EP2457869A1 - Device and method for tempering and storing a viscous substance (as a fluid) - Google Patents
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- EP2457869A1 EP2457869A1 EP10193033A EP10193033A EP2457869A1 EP 2457869 A1 EP2457869 A1 EP 2457869A1 EP 10193033 A EP10193033 A EP 10193033A EP 10193033 A EP10193033 A EP 10193033A EP 2457869 A1 EP2457869 A1 EP 2457869A1
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- container
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- B67D3/0009—Apparatus or devices for controlling flow of liquids under gravity from storage containers for dispensing purposes provided with cooling arrangements
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
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- B67D3/0022—Apparatus or devices for controlling flow of liquids under gravity from storage containers for dispensing purposes provided with heating arrangements
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- 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
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- F25D31/006—Other cooling or freezing apparatus specially adapted for cooling receptacles, e.g. tanks
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- F25D2331/801—Bags
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- F25D31/005—Combined cooling and heating devices
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
- F28D2020/0082—Multiple tanks arrangements, e.g. adjacent tanks, tank in tank
Definitions
- the invention relates to apparatus and methods for storing substantially liquid substances, ie substances containing at least one liquid, e.g. in the form of foods, or beverages or liquid-containing foods to be stored in a state of very low viscosity.
- substances which essentially have the behavior of a liquid are frequently to be stored in corresponding containers, wherein mixing of the substance is frequently to be achieved or preserved and at the same time the substance is to be brought to or maintained at a desired temperature, which often deviates from the ambient temperature.
- viscous substances ie, as substances whose predominant component is a liquid
- solid substances such as in the form of suspended particles, larger solid food fractions and The same may be admixed and in which also in addition to or as an alternative to solid suspended particles and gases may be added.
- viscous substances are found in the food industry and the food industry in the form of beverages, soups, and the like.
- the corresponding viscous substance must be dispensed in a metered manner, for which corresponding output devices or "dispensers" are available.
- beverage dispensers or dispensers are used in which the viscous substance, for example in the form of a beverage, is kept at or brought to a desired temperature level in order to be able to remove corresponding metered quantities in a controlled manner.
- containers are often used which are brought into thermal contact with a cooling device, so that over the container wall, which is often provided as a thermally highly conductive material at least in the contact area with the heat sink, an efficient temperature exchange can take place.
- a mechanical stirring device is usually provided in the container. Since stringent hygienic requirements must be met, especially in the field of food technology, a mechanical decoupling of the agitator from the actual Drive device often accomplished that, for example, magnetically coupled stirrers are provided in the beverage container.
- the separation of the actual drive region from the mechanical agitator achieves an improvement in terms of hygiene and there is also a higher degree of flexibility in the use of suitable drive systems, but nevertheless the mechanical agitator is in direct contact with the viscous substance, ie the beverage liquid and The like, so that depending on the composition of the viscous substance appropriate cleaning operations are necessary, which in turn, however, in addition to the corresponding high effort, the risk that by the cleaning process itself a contamination of the container interior and thus also to be stored in the viscous substance.
- the viscous substance ie the beverage liquid and The like
- a device for controlling the temperature of a viscous substance which has an outer container for receiving a heat transfer fluid. Furthermore, the device comprises an inner container for receiving the viscous substance to be tempered, wherein the inner container is arranged in the outer container and has at least one reversibly deformable container wall region which separates the viscous substance from the heat transfer liquid. Furthermore, the device comprises a heating and / or cooling device, which can be thermally coupled to the heat exchange fluid during operation for heat exchange. Furthermore, the device comprises a circulation device, which is designed to generate a movement or flow in the heat transfer fluid and / or the viscous substance to be tempered.
- the invention is based on the idea of storing a viscous substance, that is to say a very easily deformable substance, in a suitable container which has at least one resiliently deformable wall region and thus enables a mechanical action through this wall region on the viscous substance. At least this wall region also serves for thermal coupling of the heat transfer fluid to the viscous substance, so that in a mechanical movement, in particular a flow, in one of the two liquid-like Substances (heat transfer fluid and viscous substance) also causes a corresponding movement or flow in the other substance.
- the term "tempering” is to be understood as meaning that the viscous substance for heat exchange with the heat transfer fluid should be kept at a desired temperature or within a predetermined range or brought to this temperature, of which conceptually also Cooling or heating of the viscous substance is detected.
- the tempering thus takes place by a thermal coupling of the viscous substance over at least the reversibly (yielding) deformable region, wherein preferably a correspondingly small wall thickness is used, so that even with relatively low thermal conductivity of the deformable material takes place an efficient coupling to the heat transfer fluid.
- a reversibly deformable material As a reversibly deformable material is to be understood that when exposed to an external force to a deflection of at least one millimeter and preferably several millimeters to several centimeters in a position, so that a mechanical movement of the fluid for heat transfer in the form of a successful flow upon impact on the reversibly deformable partition a corresponding displacement of the viscous substance with the partition wall is possible without irreversible damage to the deformable material occurs.
- an elastic material in the form of a membrane may be considered as a reversibly deformable material, as long as it is provided in a state and composition of material allowing for a corresponding mechanical deflection.
- substantially non-elastic materials which are not dimensionally stable can also be considered as reversibly deformable materials.
- a bag as set forth in claim 9 is to be understood as a container having wall portions which are reversibly deformable, wherein the base material of the bag may be elastic or inelastic.
- the viscous substance is a foodstuff, a beverage or another liquid-based foodstuff, wherein the device according to the invention can be used for efficient mixing and tempering, as also stated above.
- the advantages of a missing mechanism within the inner container for circulating the viscous substance can be particularly advantageous, since high hygienic requirements must be met in this sector.
- the substance is only in contact with the inner walls of the inner container.
- the inner container has an output device in order to dispense the viscous substance in a metered manner.
- the device can be used as a dispenser for liquid based foods or the like, with particular emphasis on the benefits of good mixing of the substance and its good thermal coupling to the heat transfer fluid.
- the heating and / or cooling device has a heat transfer surface arranged in the outer container.
- a very good thermal coupling of the heat transfer surface is ensured to the heat transfer medium, so that, for example, with appropriate insulation of the outer container is a very energy-efficient temperature control of the viscous substance.
- corresponding heating and / or cooling surfaces can be produced by large surfaces within the container in the form of loops laid in loops, by corresponding cooling or heating vanes, and also suitably designed surface areas of the container itself can serve as efficient heat transfer surfaces.
- the heat transfer surface is designed so that it does not obstruct the flow within the heat transfer fluid unnecessarily, so that on the one hand an efficient mixing of the heat transfer fluid itself takes place and also the flow generated by the circulation and thus the mechanical interaction with moldable wall areas is not unnecessarily reduced.
- the circulation device is arranged within the outer container.
- the circulation device can be provided in the form of known components, for example by a pump wheel which is driven by a drive unit driven outside the container, while in other embodiments also the complete drive unit within the outer container may be provided, provided that the drive is sealed and is also designed for the temperatures, with which the circulated heat transfer fluid is applied.
- the circulation device is designed such that a circulation of the heat transfer fluid is generated around at least a part of the inner container, since in this case it has been found within the scope of the invention that surprisingly a very efficient thermal coupling results and also the degree of mixing in the viscous substance is sufficiently high, so that even emulsion-like substances or liquids with larger proportions of solids remain well mixed.
