DE2916310C2

DE2916310C2 - Verfahren bzw. Einrichtung zur Kühlung von Flüssigkeiten auf Temperaturen unterhalb ihres Kristallisationspunktes

Info

Publication number: DE2916310C2
Application number: DE2916310A
Authority: DE
Inventors: geb. Schorp Ute 8000 München Thimm-Dorner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-23
Filing date: 1979-04-23
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE2916310A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Kühlung von Rüssigkeiten auf Temperaturen unterhalb ihres Kristallisationspunktes, wobei die Flüssigkeit eine Strömungsbewegung relativ zu wärmeabführenden Flächen einer Kühleinrichtung ausführt.

Auf dem Gebiete der Speiseeisbereitung ist es bekannt, innerhalb eines Behälters, dessen Wände gekühlt werden, eine Flüssigkeit mittels einer Rühreinrichtung zu bewegen, um eine Feinkörnigkeit der von der gekühlten Behälterwand vorwachsenden Eisnadeln zu erreichen

Es bereitet hierbei Schwierigkeiten, die an der gekühlten Wand stets haftende Grenzschicht der zu kühlenden Flüssigkeit zu beseitigen oder wenigstens so dünn wie möglich zu halten, nachdem selbst bei verhältnismäßig heftiger Durchmischung der zu kühlenden Flüssigkeit mittels der Rühreinrichtung die Strömungspfade im Bereich nahe der gekühlten Behälterwand parallel zur Wandoberfläche verlaufen, so daß in einer Richtung normal zur Wandoberfläche sich ein bestimmtes Strömungsprofil ausbildet, in welchem die Strömungsgeschwindigkeit unmittelbar vor der gekühlten Wand auf Null absinkt und folglich der Wärmeübergang auf Wärmeleitvorgänge, Diffusionsvorgänge und Mikrokonvektionsvorgänge angewiesen ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 01 334 ist es ferner bekannt, in einem Behälter befindliche Milch schonend mittels einer Rühreinrichtung in Gestalt eines gekühlten Rührpendels zu behandeln, welches vergleichsweise langsam pendelnd durch das Milch volumen bewegt wird.

Ausgehend von den bekannten Verfahren zur Kühlung von Flüssigkeiten auf Temperaturen unterhalb ihres Kristallisationspunktes, wie sie beispielsweise zur Bereitung von Speiseeis ausgeübt werden, soll durch die Erfindung die Aufgabe gelöst werden, aus Rüssigkeiten auskristallisierendes Erstamingsmaterial in hoher Feinkörnigkeit herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die wärmeabführenden Rächen mindestens bereichs'A'eise in Richtung ihrer Rächennonnalen derart bewegt werden, daß Kristalle von den wärmeabführenden Rächen im wesentlichen bereits bei der Entstehung abgeschüttelt werden.

Vorzugsweise werden die wärmeabführenden Rächen mit solcher Geschwindigkeit bewegt, daß in der Rüssigkeit Kavitafkmserscheinungen auftreten. Die durch die Kavitationserscheinungen erzeugten Erschütterungen im Flüssigkeitsvolumen bewirken ein besonders wirkungsvolles Abschütteln der von den wärmeabführenden Rächen vorwachsenden Kristalle.

Die Erfindung umfaßt auch eine Einrichtung zur Durchführung des hier angegebenen Verfahrens, wobei vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen in den anliegenden Ansprüchen 3 bis 5 angegeben sind.

Es zeigt sich bei Einsatz des hier vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, daß die Kristallbildung gleichsam in der Entstehung jeweils gestör« wird,,:o daß das erstarrte Material sich durch außerordentliche Feinkörnigkeit auszeichnet Beispiele, bei welchen diese Erscheinung bei Verwendung der hier vorgeschlagenen Einrichtung besonders vorteilhaft ist sind die Speiseeisbereitung und bestimmte metallurgische Verfahren.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines praktischen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegende, schematische Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Kühlung einer in einem Behälter befindlichen Flüssigkeit angegeben, wobei Einzelheiten eines Kühlaggregats, sowie die konstruktive Ausgestaltung der Antriebsmittel und der Lagerung für ein Rührelement zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen sind.

In der Zeichnung ist ein Behälter mit 1 bezeichnet Dieser Behälter enthält eine zu kühlende Flüssigkeit 2, beispielsweise einen Sirup-Fruchtansatz für die Speiseeisfertigung. In den Behälter 1 und die darin befindliche Flüssigkeit 2 taucht ein Rührelement 3 ein, welches am unteren Ende des Schaftes 4 vorgesehene Radialvorsprünge oder Radialflügel 5 aufweist. Durch den Schaft 4 und innerhalb der Radialflügel 5 verlaufen geschlossene Kanäle 6, deren Verlauf in der Zeichnung nur schematisch angedeutet ist.

