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Verfahren und Vorrichtung zum Tieffrieren von Waren hie Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Tief frieren von Waren in Kühlkästen oder ähnlichen
Räumen von mit Hilfsgas arbeitenden Absorptionskälteapparaten.
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Es hat sich als möglich erwiesen, bei Kühlkästen für gefrorene Waren
kontinuierlich arbeitende Absorptionskälteapparate zu verwenden, ohne diesen Apparaten
unbequem große Bemessungen geben zu müssen. Diese Möglichkeit ist dadurch bedingt,
daß der Kälteapparat im wesentlichen nur die Wärmeeinteckung in den Kühlkasten zu
decken braucht, weil die darin aufbe-,vahrteri Waren schon bei ihrer Einbringung
eine niedrige Temperatur haben. Für Kühlkästen mit too bis 2001 Volumen des Kühlraums
braucht somit der Kälteapparat nur eine Kälteleistung in der Größenordnung von 5okcal/Std.
zu haben, wenn der Apparat dauernd arbeitet. Trotz der bei Absorptionskälteapparaten
dieser Art bestehenden Schwierigkeit, Temperaturen zwischen - 1e his -20° C aufrechtzuerhalten,
ohne auf die Forderung eines angemessenen Wirkungsgrads zu verzichten, hat es sich
als möglich erwiesen, einen befriedigenden Betrieb mit einem einfachen Kälteapparat
zu erreichen, der etwa die gleiche Größe hat wie eine Kompressorkältemaschine für
einen entsprechenden Kühlkasten.
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Die Niedrige Temperatur ist notwendig, um das .Auftauen gewisser tiefgefrorener
Waren zu verhin-<lern, von denen beispielsweise in Zuckerlösung eingefrorene
Früchte und Beeren schon bei Temperaturen oberhalb - ro° C aufzutauen beginnen.
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Eine Kompressorkältemaschine arbeitet bekanntlich ohne Schwierigkeiten
bei niedrigen Temperaturen und ist im allgemeinen so bemessen, daß sie
schon
liei einer. Betriebsgeit . von beispielsweise io Minuten je Stunde,eine genügende-Kälte
leistet. Es ist offenbar, daß man durch Heraufsetzen der Betriebszeit eine zusätzliche
Kälteleistung erreichen kann, die für verschiedene Zwecke benutzt werden kann, beispielsweise
zum Tieffrieren im Kühlkasten selbst. Diese Möglichkeit hat man bisher bei Kühlkästen
nicht gehabt, die mit Absorptionskälteapparaten mit Hilfsgas betrieben werden. Gemäß
der vorliegenden Erfindung kann man jedoch derartige Kühlkästen für Tiefkühlzwecke
benutzen durch Ausnutzung des verhältnismäßig kleinen, z. B. bei niedriger Belastung
entstehenden Überschusses an Kälteleistung.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß in Kühlkästen, Kühltruhen,
Kühlschränken oder ähnlichen Aufbewahrungsräumen, die von einem mit indifferentem
Gas arbeitenden Kälteapparat gekühlt, werden und ,in denen während der Periode geringer
oder normaler Belastung Kälte mittels eines Eutektikums gespeichert wird, die Kältespeicherung
mit Hilfe von einer Mehrzahl beweglicher plattenförmiger Kältespeicherelemente erfolgt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Nachstehenden beschrieben
und sind in der Zeichnung dargestellt. Hier zeigen Fig. i und 2 ein schematisch
dargestelltes Ausführungsbeispiel,.der. Erfindung,.
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Fig. 3 ebenso schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig..4
und, 5 . einen mit,' Eutektikum gefüllten Kältespeicher.
