DE533951C - Verfahren zum Kuehlen oder Gefrieren von Fluessigkeiten, insbesondere zur Herstellung von Speiseeis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren und eine Vorrichtung zum -Kühlen oder Gefrieren flüssiger Substanzen, insbesondere zur Herstellung von Eis, Eiscreme, Sorbet u. dgl.

Daß Kohlensäure gewerblich verwertbar ist und in fester Form ganze Blöcke oder Kuchen formen läßt, ist gegenwärtig bekannt. Ein solches Produkt läßt sich auf Jede geeignete Form bringen und hat in dieser Hinsicht die Eigenschaften, wie sie auch jede andere feste Substanz besitzt. Die Kälteeigenschaften sind besonders gut, da die Schmelz- oder, besser gesagt, die Verdunstungstemperatur um 64 ° C tiefer liegt als die des gewöhnlichen Eises. Irgendwelche Produkte, welche zum Gefrieren gebracht werden sollen, kann man also gefrieren lassen und in gefrorenem Zustande halten, ohne, wie es bei· Verwendung gewöhnlichen Eises der Fall ist, noch Salz hinzusetzen zu müssen. % kg feste Kohlensäure hat an Kälteverrnögen ungefähr das Doppelte von dem, was % kg gewöhnlichen Eises besitzt.

Feste Kohlensäure hat viele der Eigenschaften gewöhnlichen Eises und kann als besonders wirksamer Ersatz desselben verwendet werden. Kohlensäure erübrigt den Gebrauch von Salz und mindert die Anforderungen, die als solche bei Verwendung gewöhnlichen Eises im Hinblick auf Gewicht und Volumen zu erfüllen sind. Hinzu kommt, daß feste Kohlensäure langer anhält und sich viel bequemer handhaben läßt, da der Einfluß der atmosphärischen Temperatur die Schmelzung nicht so schnell veranlaßt wie bei gewöhnlichem Eis. Andererseits besteht der Vorteil, daß feste Kohlensäure immer trocken und sauber bleibt und auch beim Schmelzen keine Flüssigkeit entstehen läßt, vielmehr statt Flüssigkeit zu erzeugen, in Kohlendioxydgas übergeht, was noch den Vorteil hat, daß dieses Gas gleichzeitig keimtötend wirkt.

Der Zweck der Erfindung ist, feste Kohlensäure (CO₂) zum Frieren von Sorbet, Eiscreme, Eis u. dgl. entweder mit oder ohne Beimengung von Luft oder Gas zu verwenden und eine solche Mischung oder eine gegebene Flüssigkeit so zu behandeln, daß sie auf schnellstem Wege in einen festen Zustand übergeht.

Das Hauptmerkmal der Erfindung ist die Verwendung einer Sprühdüse, mit der die Eiscrememischung oder irgendeine andere ähnliche Flüssigkeit in feiner Verteilung unmittelbar auf die Oberfläche fester Kohlensäure gesprüht wird, so daß die ganz kleinen Teilchen der Mischung bzw. Flüssigkeit etwas von dem Gas mit sich nehmen, in der S₀

kalten Atmosphäre, welche sie passieren müssen, schon teilweise zum Gefrieren und dann endgültig zum Gefrieren gebracht werden, sobald sie mit der kalten Oberfläche der festen Kohlensäure unmittelbar in Berührung kommen. Von der Oberfläche der festen Kohlensäure sollen dann die gefrorenen Flüssigkeitsteilchen trocken und in pulveriger Form ab und hinein in einen geeigneten Sammelbehälter gleiten. In der eben bezeichneten Form können die gefrorenen Flüssigkeitsteilchen ziemlich lange Zeit erhalten werden oder sofort zum weiteren Gebrauch dem Behälter entnommen werden. So hergestelltes Speiseeis ist außergewöhnlich leicht und locker in der Textur und bleibt verhältnismäßig lange stehen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Anordnung eines intermittierend arbeitenden Ventils zur periodischen, oder intermittierenden Zufuhr der Flüssigkeit in feiner Verteilung zur Oberfläche der festen Kohlensäure und derart, daß sich nichts auf der Oberfläche der festen Kohlensäure ansammelt oder, mit anderen Worten, sich auch, nicht die geringste Schicht auf der Kohlensäure festsetzt.