Das obere Ende des Rühreiementes 3 ist von einer Muffe 7 umgeben, welche innere Ringnuten 8 und 9 enthält. In dem den Ringnuten gegenüberliegenden

Umfangsbereich der Außenfläche des Rührelementschaftes 4 münden die Kanäie 6 in Radialrichtung aus, so daß über Anschlüsse 10 bzw. 11 der Muffe 7 ein Kühlmittelkreislauf 12 erzeugt werden kann, der von einem Kühlaggregat beispielsv/eise an sich bekannter Bauart 13 ausgeht.

Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß die Kühlung des Rührelementes 3 auch in anderer Weise erfolgen kann, etwa durch Kupplung mit einem von dem Kühlaggregat 13 abgekühlten, hoch wämieleitfähigen Verbindungselement oder aber in der Weise, daß in das Rührelement 3 elektrischer Strom eingeleitet wird, welcher an entsprechend ausgebildeten Materialtrennflächen in dem in die Flüssigkeit 2 eintauchenden Bereich Peltierkälte erzeugt

Abgesehen von in der Zeichnung nicht dargestellten Lagern für das Rührelement 3 befindet sich am oberen Ende des Rührelementschaftes 4 eine Riemenscheibe 14, um welche ein Antriebsriemen 15 gelegt ist, der den Antrieb des Rührelementes 3 mittels eines in der Zeichnung schematisch angegebenen Motors 16 gestattet.

Schließlich befindet sich am oberen Ende des Rührelementes 3 ein über einen axialen Ansatz 17 mechanisch angekuppelter Hochfrequenzrüttler 18, welcher über Schleifringe 19 mit elektrischer Energie einer Spannungsquelle 20 gespeist wird. Der Rüttler 18 ermöglicht die Überlagerung von Rüttelbewegungen und Drehbewegungen im Rührelement 3 derart, daß sich etwa an den Außenflächen des Rührelements

ίο ansetzenden Eiskristalle im wesentlichen bereits bei Entstehung abgeschüttelt werden.

Man erkennt, daß in dem Behälter 1 sich ansammelndes aus der Flüssigkeit 2 auskristallisiertes Erscammgsmaterial eine hohe Feinkörnigkeit aufweist, was für viele Anwendungszwecke der hier vorgeschlagenen Einrichtung wünschenswert ist

Wird anstelle des rotierenden Rührelementes ein translatorische, kreisende Bewegungen ausführendes Rührelement verwendet, so kann die Kühlmittelzuführungsmuffe entfallen und durch flexible Kühlmittelzuleitungen zum Rührelement ersetzt wc den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kühlung von Flüssigkeiten auf Temperaturen unterhalb ihres Kristallisationspunktes, bei welchem die Flüssigkeit eine Strömungsbewegung relativ zu wärmeabführenden Flächen einer Kühleinrichtung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeabführenden Rächen mindestens bereichsweise in Richtung ihrer Flächennormalen derart bewegt werden, daß Kristalle von den wärmeabführenden Flächen im wesentlichen bereits bei der Entstehung abgeschüttelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeabführenden Flächen mit solcher Geschwindigkeit bewegt werden, daß in der Flüssigkeit Kavitationserscheinungen auftreten.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 mit Antriebsmitteln zur Durchmischung der in einem Behälter befindlichen Flüssigkeit und zur Erhöhung des Wärmeüberganges zu den wärmeabführenden Flächen, mit denen die Antriebsmittel gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (16) die Behälterwand zu Stoß- oder Schwingbewegungen senkrecht zur Ebene der Behälterwand anregen.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2 mit Antriebsmitteln zur Durchmischung der in einem Behälter befindlichen Flüssigkeit und zur Erhöhung des Wärmeüberganges zu den wärmeabführenden Rächen mit den die Arbeitsmittel gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (16) mit einem gekühlten, in die Flüssigkeit (2) eintauchenden, Radialvorsprünge (5) aufweisenden rotierenden oder kreisende translatoris.-he Bewegungen ausfüllrenden Rührelement (3) gekoppc ist

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührelement (3) von einem Kühlmittel durchströmt ist, welches in einem Kühlkreislauf (12) zirkuliert und daß das Rührelement (3) an einer Kanäle (6) für das Kühlmittel enthaltenen Welle befestigt ist, deren oberes Ende von einer Kühlmittelzuführungsmuffe (7) umgeben ist

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