DE4225905A1 - Wärmetauscher, insbesondere für Lebensmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für feste Teilchen enthaltende flüssige bis zähflüssige Le­ bensmittel, bestehend aus einem inneren Rohr und einem äußeren Doppelrohr, wobei das innere Rohr und das äußere Doppelrohr von einem Wärmeaustauschmedium und der von dem inneren Rohr und dem äußeren Doppelrohr begrenzte Hohlraum von dem Lebensmittel durchströmt ist.

Ein bekannter Wärmetauscher dieser Gattung besteht aus drei koaxial angeordneten zylindrischen Rohren (Trirohrwärme­ tauscher). Ein Nachteil dieses bekannten Wärmetauschers besteht darin, daß in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des zu kühlenden oder zu erhitzenden Produktes mehr oder weniger starke Anhaftungen an der Außenfläche des inneren Rohres und an der Innenfläche des äußeren Doppelrohres auftreten. Diese Anhaftungen sind störend, weil sie eine Isolierschicht bilden, wodurch der Wärmeübergang zwischen dem gasförmigen oder flüssi­ gen Wärmeaustauschmedium und dem Produkt verschlechtert wird. Außerdem kommt es zu Druckverlusten, die in Abhängigkeit von der Zähigkeit des jeweiligen Produktes zunehmen.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist auch bereits ein aus zwei koaxialen Rohren bestehender Wärmetauscher (Doppelrohr­ wärmetauscher) bekannt, bei dem die Austauschfläche durch an einer rotierenden Welle angeordnete Schaber abgestreift wird. Wegen der rotierenden scharfkantigen Schaber kommt es aber zwangsläufig zu einer Beeinträchtigung von empfindlichen festen Teilchen, wie z. B. Frucht- und Fleischstücke oder Cerealien, die in dem Produkt enthalten sein können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetau­ scher der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich bei niedrigen Druckverlusten durch einen hohen Wirkungsgrad aus­ zeichnet und bei dem eine mechanische Beschädigung von emp­ findlichen festen Teilchen des zu erhitzenden oder zu kühlenden Produktes unterbleibt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem gattungsgemä­ ßen Wärmetauscher gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das innere Rohr als Schneckenrohr ausgebildet ist, dessen Verschraubungsachse innerhalb seiner Querschnittsfläche liegt und mit der Achse des äußeren Doppelrohres zusammenfällt, daß zwischen dem Schneckenrohr und dem äußeren Doppelrohr allseitig ein Spalt vorhanden ist und daß das Schneckenrohr zu einer Drehbewegung antreibbar ist.

Es hat sich gezeigt, daß es an der Außenfläche des rotie­ renden Schneckenrohres und an der Innenfläche des äußeren Dop­ pelrohres praktisch zu keiner Anhaftung des Produktes kommt, so daß die Entstehung einer den Wärmeübergang behindernden Isolierschicht unterbleibt. Durch das rotierende Schneckenrohr wird das Produkt schonend durchmischt. Diese schonende Durchmi­ schung wird durch die runden Flächen des rotierenden Schnecken­ rohres erreicht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Rührorganen sind keine scharfen Kanten vorhanden. Im Vergleich zu einem zylin­ drischen Rohr hat das Schneckenrohr auch eine größere Oberflä­ che, was ebenfalls zu einem verbesserten Wärmeaustausch bei­ trägt. Da zwischen dem Schneckenrohr und dem äußeren Doppelrohr allseitig ein Spalt vorhanden ist, werden auf die in dem Pro­ dukt enthaltenen festen Teilchen keine übermäßigen Kräfte aus­ geübt, die diese beeinträchtigen könnten. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Wärmetauscher mit zylindrischem Innenrohr kommt es auch zu spürbar geringeren Druckverlusten, weil das rotierende Schneckenrohr einen von seiner Drehzahl und von der Zähigkeit des Produktes abhängigen Vorschub bewirkt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nach­ folgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in einer teilweise geschnittenen Sei­ tenansicht eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines Lebens­ mittels. Unter Wärmebehandlung ist dabei eine Erwärmung oder eine Abkühlung zu verstehen. Diese Vorrichtung besteht aus ei­ nem Gestell, auf dem ein Wärmetauscher angeordnet ist.

Der Wärmetauscher umfaßt ein horizontal angeordnetes zy­ lindrisches Rohr 12, das mit Anschlußstutzen 14, 14′ versehen ist. Dieses zylindrische Rohr 12 ist von einem äußeren Mantel­ rohr 16 umgeben, das ebenfalls mit Anschlußstutzen 18, 18′ ver­ sehen ist.

