DE3833753A1 - Verfahren und vorrichtungen zum tiefkuehlen von kohlendioxidgasfoermig und stickstoff-gasfoermig aus druckbehaeltern, beziehungsweise luft aus druckflaschen oder -erzeugern und deren tiefkalte anwendung - Google Patents
Verfahren und vorrichtungen zum tiefkuehlen von kohlendioxidgasfoermig und stickstoff-gasfoermig aus druckbehaeltern, beziehungsweise luft aus druckflaschen oder -erzeugern und deren tiefkalte anwendungInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtungen zum Tiefkühlen von Kohlendioxid-
gasförmig und Stickstoff-gasförmig aus Druckbehältern, be
ziehungsweise Luft aus Druckflaschen oder -erzeugern und deren
tiefkalte Anwendung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Tief
kühlen von Kohlendioxid-gasförmig und Stickstoff-gasförmig aus
Druckbehältern, beziehungsweise Luft aus Druckflaschen oder -er
zeugern und deren tiefkalte Anwendung zum Kühlen oder Frosten
von organischen Stoffen, wie Lebensmittel, in Vakuum-Druck-Frost-
Behältern, in Kühl- oder Frosterkammern, oder in Zerkleinerungs-
und Mischmaschinen, insbesondere in Fleischkuttern und Fleisch
wölfen und ist auch zur medizinischen Kältetherapie anwendbar.
Bei der Fleischverarbeitung ist es sehr aktuell und zukunftswei
send, daß der Zerkleinerungsprozeß in sogenannter Inertgasat
mosphäre erfolgt. Dadurch werden Luftsauerstoffeinschlüsse mit
ihren bekannten Nachteilen verhindert. Die Tiefkühlung der da
zu angewendeten Gase soll die Ableitung der Friktionswärme un
terstützen, die durch die Schneidmesser entstehen. Beim Vakuum-
Druck-Schockfrosten soll das tiefgekühlte Gas, außer zum Druck
aufbau im Vakuum-Druck-Behälter, als Kältemedium fungieren.
Ein Verfahren oder Vorrichtung zum Separieren des CO2-Schnees
mit gleichzeitiger Tiefkühlung des parallel entstehenden CO2-
Gases oder N2-gasförmig ist nicht bekannt.
Bekannt zum Kühlen und Frosten ist das Beaufschlagen des Frost
gutes mit Stickstoff-flüssig oder Kohlendioxid-Schnee in Durch
lauftunnel, Wendelband- oder Schrankfrostern, wie auch bei der
Zerkleinerung, Vermahlung oder Vermischung (Fleischereitechnik
4 1988 Nr. 1, Seite 9-14, DOS P 15 07 982.0, DOS 28 17 454.1,
DPS P 9 35 762).
Nachteilig dabei ist, daß ein Teil des Stickstoff-flüssig auf
dem Weg von der Düse zum Frostgut kontaktlos und damit ohne
Kälteeinwirkung auf dasselbe verdampft und flüchtig dies auch
nicht mehr berührt. Zudem ist die Bevorratung des Stickstoff-
flüssig bei kleineren Umschlagmengen kostspielig, da die Eigen
verdampfung, je nach Tankgröße, täglich zwischen 0,8 bis 1,6%
liegt. Stickstoff-gasförmig aus Druckbehältern ist mit Umge
bungstemperatur ungeeignet zum Kühlen.
Kohlenstoffdioxid-flüssig ergibt bei seiner Entspannung aus
Druckbehältern je zur Hälfte CO2-Schnee mit -79°C und CO2-
Gas mit Umgebungstemperatur.
Nachteilig dabei ist, daß nur die Hälfte für Kühlzwecke ge
nutzt werden kann. Der Schnee sublimiert erst nach Frostgut
kontakt langsam. Das ist besonders beim Vakuum-Druck-Frosten
nachteilig weil zeitaufwendig und auch beim Mischen und Ver
mahlen durch eine zwischenzeitliche Volumensvergrößerung der
Masse. Zum Kühlen im Fleischkutter ist Kohlenstoffdioxid-
Schnee nicht geeignet. Durch seine hohe Wasserlöslichkeit ent
steht beim Räuchern und Brühen durch nachträgliches Ausgasen
ein rissiges Produkt und Ausschuß durch Platzer.