- a suitable circulation is accomplished inter alia also by the fact that the dimensions of the inner and the outer container are coordinated so that a sufficiently large gap is always available, so that a relatively unobstructed flow can build up under the action of the circulating device.
- the heating and / or cooling device has at least one heat transfer surface, which is mounted outside the outer container.
- the inner structure of the outer container with a high degree of flexibility can be given and about the desired dimensions of the inner container or the degree of deformation during the discharge of the viscous substance, if the inner container in the form of an output device for Liquid-like substances used to be adjusted, so that due to the improved flow conditions, the thermal and mechanical coupling to the viscous substance can be improved.
- a simpler internal structure which may also be advantageous when loading the outer container, ie. during insertion of the inner container, and the like.
- a suitable circulating means may be provided outside the container, for example in the form of a pump and the like, wherein at the same time the application of heat or cold can take place, due to the modularity of the container system on the one hand and the drive and heating / cooling components on the other hand, a high Degree of flexibility is ensured for the configuration of the system. For example, different containers with the same circulation and heating / cooling system can be operated simultaneously if necessary.
- the heating and / or cooling device is designed to keep the heat transfer fluid at a temperature in a range of -20 ° C to 100 ° C. Cooling temperatures below 15 ° C or below 10 ° C and above 1 ° C are preferred.
- This design results in many types of applications for the device according to the invention, especially in the field of food.
- the heat transfer fluid it is possible in this temperature range of the heat transfer fluid to cool almost all beverage-like substances or to stockpile and also to dispense in a hot state, so that immediate consumption at a desired temperature is possible.
- many types of heat transfer fluids may be used, such as water, with appropriate antifreeze added, so that, in principle, a single agent and corresponding additives can cover the entire temperature range.
- the heating and / or cooling device can also be designed accordingly, so that they can be operated only in a predetermined sub-interval, for example in the form of cooling, when generally cooled liquid-like substances are to be stored.
- the device further comprises a reservoir, which can be coupled to the outer container with a fluid connection for temporarily receiving the heat transfer fluid.
- a reservoir which can be coupled to the outer container with a fluid connection for temporarily receiving the heat transfer fluid.
- the aforementioned object is achieved by a method for controlling the temperature of a viscous substance.
- the tempering of the viscous substance is effected by indirect thermal and mechanical coupling of a heat transfer fluid to the viscous substance via a suitable deformable partition wall or membrane, e.g. in the form of a bag, so that there is always an area at least even with changing volume of the viscous substance, which serves to separate the heat transfer fluid and the viscous substance and yet makes the indirect contact for thermal and mechanical coupling.
- the generation of a movement, in particular flow leads on the one hand to an efficient temperature compensation within the heat transfer fluid, which is coupled to a heat reservoir, and on the other hand to a corresponding efficient temperature distribution in the viscous substance, at the same time given by the mechanical coupling and a good mixing.
- the method is applied to food substances which are more preferably to be stored at a temperature different from the ambient temperature.
- FIG. 1 schematically shows a device 100, which serves for the storage and optionally also for the metered dispensing of a viscous substance 141, which in preferred embodiments is a (liquid) food.
- a viscous substance 141 which in preferred embodiments is a (liquid) food.
- an outer container 130 is provided, which is for controlling the temperature of the viscous substance 141 with a heat transfer fluid 101, z.
- a heat transfer fluid 101 As water, optionally with suitable additives, or other liquids can be filled.
- the outer container 130 is suitably dimensioned to receive a corresponding amount of the heat transfer fluid 101 at a desired storage volume for the viscous substance 141.
- the outer container has rigid walls 131, which in advantageous embodiments are provided with an insulating material 132, so that the thermal losses during operation of the device 100 can be kept small.
- insulating materials may be used.
- a schematically illustrated circulation device 120 which is designed to initially generate a movement, in particular a flow (as movement of a volume fraction) in the heat transfer fluid 101 and / or the viscous substance 141.
- This type of deformation of the wall portion 145 is also referred to as reversibly deformable in the sense previously defined.
- Fig. 1 schematically shown a heating and / or cooling device 110 which is thermally coupled with the heat transfer fluid, so that the heat transfer fluid 101 can be maintained at a suitable temperature level or can be brought to this temperature level after a certain exposure time.
- the device 110 comprises suitable cooling and / or heating means, as also described in more detail below.
- an efficient thermal coupling to the substance 141 also occurs, so that, in cooperation with the flow 102, a desired temperature level is also achieved in the substance 141.
- the circulation 102 in advantageous embodiments initiates a corresponding circulation of the heat transfer liquid 101 around the inner container 140, which on the one hand ensures efficient heating of the substance 141 and, on the other hand, ensures thorough mixing, so that mechanical components can be omitted within the container 140.
- the circulation device 120 is suitably designed so that the desired flow is generated with a suitable volume flow, which on the one hand transports the required thermal power but also the required 'mechanical' power.
- the configuration and the size ratios of the containers 130 and 140 are suitably selected so that the caused circulation can be properly formed.
- distances between the inner container 140 and the walls 131 of the outer container 130 are provided, for. B. in the range 5 to 20 cm, depending on the total volume of the container 130 and 140th
- suitable turbulence generating elements for. B. the wall surfaces 121 itself or other body provided, if this proves to be an improvement of the mixing and mechanical coupling of the particular system considered suitable.
- FIG. 2 schematically shows an advantageous embodiment of the device 100.
- the inner container 140 is provided in the form of a bag, the z. B. receives a drink, so that over extensive surface areas 141 a of the container 140 away the previously described reversibly deformable partition between the substance 141, z. B. as a beverage, and the heat transfer fluid 101 is present.
- the inner container 140 is connected to the dispenser 142, which is provided approximately as an extension of the bag, for. B by welding a tube to the remainder of the bag, with a corresponding seal to the outer container 120 via suitable seals 146, which may be provided directly in the form of the material of the bag by suitable structuring of a portion of the dispenser 142. In other cases, a suitable additional seal may be provided instead of or in addition to the region 146.
- a fluid coupling 133 is provided, which can temporarily connect the outer container 130 with another container 150, so that if necessary, the heat transfer fluid 101 can be passed into the other container 150 and stored, for. B. to perform maintenance, insert the inner container 140, and the like.
- FIG. 3 schematically shows a further embodiment of the device 100, in which the circulating device 120 and also the heating and / or cooling device 111 are provided outside the container 130.
- a suitable fluid line 136 is provided, which is preferably correspondingly insulated, so that no unnecessary losses occur in the fluid line 136.
- the heat transfer fluid 101 can be circulated in a suitable manner within the container 130, so that the efficient coupling to the substance 141 takes place.
- a retainer 135 that holds the inner container 140 in place within a range defined by the retainer 135, regardless of the extent to which the inner container 140 has its volume during operation of the device as the volume of the substance 141 decreases changed (by output).
- the holder 135 is designed so that an efficient
- Fluid coupling of the heat transfer fluid 101 is ensured to the inner container.
- this can be provided as a cage resting on supports 135a.