Im Inneren des zylindrischen Rohres 12 ist ein Schnecken­ rohr 20 drehbar angeordnet, wobei die Drehachse des drehbaren Schneckenrohres 20 mit der Achse des zylindrischen Rohres 12 und des Mantelrohres 16 zusammenfällt. Das Schneckenrohr 20 hat einen kreisrunden Querschnitt, und es ist so ausgebildet, daß sich die Drehachse in seinem Inneren befindet und daß zwischen seiner Außenfläche und der Innenfläche des zylindrischen Rohres 12 allseitig ein Spalt vorhanden ist. Genauer gesagt, das Schneckenrohr 20 ist ein eingängiges Rundgewinde mit großer Steigung.

Dem Schneckenrohr 20 ist ein Motor zugeordnet, um es zu einer Drehbewegung anzutreiben. Die beiden Enden des Schnecken­ rohres 20 sind mit Einführungen versehen. Eine dieser Einfüh­ rungen des Schneckenrohres 20 ist ebenso wie einer der An­ schlußstutzen 18, 18′ des Mantelrohres 16 mit einer Pumpe für ein flüssiges oder gasförmiges Heiz- oder Kühlmedium verbunden, und einer der beiden endseitigen Anschlußstutzen 14, 14′ des zylindrischen Rohres 12 ist mit einer Pumpe für ein flüssiges oder zähflüssiges Produkt verbunden. Dabei kann es sich um ein Lebensmittel handeln, das feste Teilchen enthält, wie z. B. Fruchtstückchen, deren Fruchtcharakter erhalten bleiben soll.

Die Wärmebehandlung dieses Lebensmittels kann in einer Er­ wärmung oder Abkühlung bestehen, was von der Temperaturdiffe­ renz gegenüber dem Wärmeaustauschmedium abhängt. Dabei kann der Wärmeaustausch im Gleich- oder Gegenstrom erfolgen.

Durch die Drehbewegung des Schneckenrohres 20 wird auf das Lebensmittel ein gewisser Vorschub ausgeübt, der mit seiner Zä­ higkeit zunimmt, wodurch Druckverluste abgebaut werden. Infolge der schonenden Bewegung des Lebensmittels wird eine Be­ einträchtigung seiner festen Teilchen vermieden. Das rotierende Schneckenrohr 20 bewirkt auch eine gute Durchmischung des Lebensmittels und damit eine Verbesserung des Wärmeübergangs von bzw. auf das Wärmeübertragungsmedium. Durch die Durchmi­ schung des Lebensmittels kann auch ein Festkleben oder Anhaften an der gekühlten oder beheizten Fläche des Schneckenrohres 20 und des zylindrischen Rohres 12 und damit eine Verschlechterung des Wärmeübergangs verhindert werden.

Abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Wärmetauscher auch vertikal angeordnet sein, um die Wirkung der Schwerkraft für den Transport des zu behandelnden Produktes zu nutzen, oder um die Standfläche klein zu halten.

Wenn das zu behandelnde Produkt keine mechanisch empfind­ lichen Teilchen enthält, dann kann auch ein Schneckenrohr mit einem vieleckigen Querschnitt verwendet werden. Durch die Kan­ ten eines solchen Schneckenrohres werden in dem Produkt Turbu­ lenzen erzeugt, was den Wärmeübergang fördert.

Falls auf eine große Wärmeaustauschfläche kein Wert gelegt wird, dann kann das Mantelrohr 16 entfallen.

Claims (2)

1. Wärmetauscher, insbesondere für feste Teilchen enthal­ tende flüssige bis zähflüssige Lebensmittel, bestehend aus ei­ nem inneren Rohr und einem äußeren Doppelrohr, wobei das innere Rohr und das äußere Doppelrohr von einem Wärmeaustauschmedium und der von dem inneren Rohr und dem äußeren Doppelrohr be­ grenzte Hohlraum von dem Lebensmittel durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr als Schneckenrohr (20) aus­ gebildet ist, dessen Verschraubungsachse innerhalb seiner Quer­ schnittsfläche liegt und mit der Achse des äußeren Doppelrohres (12) zusammenfällt, daß zwischen dem Schneckenrohr (20) und dem äußeren Doppelrohr (12) allseitig ein Spalt vorhanden ist und daß das Schneckenrohr (20) zu einer Drehbewegung antreibbar ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, daß das Schneckenrohr (20) einen kreisrunden Querschnitt hat.