EP1887296A2 - Vorrichtung und Verfahren zum Eintrag einer Mischung aus kryogenen und kryogenen oder nicht-kryogenen Medien in ein Frost- oder Kühlgerät - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Eintrag einer Mischung aus kryogenen und kryogenen oder nicht-kryogenen Medien in ein Frost- oder Kühlgerät Download PDF

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EP1887296A2
EP1887296A2 EP20070015228 EP07015228A EP1887296A2 EP 1887296 A2 EP1887296 A2 EP 1887296A2 EP 20070015228 EP20070015228 EP 20070015228 EP 07015228 A EP07015228 A EP 07015228A EP 1887296 A2 EP1887296 A2 EP 1887296A2
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EP
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cryogenic
carbon dioxide
medium
mixing
mixture
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EP20070015228
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Inventor
Franz Garnreiter
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Linde GmbH
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Linde GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/12—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using solidified gases, e.g. carbon-dioxide snow

Definitions

  • the present invention relates to a device for introducing at least one cryogenic and at least one further cryogenic or non-cryogenic medium into a freezing or cooling device with a supply device and a method for introducing at least one cryogenic and at least one further cryogenic or non-cryogenic medium in a freezer or cooler.
  • cryogenic media or a combination of a cryogenic medium and a non-cryogenic medium into a freezer or refrigerator is heretofore practiced by means of separate entry devices for each medium.
  • the introduction of such media is of great benefit both for cooling processes and for keeping products cold, for example for foods or pharmaceuticals, and is also frequently used for the further processing of the products in a cold environment.
  • JP 07294085 A also discloses a feeding system for a refrigerator in which liquid or gaseous carbon dioxide and gaseous nitrogen are introduced separately from each other via different feeders.
  • the object of the present invention is to improve the entry of at least one cryogenic and at least one further cryogenic or non-cryogenic medium into a freezer or refrigerator.
  • the object is achieved on the device side, characterized in that the entry device upstream of the supply device has a, preferably designed as a mixing chamber mixing device in which the media before the supply are mixed in the freezer or refrigerator, and the supply means for supplying the mixture is provided in the freezing or cooling device.
  • a mixing chamber mixing device in which the media before the supply are mixed in the freezer or refrigerator
  • the supply means for supplying the mixture is provided in the freezing or cooling device.
  • the invention is suitable for freezers or refrigerators as well as explicitly for refrigerated further processing equipment and systems of all kinds, such as for meat cutters, mixers and Kaltmahlanlagen.
  • the mixing device preferably has one connection for a connection to one reservoir for each component of the mixture and at least one outlet for the mixture.
  • connections to the mixing device are positioned relative to one another in such a way that an at least approximately homogeneous mixing of the respective media introduced there is ensured with one another.
  • the flow behavior of the inflowing media can be influenced, whereby the mixing can be controlled.
  • connections with a tangential inflow direction into a mixing chamber have proved to be particularly advantageous.
  • the mixing device has a mixing device.
  • the mixing of the individual components can be further improved.
  • rotating internals are provided as a mixing device.
  • the entry device has a metering device for metering the portions of the individual components of the mixture in the mixing device.
  • a mixture with a defined composition is available for entry. This is of particular interest for a number of refrigerated processing plants of interest, for. B. for a plant for cold grinding of coffee.
  • the carbon dioxide content in the ground and packaged coffee can be advantageously influenced.
  • the stated object is achieved in that the media, which are taken from separate reservoirs, are arranged in a charging device upstream of a supply device, preferably in the form of a mixing chamber, in which the media are fed before being fed into the freezer or cooling device are mixed, and the mixture is removed from the mixing device via at least one output and is introduced via the feeding device in the frost or cooling device.
  • Low-temperature nitrogen is preferably used as the medium. This serves both the cooling of products, ie the heat removal from the products, as well as the inerting, for example, the inerting of the headspace in a product packaging.
  • liquid nitrogen as the medium.
  • gaseous, cryogenic nitrogen as a medium is useful for many applications.
