DE3834487A1 - Verfahren und vorrichtung zum gleichzeitigen zerkleinern und kuehlen von festen substanzen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum gleichzeitigen zerkleinern und kuehlen von festen substanzenInfo
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- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen
Zerkleinern und Kühlen von festen Substanzen mittels
eines Schneidmischers, wobei in mindestens einer
Vakuumphase der Schneidmischer evakuiert wird, und in
mindestens einer Kühlphase tiefkaltes verflüssigtes Gas
in den Schneidmischer eingeleitet wird, sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Zum Zerkleinern von organischen bzw. anorganischen
Substanzen aller Art, insbesondere zur Verarbeitung von
Gewebeteilen, tierischer und/oder pflanzlicher Natur,
zu Brät, Granulat etc. benutzt man überlicherweise eine
Schneidmaschine, die "Schneidmischer" oder "Kutter"
genannt wird. In einem Kutter werden beispielsweise
Fleischteile zu Wurstbrät oder Kakaofrüchte zu einer
Grundmasse für die Schokoladenherstellung zerkleinert
und gemischt. Die zu verarbeitenden Substanzen werden
hierzu bekanntermaßen in einen Behälter eingegeben, der
eine Zerkleinerungs- und/oder Mischeinrichtung
aufweist. Üblicherweise werden die Substanzen in eine
in einem Maschinengestell rotierende Schüssel gegeben.
Die Schüssel steckt auf einer vertikalen Drehwelle, die
z.B. von einem Elektromotor angetrieben wird. Durch
diese rotierende Schüssel werden die Substanzen in
einen Schneidraum, in welchem Messer mit hoher
Umfangsgeschwindigkeit laufen, transportiert. Durch
mehrmaliges Durchführen der Substanzen durch den
Schneidraum werden diese zerkleinert und durchmischt.
Die Einbringung mechanischer Energie durch die
rotierenden Messer ist zwangsläufig mit einem
Temperaturanstieg der zu zerkleinernden Substanzen
verbunden. Dies ist jedoch gerade bei der Verarbeitung
tierischer und/oder pflanzlicher Gewebeteile
unerwünscht, da z.B. Fette bei den hierbei erreichbaren
Temperaturen schmelzen und Denaturierungen an
Eiweißteilen auftreten können. Andererseits sollen die
Substanzen oft auch schon während des
Zerkleinerungsvorgangs tiefgekühlt und konserviert
werden.
Daher wird üblicherweise ein Kältemittel in den
Behälter eingeleitet. Die EP-A-01 95 919 beschreibt z.B.
einen Kutter mit einem druckfesten und gasdicht
verschließbar ausgebildeten Kutterbehälter zur Aufnahme
von Gewebeteilen. Der Behälter wird in einer
Vakuumphase zunächst evakuiert, um negative Einflüsse
des Luftsauerstoffs auf die zu behandelnden Gewebeteile
auszuschließen und eine Öffnung des Zellgewebes zu
bewirken. In einer nachfolgenden Kühlphase wird
tiefkaltes verflüssigtes Gas mittels eines Injektors
direkt in die Gewebeteile eingebracht.
Bei mangelnder Abfuhr des im Behälter verdampfenden
Gases treten erhebliche Probleme im Umfeld des Kutters
z.B. durch vermehrte Nebelbildung auf. Außerdem bewirkt
das sich im Behälter ansammelnde Stickstoffgas einen
ständig steigenden Überdruck im Behälter, was z.B. beim
Öffnen des Behälters Probleme mit sich bringen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so
auszugestalten, daß die geschilderten Probleme nicht
auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
während der Kühlphase entstehendes Abgas abgezogen wird.
Damit können Beeinträchtigungen im Umfeld des
Schneidmischers verhindert werden.
Bevorzugterweise wird das Abgas über ein Absperrventil
abgezogen, das während der Vakuumphase geschlossen
gehalten und zu Beginn der Kühlphase geöffnet wird. Auf
diese Weise wird sichergestellt, daß einerseits während
der Vakuumphase ein ausreichendes Vakuum erreicht bzw.
aufrechterhalten wird und andererseits während der
Kühlphase eine ausreichende Abkühlung der Substanzen
erzielt wird. Durch die Erfindung werden also beide
Prozeßabläufe auf einfache und technisch elegante Weise
optimiert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist vorgesehen, daß das Öffnen und Schließen des
Absperrventils über einen pneumatisch gesteuerten
Sperrkolben erfolgt. Dabei kommt ein Absperrventil zur
Anwendung, das einen in einem Ventilgehäuse
verschiebbar angeordneten Sperrkolben aufweist. Das
Abgas wird durch eine Öffnung in das Ventilgehäuse
eingeleitet und durch eine zweite Öffnung wieder
herausgeführt. Während der Vakuumphase wird der
Sperrkolben pneumatisch soweit in Richtung auf die
erste Öffnung verschoben, daß er die Öffnung
verschließt. Zu Beginn der Kühlphase wird der
Sperrkolben zurückgeschoben, sodaß ein Strömungsweg des
Abgases von der einen zur zweiten Öffnung des
Ventilgehäuses freigelegt wird. Das Abgas wird
zweckmäßigerweise mittels eines Ventilators abgezogen.