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In. der Fig. i bezeichnet io einen Kühlkasten, der mit einem Absorptionskälteapparat
i i mit Hilfsgas betrieben wird und von dem Kälte an den Kühlraum 12 durch ein Verdampfungs-
und Kondensationssystem i 3 übertragen wird, dessen wärmeaufnehmender Teil mit der
Innenbekleidung 14 des Kühlraums wärmeleitend verbunden ist. Die obere Öffnung des
Kühlraums ist mit einem zweiteiligen Deckel 15 versehen. Der Kühlkasten ist für
das Aufbewahren von.in Paketen 16 verpackten gefrorenen Waren eingerichtet, die
entlang der einen Wand des Kühlraums aufgestapelt sind. Längs der entgegengesetzten
Wand ist eine Anzahl von Kältespeichern 17 angeordnet, von denen einer, 18, am Boden
des Kühlraums angebracht ist. Zwischen jedem der Speicher sind. Pakete i9 eingelagert,
die .die Waren enthalten, ,die mit Hilfe der Kältespeicher 17 tiefgefroren werden
sollen.
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. Die Kältespeicher sind dazu bestimmt, im Kühlraum aufbewahrt zu
werden, wenn dazu genügend Raum zur Verfügung steht. Erfindungsgemäß wird bei geringer
oder normaler Belastung Kälte in den Kältespeichern gespeichert, die somit nach
4o bis 48 Stunden geladen werden oder, wenn ihre Anzahl größer ist, nach einer entsprechenden
längeren Zeit. Bei der Aufladung können die Speicher ohne Zwischenlage aufeinandergelegt
werden, oder sie können auch in dem Kasten stehend gelagert werden, so daß Luft
zwischen ihnen eindringen kann' Es ist offenbar, daß die Ladung um so schnelfer
erfolgt, je größer die Berührungsfläche ist, die zwischen den Kältespeichern und
der Innenbekleidung 14 vorgesehen werden kann.
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Nachdem diese Aufladung erfolgt ist, sind die Speicher für den Gebrauch
bereit. Man kann sie dann in der in Fig. i und 2 dargestellen Weise stapeln, wobei
Wärme des frischen Kühlgutes von den Speichern sehr schnell aufgenommen wird, so
daß die Temperatur der Waren unter den Gefrierpunkt herabsinkt und diese Waren innerhalb
weniger Stunden einfrieren.
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Aus verschiedenen Gründen kann, wie bereits erwähnt, das Aufstellen
der plattenförmigen Speicher in anderer Weise zweckmäßig sein, z. B. so, wie es
in Fig: 3 gezeigt ist. Man erhält dadurch eine verbesserte Luftzirkulation zwischen
den Platten und gleichzeitig noch andere Vorteile, die im folgenden weiterbeschrichen
werden sollen. . Um aber einen genügenden 1'reßdruck zwischen den Speichern und
dem Kühlgut zu erreichen, kann man zweckmäßig, wie im Ausführungsbeispiel der Fig.
3, federnde Klammern geeigneter Form vorsehen, die aufgesetzt werden, nachdem Kühlgut
und Speicher aufeinandergestapelt sind.
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Erfindungsgemäß wird zweckmäßig für die Anordnungen der Fig. 1 bis
3 ein Kältespeicher besonderer Art verwendet, dessen Ausführung die in den Fig.
4 bis 5 schematisch dargestellte sein kann.
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Der Speicher besteht aus einem plattenähnlichen, verhälnismäßig dünnen,
zweckmäßig aus galvanisiertem Eisen hergestellten Behälter, der eine eutektische
Mischung enthält, die bei einer vorausbestimmten Temperatur friert. Die Kanten 21
der Speicherplatte sind gegebenenfalls nach dem Zusammenfalzen gelötet und als Korrosionsschutz
mit einem Asphaltlack oder einem ähnlichen Korrosionsschutzmittel bestrichen. An
der einen Kurzseite der Platte sind zwei mit geeigneten Schrauben 22 und 23 od.
dgl. verschließbare Öffnungen vorgesehen, von denen die eine zum Auffüllen der Gefrierflüssigkeit,
die andere zum Entlassen der Luft bei der Einfüllung dient. Die Schließvorrichtungen
haben die Form von Schrauben 22 und 23 und sollen derart ausgeführt werden, daß
völlige Dichte erreicht wird; sie können weiter eine solche Form haben, daß sie
zum Heben der verhältnismäßig schweren Platten mittels eines geeigneten Werkzeugs
in der Form eines Bügels od. dgl. benutzt werden können.