- tempered storage is made possible by the thermal and mechanical coupling of the heat transfer fluid to the viscous substance, without mechanical components having to be introduced into the inner container 140.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtung und Verfahren zur Speicherung von im wesentlichen flüssigen Substanzen, also Substanzen, die zumindest eine Flüssigkeit enthalten, z.B. in Form von Nahrungsmitteln, oder Getränken oder Flüssigkeit enthaltende Nahrungsmittel, die in einem Zustand sehr geringer Viskosität zu speichern sind.The invention relates to apparatus and methods for storing substantially liquid substances, ie substances containing at least one liquid, e.g. in the form of foods, or beverages or liquid-containing foods to be stored in a state of very low viscosity.
Auf vielen technischen Gebieten sind häufig Substanzen, die im Wesentlichen das Verhalten einer Flüssigkeit besitzen, in entsprechenden Behältern zu speichern, wobei häufig eine Durchmischung der Substanz erreicht oder bewahrt werden soll und gleichzeitig die Substanz auf eine gewünschte Temperatur gebracht oder auf dieser gehalten werden soll, die häufig von der Umgebungstemperatur abweicht. Im Folgenden sollen derartige Substanzen, die in ihrem Verhalten im Wesentlichen einer Flüssigkeit entsprechen, als viskose Substanzen bezeichnet werden, d.h., als Substanzen, deren überwiegender Bestandteil eine Flüssigkeit ist, denen aber auch feste Stoffe, etwa in Form von Schwebeteilchen, größeren festen Nahrungsmittelanteilen und dergleichen beigemischt sein können und in der auch zusätzlich oder alternativ zu festen Schwebeteilchen auch Gase beigemischt sein können. Insbesondere sind derartige viskose Substanzen auf dem Sektor der Nahrungsmittelindustrie und dem Nahrungsmittelgewerbe anzutreffen in Form von Getränken, Suppen, und dergleichen. Dabei muss häufig die entsprechende viskose Substanz in dosierter Weise ausgegeben werden, wozu entsprechende Ausgabegeräte oder "Dispenser" verfügbar sind. Beispielsweise werden in diesen technischen Gebieten Getränkeausgabevorrichtungen oder Dispenser verwendet, in denen die viskose Substanz, beispielsweise in Form eines Getränks, auf einem gewünschten Temperaturniveau gehalten oder auf dieses gebracht wird, um sodann entsprechende dosierte Mengen kontrolliert entnehmen zu können. Dazu werden häufig Behälter verwendet, die mit einer Kühleinrichtung in thermischen Kontakt gebracht werden, so dass über die Behälterwand, die häufig als ein thermisch gut leitendes Material zumindest im Kontaktbereich mit der Wärmesenke vorgesehen ist, ein effizienter Temperaturaustausch erfolgen kann.In many technical fields, substances which essentially have the behavior of a liquid are frequently to be stored in corresponding containers, wherein mixing of the substance is frequently to be achieved or preserved and at the same time the substance is to be brought to or maintained at a desired temperature, which often deviates from the ambient temperature. In the following, such substances, which essentially correspond in their behavior of a liquid to be called viscous substances, ie, as substances whose predominant component is a liquid, but also solid substances, such as in the form of suspended particles, larger solid food fractions and The same may be admixed and in which also in addition to or as an alternative to solid suspended particles and gases may be added. In particular, such viscous substances are found in the food industry and the food industry in the form of beverages, soups, and the like. Frequently, the corresponding viscous substance must be dispensed in a metered manner, for which corresponding output devices or "dispensers" are available. For example, in these technical fields, beverage dispensers or dispensers are used in which the viscous substance, for example in the form of a beverage, is kept at or brought to a desired temperature level in order to be able to remove corresponding metered quantities in a controlled manner. For this purpose, containers are often used which are brought into thermal contact with a cooling device, so that over the container wall, which is often provided as a thermally highly conductive material at least in the contact area with the heat sink, an efficient temperature exchange can take place.
Um einerseits die Temperaturverteilung innerhalb des Getränks zu verbessern und um andererseits eine Durchmischung zu erreichen, die häufig vorteilhaft ist, wenn etwa Fruchtfleisch enthaltende Getränke zu bevorraten sind, ist in der Regel eine mechanische Rühreinrichtung in dem Behälter vorgesehen. Da insbesondere auf dem Gebiet der Nahrungsmitteltechnologie strenge hygienische Anforderungen einzuhalten sind, wird eine mechanische Entkopplung des Rührwerkes von der eigentlichen Antriebsvorrichtung häufig dadurch bewerkstelligt, dass beispielsweise magnetisch gekoppelte Rührwerke im Getränkebehälter vorgesehen sind. Durch die Trennung des eigentlichen Antriebsbereichs von dem mechanischen Rührwerk gelingt zwar eine Verbesserung in hygienischer Hinsicht und es besteht auch ein höherer Grad an Flexibilität bei der Verwendung geeigneter Antriebssysteme, aber dennoch ist das mechanische Rührwerk in unmittelbarem Kontakt mit der viskosen Substanz, d.h. der Getränkeflüssigkeit und dergleichen, so dass abhängig von der Zusammensetzung der viskosen Substanz entsprechende Reinigungsvorgänge notwendig sind, die wiederum aber neben dem entsprechenden hohen Aufwand die Gefahr mit sich bringen, dass durch den Reinigungsvorgang selbst eine Kontamination des Behälterinneren und somit auch der darin zu speichernden viskosen Substanz erfolgt.On the one hand to improve the temperature distribution within the beverage and on the other hand to achieve a thorough mixing, which is often advantageous when, for example, to store fruit pulp containing beverages, a mechanical stirring device is usually provided in the container. Since stringent hygienic requirements must be met, especially in the field of food technology, a mechanical decoupling of the agitator from the actual Drive device often accomplished that, for example, magnetically coupled stirrers are provided in the beverage container. Although the separation of the actual drive region from the mechanical agitator achieves an improvement in terms of hygiene and there is also a higher degree of flexibility in the use of suitable drive systems, but nevertheless the mechanical agitator is in direct contact with the viscous substance, ie the beverage liquid and The like, so that depending on the composition of the viscous substance appropriate cleaning operations are necessary, which in turn, however, in addition to the corresponding high effort, the risk that by the cleaning process itself a contamination of the container interior and thus also to be stored in the viscous substance.
Im Hinblick auf die zuvor genannte Situation ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, einen vereinfachten mechanischen Aufbau für die Bevorratung und Temperierung von viskosen Substanzen, insbesondere von Nahrungsmitteln in im wesentlichen flüssiger Form, bereit zu stellen. Auch im Hinblick auf die Hygiene soll eine verbesserte Situation erreicht werden.In view of the aforementioned situation, it is therefore an object of the invention to provide a simplified mechanical structure for the storage and temperature control of viscous substances, in particular of foods in substantially liquid form. Also in terms of hygiene, an improved situation should be achieved.
Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zur Temperierung einer viskosen Substanz, die einen äußeren Behälter zur Aufnahme einer Wärmeübertragungsflüssigkeit aufweist. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung einen inneren Behälter zur Aufnahme der zu temperierenden viskosen Substanz, wobei der innere Behälter in dem äußeren Behälter angeordnet ist und zumindest einen reversibel verformbaren Behälterwandbereich aufweist, der die viskose Substanz von der Wärmeübertragungsflüssigkeit trennt. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung, die zum Wärmeaustausch der Wärmeübertragungsflüssigkeit während des Betriebs thermisch an diese ankoppelbar ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Umwälzeinrichtung, die ausgebildet ist, eine Bewegung oder Strömung in der Wärmeübertragungsflüssigkeit und/oder der zu temperierenden viskosen Substanz zu erzeugen.The object is achieved according to one aspect of the invention by a device for controlling the temperature of a viscous substance, which has an outer container for receiving a heat transfer fluid. Furthermore, the device comprises an inner container for receiving the viscous substance to be tempered, wherein the inner container is arranged in the outer container and has at least one reversibly deformable container wall region which separates the viscous substance from the heat transfer liquid. Furthermore, the device comprises a heating and / or cooling device, which can be thermally coupled to the heat exchange fluid during operation for heat exchange. Furthermore, the device comprises a circulation device, which is designed to generate a movement or flow in the heat transfer fluid and / or the viscous substance to be tempered.
Die Erfindung beruht auf der Idee, eine viskose Substanz, also eine sehr leicht verformbare Substanz, in einem geeigneten Behälter zu bevorraten, der zumindest einen nachgiebig verformbaren Wandbereich aufweist und somit eine mechanische Einwirkung durch diesen Wandbereich hindurch auf die viskose Substanz ermöglicht. Zumindest dieser Wandbereich dient auch zur thermischen Ankopplung der Wärmeübertragungsflüssigkeit an die viskose Substanz, so dass bei einer mechanischen Bewegung, insbesondere einer Strömung, in einer der beiden flüssigkeitsähnlichen Substanzen (Wärmeübertragungsflüssigkeit und viskose Substanz) auch eine entsprechende Bewegung oder Strömung in der anderen Substanz hervorgerufen wird.The invention is based on the idea of storing a viscous substance, that is to say a very easily deformable substance, in a suitable container which has at least one resiliently deformable wall region and thus enables a mechanical action through this wall region on the viscous substance. At least this wall region also serves for thermal coupling of the heat transfer fluid to the viscous substance, so that in a mechanical movement, in particular a flow, in one of the two liquid-like Substances (heat transfer fluid and viscous substance) also causes a corresponding movement or flow in the other substance.
In diesem Zusammenhang ist der Begriff "temperieren" so zu verstehen, dass die viskose Substanz zum Wärmeaustausch mit der Wärmeübertragungsflüssigkeit auf einer gewünschten Temperatur bzw. einer Temperatur innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten werden soll oder auf diese Temperatur gebracht werden soll, wobei davon begrifflich auch eine Kühlung oder eine Aufheizung der viskosen Substanz erfasst ist. Die Temperierung erfolgt also durch eine thermische Ankopplung der viskosen Substanz über zumindest den reversibel (nachgiebig)verformbaren Bereichs, wobei vorzugsweise eine entsprechend geringe Wandstärke verwendet wird, so dass auch selbst bei relativ geringer Wärmeleitfähigkeit des verformbaren Materials eine effiziente Ankopplung an die Wärmeübertragungsflüssigkeit stattfindet.In this context, the term "tempering" is to be understood as meaning that the viscous substance for heat exchange with the heat transfer fluid should be kept at a desired temperature or within a predetermined range or brought to this temperature, of which conceptually also Cooling or heating of the viscous substance is detected. The tempering thus takes place by a thermal coupling of the viscous substance over at least the reversibly (yielding) deformable region, wherein preferably a correspondingly small wall thickness is used, so that even with relatively low thermal conductivity of the deformable material takes place an efficient coupling to the heat transfer fluid.
Als reversibel verformbar soll dabei Material verstanden werden, dass bei Einwirkung einer äußeren Kraft zu einer Auslenkung von mindestens einem Millimeter und vorzugsweise mehreren Millimeter bis mehrere Zentimeter in der Lage ist, so dass eine mechanische Bewegung des Fluids zur Wärmeübertragung in Form einer erfolgenden Strömung bei Auftreffen auf der reversibel verformbaren Trennwand eine entsprechende Verschiebung der viskosen Substanz mit der Trennwand möglich ist, ohne dass eine irreversible Schädigung des verformbaren Materials auftritt.As a reversibly deformable material is to be understood that when exposed to an external force to a deflection of at least one millimeter and preferably several millimeters to several centimeters in a position, so that a mechanical movement of the fluid for heat transfer in the form of a successful flow upon impact on the reversibly deformable partition a corresponding displacement of the viscous substance with the partition wall is possible without irreversible damage to the deformable material occurs.
Beispielsweise kann ein elastisches Material in Form einer Membran als ein reversibel verformbares Material betrachtet werden, sofern es in einem Zustand und einer Materialzusammensetzung vorgesehen ist, die eine entsprechende mechanische Auslenkung ermöglichen. Auch im Wesentlichen nicht elastische Materialien, die nicht formstabil sind können ebenfalls als reversibel verformbare Materialien betrachtet werden. Beispielsweise ist ein Beutel, wie dies im Anspruch 9 angegeben ist, als ein Behälter zu verstehen, der Wandbereiche aufweist, die reversibel verformbar sind, wobei das Basismaterial des Beutels elastisch oder auch unelastisch sein kann.For example, an elastic material in the form of a membrane may be considered as a reversibly deformable material, as long as it is provided in a state and composition of material allowing for a corresponding mechanical deflection. Also substantially non-elastic materials which are not dimensionally stable can also be considered as reversibly deformable materials. For example, a bag as set forth in claim 9 is to be understood as a container having wall portions which are reversibly deformable, wherein the base material of the bag may be elastic or inelastic.
In besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist die viskose Substanz ein Nahrungsmittel, ein Getränk oder ein anderes Nahrungsmittel auf Flüssigkeitsbasis, wobei durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine effiziente Durchmischung und Temperierung erfolgen kann, wie dies auch zuvor dargelegt ist. Insbesondere können dabei die Vorteile einer fehlenden Mechanik innerhalb des inneren Behälters zur Umwälzung der viskosen Substanz besonders vorteilhaft zur Geltung kommen, da auf diesem Sektor hohe hygienische Anforderungen zu erfüllen sind. Durch die Vermeidung einer mechanischen Komponente zur Umwälzung des Nahrungsmittels entfällt auch die Reinigung mechanischer Komponenten, wie sie in konventionellen Vorratsbehältern für Getränke und andere Nahrungsmittel durchzuführen sind, so dass die Gefahr einer möglichen Kontamination deutlich reduziert wird. Die Substanz ist nur mit den Innenwänden des Innenbehälters in Kontakt.In particularly advantageous embodiments, the viscous substance is a foodstuff, a beverage or another liquid-based foodstuff, wherein the device according to the invention can be used for efficient mixing and tempering, as also stated above. In particular, the advantages of a missing mechanism within the inner container for circulating the viscous substance can be particularly advantageous, since high hygienic requirements must be met in this sector. By avoiding a mechanical component for the circulation of the food and eliminates the Cleaning of mechanical components, such as those used in conventional beverage and other food storage containers, so that the risk of possible contamination is significantly reduced. The substance is only in contact with the inner walls of the inner container.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der innere Behälter eine Ausgabevorrichtung auf, um die viskose Substanz in dosierter Weise auszugeben. Beispielsweise kann die Vorrichtung als ein Dispenser für Flüssigkeit basierte Nahrungsmittel oder dergleichen verwendet werden, wobei hier in besonderem Maße die Vorteile einer guten Durchmischung der Substanz sowie deren guten thermischen Ankopplung an die Wärmeübertragungsflüssigkeit zum Tragen kommen.In a further advantageous embodiment, the inner container has an output device in order to dispense the viscous substance in a metered manner. For example, the device can be used as a dispenser for liquid based foods or the like, with particular emphasis on the benefits of good mixing of the substance and its good thermal coupling to the heat transfer fluid.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen weist die Heiz- und/oder Kühleinrichtung eine in dem äußeren Behälter angeordnete Wärmeübertragungsfläche auf. Mit dieser Anordnung ist eine sehr gute thermische Ankopplung der Wärmeübertragungsfläche an das Wärmeübertragungsmedium gewährleistet, so dass beispielsweise bei entsprechender Isolation des äußeren Behälters eine sehr energieeffiziente Temperierung der viskosen Substanz erfolgt. Beispielsweise können entsprechende Heiz- und/oder Kühlflächen durch große Oberflächen innerhalb des Behälters erzeugt werden in Form von in Schleifen verlegten Rohren, durch entsprechende Kühl- oder Heizfahnen, wobei auch geeignet ausgebildete Oberflächenbereiche des Behälters selbst als effiziente Wärmeübertragungsflächen dienen können. Vorteilhafter Weise wird die Wärmeübertragungsfläche so ausgelegt, dass diese die Strömung innerhalb der Wärmeübertragungsflüssigkeit nicht unnötig behindert, so dass einerseits eine effiziente Durchmischung der Wärmeübertragungsflüssigkeit selbst stattfindet und auch die durch die Umwälzung erzeugte Strömung und somit die mechanische Wechselwirkung mit formbaren Wandbereichen nicht unnötig herabgesetzt wird.In further advantageous embodiments, the heating and / or cooling device has a heat transfer surface arranged in the outer container. With this arrangement, a very good thermal coupling of the heat transfer surface is ensured to the heat transfer medium, so that, for example, with appropriate insulation of the outer container is a very energy-efficient temperature control of the viscous substance. For example, corresponding heating and / or cooling surfaces can be produced by large surfaces within the container in the form of loops laid in loops, by corresponding cooling or heating vanes, and also suitably designed surface areas of the container itself can serve as efficient heat transfer surfaces. Advantageously, the heat transfer surface is designed so that it does not obstruct the flow within the heat transfer fluid unnecessarily, so that on the one hand an efficient mixing of the heat transfer fluid itself takes place and also the flow generated by the circulation and thus the mechanical interaction with moldable wall areas is not unnecessarily reduced.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Umwälzeinrichtung innerhalb des äußeren Behälters angeordnet. In dieser Ausführungsform kann somit ein sehr kompakter mechanischer Aufbau erreicht werden, da beispielsweise die Umwälzeinrichtung in Form bekannter Komponenten bereitgestellt werden kann, etwa durch ein Pumpenrad, das von einer außerhalb des Behälters angetriebenen Antriebseinheit angetrieben wird, während in anderen Ausführungsformen auch die komplette Antriebseinheit innerhalb des äußeren Behälters vorgesehen sein kann, sofern der Antrieb entsprechend abgedichtet ist und auch für die Temperaturen ausgelegt ist, mit der die umgewälzte Wärmeübertragungsflüssigkeit beaufschlagt wird.In a further advantageous embodiment, the circulation device is arranged within the outer container. In this embodiment, therefore, a very compact mechanical structure can be achieved, since, for example, the circulation device can be provided in the form of known components, for example by a pump wheel which is driven by a drive unit driven outside the container, while in other embodiments also the complete drive unit within the outer container may be provided, provided that the drive is sealed and is also designed for the temperatures, with which the circulated heat transfer fluid is applied.
Vorzugsweise ist die Umwälzeinrichtung so ausgebildet, dass eine Zirkulation der Wärmeübertragungsflüssigkeit um zumindest einen Teil des inneren Behälters herum erzeugt wird, da in diesem Falle im Rahmen der Erfindung herausgefunden wurde, dass sich überraschender Weise eine sehr effiziente thermische Ankopplung ergibt und auch der Durchmischungsgrad in der viskosen Substanz ausreichend hoch ist, so dass selbst emulsionsartige Substanzen oder auch Flüssigkeiten mit größeren Feststoffanteilen gut durchmischt bleiben. Eine geeignete Zirkulation wird unter anderem auch dadurch bewerkstelligt, dass die Abmessungen des inneren und des äußeren Behälters so aufeinander abgestimmt sind, dass ein ausreichend großer Zwischenraum stets verfügbar ist, so dass sich eine relativ ungehinderte Strömung unter Einwirkung der Umwälzeinrichtung aufbauen kann.Preferably, the circulation device is designed such that a circulation of the heat transfer fluid is generated around at least a part of the inner container, since in this case it has been found within the scope of the invention that surprisingly a very efficient thermal coupling results and also the degree of mixing in the viscous substance is sufficiently high, so that even emulsion-like substances or liquids with larger proportions of solids remain well mixed. A suitable circulation is accomplished inter alia also by the fact that the dimensions of the inner and the outer container are coordinated so that a sufficiently large gap is always available, so that a relatively unobstructed flow can build up under the action of the circulating device.