  • carbon dioxide is used as a medium. Both liquid carbon dioxide, as well as gaseous or solid carbon dioxide each have their preferred applications.
  • the solid carbon dioxide is often used in the form of carbon dioxide snow or carbon dioxide pellets as a medium.
  • cryogenic nitrogen and carbon dioxide for a mixture according to the invention.
  • a suspension of a cryogenic liquefied medium and solid carbon dioxide particles (carbon dioxide snow or carbon dioxide pellets) is introduced into the freezer or refrigerator.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that a metering device is used, by which the proportions of the individual components are specified in the mixing device.
  • a metering device is used, by which the proportions of the individual components are specified in the mixing device.
  • multi-substance mixtures are also provided with particular advantage.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eintrag von mindestens einem kryogenen und mindestens einem weiteren kryogenen oder nicht-kryogenen Medium in ein Frost- oder Kühlgerät mit einer Zuführungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragsvorrichtung stromaufwärts von der Zuführungseinrichtung eine Mischkammer aufweist, in der die Medien vor der Zufuhr in das Frost- oder Kühlgerät gemischt werden, und die Zuführungseinrichtung für die Zuführung der Mischung in das Frost- oder Kühlgerät vorgesehen ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Eintrag von mindestens einem kryogenen und mindestens einem weiteren kryogenen oder nicht-kryogenen Medium in ein Frost- oder Kühlgerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Medien, die aus getrennten Reservoirs entnommen werden, einer in einer Eintragsvorrichtung stromaufwärts von einer Zuführungseinrichtung angeordneten Mischkammer zugeführt werden, in der die Medien vor der Zufuhr in das Frost- oder Kühlgerät gemischt werden, und die Mischung aus der Mischkammer über einen Ausgang entnommen wird und über die Zuführungseinrichtung in das Frost- oder Kühlgerät eingebracht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eintrag von mindestens einem kryogenen und mindestens einem weiteren kryogenen oder nicht-kryogenen Medium in ein Frost- oder Kühlgerät mit einer Zuführungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Eintrag von mindestens einem kryogenen und mindestens einem weiteren kryogenen oder nicht-kryogenen Medium in ein Frost- oder Kühlgerät.
  • Der Eintrag von kryogenen Medien oder einer Kombination aus einem kryogenen Medium und einem nicht-kryogenen Medium in ein Frost- oder Kühlgerät wird bisher mittels getrennter Eintragsvorrichtungen für jedes Medium praktiziert. Der Eintrag derartiger Medien ist sowohl für Abkühlvorgänge wie zur Kalthaltung von Produkten, beispielsweise für Lebensmittel oder Pharmazeutika, von großem Nutzen und wird auch häufig zur Weiterverarbeitung der Produkte in einer kalten Umgebung eingesetzt.
  • Aus der Druckschrift WO 99/34693 ist ein Eintragssystem bekannt, das jeweils für flüssigen Stickstoff und flüssiges Kohlendioxid getrennte Ventile aufweist, über die zeitlich nacheinander oder gleichzeitig die beiden genannten Medien in eine Gefrierkammer eingesprüht werden können.
  • Die Druckschrift JP 07294085 A offenbart ebenfalls ein Eintragssystem für eine Gefriereinrichtung, bei dem flüssiges oder gasförmiges Kohlendioxid und gasförmiger Stickstoff getrennt voneinander über verschiedene Zufuhreinrichtungen eingebracht werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Eintrag von mindestens einem kryogenen und mindestens einem weiteren kryogenen oder nicht-kryogenen Medium in ein Frost- oder Kühlgerät zu verbessern.
