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Verfahren zur Erzeugung von Blockeis Bei der Erzeugung von Blockeis
wird als Kälteträger tür das Ausgefrieren der Eisblöcke im allgemeinen Sole verwendet,
die unter .Zuhilfenahme einer Kältemaschine gekühlt wird. Das zu gefrierende Wasser
bzw. im Falle der Lebensmittelkonservierung ein Fruchtsaft od. dgl. wird in sogenannte
Eiszellen, d. h. metallische Behälter, eingegossen, die in das gekühlte Solebad
eingehängt sind, wodurch die in den Eiszellen befindliche Flüssigkeit zum Gefrieren
kommt.
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Da nun die Anwendung einer Sole als Kälteträger für die Erzeugung
von Blockeis nicht nur umständlich, sondern auch mit hohen Anschaffungs- und Betriebskosten
für die Anlage verbunden ist, ist man auch schon dazu übergegangen, die mit der
Flüssigkeit gefüllten Gefriergefäße unmittelbar im Kaltluftstrom auszugefrieren.
Hierbei werden die gefrorenen Blöcke od. dgl. vor der Entnahme aus dem Behälter
abgetaut.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zu entwickeln, das eine besonders wirtschaftliche Erzeugung von Blockeis bzw. Tiefgefrieren
von Flüssigkeiten im Kaltluftstrom gestattet. Hierbei beruht die Erfindung auf dem
Gedanken, daß das vor der Entnahme der gefrorenen Blöcke notwendige Abtauen derselben
von den Behälterwänden, das bisher zu erheblichen Energieverlusten in der Gesamteinrichtung
führte, so gestaltet werden kann, daß die für das Abtauen aufzubringende Energie
nutzbringend für den Gefrierprozeß verwendet wird und damit nicht als Verlust bzw.
Minderung des Wirkungsgrades der Gefriereinrichtung in Erscheinung tritt. Die Erfindung
besteht im wesentlichen darin,
daß eine Vorkühlzone und die Abtauzone
in einem besonderen Luftstrom zusammengeschaltet sind, daß die in der Abtauzone
vom Luftstrom aufgenommene Kältemenge zur Vorkühlung der flüssigkeitsgefüllten Gefrierbehälter
dient bzw. daß die vom Luftstrom in der Vorkühlzone aufgenommene Wärme zum Abtauen
der Eisblöcke von den Behälterwandungen verwandt wird.
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Ferner kann die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens dadurch gesteigert
und die Vorgänge weitgehend dadurch automatisiert werden, daß beim kontinuierlichen
Erzeugen von Blockeis oder Tiefgefrieren von Flüssigkeiten, die die zti gefrierende
Flüssigkeit enthaltenden Gefrierbehälter in geschlossenem Kreislauf nacheinander
eine Beschickungszone, die Vorkühlzone, die eigentliche Gefrierzone, die Abtauzone
und eine Entnahmezone durchwandern, wobei das Gefrieren einerseits und das Vorkühlen
bzw. Abtauen andererseits mittels zweier getrennter Luftströme erfolgen.
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In den Abb. i und 2 sind Einrichtungen zur Ausübung des Verfahrens
nach der Erfindung dargestellt, an Hand deren die Erfindung im folgenden näher erläutert
wird.
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In der Abb. 3 sind in graphischer Darstellung zweckmäßige Temperaturverhältnisse
für den Betrieb einer Gefriereinrichtung der in Abb. i und 2 dargestellten Art veranschaulicht.
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Die Einrichtung gemäß Abb. i ist in 3 Zonen unterteilt; dabei ist
A die eigentliche Gefrierzone, B die gemeinsame Vorkühl- und Abtauzone und C die
Beschickungs- bzw. Entnahmezone für die Gefrierbehälter a, welche die genannten
Zonen A, B und C kontinuierlich in geschlossenem Kreislauf, z. B. nach Art
eines Becherwerkes, durchwandern. Die eigentliche Gefrierzone A besteht aus einem
ringförmigen Gefriertunnel k, in welchem die durch ihn hindurchgeführten Gefrierbehälter
a von einem in geschlossenem Kreislauf umgewälzten Kaltluftstrom beaufschlagt werden.
Die Wände des ringförmigen Gefriertunnels sind zweckmäßig nach außen hin isoliert,
wie dies aus der Abb. i ohne weiteres ersichtlich ist, um die Kälteverluste möglichst
gering zii halten. Die Umwälzung des Gefrierluftstromes im Gefriertunnel k erfolgt
mittels eines Gebläses h, das die Luft aus dem Gefriertunnel ansaugt und über einen
Kühler i, der zweckmäßig der Verdampfer einer Kältemaschine ist, in den Gefriertunnel
zurückbefördert. Wie aus der Abb. i ersichtlich ist, sind das Gebläse h für die
Umwälzung des Gefrierluftstromes sowie der Verdampfer i unter Verwendung geeigneter
Anschlußkanäle in dem von dem ringförmigen Gefriertunnel umschlossenen Raure untergebracht.