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Heiz- und/oder Kühleinrichtung zumindest eine Wärmeübertragungsfläche auf, die außerhalb des äußeren Behälters angebracht ist. Auf diese Weise kann beispielsweise die innere Struktur des äußeren Behälters mit einem hohen Grad an Flexibilität vorgegeben werden und etwa den gewünschten Abmessungen des inneren Behälters bzw. auch dessen Grad an Verformung während der Abgabe der viskosen Substanz, falls der innere Behälter in Form einer Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit ähnliche Substanzen dient, angepasst werden, so dass aufgrund der verbesserten Strömungsverhältnisse auch die thermische und mechanische Ankopplung an die viskose Substanz verbessert werden. Des Weiteren ergibt sich gegebenenfalls ein einfacherer innerer Aufbau, der vorteilhaft auch beim Beladen des äußeren Behälters sein kann, d.h. beim Einschieben des inneren Behälters, und dergleichen. Andererseits kann außerhalb des Behälters eine geeignete Umwälzeinrichtung vorgesehen werden, etwa in Form einer Pumpe und dergleichen, wobei auch gleichzeitig die Beaufschlagung mit Wärme oder Kälte erfolgen kann, wobei aufgrund der Modularität des Behältersystems einerseits und der Antriebs- und Heiz- /Kühlkomponenten andererseits ein hoher Grad an Flexibilität für die Konfiguration des Systems gewährleistet ist. Beispielsweise können verschiedene Behälter mit dem gleichen Umwälz- und Heiz/Kühlsystem bei Bedarf auch gleichzeitig betrieben werden.In a further advantageous embodiment, the heating and / or cooling device has at least one heat transfer surface, which is mounted outside the outer container. In this way, for example, the inner structure of the outer container with a high degree of flexibility can be given and about the desired dimensions of the inner container or the degree of deformation during the discharge of the viscous substance, if the inner container in the form of an output device for Liquid-like substances used to be adjusted, so that due to the improved flow conditions, the thermal and mechanical coupling to the viscous substance can be improved. Furthermore, if appropriate, a simpler internal structure, which may also be advantageous when loading the outer container, ie. during insertion of the inner container, and the like. On the other hand, a suitable circulating means may be provided outside the container, for example in the form of a pump and the like, wherein at the same time the application of heat or cold can take place, due to the modularity of the container system on the one hand and the drive and heating / cooling components on the other hand, a high Degree of flexibility is ensured for the configuration of the system. For example, different containers with the same circulation and heating / cooling system can be operated simultaneously if necessary.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist eine Halteinrichtung in dem äußeren Behälter vorgesehen, die ausgebildet ist, die Position des inneren Behälters in Form eines Beutels innerhalb des äußeren Behälters in vordefinierten Grenzen festzulegen. Dadurch werden stabile Betriebsbedingungen auch für den Fall geschaffen, dass der innere Behälter als ein Beutel bereitgestellt wird. Andererseits ist dabei die Halteinrichtung geeignet gestaltet, so dass eine gute mechanische und thermische Ankopplung der Wärmeübertragungsflüssigkeit an die Oberflächen des Beutels gewährleistet ist. Dazu eignet sich beispielweise ein als Gitter ausgebildetes Gestell oder ein entsprechender Korb.In further advantageous embodiments, a holding device is provided in the outer container, which is designed to fix the position of the inner container in the form of a bag within the outer container within predefined limits. This provides stable operating conditions even in the event that the inner container is provided as a bag. On the other hand, the holding device is designed so that a good mechanical and thermal coupling of the heat transfer fluid to the surfaces of the bag is guaranteed. For this purpose, for example, designed as a grid frame or a corresponding basket is suitable.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist die Heiz- und/oder Kühleinrichtung ausgelegt, die Wärmeübertragungsflüssigkeit auf einer Temperatur in einem Bereich von -20°C bis 100°C zu halten. Bevorzugt sind Kühltemperaturen unter 15°C oder unter 10°C und oberhalb von 1°C.In further advantageous embodiments, the heating and / or cooling device is designed to keep the heat transfer fluid at a temperature in a range of -20 ° C to 100 ° C. Cooling temperatures below 15 ° C or below 10 ° C and above 1 ° C are preferred.
Durch diese Auslegung ergeben sich viele Arten von Anwendungen für die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere im Bereich der Nahrungsmittel. Beispielsweise lassen sich in diesem Temperaturbereich der Wärmeübertragungs-Flüssigkeit nahezu alle getränkeartigen Substanzen kühlen oder auch in heißem Zustand bevorraten und auch ausgeben, so dass ein unmittelbarer Verzehr mit einer gewünschten Temperatur möglich ist. Ferner können in diesem Temperaturbereich viele Arten von Wärmeübertragungsflüssigkeiten verwendet werden, etwa Wasser, wobei entsprechende Frostschutzmittel hinzugesetzt werden können, so dass im Prinzip mit einem einzigen Mittel und entsprechenden Zusätzen der gesamte Temperaturbereich abgedeckt werden kann. Dabei kann die Heiz- und/oder Kühleinrichtung auch entsprechend ausgelegt sein, so dass sich diese nur in einem vorgegebenen Teilintervall betreiben lässt, beispielsweise in Form einer Kühlung, wenn generell gekühlte flüssigkeitsartige Substanzen zu bevorraten sind.This design results in many types of applications for the device according to the invention, especially in the field of food. For example, it is possible in this temperature range of the heat transfer fluid to cool almost all beverage-like substances or to stockpile and also to dispense in a hot state, so that immediate consumption at a desired temperature is possible. Further, in this temperature range, many types of heat transfer fluids may be used, such as water, with appropriate antifreeze added, so that, in principle, a single agent and corresponding additives can cover the entire temperature range. In this case, the heating and / or cooling device can also be designed accordingly, so that they can be operated only in a predetermined sub-interval, for example in the form of cooling, when generally cooled liquid-like substances are to be stored.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner einen Vorratsbehälter auf, der mit dem äußeren Behälter mit einer Fluidverbindung zur temporären Aufnahme der Wärmeübertragungsflüssigkeit gekoppelt werden kann. Auf diese Weise kann die Zugänglichkeit des äußeren Behälters nach Bedarf erreicht werden, da die Wärmeübertragungsflüssigkeit geeignet in dem weiteren Behälter gespeichert werden kann, wobei auch der Bedarf die aktuelle Temperatur im Wesentlichen beibehalten kann, indem eine entsprechende Heiz- und/oder Kühlvorrichtung auch für den weiteren Behälter vorgesehen wird oder in dem dieser Behälter ausreichend isoliert wird, so dass nur eine sehr langsame Temperaturveränderung in dem weiteren Behälter stattfindet. Damit kann die Wärmeübertragungsflüssigkeit jedoch auch bei Bedarf wieder in den äußeren Behälter zurückgeführt werden, ohne dass ein großer Energieaufwand für die Einstellung der gewünschten Temperatur der Wärmeübertragungsflüssigkeit erforderlich ist. Auch der äußere Behälter kann geeignet isoliert werden, um die Verluste zu reduzieren. In gleicher Weise können in entsprechenden Zuleitungen, etwa wenn Umwälzeinrichtung und/oder die Heiz- und Kühleinrichtung extern vorgesehen sind, durch geeignete Isoliermaßnahmen die entsprechenden Verluste verringert werden.In a further advantageous embodiment, the device further comprises a reservoir, which can be coupled to the outer container with a fluid connection for temporarily receiving the heat transfer fluid. In this way, the accessibility of the outer container can be achieved as needed, since the heat transfer fluid can be suitably stored in the other container, wherein the demand can maintain the current temperature substantially by a corresponding heating and / or cooling device for the further container is provided or in which this container is sufficiently isolated, so that only a very slow temperature change takes place in the other container. Thus, however, the heat transfer fluid can be recycled back into the outer container when needed without requiring a large amount of energy to set the desired temperature of the heat transfer fluid. Also, the outer container can be suitably isolated to reduce the losses. In the same way, in appropriate supply lines, such as when circulating device and / or the heating and cooling device are provided externally, the corresponding losses can be reduced by suitable insulation measures.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Temperierung einer viskosen Substanz. Die Temperierung der viskosen Substanz geschieht dabei durch mittelbare thermische und mechanische Ankopplung einer Wärmeübertragungsflüssigkeit an die viskose Substanz über eine geeignete verformbare Trennwand oder Membran, z.B. in Form eines Beutels, so dass es zumindest auch bei sich änderndem Volumen der viskosen Substanz es stets einen Bereich gibt, der zur Trennung der Wärmeübertragungsflüssigkeit und der viskosen Substanz dient und dennoch den mittelbaren Kontakt zur thermischen und mechanischen Ankopplung herstellt.According to a further aspect of the present invention, the aforementioned object is achieved by a method for controlling the temperature of a viscous substance. The tempering of the viscous substance is effected by indirect thermal and mechanical coupling of a heat transfer fluid to the viscous substance via a suitable deformable partition wall or membrane, e.g. in the form of a bag, so that there is always an area at least even with changing volume of the viscous substance, which serves to separate the heat transfer fluid and the viscous substance and yet makes the indirect contact for thermal and mechanical coupling.