Ein noch anderes Merkmal der Erfindung

ist die Verwendung einer Mischkammer, in welcher ein Druck, der die Mischung durch die Sprühdüse hindurchtreiben soll, durch Verdunstung fester Kohlensäure erzeugt und hierzu die feste Kohlensäure in kleinen Stücken in einem eigens hierzu vorgesehenen Behälter hineingetan wird.

Durch Schmelzung bzw. Verdunstung dieser festen Kohlensäure bilden sich Kohlendioxydgase, die mit ihrer Expansion einen Druck entwickeln, der vollkommen ausreicht, um die flüssige Mischung mit einer für den vorliegenden Zweck ausreichenden Pressung durch die Sprühdüse hindurchzutreiben.

Weitere Kennzeichen und Vorzüge der Erfindung werden in der nunmehr folgenden Beschreibung dargelegt.

In der Zeichnung ist ein Gefriergefäß 10 veranschaulicht, das in irgendeiner Weise isoliert sein soll, beispielsweise s.o, wie es bei Thermosflaschen o. dgl. geschieht. Das Gefaß 10 hat einen hochstehenden, falschen Boden 11 erhalten, der zur Aufnahme eines aus fester Kohlensäure (CO₂) geformten Kuchens 12 bestimmt ist. In der vorliegenden Darstellung ist der Kuchen gleich einem Kegel geformt, im Inneren hohl gehalten und so in das Gefäß eingesetzt, daß die Spitze des Kegels nach oben zeigt. Der falsche Boden 11 bildet mit den Innen wan düngen des Gefäßes einen Ringraum 13, der, wie bei 14 angedeutet, zur Aufnahme der gefrorenen Speiseeisteilchen o. dgl. bestimmt ist. Über der höchsten Stelle des Kuchens 12 ist auf dem Gefäß ein Deckel bzw. Verschluß 15 vorgesehen, der gegenüber dem Gefäßrand hermetisch dicht abschließt und mit Schraubenbolzen 16 und Flügelmuttern 17 fest aufgespannt ist, jedoch so, daß eine Abnahme leicht und schnell geschehen kann.

Auf dem Deckel sitzt das Gehäuse 18 eines Ventils. Es führt mitten durch den Deckel und ist unten mit einer Sprühdüse 19 versehen, welche die Mischung bzw. Flüssigkeit in feiner Verteilung unmittelbar auf die Masse 12 sprühen läßt.

Auf das obere Ende des Ventilgehäuses χ 8 ist eine Mischkammer 20 gesetzt, die gleichzeitig als Druckkammer Verwendung findet. Mit dem Ventilgehäuse 18 ist die Kammer 20 durch einen entsprechenden Kanal in Verbindung gesetzt. Im oberen Teil der Kammer ist eine Tasche 21 gebildet, die, wie bei 22 angedeutet, zur Aufnahme kleiner Stückchen derselben Substanz wie der Kuchen 12 bestimmt ist. Die flüssige Mischung 23 wird in die Kammer über eine oben gebildete Öffnung24 eingegossen. Der Verschluß der Öffnung 24 geschieht mit Hilfe eines Gewindestopfens 25, der, um ihn fest anziehen und umgekehrt auch wieder bequem lösen zu können, mit einem Handgriff 26 versehen ist.

Der Durchgang im Ventilgehäuse 18 wird gesteuert durch ein Ventil 27, welches durch die Packung 28 hindurchgeführt und mit der Ventils-tange 29 verbunden ist. Auf der Ventilstange ist ein Kopf 30 vorgesehen, gegen den eine Feder 31 drückt, um das Ventil für gewöhnlich unter Verschluß zu halten.