Dies hat nicht nur den Vorteil, daß der Raumbedarf der Gefriereinrichtung klein
gehalten wird, sondern vor allem den weiteren Vorteil, daß durch die doppelte Isolierung
nach außen die Kälteverhiste am Verdampfer gering gehalten werden und die Anschlußkanäle
besonders kurz werden. An den ringförmigen Gefriertunnel k schließt sich radial
als Zone B ein gemeinsamer Vorkühl- und Abtaukanal an, durch den mittels eines zweiten
Gebläses n ein I#rischluftstrom im Durchzug hindurchgeführt wird. Der gemeinsame
Vorkühl- und Abtaukanal ist U-förmig gestaltet, wobei der eine Schenkel c der U-Form
den Vorkühlkanal und der andere Schenkel f den Abtaukanal bildet. Der von dem Gebläse
n aus dem Freien angesaugte Frischluftstrom tritt bei m in den Abtaukanal f ein
und aus diesem bei o in den Vorkühlkanal c, den er bei u wiederum ins Freie verläßt.
An den gemeinsamen Vorkühl- und Abtaukanal schließt sich die zweckmäßig offene Beschickungs-
bzw. Entnahmezone C an, in welcher die Gefrierbehälter a vor Eintritt in die Vorkühlzone
c mit Flüssigkeit gefüllt werden, während ebenfalls in der Zone C die gefrorenen
Blöcke aus den vom Abtaukanal f kommenden Gefrierbehältern entnommen werden.
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Um sicherzustellen, daß die Gefrierbehälter a sich ungehindert von
einer Zone zur anderen bewegen können, also beispielsweise vom Gefriertunnel zum
Vorkühl- und Abtaukanal und von letzterem zur Beschiekungs- bzw. Entnahmezone durchlaufen
können, ohne daß eine Mischung der 1,tiftströme und Lufttemperaturen eintritt, ist
der Vorkühl- und Abtaukanal c und f von dem Gefriertunnel k einerseits
und der Beschickungs- bzw. Entnahmezone andererseits durch Schleusen d, e
und b, g getrennt, die aus nachgiebigen Mitteln bestehen.
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Der Gefrierprozeß wickelt sich nun bei der Einrichtung gemäß Fig.
i in kontinuierlicher Weise wie folgt ab: Zunächst werden die sich in der Zone C
in Richtung auf den Vorkühlkanal bewegenden Gefrierbehälter a mit Flüssigkeit gefüllt.
Diese treten durch die Schleuse b in den Vorkühlkanal c ein und werden in diesem
von dem vom Gebläse n erzeugten Frischluftstrom gekühlt, wobei diese Vorkühlung
noch wesentlich dadurch verbessert wird, daß sich der Frischluftstrom vor Eintritt
in den Vorkühlkanal c an den im Abtaukanal f bewegenden Gefrierbehälter abgekühlt
hat. Beim Weiterwandern der Gefrierbehälter entsprechend der Pfeilrichtung durch
die Schleuse d gelangen diese in den Gefriertunnel k, in welchem sie unter der Einwirkung
des über den Kühler i geführten Kaltluftstromes stehen. Die Temperatur des Kaltluftstromes
sowie dessen Geschwindigkeit einerseits sowie die Wandergeschwindigkeit der Gefrierbehälter
sind dabei so bemessen, daß die Flüssigkeit in den Gefrierbehältern, wenn diese
das andere Ende des ringförmigen Gefriertunnels erreichen, zu festen Blöcken gefroren
ist. Die Behälter mit den gefrorenen Blöcken wandern sodann durch die Schleuse e,
durch die sie in den Abtaukanal f gelangen, in welchem sie unter der Einwirkung
des vom Gebläse n erzeugten Frischluftstromes stehen. Der Temperaturunterschied
zwischen den Gefrierbehältern mit den gefrorenen Blöcken (z. B. - 2'C) und
dem Frischluftstrom, der beispielsweise eine Temperatur von io° C aufweist, reicht
aus, um die Eisblöcke von den Wänden der Gefrierbehälter abzutauen und so für die
Entnahme-vorzubereiten. Sobald die Gefrierbehälter in ihrem steten Kreislauf durch
die Schleuse g wieder in die Zone C gelangen, werden die gefrorenen Blöcke aus den
Behältern entnommen, zti welchem Zweck letztere beispielsweise mit einem verschließbaren
Bodendeckel versehen sind, bei dessen Öffnen der gefrorene Block nach unten aus
dem Gefrierbehälter herausfällt und beispielsweise mittels eines Förderbandes od.
dgl. zum Lagerraum befördert wird.
In den Abtaukanal «erden zusätzlich
Kühlschlangen eingebaut, die zur Vorkühlung des in die Gefrierbehälter a einzufüllenden
Wassers dienen.