Die Erzeugung einer Bewegung, insbesondere Strömung (als Bewegung eines Volumenanteils in der Wärmeübertragungsflüssigkeit und/oder in der viskosen Substanz) führt dabei einerseits zu einem effizienten Temperaturausgleich innerhalb der Wärmeübertragungsflüssigkeit, die mit einem Wärmereservoir gekoppelt ist, und andererseits zu einer entsprechenden effizienten Temperaturverteilung in der viskosen Substanz, wobei gleichzeitig durch die mechanische Ankopplung auch eine gute Durchmischung gegeben ist.The generation of a movement, in particular flow (as movement of a volume fraction in the heat transfer fluid and / or in the viscous substance) leads on the one hand to an efficient temperature compensation within the heat transfer fluid, which is coupled to a heat reservoir, and on the other hand to a corresponding efficient temperature distribution in the viscous substance, at the same time given by the mechanical coupling and a good mixing.
Vorzugsweise wird, wie bereits erwähnt ist, das Verfahren auf Nahrungsmittelsubstanzen angewendet, die weiter vorzugsweise mit einer Temperatur gespeichert werden sollen, die sich von der Umgebungstemperatur unterscheidet.Preferably, as already mentioned, the method is applied to food substances which are more preferably to be stored at a temperature different from the ambient temperature.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
- Fig. 1
- zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung einer ersten Vorrichtung nach einem Beispiel der Erfindung.
- Fig. 2
- zeigt eine Schnittzeichnung einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der Erfindung, in der ein Beutel zur Bevorratung eines Getränkes verwendet wird, womit eine effiziente Kühlung des Getränkes in dem Beutel ohne das Vorsehen einer mechanischen Komponente in dem Beutel erreicht wird.
- Fig. 3
- zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform, welche die Umwälzung der Wärmeübertragungsflüssigkeit und/oder die Temperierung außerhalb eines externen Behälters veranschaulicht.
- Fig. 1
- shows schematically a cross-sectional view of a first device according to an example of the invention.
- Fig. 2
- Figure 11 is a cross-sectional view of a preferred further embodiment of the invention in which a bag is used to stock a beverage, thus providing efficient cooling of the beverage in the bag without the provision of a mechanical component in the bag.
- Fig. 3
- shows a cross-sectional view of another embodiment, which illustrates the circulation of the heat transfer fluid and / or the temperature outside an external container.
Der äußere Behälter besitzt starre Wände 131, die in vorteilhaften Ausführungsformen mit einem Isoliermaterial 132 versehen sind, so dass die thermischen Verluste während des Betriebs der Vorrichtung 100 klein gehalten werden können.The outer container has
Für die Isolierung 132 können bekannte isolierende Materialien verwendet werden. Als Teil der Vorrichtung 100 ist eine schematisch dargestellte Umwälzeinrichtung 120 vorgesehen, die ausgebildet ist, in der Wärmeübertragungs-Flüssigkeit 101 und/oder der viskosen Substanz 141 zunächst eine Bewegung, insbesondere Strömung (als Bewegung eines Volumenanteils) zu erzeugen.For
In der dargestellten Ausführungsform ist dies schematisch als eine Strömung 102 innerhalb der Wärmeübertragungsflüssigkeit 101 gezeigt.In the illustrated embodiment, this is shown schematically as a
Über einen reversibel verformbaren Wandbereich 145 des inneren Behälters 140 erfolgt eine mechanische Ankopplung einer Bewegung der Wärmeübertragungsflüssigkeit 101 an die viskose Substanz 141, die somit ebenfalls in Bewegung versetzt wird. Diese mechanische Ankopplung über den Wandbereich 145 wird auch als mittelbare mechanische Ankopplung bezeichnet, da der Wandbereich 145 als Überträger der mechanischen Bewegung von der Flüssigkeit 101 auf die Substanz 141 und umgekehrt dient. Dazu ist der Wandbereich 145 über einen entsprechend großen Abschnitt des inneren Behälters 140 hinweg geeignet so ausgebildet, dass sich eine Auslenkung 144 ergibt mit einer Größe von mindestens 1 mm und vorteilhafter Weise mehreren Millimetern oder auch im Zentimeterbereich bei einer entsprechenden mechanischen Einwirkung auf den Wandbereich 145, beispielsweise durch die Wärmeübertragungsflüssigkeit 101.Via a reversibly
Diese Art der Verformung des Wandbereichs 145 wird auch als reversibel verformbar in dem bereits zuvor definiertem Sinne bezeichnet.This type of deformation of the
Durch diese Art der mechanischen Ankopplung zwischen der Flüssigkeit 101 zur Wärmeübertragung und der viskosen Substanz 141 erfolgt eine effiziente Umwälzung beider Stoffe, so dass sich eine effiziente Temperaturverteilung in beiden Stoffen ergibt, besonders wenn beide wässrig sind oder als Hauptbestandteil Wasser aufweisen.This type of mechanical coupling between the liquid 101 for heat transfer and the
Des Weiteren ist in
Zumindest über den reversibel verformbaren Wandbereich 145 tritt somit auch eine effiziente thermische Ankopplung an die Substanz 141 auf, so dass im Zusammenwirken mit der Strömung 102 ein gewünschtes Temperaturniveau auch in der Substanz 141 erreicht wird.Thus, at least via the reversibly
Beispielsweise können auf diese Weise Getränke oder andere flüssigkeitsähnliche Nahrungsmittelsubstanzen, z. B. in Form von Suppen, etc., effizient bei einer gewünschten Temperatur bevorratet werden und bei Bedarf über eine Ausgabeeinrichtung 142 dosiert, etwa über eine entsprechende Ventileinrichtung 143, ausgegeben werden. Auf diese Weise lässt sich die Funktion eines Dispensers verwirklichen.For example, in this way drinks or other liquid-like food substances, for. In the form of soups, etc., can be efficiently stored at a desired temperature and, if necessary, via a
Während des Betriebs der Vorrichtung 100 wird mittels der Strömung 102 in vorteilhaften Ausführungsformen eine entsprechende Zirkulation der Wärmeübertragungsflüssigkeit 101 um den inneren Behälter 140 herum in Gang gesetzt, die einerseits für eine effiziente Temperierung der Substanz 141 und andererseits für deren Durchmischung sorgt, so dass mechanische Komponenten innerhalb des Behälters 140 entfallen können. Um eine entsprechende Zirkulation zu ermöglichen, ist insbesondere die Umwälzeinrichtung 120 in geeigneter Weise so ausgebildet, dass die gewünschte Strömung mit einem geeigneten Volumenstrom erzeugt wird, der einerseits die erforderlichen thermische Leistung aber auch die erforderliche 'mechanische' Leistung transportiert.During operation of the
Die Ausgestaltung und die Größenverhältnisse der Behälter 130 und 140 sind geeignet so gewählt, dass die hervorgerufene Zirkulation sich in geeigneter Weise ausbilden kann. Dabei sind Abstände zwischen dem inneren Behälter 140 und den Wänden 131 des äußeren Behälters 130 vorzusehen, z. B. im Bereich 5 bis 20 cm, abhängig vom Gesamtvolumen der Behälter 130 und 140.The configuration and the size ratios of the
Bei Bedarf können auch geeignete Turbulenzen erzeugende Elemente, z. B. die Wandflächen 121 selbst oder andere Körper vorgesehen, wenn dies sich für eine Verbesserung der Durchmischung und mechanischen Ankopplung des speziell betrachteten Systems als geeignet erweist.If necessary, suitable turbulence generating elements, for. B. the wall surfaces 121 itself or other body provided, if this proves to be an improvement of the mixing and mechanical coupling of the particular system considered suitable.