Bekannt ist auch ein Injektor zum Eintragen des Stickstoff-
flüssig in die Fleischmasse während der Verarbeitung im Kutter,
zum Zwecke des Schockgefrierens (EPA 86 10 1908-1).
Nachteilig bei diesem doppelwandig isolierten Injektor ist, daß
zwischen dem inneren, gasführenden Rohr und dem umgebenden Rohr
an der Austrittsöffnung eine metallische Verbindung besteht und
damit eine Kältebrücke, die zu Anfrierungen führt.
Außerdem kann der frostaggressive Stickstoff-flüssig mit -196°C
durch partielle Verfrierungen einen produktschädigenden Effekt
erzeugen.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die vorstehend genannten Nachtei
le herkömmlicher, bekannter Verfahren und Vorrichtungen zu be
seitigen und mit verfahrenstechnisch einfachen Mitteln Kohlen
dioxid-gasförmig und Stickstoff-gasförmig oder Luft tiefzuküh
len und so deren Anwendung als Kältemedium zu ermöglichen, wie
auch deren Eintragung in die Masse des Verarbeitungsgutes, ohne
behindernde Anfrierungen an der Eintragvorrichtung.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe damit gelöst, daß das bei der
Entspannung von Kohlendioxid-flüssig aus Druckbehältern ent
stehende Kohlendioxid-gasförmig und/oder Stickstoff-gasförmig,
beziehungsweise Luft, durch den sich gleichzeitig bei der Ent
spannung bildenden Kohlendioxid-Schnee geführt wird, mittels
Hohlleitung und während oder nach dem Einführen des Zweipha
sengemischs in einen geschlossenen Kühlbehälter mit Gasabführ
anschluß und daß das erfindungsgemäß tiefgekühlte Gas in einem
Vakuum-Druck-Behälter unter Druck gegen, zuvor einem Vakuumef
fekt ausgesetztes, Frostgut geführt wird, oder daß das erfin
dungsgemäß tiefgekühlte Kohlendioxid-gasförmig oder Stickstoff-
gasförmig in Verarbeitungsgut druckinjiziert wird mittels Dü
senstrahlschlauch, oder damit in den Prozeßraum eingeblasen
wird.
Als Phasenseparator ist an dem zum Einführen des Kohlendioxid-
Zweiphasengemischs von oben in den Kühlbehälter (1) führenden
Gaseinführrohr (2) ein Sinterkörper (3) am Rohrende installiert
mit offenem Ausgang, an dem ein kegelförmiger Schirm (4) ange
bracht ist.
Die Trennung des Kohlendioxid-Schnee vom -Gas und die Gasetief
kühlung erfolgt damit, daß eine Rohr- oder Schlauchleitung (5)
oben im Kühlbehälter (1) beginnt mit einer Gaseeingangsöffnung
(6), abwärts gerichtet verläuft, am Kühlbehälterboden zu min
destens einer Spirale (7) ausgebildet ist und danach mit einem
Gasabführanschluß (8) durch den Kühlbehälter (1) nach außen ge
führt wird.
Die Gaseeingangsöffnung (6) ist mit einem Sinterkörper (9) hau
benartig überdeckt, der Zwischenraum mit einem Filterstoff (10)
ausgefüllt.
In den Vakuum-Druck-Behälter und in Kühl- oder Frosterkammern
erfolgt die Einführung des tiefgekühlten Gases mit Eigendruck
in herkömmlicher Weise, wie auch zur medizinischen Behandlung.
Zum Eintragen des tiefgekühlten Gases in die Masse des Verarbei
tungsgutes im Fleischkutter ist, direkt oder indirekt, am Ende
der Gasabführleitung (16) ein im Querschnitt kleinerer Düsenstrahl
schlauch (11) installiert mittels lösbarer Mündungshülse (12).
Zur Stabilisierung des Düsenstrahlschlauchs (11) ist ein bieg
barer Metallstab (13) an der Mündungshülse (12) befestigt, der
innen durch den Düsenstrahlschlauch (11) führt.
Der Düsenstrahlschlauch (11) ist durch eine Perforation im
rechten Abstreifer des Fleischkutterdeckels installiert (nicht
gezeichnet), oder eine andere Düse auch für Flüssiggas.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar
gestellt und werden im folgenden beschrieben, mit Funktion.