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Gemäß der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, als Eutektikum eine
Korrosionsschutzmittel enthaltende Mischung zu benutzen, und es hat sich ergeben,
daß sowohl Natriumnitrit als auch Kaliumchromat sowie auch in manchen Fällen Natriumchromat
benutzt werden kann. Die verschiedenen Lösungen sind in der folgenden Weise zusammengesetzt
und zeigen die folgenden eutektischen Temperaturen: Wasser-Natriumnitrit mit wasserfreiem
Salz in der Menge 39,7% ergibt eine eutektische Temperatur von -15, 5° C ; Wasser-Kaliumchromat
mit wasserfreiem Salz in einer Menge von 35,50/0 ergibt eine eutektische Temperatur
von - 11,4' C; Schmelzwärme versuchsgemäß etwa 49bis5o kcal/kg ;
Wasser-Natriumchromat,
eutektische Temperatur etwa - 5° C.
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Von diesen :Mischungen ist die Lösung von Kaliumchromat besonders
geeignet, und zwar wegen ihrer geringen Neigung zu Unterkühlung. Natriumnitrit,
das auch korrosionsschützend ist, friert häufig erst bei -23° C, obwohl die eutektische
Temperatur hei -15' C liegt. Natriumchromat hat eine eutektische Temperatur, die
in den meisten Fällen für Schnellfrieren nicht niedrig genug ist. Die Gefrierzeit
ist im wesentlichen umgekehrt proportionell dem Unterschied zwischen dem Gefrierpunkt.
etwa - 2° C, des Füllmittels und der Temperatur der Speicherplatte. Das Kaliumchromat
weist die besten Eigenschaften auf. Die Unterkühlung liegt nur bei etwa .4° C, so
daß schon, wenn der Kühlraum eine Temperatur von - i6° C hat, das vollständige Frieren
des Eutektikums mit Sicherheit erreicht wird. Im allgemeinen soll das Eutektikurn
einen Gefrierpunkt haben, der, abgesehen von etwaiger Unterkühlung, einerseits 3
bis 4° C oberhalb der normalen Betriebstemperatur des Kühlraums, anderseits tiefer
als - io' C, vorzugsweise zwischen - io' bis - i7° C liegt.
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Erfindungsgemäß ist es in den meisten Fällen zweckmäßig, die Speicher
nicht ganz mit Flüssigkeit zu füllen, weil das Eutektikum beim Frieren sein Volumen
wesentlich erhöht. Anderseits ist ein Luftraum im Speicher auch nicht erwünscht,
weil hierdurch manche Teile der. Platte eine verschlechterte Kühlleistung aufweisen
würden. Erfindungsgemäß wird deswegen ein besonderer Raum für die Luft vorgesehen,
so daß die ganze Kühlplatte mit Sicherheit eine gefrorene ?Masse enthält. Wenn man
aber, wie bei der Anordnung der Fig. 3, die Platten finit senkrechten -Kühlflächen
aufstellt, wird die Luft am oberen Teil angesammelt, wo sie im allgemeinen keine
Nachteile verursacht.
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Die Erfindung ist auf die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt,
sondern kann im Rahmen des grundlegenden Erfindungsgedankens in verschiedener Weise
abgeändert werden. Die Anwendung von Kältespeichern ergibt besondere Vorteile, wenn
die gespeicherte Kälte ausschließlich in Verbindung mit der normalen Kälteerzeugung
des Kälteapparats ausgenutzt wird. Man erhält dann eine hervorragend gute Leistung,
ohne die Bemessungen der Kältespeicher so wählen zu müssen, daß der Nachteil eines
verminderten Nutzkühlraums bedingt wird. Die Erfindung ist ferner auch nicht auf
die obenerwähnten eutektischen Mischungen beschränkt, vielmehr können diese in vieler
Weise variiert werden und der Weise angepaßt werden, in der sie gefroren werden
sollen. Ferner kann man der Lösung ein Korrosionsschutzmittel zusetzen fair den
Fall, daß Salze zur Anwendung kommen, die an sich nicht korrosionsschützend sind.