Bevorzugterweise wird als tiefkaltes verflüssigtes Gas
flüssiger Stickstoff verwendet. Stickstoff ist
gegenüber tierischen oder pflanzlichen Gewebeteilen als
inertes Gas anzusehen, sodaß keine Beeinträchtigungen
produktspezifischer Eigenschaften auftreten. Außerdem
ist durch die Anwendung flüssigen Stickstoffs eine
ausreichende Kühltemperatur sichergestellt.
Die vorliegende Erfindung bietet insbesondere bei der
Verarbeitung von tierischen und/oder pflanzlichen
Gewebeteilen Vorteile. Durch die sichere
Aufrechterhaltung des Vakuums während der Vakuumphase
werden einerseits negative Einflüsse des
Luftsauerstoffs erfolgreich ausgeschaltet, wodurch sich
eine verbesserte Qualität der verarbeiteten
Gewebeteile, d.h. der Wurst, der Kakaofrüchte etc.,
ergibt. Andererseits wird eine schnelle
Temperaturabsenkung erreicht, was ebenfalls der
Qualität der verarbeiteten Substanzen zugute kommt.
Die Erfindung ist aber auch bei der Zerkleinerung von
Gummiteilen, Plastikteilen und ähnlichen Materialien
anwendbar.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist
einen druckfesten, gasdicht verschließbaren und mit
einer Vakuumpumpe in Verbindung stehenden Behälter zur
Aufnahme der Substanzen auf. Im Behälter ist mindestens
eine Zerkleinerungs- und/oder Mischeinrichtung
angeordnet. Außerdem verfügt der Behälter über eine
Zuführung für tiefkaltes verflüssigtes Gas.
Erfindungsgemäß weist der Behälter eine Abgasableitung
auf, die über einen Zufuhrstutzen mit einem
Ventilgehäuse eines Absperrventils in Verbindung steht.
Das Ventilgehäuse weist einen Abfuhrstutzen auf, über
den das Abgas das Ventilgehäuse wieder verläßt. In dem
Ventilgehäuse ist ein axial zum Zufuhrstutzen
verschiebbarer Sperrkolben angeordnet, der in Richtung
zum Zufuhrstutzen hin soweit verschiebbar ist, daß er
diesen verschließt. In entgegengesetzter Richtung ist
der Sperrkolben soweit verschiebbar, daß ein
Strömungsweg zwischen Zufuhrstutzen und Abfuhrstutzen
geöffnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
steht der Sperrkolben mit einem Druckzylinder in
Verbindung, durch den der Sperrkolben verschoben werden
kann. Der Druckzylinder weist zweckmäßigerweise
Zufuhrleitungen für druckliefernde Mittel auf. Über
diese Zufuhrleitungen kann der Druckzylinder z.B. mit
Druckluft, unter Druck stehendem Öl ect. versorgt
werden.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in den
Zeichnungen schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:
Es zeigen
Fig. 1 einen Kutter mit angeschlossener Vakuumpumpe
und Abgasableitung,
Fig. 2 ein Absperrventil mit Sperrkolben.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Kutter besitzt
einen ringförmigen Behälter 2, der um eine senkrechte
Achse 3 drehbar ist und von einem nicht dargestellten
Motor angetrieben werden kann. Im Behälter 2 ist ein
drehbarer Messersatz 4 angeordnet, dessen horizontale
Achse oberhalb des Randes des Behälters 2 liegt. An
einer anderen Stelle des Behälters 2 ist eine
Zufuhrdüse 1 für die Zufuhr von flüssigem Stickstoff
angeordnet. Die Zufuhrdüse 1 ist über eine
Zufuhrleitung 7 mit einem nicht dargestellten
Vorratstank für tiefkaltes verflüssigtes Gas verbunden.
Der Behälter 2 ist gasdicht verschlossen und druckfest
ausgebildet. Über Leitung 9 steht der Behälterinnenraum
13 mit einer Vakuumpumpe 10 in Verbindung. Außerdem
weist der Behälter 2 eine Abgasableitung 11 auf, die
mit einem Absperrventil 12 verbunden ist. Vom
Absperrventil 12 führt eine Leitung 15 weiter zu einem
Ventilator 14.
Beim Betrieb des in Fig. 1 dargestellten Kutters
werden frische Gewebeteile 6 bis zur Füllhöhe 8 in den
Behälter 2 eingefüllt. In der Vakuumphase wird zunächst
der Behälter 2 mittels der Vakuumpumpe 10 evakuiert.