Zur intermittierenden öffnung des Ventils ist hier ein Arm 32 vorgesehen, der, mit dem Kopf 30 in Eingriff gebracht, das Ventil entgegen dem Druck der Feder 31 zurück in die Offenstellung zu ziehen gestattet. Dieser eben erwähnte Arm hat einen länglichen Schlitz 33 erhalten und nimmt in diesem Schlitz den mit 34 bezeichneten Zapfen eines Kurbelarmes 35 auf. Letzterer ist auf eine Welle 36 aufgekeilt. Die Welle selbst wird abwechselnd erst in der einen und dann in der anderen Richtung durch eine Vorrichtung bewegt, die mit dem im Gefriergefäß entwickelten Druck betrieben wird und einzeln für sich in Abb. 2 dargestellt ist. Der Gasauslaß 37 dieser Vorrichtung ist mit einem Ventil 38 regulierbar. Die ganze Vorrichtung ist oben auf dem Deckel 15 befestigt und mit dem Inneren des Gefriergefäßes über einen, den Deckel 15 durchziehenden Kanal 39 verbunden. Auf dem Deckel 15 ist des weiteren noch ein Entlastungsventil 40 angeordnet, um den Gasdruck aus dem Gefriergefäß 10 abzulassen, sobald ein im voraus bestimmter Druck überschritten wird.

Zum Betrieb wird ein Quantum fester Kohlensäure zweckmäßig in Form eines Kegels in das Gefriergefäß hineingetan und auf den falschen Boden ii gesetzt, nachdem natürlich zuvor, der Deckel abgenommen ist. Nach dem Einsetzen der festen Kohlensäure wird der Deckel wieder fest und dicht aufgespannt. Alsdann werden kleine Stückchen fester Kohlensäure in die in der Mischkammer geformte Tasche 21 und in die Mischkammer selbst von oben über die Öffnung 24 ein gegebenes Quantum einer Eiscrememischung hineingetan. Lediglich um ein Beispiel zu geben, sei hier angenommen, daß die Mischkammer, so wie hier dargestellt, ι y» kg Mischung enthalte. Nach dem Einfüllen wird der Verschlußpfropfen 25 aufgeschraubt, womit nun der Arbeitsvorgang beginnt, ohne daß von Hand noch Verrichtungen irgendwelcher Art zu erfüllen wären.

Nach dem Abschluß der Mischkammer beginnt die in zerkleinerter Form eingetragene, feste Kohlensäure zu schmelzen bzw. zu verdunsten; es wird somit Kohlendioxydgas entwickelt, das mit der Expansion einen Druck entwickelt, und mit diesem Druck die Mischung intermittierend durch das Ventilgehäuse 18 hindurchtreibt. Der intermittierende Durchgang der Flüssigkeit bzw. Mischung durch das Ventilgehäuse ist hier darauf zurückzuführen, daß die Hinundhierbewegung bzw.-die Öffnung und Schließung des Ventils 27 abhängig von dem im Gefriergefäß entwickelten Druck bewirkt wird.

Der Druck in der Mischkammer steigt so weit an, bis er die Mischung durch die Sprühdüse 19 hindurchtreibt. Letztere ist so geformt, daß sie die Flüssigkeit bzw. Mischung fein verteilt und unmittelbar auf die Oberfläche der festen Kohlensäure 12 richtet. Während die einzelnen ganz feinen Teilchen der Mischung den Luftraum des durch den Einsatz der festen Kohlensäure 12 auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur ge-

+5 brachten Gefäßes passieren, werden sie unter Einschluß einer gewissen Menge Luft schon teilweise gefrieren. Sobald nun die schon teilweise gefrorenen, luftdurchsetzten Teilchen mit der Oberfläche der festen-Kohlensäure 12 in Berührung kommen, werden sie sofort weitergefrieren und in festem Zustande von der Fläche herunter auf den Boden des Gefäßes rollen.
Das intermittierende Aufsprühen der Mischung soll die Entstehung einer gefrorenen Schicht auf der Oberfläche der festen Kohlensäure 12 -verhüten helfen. Dadurch, daß die Abgabe der Mischung bzw. Flüssigkeit intermittierend geschieht, wird die Oberfläche der festen Kohlensäure 12 ebenfalls immer rein gehalten bzw. rein gespült, so daß alle Teilchen mit der kalten Oberfläche der festen Kohlensäure stets direkt in Berührung gelangen.

Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die ganze Mischung aus der Mischkammer verbraucht ist. Das gefrorene Speiseeis sammelt sich in trockner pulveriger Form auf dem Boden des Gefriergefäßes. Sofern es verlangt wird, kann die gefrorene Mischung hier bis zum Gebrauch ziemlich lange Zeit vorrätig gehalten werden, da noch immer genügend feste Kohlensäure vorhanden sein wird, um das Eis im festen, trockenen Zustand zu erhalten. Indes kann das gefrorene Speiseeis auch unmittelbar entnommen werden, indem man hierzu den Deckel 15 gleich abnimmt und das Eis in einen gegebenen Behälter ausschüttet. Die noch übrige feste Kohlensäure kann dann wieder eingesetzt und die Operation wiederholt werden, bis alle feste Kohlensäure aufgebraucht ist.

Als zweckmäßig ergab sich die Verwendung von ungefähr 2¹J₂ kg fester Kohlensäure in Kegelform auf ungefähr i^x/₂ kg Mischung, wobei diese 1V₂ kg Mischung annähernd 3 1 Eiscreme liefern werden. Es wird, jedoch immer noch genügend feste Kohlensäure übrigbleiben, um gegebenenfalls noch einien zweiten Einsatz gefrieren zu lassen oder mit der noch übrigen festen Kohlensäure das Speiseeis für längere Zeit im gefrorenen Zustand zu erhalten.

Wenngleich die Erfindung hier an Hand einer kleinen Eismaschine beschrieben wurde, ist es wohl selbstverständlich, daß sie mit geringfügigen Abänderungen auch für gewerbliche Eiscremebereitung wie auch zum Kühlen oder Gefrieren anderer Substanzen verwendet werden kann, wobei einsatzweise oder kontinuierlich gearbeitet werden kann. Im übrigen ist die Erfindung nicht auf die besondere, hier dargestellte und beschriebene Form der verdunstenden Gefriermasse beschränkt.

Wenn ferner die Erfindung speziell für den Fall beschrieben wurde, daß zum Kühlen oder Gefrieren feste Kohlensäure verwendet werden soll, deren Verdunstungsfläche eine Temperatur aufweist, die noch um 64° C tiefer liegt als die Temperatur gewöhnlichen Eises, ist es wohl selbstverständlich, daß an Stelle jener Masse auch jede andere geeignete Masse mit einer unter niedriger Temperatur verdunstenden Oberfläche verwendet werden kann, solange nicht das entwickelte Gas dem Produkt irgendwie schädlich wird.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Kühlen oder Gefrieren von Flüssigkeiten, insbesondere zur

   Herstellung von Speiseeis, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit auf die Oberfläche einer festen, verdunstenden Masse, z. B. fester Kohlensäure, nach und nach aufgebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kühlende oder zu gefrierende Flüssigkeit in feiner Verteilung aufgesprüht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit, fein verteilt, erst durch den Kühlraum geschickt wird, bevor die unmittelbare Berührung mit der Oberfläche der festen verdunstenden Masse erfolgt, um eine gewisse Vorkühlung sowie eine innige Mischung mit der den Kühlraum füllenden Atmosphäre zu erzielen.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vorratsraum der Flüssigkeit eine gewisse Menge fester Kohlensäure eingebracht und durch deren Verdampfung ein Druck geschaffen wird, der die Flüssigkeit in den Kühlraum bzw. auf die Oberfläche der Kohlensäure befördert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen