefäß, in das Gasleitschikanen eingebaut sind, und das mit einem Gebläse für den Zwangsumlauf des Gases ausgerüstet ist und über Saug- und Druckleitung mit dem Frosterschrank in einem geschlossenen Kreislauf verbunden ist.
Die Erfindung wird im einzelnen durch die Figuren 1, 2 und 3 näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit ihren Grundelementen.
Figur 2 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich besonders für größere Einheiten eignet, Figur3eine solche für kleine Einheiten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1 besteht aus einem gut isolierten Behälter 1, der mit einem Deckel 1a zum Befüllen des Behälters mit Trockeneis 3 ausgerüstet ist. In den Behälter.
eingebaute Schikanen 2 unterteilen ihn in mehrere Fächer.
Dadurch wird das Gas gezwungen, in Längsrichtung der Schikanen das Trockeneis zu durchströmen, wodurch der konvektive Wärmeübergang erheblich erhöht wird. Das Gas wird über die gut isolierte Rohrleitung 7, mittels des Gebläses 8 und den Stutzen 7b in den Trockeneisbehälter 1 eingeleitet. Es besteht nach einer kurzen Anlaufperiode praktisch ausschließlich aus C02 und hat am Austrittsstutzen 4a des Behälters 1 praktisch die Sublimationstemperatur des Trockeneises. Es durchströmt die gut isolierte Rohrleitung 4 und tritt über den Stutzen 4b in den Frosterschrank 5 unterhalb des unteren Bodens ein. Die Etagenböden 6 in Box 5 sind perforiert. Sie werden durch eine Tür 5a vor Inbetriebnahme der Anlage mit Ware beschickt. Das Gas durchströmt den Frosterschrank und tritt am Stutzen 7a, der sich oberhalb des obersten Bodens befindet, wieder aus und tritt über die Rohrleitung 7 wieder in den Trockeneisbehälter 1 ein.
Durch die verdampfende Kohlensäure wird ein Überdruck in der Anlage aufgebaut. Der Abgasstutzen 9 im höchsten Teil des Frosterschrankes ist offen und so bemessen, daß das überschüssige Gas bei einem geringem Überdruck in der Anlage ins Freie oder gegebenenfalls in eine Rückgewinnungsanlage geleitet wird.
Die Anlage nach Figur 2 zeigt im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Anlage nach Figur 1. Zur Verbesserung des konvektiven Wärmeübergangs zwischen Gas und Ware in dem Frosterschrank 5 ist hier jedoch eine zusätzliche Umgasleitung 10, deren Saugstutzen 10a über dem obersten Boden liegt und deren Austrittsstutzen unterhalb des untersten Bodens in den Frosterschrank mündet, angebracht. In der Leitung 10 befindet sich das regelbare Gebläse 11. Die Gasmenge und somit die Schockgefrierzeit kann über einen in der Leitung 10 oder im oberen Teil des Frosterschrankes angebrachten Temperaturfühler 12 und einen Regler 13, der auf das Gebläse 11 wirkt, geregelt werden. Ebenso ist eine Regelbarkeit des Gebläses 8 möglich.
Der Apparat nach Figur 3 eignet sich besonders für kleine.
Einheiten. Der vorzugsweise als Schubfach angeordnete Behälter 1 zur Entnahme des Trockeneises 3 ist teilweise perforiert und in dem Frosterschrank unterhalb des untersten Bodens gelagert. Die perforierten Wände Ib können seitlich, unten und oben oder ringsum angebracht sein. Der Saugstutzen 7a der Umgasleitung 7 befindet sich wieder oberhalb des obersten Bodens. Der Druckstutzen 7b dieser Leitung endet unterhalb des untersten Bodens seitlich oder unterhalb von dem Trockeneisbehälter 1. Umgasleitung 10 mit dem Gebläse 11 hat ihre Saugstutzen 10a oberhalb des obersten Bodens. Der Druckstutzen 70b mündet im unteren Bereich des Frostschrankes.Alternativ kann statt der Umgasleitung 10 auch ein zweiter Druckstutzen hinter dem Gebläse 8, das dann stärker ausgerüstet ist, angebracht sein. Beide Druckstutzen sind dann mit regelbaren Drosselklappen ausgerüstet.
Das für die Kühlung erforderliche Trockeneis kann in Form von Blöcken, dünnen Scheiben oder auch in Brocken vorliegen.
Vorzugsweise wird man die Größe der Trockeneisstücke so wählen, daß sie eine möglichst große Oberfläche für den Wärmeaustausch bieten, ohne andererseits einen zu großen Widerstand für den Gasumlauf zu erzeugen.
Die Einbauten im Frosterschrank zur Aufnahme des zu gefrierenden Gutes könnsials Gasleitschikanen ausgebildet sein.
Um ein schnelles Beschicken des Schrankes ohne Energieverluste zu gewährleisten,kffinen bei größeren Anlagen die Böden zur Aufnahme des zu gefrostenden Gutes zu einem Gestell ausgebildet sein, das außerhalb des Schrankes beschickt wird und dann als Ganzes, beispielsweise durch eine Seitentür des Frosterschrankes, in den Schrank hineingeschoben wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich besonders im Vergleich mit den bisher bekannten Vorrichtungen zum Schockgefrieren durch niedrige Investitionskosten aus. Sie ist nicht ortsgebunden und kann daher ohne Schwierigkeiten und ohne besonderen Transport und Aufstellungsaufwand an jedem beliebigen Ort eingesetzt werden. Die Verluste an C02 sind gering, da das Gas ständig im Kreislauf geführt wird.
Wegen dieser Vorteile ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere für solche Einsatzzwecke geeignet, die keinen durchgehenden Betrieb der Frosteranlage erfordern. Wo beispielsweise die Frosteranlage nur einige Stunden in der Woche gebraucht wird, bewährt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders, da bereits innerhalb kürzester Zeit - etwa in 1 Minute - im Frosterraum eine Temperatur von -50°C und darunter erreicht wird. Wird nach Gebrauch das Gebläse abgeschaltet, so entstehen keine Betriebskosten mehr.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird daher auch mit Vorteil in saisonbedingten Spitzenzeiten - beispielsweise Obst- und Gemüseernte - eingesetzt, um Unterkapazitäten von ortsgebundenen Frosteranlagen auszugleichen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Schockgefrosten, dadurch gekennzeichnet, daß das zu gefrostende Gut mit einem inerten Gas in Berührung gebracht wird, dessen Temperatur durch Überleiten über Trockeneis unter Zwangsumlauf herabgekühlt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bestehend aus einem mit Trockeneisstücken gefüllten, kälteisolierten Gefäß, in das Gasleitschikanen eingebaut sind, und das mit einem Gebläse für den Zwangsumlauf des Gases ausgerüstet und über Saug- und Druckleitung mit dem Frosterschrank in einem geschlossenen Kreislauf verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockeneisstücke eine solche Größe besitzen, daß eine möglichst große Austauschoberfläche des Trockeneises vorhanden ist und für den Gaszwangsumlauf ein möglichst geringer Druckverlust entsteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trockeneis in Stücken unterschiedlicher Größe vorliegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse saugseitig mit dem Frosterschrank und druckseitig mit dem mit Trockeneis gefüllten Gefäß verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Trockeneis gefüllte Gefäß, dessen Wände perforiert sind, am Boden des Frosterschrankes untergebracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frosterschrank mit einem Sekundärgebläse ausgerüstet ist, das ständig eine intensive Gasströmung und-verteilunggewährleistet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Frosterschrank Einbauten für die Aufnahme des zu gefrierenden Gutes angebracht sind, die als Gasleitschikanen ausgebildet sein können.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem Frosterschrank eine Druckausgleichsvorrichtung zur Atmosphäre befindet, um den durch die Sublimation des-Trockeneises entstandenen Gasdruck abzuführen.

L e e r s e i t e