  • Die gestellte Aufgabe wird vorrichtungsseitig dadurch gelöst, dass die Eintragsvorrichtung stromaufwärts von der Zuführungseinrichtung eine, bevorzugt als Mischkammer ausgeführte Mischeinrichtung aufweist, in der die Medien vor der Zufuhr in das Frost- oder Kühlgerät gemischt werden, und die Zuführungseinrichtung für die Zuführung der Mischung in das Frost- oder Kühlgerät vorgesehen ist. Dadurch lassen sich wesentliche Vorteile erzielen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt eine Kombination der physikalischen Eigenschaften der Medien beim Eintrag. Im Einzelnen können die Fließeigenschaften beeinflusst und das Verhalten der Medien auf den Produktoberflächen gesteuert werden, wodurch sich beispielsweise Leidenfrost und unerwünschte Koaleszenz auf den Oberflächen der Produkte im Frost- oder Kühlgerät vermeiden lassen. Des Weiteren wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung die Herstellung von Suspensionen ermöglicht, wie z. B. eine Suspension aus tiefkalt verflüssigten Medien und Kohlendioxid (Trockeneis). Darüber hinaus kann durch die Erfindung eine bessere Verteilung und eine schnellere Sublimation von festem Kohlendioxid erreicht werden. Beispielsweise beim Einbringen einer erfindungsgemäßen Mischung in eine zu kühlende Produktmasse (z. B. Fleisch im Mischer) führt eine in der Mischung reduzierte Größe der Kohlendioxidkristalle zu den genannten Vorteilen.
  • Die Erfindung ist für Frost- oder Kühlgeräte sowie explizit auch für gekühlte Weiterverarbeitungsgeräte und -anlagen aller Art geeignet, wie beispielsweise für Fleischkutter, Mischer und Kaltmahlanlagen.
  • Bevorzugt weist die Mischeinrichtung je einen Anschluss für eine Verbindung zu je einem Reservoir für jede Komponente der Mischung und wenigstens einen Ausgang für die Mischung auf.
  • Besonders bevorzugt sind die Anschlüsse an der Mischeinrichtung so zueinander positioniert, dass eine zumindest annähernd homogene Durchmischung der jeweils dort eingetragenen Medien untereinander sichergestellt ist. Durch eine geeignete Positionierung kann das Strömungsverhalten der einströmenden Medien beeinflusst werden, wodurch die Durchmischung gesteuert werden kann. Als besonders vorteilhaft haben sich beispielsweise Anschlüsse mit einer tangentialen Einströmrichtung in eine Mischkammer erwiesen.
  • Vorteilhafterweise weist die Mischeinrichtung eine Mischvorrichtung auf. Dadurch kann die Durchmischung der einzelnen Komponenten weiter verbessert werden. Beispielsweise sind rotierende Einbauten als Mischvorrichtung vorgesehen.
  • Mit besonderem Vorteil weist die Eintragsvorrichtung eine Dosiereinrichtung zum Dosieren der Anteile der einzelnen Komponenten der Mischung in der Mischeinrichtung auf. Dadurch steht eine Mischung mit einer definierten Zusammensetzung zum Eintrag zur Verfügung. Dies ist in besonderem Maße für eine Reihe von gekühlten Weiterverarbeitungsanlagen von Interesse, z. B. für eine Anlage zum Kaltmahlen von Kaffee. Durch die Einstellung einer Mischung aus bestimmten Volumenanteilen der beim Kaltmahlen beteiligten kryogenen Medien kann beispielsweise der Kohlendioxidgehalt im gemahlenen und abgepackten Kaffee vorteilhaft beeinflusst werden.
  • Verfahrensseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Medien, die aus getrennten Reservoirs entnommen werden, einer in einer Eintragsvorrichtung stromaufwärts von einer Zuführungseinrichtung angeordneten, bevorzugt als Mischkammer ausgeführten Mischeinrichtung zugeführt werden, in der die Medien vor der Zufuhr in das Frost- oder Kühlgerät gemischt werden, und die Mischung aus der Mischeinrichtung über wenigstens einen Ausgang entnommen wird und über die Zuführungseinrichtung in das Frost- oder Kühlgerät eingebracht wird.
  • Bevorzugt wird tiefkalter Stickstoff als Medium eingesetzt. Dieser dient sowohl dem Kühlen von Produkten, also der Wärmeabfuhr aus den Produkten, wie auch dem Inertisieren, beispielsweise dem Inertisieren des Kopfraumes in einer Produktverpackung.