Es zeigt
Fig. 1 Vorrichtung zum Tiefkühlen von Kohlendioxid-gasförmig
und Stickstoff-gasförmig oder Luft im Querschnitt,
Fig. 2 Düsenstrahlschlauch im Längsschnitt.
Nach Passieren des Regelsystems am Druckbehälter entweicht das
CO2-Zweiphasengemisch entspannt auf ca. 3 bar durch die Zuführ
leitung, das Einführrohr (2) mit Sinterkörper (3) in den Kühl
behälter (1). Der entstandene CO2-Schnee beaufschlagt, verteilt
durch den kegelförmigen Schirm (4), die Hohlleitungsspiralen (7)
am Kühlbehälterboden und unterkühlt diese mit -79°C. Das CO2-
Gas entweicht großteils seitwärts durch den Sinterkörper (3),
in den Behälterinnenraum. Durch den Schubeffekt und den kon
stant regelbaren Druck im Entnahmesystem, cirka 3 bar, entweicht
das CO2-Gas, bei Abnahme, in die Gaseeingangsöffnung (6) der
Hohlleitung (5), separiert vom CO2-Schnee, was der Sinterkörper
(9) mit Filtereinlage (10) unterstützt. Während des Transports
durch die Hohlleitung (5), insbesondere durch deren spiralför
mige Ausbildung (7), wird das Gas tiefgekühlt und durch den Gase
abführanschluß (8) zum Anwendungsort geführt. Bei CO2-Schnee
überschuß wird, zu dessen Verbrauch, nur Stickstoff-gasförmig
oder Luft, ohne CO2, durch das Tiefkühlsystem geführt, in den
Zusatzgasanschluß (15) eingeleitet. Dies kann automatisch mit
Thermostat und Magnetventil erfolgen, oder manuell. Das CO2-
Schneesublimatgas entweicht mit auf dem gleichen Weg.
Der Düsenstrahlschlauch (11) ist mittels Mündungshülse (12) an
einem Kugelhahn (14) lösbar befestigt, der durch einen isolierten
Abführschlauch (16) mit dem Gaseabführanschluß (8) verbunden ist.
An der Mündungshülse (12) ist ein biegbarer Metallstab (13) be
festigt, der innen durch den Düsenstrahlschlauch (11) führt,
so daß dieser, wie erforderlich, stabilisiert ausgerichtet werden
kann.
Der Kugelhahn wird vorne am Kutterdeckel angebracht, oberhalb
des rechten Abstreifers. Der Düsenstrahlschlauch ist durch eine
Perforation in diesem installiert und wird bis unmittelbar vor
die Schneidmesser geführt, wo die Druckinjektion erfolgt mit so
fortiger Vermischung im Entstehungsbereich der Friktionswärme.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß die
gesamte Menge des Kohlendioxid, auch das ansonsten umgebungstem
perierte CO2-Gas, durch Eigenkühlung und zusätzliche Kühlung
von Stickstoff-gasförmig oder Luft, tiefgekühlt und separiert
vom CO2-Schnee, unbeschränkt zum Kühlen und Frosten genutzt
werden kann. Aus der verlustarmen Anwendungsart, bei voller Aus
nutzung des Kältepotentials, besonders durch den Kühleffekt in
der Verarbeitungsmasse durch die Druckinjektion mittels Düsen
strahlschlauch ohne behindernde Anfrierungen, resultiert eine
hohe Wirtschaftlichkeit.
CO2 ist einfach in Druckbehältern diverser Größen zu lagern,
ohne Eigenverdampfung und damit nicht nur für Großanwender ren
tabel. Erforderlich sind lediglich Behälter mit Steigrohr.
Beim Vakuum-Druck-Frosten wird die Anwendungszeit gegenüber
CO2-Schnee erheblich reduziert. Die einfache und dosierbare Gas
einleitung, ohne Fremddruck, bewirkt Funktionssicherheit bei
einfacher Technik, Energie und Kältemitteleinsparung.
Die Vorrichtung ist einfach zu fertigen, bedarf keiner Wartung
und ist reparaturunanfällig. Die Herstellungskosten sind niedrig.
Die Anwendung ist einfach und gefahrlos und bei jedem Maschinen
fabrikat und Typ möglich.