Hierzu wird das Absperrventil 12 geschlossen. Ist das
gewünschte, von den zu verarbeitenden Gewebeteilen
abhängige Vakuum erreicht, wird die Vakuumpumpe 10
abgeschaltet. Anschließend wird der flüssige Stickstoff
über die Zufuhrdüse 1 in den Behälter 2 eingeleitet.
Durch den im Behälter 2 verdampfenden Stickstoff wird
das Vakuum aufgehoben. Das Absperrventil 12 wird
geöffnet. Das während der Kühlphase entstehende Abgas
wird vom Ventilator 14 über die Leitung 11, das
geöffnete Absperrventil 12 und die Leitung 15 abgesaugt.
In Fig. 2 ist das in Fig. 1 nur angedeutete
Absperrventil genauer dargestellt. Das Absperrventil
weist ein Ventilgehäuse 21 auf, an dem ein
Zufuhrstutzen 22 für die Zufuhr des Abgases in das
Ventilgehäuse 21 angebracht ist. Senkrecht zum
Zufuhrstutzen 22 ist an dem Ventilgehäuse 21 ein
Abfuhrstutzen 23 angeschlossen, über den das Abgas aus
dem Ventilgehäuse 21 abgezogen werden kann. In dem
Ventilgehäuse 21 ist ein axial zum Zufuhrstutzen 22
verschiebbarer Sperrkolben 24 angeordnet. Der
Sperrkolben 24 steht mit einem Druckzylinder 25 in
Verbindung, durch den er verschoben werden kann. Der
Druckzylinder 25 weist Zufuhrleitungen 26 für
druckliefernde Mittel, z.B. Druckluft, auf.
Beim Betrieb des Absperrventils wird zu Beginn der
Vakuumphase der Sperrkolben 24 soweit in Richtung zum
Zufuhrstutzen 22 hin verschoben, daß dieser
verschlossen wird. Es kann somit kein Abgas über das
Absperrventil aus dem Kutterbehälter austreten. Zu
Beginn der Kühlphase wird dann der Sperrkolben in
entgegengesetzer Richtung soweit verschoben, daß der
Zufuhrstutzen 22 und der Abfuhrstutzen 23 in Verbindung
stehen. Das Abgas kann nun über das Absperrventil aus
dem Kutterbehälter entweichen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das
Ventilgehäuse drehbar ausgebildet, sodaß der
Abfuhrstutzen 23 um 360° um die Achse des Zufuhrstutzen
22 gedreht werden kann. Auf diese Weise ist eine
größtmögliche Anpassung an unterschiedliche Kutter
möglich.
Das Ventilgehäuse 21 ist nach Lösen einer einfachen
Spangenfeder 27 abnehmbar, sodaß das Innere des
Absperrventils zur Reinigung bzw. für Reperaturen
leicht zugänglich ist.
Claims (8)
1. Verfahren zum gleichzeitigen Zerkleinern und Kühlen
von festen Substanzen mittels eines Schneidmischers,
wobei in mindestens einer anfänglichen Vakuumphase
der Schneidmischer evakuiert wird und in mindestens
einer Kühlphase tiefkaltes verflüssigtes Gas in den
Schneidmischer eingeleitet wird, dadurch
gekennzeichnet, daß während der Kühlphase
entstehendes Abgas abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Abgas über ein Absperrventil (12) abgezogen
wird, das während der Vakuumphase geschlossen
gehalten und zu Beginn der Kühlphase geöffnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Öffnen und Schließen des Absperrventils
(12) über einen pneumatisch gesteuerten Sperrkolben
(24) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Anspüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß als tiefkaltes verflüssigtes
Gas flüssiger Stickstoff verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als Substanzen (6) tierische
und/oder pflanzliche Gewebeteile verwendet werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem druckfesten,
gasdicht verschließbaren und mit einer Vakuumpumpe
in Verbindung stehenden Behälter (2) zur Aufnahme
der Substanzen (6) und mit mindestens einer
Zerkleinerungs- und/oder Mischeinrichtung (4) sowie
mindestens einer Zuführung (7) für tiefkaltes
verflüssigtes Gas, dadurch gekennzeichnet, daß der
Behälter (2) eine Abgasableitung (11) aufweist, die
über einen Zufuhrstutzen (22) mit einem
Ventilgehäuse (21) eines Absperrventils (12) in
Verbindung steht, das einen Abfuhrstutzen (23)
aufweist, und in dem Ventilgehäuse (21) ein axial
zum Zufuhrstutzen (22) verschiebbarer Sperrkolben
(24) angeordnet ist, der in Richtung zum
Zufuhrstutzen (22) soweit verschiebbar ist, daß er
diesen verschließt, und in entgegengesetzter
Richtung soweit verschiebbar ist, daß ein
Strömungsweg zwischen Zufuhrstutzen (22) und
Abfuhrstutzen (23) geöffnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sperrkolben (24) mit einem
Druckstellzylinder (25) in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckstellzylinder (25)
Zufuhrleitungen (26) für druckliefernde Mittel
aufweist.
Priority Applications (5)
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