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In Abb. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer t?inrichtung
zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt. Im Gegensatz zu der
Einrichtung nach Abb. i, bei der sich Vorkühl- und Abtaukanal radial an den ringförmigen
Gefriertunnel anschließen, sind bei der in Abb.2 dargestellten Einrichtung \'orkühl-
und Abtaukanal c und f konstruktiv so in den Gefriertunnel eingeordnet, daß sie
einen Sektor des ringförmigen Gefriertunnels einnehmen. «'ie aus der Abb. 2 ohne
weiteres ersichtlich ist, erstreckt sich der Gefriertunnel k beispielsweise über
°,'" während das restliche Viertel dieses ringförmigen Kanals von dein Vorkühlkanal
c und dem Abtaukanal f beansprucht wird. Im Gefriertunnel wird wiederum in gleicher
Weise wie bei der Einrichtung gemäß Abb. i ein Kaltluftstrom in geschlossenem Kreislauf
umgewälzt, während zum Vorkühlen bzw. Abtauen ein zweiter Luftstrom dient, der im
Vorkühl- und Abtaukanal c und f (bei dieser Einrichtung ebenfalls in geschlossenem
Kreislauf) umgewälzt wird. Der Gefriertunnel k und der \"orkühl- und Abtaukanal
c und f
sind wiederum durch Schleusen d und e voneinander getrennt, die ein
ungehindertes Durchlaufen der Gefrierbehälter zulassen, eine Mischung der Luftströme
undLufttemperaturendagegen unterbinden. In gleicher Weise sind der Vorkühl- und
Abtaukanal von der außerhalb der ringförmigen Einrichtung angebrachten Beschickungs-bzw.Entnahmezone
Cdurch entsprechende Schleusen b und g getrennt. Der Ablauf des Gefrierprozesses
vom Einfüllen der Flüssigkeit in die leeren Behälter in der Zone C bis zur Entnahme
der gefrorenen Blöcke ebenfalls in der 7one C erfolgt in gleicher Weise, wie er
oben für die Einrichtung gemäß Abb. i beschrieben wurde, so daß sich eine nochmalige
Beschreibung dieser Vorgänge erübrigt. Es sei lediglich noch erwähnt, daß daVerhältnis
der Anzahl flüssigkeitsgefüllter Behälter im Vorkühlkanal c zu der Anzahl abzutauender
Gefrierbehälter im Abtaukanal ferfindungsgemäß so gewählt wird, daß die vom Luftstrom
im Vorkühlkanal c aufgenommene Wärmeinenge sicher ausreicht, um die Eisblöcke in
den im Abtaukanal f befindlichen Behältern einwandfrei ababzutauen.
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Bei der Einrichtung gemäß Abb. 2 sind am Vorkühlkanal c noch Schieber
r und s vorgesehen. Werden diese Schieber geöffnet, so wird von dem Gebläse n außer
dein Umluftstrom noch ein zusätzlicher Frischluftstrom durch den geöffneten Schieber
y angesaugt, wodurch das Abtauen und Vorkühlen je nach den gegebenen Verhältnissen
geregelt werden kann. Eine der angesaugten Frischluftmenge entsprechende Luftmenge
verläßt dann die Einrichtung durch den geöffneten Schieber s ins Freie.
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In Abb. 3 sind die Temperaturverhältnisse, wie sie bei der Einrichtung
gemäß Abb. i bzw. 2 beispielsweise gegeben sind, graphisch veranschaulicht. Dieses
Schaubild zeigt die Temperaturwerte des Gefriergutes und der Luftströme in Abhängigkeit
von dem jeweiligen Punkt in der Gefriereinrichtung, die in diesem Falle als ein
einziger durchgehender Kanal zu denken ist. Die Buchstaben b, d, e, g, die
in den Figuren zwischen den verschiedenen ,Zonen bzw. Kanälen bezeichnen, bezeichnen
im Schaubild der Abb. 3 die Stellen der Einrichtung, an denen sich die mit gleichen
Buchstaben versehenen Schleusen befinden. Das Wasser (Kurve i) in den Behältern,
die bei b in den Vorkühlkanal eintreten, hat beispielsweise eine Temperatur von
+ i4° C und wird bis zur Schleuse d auf + io° C abgekühlt. Im Gefriertunnel sinkt
dann die Temperatur zunächst weiter bis auf o° C, bleibt dann während der Gefrierzeit
auf dieser Temperatur und unterkühlt sich bis zum Austritt aus dem Gefriertunnel
bei e auf etwa - 2° C. In der Abtauzone steigt dann die Temperatur bis zum Punkt
g auf etwa -f- 2° C an.
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Die Abtauluft (Kurve 2) tritt bei m beispielsweise mit + io' C in
den Abtaukanal f ein, kühlt sich bis zum Punkt o, d. h. vor Eintritt in den Vorkühlkanal,
auf -f- 4° C ab und erhöht dann ihre Temperatur bis zum Punkt b, d. h. bis zum Ende
des Vorkühlkanals, wieder auf etwa + 7° C.
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Die Gefrierluft hat beim Verlassen des Kühlers i im Punkt d eine Temperatur
von beispielsweise - io° C und nach dem Verlassen des Gefriertunnels, d. h. im Punkte
e, eine Temperatur von - 4° C.