  • Besonders bevorzugt wird flüssiger Stickstoff als Medium eingesetzt. Dieser lässt sich problemlos mit anderen Medien mischen und vorteilhaft einsprühen. Auch der Einsatz von gasförmigem, tiefkaltem Stickstoff als Medium ist für viele Anwendungen zweckmäßig.
  • Mit besonderem Vorteil wird Kohlendioxid als Medium eingesetzt. Sowohl flüssiges Kohlendioxid, wie auch gasförmiges oder festes Kohlendioxid haben jeweils ihre bevorzugten Anwendungsgebiete.
  • Das feste Kohlendioxid wird häufig in Form von Kohlendioxidschnee oder Kohlendioxidpellets als Medium eingesetzt.
  • Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von tiefkaltem Stickstoff und Kohlendioxid für eine erfindungsgemäße Mischung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Suspension aus einem tiefkalt verflüssigten Medium und festen Kohlendioxidpartikeln (Kohlendioxidschnee oder Kohlendioxidpellets) in das Frost- oder Kühlgerät eingebracht.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Dosiereinrichtung eingesetzt wird, durch die die Anteile der einzelnen Komponenten in der Mischeinrichtung vorgegeben werden. Dabei sind mit besonderem Vorteil auch Mehrstoffmischungen vorgesehen.
  • Die eingangs bei der Beschreibung der vorrichtungsseitigen Lösung dargelegten Vorteile können in gleichem Umfang auch für das erfindungsgemäße Verfahren geltend gemacht werden.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Eintrag von mindestens einem kryogenen und mindestens einem weiteren kryogenen oder nicht-kryogenen Medium in ein Frost- oder Kühlgerät mit einer Zuführungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragsvorrichtung stromaufwärts von der Zuführungseinrichtung eine, bevorzugt als Mischkammer ausgeführte Mischeinrichtung aufweist, in der die Medien vor der Zufuhr in das Frost- oder Kühlgerät gemischt werden, und die Zuführungseinrichtung für die Zuführung der Mischung in das Frost- oder Kühlgerät vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung je einen Anschluss für eine Verbindung zu je einem Reservoir für jede Komponente der Mischung und wenigstens einen Ausgang für die Mischung aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse an der Mischeinrichtung so zueinander positioniert sind, dass eine zumindest annähernd homogene Durchmischung der jeweils dort eingetragenen Medien untereinander sichergestellt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung eine Mischvorrichtung aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragsvorrichtung eine Dosiereinrichtung zum Dosieren der Anteile der einzelnen Komponenten der Mischung in der Mischeinrichtung aufweist.
  6. Verfahren zum Eintrag von mindestens einem kryogenen und mindestens einem weiteren kryogenen oder nicht-kryogenen Medium in ein Frost- oder Kühlgerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Medien, die aus getrennten Reservoirs entnommen werden, einer in einer Eintragsvorrichtung stromaufwärts von einer Zuführungseinrichtung angeordneten, bevorzugt als Mischkammer ausgeführten Mischeinrichtung zugeführt werden, in der die Medien vor der Zufuhr in das Frost- oder Kühlgerät gemischt werden, und die Mischung aus der Mischeinrichtung über wenigstens einen Ausgang entnommen wird und über die Zuführungseinrichtung in das Frost- oder Kühlgerät eingebracht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass tiefkalter Stickstoff als Medium eingesetzt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass flüssiger Stickstoff als Medium eingesetzt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass gasförmiger, tiefkalter Stickstoff als Medium eingesetzt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlendioxid als Medium eingesetzt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass flüssiges Kohlendioxid als Medium eingesetzt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass festes Kohlendioxid in Form von Kohlendioxidschnee oder Kohlendioxidpellets als Medium eingesetzt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass tiefkalter Stickstoff und Kohlendioxid als Medien eingesetzt werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Suspension aus einem tiefkalt verflüssigten Medium und festen Kohlendioxidpartikeln (Kohlendioxidschnee oder Kohlendioxidpellets) in das Frost- oder Kühlgerät eingebracht wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dosiereinrichtung eingesetzt wird, durch die die Anteile der einzelnen Komponenten in der Mischeinrichtung vorgegeben werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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