An dem bei Kälteeinwirkung stabil-elastischen Silikonschlauch
sind, anders als an frostaggressiven Metallteilen, Festfrierun
gen kaum möglich. Durch den stabilisierenden und biegbaren Metall
stab kann der Düsenstrahlschlauch in jede gewünschte Lage und
Richtung gebracht werden. Der austretende Gasstrahl bewirkt ein
leichtes Abheben desselben von der kontinuierlich variablen
Oberfläche des Verarbeitungsgutes in der Kutterschüssel, so daß
ein direkter Kontakt weitgehend vermieden wird. Ein größerer
Rückstoß des Düsenstrahlschlauchs verhindert der Metallstab.
Damit ist der Injektionseffekt des tiefgekühlten Gases in das
Verarbeitungsgut konstant.
Claims (9)
1. Verfahren zum Tiefkühlen von Kohlendioxid-gasförmig und
Stickstoff-gasförmig aus Druckbehältern, beziehungsweise Luft
aus Druckflaschen oder -erzeugern und deren tiefkalte Anwendung
zum Kühlen oder Frosten von organischen Stoffen, wie Lebensmit
tel, in Vakuum-Druck-Frost-Behältern, in Kühl- oder Frosterkam
mern, oder in Zerkleinerungs- und Mischmaschinen, insbesondere
in Fleischkuttern und Fleischwölfen und ist auch zur medizi
nischen Kältetherapie anwendbar,
dadurch gekennzeichnet,
daß das bei der Entspannung von Kohlendioxid-flüssig aus Druck
behältern entstehende Kohlendioxid-gasförmig und/oder Stick
stoff-gasförmig beziehungsweise Luft, durch den sich gleich
zeitig bei der Entspannung bildenden Kohlendioxid-Schnee ge
führt wird, mittels Hohlleitung und während oder nach dem Ein
führen des Zweiphasengemischs in einen geschlossenen Kühlbe
hälter mit Gasabführanschluß, und daß das erfindungsgemäß tief
gekühlte Gas in einem Vakuum-Druck-Behälter unter Druck gegen,
zuvor einem Vakuumeffekt ausgesetztes, Frostgut geführt wird,
oder daß das erfindungsgemäß tiefgekühlte Kohlendioxid-gasför
mig oder Stickstoff-gasförmig in Verarbeitungsgut druckinji
ziert wird mittels Düsenstrahlschlauch, oder damit in den Pro
zeßraum eingeblasen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem in den Kühlbehälter (1) führende Gaseinführrohr (2)
ein Sinterkörper (3) am Rohrende installiert ist mit offenem
Ausgang, an dem ein kegelförmiger Schirm (4) angebracht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Rohr- oder Schlauchleitung (5) oben im Kühlbehälter
(1) beginnt mit einer Gaseeingangsöffnung (6), abwärts gerich
tet verläuft, am Kühlbehälterboden zu mindestens einer Spirale
(7) ausgebildet ist und danach mit einem Gasabführanschluß (8)
durch den Kühlbehälter (1) nach außen geführt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gaseeingangsöffnung (6) mit einem Sinterkörper (9)
haubenartig überdeckt und der Zwischenraum mit einem Filter
stoff (10) ausgefüllt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß direkt oder indirekt am Ende der Gasabführleitung (16) ein
im Querschnitt kleinerer Düsenstrahlschlauch (11) installiert
ist mittels lösbarer Mündungshülse (12).
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein biegbarer Metallstab (13) an der Mündungshülse (12) be
festigt ist, der innen durch den Düsenstrahlschlauch (11) führt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenstrahlschlauch (11), oder eine andere Düse, auch
für Flüssiggas, durch eine Perforation im rechten Abstreifer
des Fleischkutterdeckels installiert ist (nicht gezeichnet).
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenstrahlschlauch (11) aus Silikon besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Verbindungsleitung, mit Anschluß hinten und vorne am
Fleischkutterdeckel, im Zwischenraum einer doppelwandigen Kutter
deckelausführung angeordnet ist (nicht gezeichnet).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883833753 DE3833753A1 (de) | 1988-03-31 | 1988-10-05 | Verfahren und vorrichtungen zum tiefkuehlen von kohlendioxidgasfoermig und stickstoff-gasfoermig aus druckbehaeltern, beziehungsweise luft aus druckflaschen oder -erzeugern und deren tiefkalte anwendung |
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Publications (1)
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DE3833753A1 true DE3833753A1 (de) | 1989-08-03 |
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8131 | Rejection |