Des Weiteren ist eine entsprechende Halterung 134 vorgesehen, die der mechanischen Trennung des Behälters 140 von der Einrichtung 110' dient, die im folgenden Beispiel als Kühleinrichtung vorgesehen ist, wobei eine Wärmeübertragungsfläche 111' direkt mit der Flüssigkeit 101 innerhalb des Behälters 130 in Kontakt steht. Die Umwälzeinrichtung 120' ist in Form eines Pumpenrads in dem von der Halterung 134 abgegrenzten Volumen vorgesehen.Furthermore, a
Eine Fluidankopplung der Flüssigkeit 101 zur Umwälzeinrichtung 120' und die Kühleinrichtung 110' ist gegeben. Geeignet dimensionierte Durchlässe in der Halterung 134, die bspw. in Form eines Gitters bereitgestellt wird, haben Stützfunktion für den Beutel 140 und Durchlässigkeit für die Flüssigkeit 101.A fluid coupling of the liquid 101 to the circulation device 120 'and the cooling device 110' is given. Properly dimensioned passages in the
Der Innenbehälter 140 ist mit der Ausgabeeinrichtung 142, die etwa als ein Fortsatz des Beutels bereitgestellt ist, z. B durch Verschweißen eines Schlauches mit dem restlichen Beutel, versehen, wobei eine entsprechende Dichtung zum äußeren Behälter 120 über geeignete Dichtungen 146 erfolgt, die direkt in Form des Materials des Beutels durch eine geeignete Strukturierung eines Teils der Ausgabevorrichtung 142 vorgesehen sein können. In anderen Fällen kann eine geeignete zusätzliche Dichtung anstatt oder zusätzlich zu dem Bereich 146 bereitgestellt sein.The
In der gezeigten Ausführungsform ist eine Fluidankopplung 133 vorgesehen, die den äußeren Behälter 130 mit einem weiteren Behälter 150 temporär verbinden kann, so dass bei Bedarf die Wärmeübertragungsflüssigkeit 101 in den weiteren Behälter 150 geleitet und bevorratet werden kann, z. B. um Wartungsarbeiten durchzuführen, den inneren Behälter 140 einzusetzen, und dergleichen.In the embodiment shown, a
Vorzugsweise ist dazu der weitere Behälter 150 auch entsprechend ausgebildet, möglichst geringe Verluste bei der Bevorratung der Flüssigkeit 101 hervorzurufen, was durch geeignete Isolierung, etc., gelingt. Bei Bedarf kann auch eine Auskopplung an eine entsprechende Heiz- und/oder Kühleinrichtung erfolgen, so dass die Wärmeübertragungsflüssigkeit ständig auf dem gewünschten Temperaturbereich gehalten werden kann. Eine effiziente Temperierung unmittelbar nach Wiederbefüllen des Behälters 130 kann fortgesetzt werden.Preferably, the
Fluidankopplung der Wärmeübertragungsflüssigkeit 101 an den inneren Behälter gewährleistet ist. Beispielsweise kann dieser als Käfig vorgesehen werden, der auf Stützen 135a ruht.Fluid coupling of the
Generell wird durch die thermische und mechanische Ankopplung der Wärmeübertragungsflüssigkeit an die viskose Substanz eine temperierte Bevorratung ermöglicht, ohne dass mechanische Komponenten in den inneren Behälter 140 eingebracht werden müssen. Dadurch ergibt sich ein wesentlicher Vorteil im Hinblick auf den mechanischen Aufbau der Vorrichtung 100 als Ganzes sowie auch im Hinblick auf die Handhabung der Substanz 141, etwa im Hinblick auf die Reinigung sowie hygienische Aspekte, was insbesondere für die Bevorratung von Nahrungsmitteln von entscheidender Bedeutung ist.In general, tempered storage is made possible by the thermal and mechanical coupling of the heat transfer fluid to the viscous substance, without mechanical components having to be introduced into the
Auch die Installation des inneren Behälters 140 kann in vorteilhaften Ausführungsformen so erfolgen, dass zunächst die Ausgabeeinrichtung in Form eines Schlauches mit Dichtung in eine entsprechende Ausgabeöffnung des äußeren Behälters eingedrückt und damit dicht verschlossen wird. Daraufhin kann die Befüllung des inneren Behälters, der etwa in Form eines Beutels bereitgestellt ist, erfolgen, woraufhin das Einfüllen der Wärmeübertragungsflüssigkeit erfolgt, die in bevorzugten Ausführungsformen bereits in einem zumindest vortemperierten Zustand eingefüllt wird. Insbesondere bei Auslegung der Behälter 130 und 140 in der Weise, dass sich aufgrund der Umwälzeinrichtung 120 oder 120' eine freie Zirkulation um den Innenbehälter 140 herum ausbildet, wird eine besonders ausgeprägte thermische Ankopplung erreicht.The installation of the
- 100100
- Vorrichtung zur TemperierungDevice for tempering
- 101101
- WärmeübertragungsflüssigkeitHeat transfer fluid
- 102102
- Strömung bzw. Bewegung der WärmeübertragungsflüssigkeitFlow or movement of the heat transfer fluid
- 110110
- Heiz- und/oder KühleinrichtungHeating and / or cooling device
- 120120
- Umwälzeinrichtungcirculation
- 130130
- äußerer Behälterouter container
- 131131
- Behälterwandcontainer wall
- 132132
- thermische Isolierungthermal insulation
- 133133
- Fluidleitung für WärmeübertragungsflüssigkeitFluid line for heat transfer fluid
- 134134
- Halterung (Stütze)Bracket (support)
- 135135
- Halterung (Käfig)Bracket (cage)
- 136136
- Fluidleitungfluid line
- 140140
- innerer Behälterinner container
- 141141
- flüssigkeitsähnliche oder viskose Substanz, insbesondere als Getränkliquid-like or viscous substance, especially as a beverage
- 142142
- Ausgabe für viskose SubstanzIssue for viscous substance
- 144144
- Auslenkungdeflection
- 145145
- reversibel verformbarer Wandbereichreversible deformable wall area
- 146146
- Dichtungpoetry
Claims (15)
einem inneren Behälter (140) zur Aufnahme der zu
temperierenden viskosen Substanz (141), wobei der innere
Behälter (140) in dem äußeren Behälter (130) angeordnet ist und
zumindest einen reversibel verformbaren Behälterwandbereich (145) aufweist, der die viskose Substanz (141) von der Wärmeübertragungsflüssigkeit (101) trennt;
einer Heiz- und/oder Kühleinrichtung (110, 110'), die zum
Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit (101) während eines
Betriebs der Vorrichtung thermisch mit der Flüssigkeit (101) gekoppelt ist;
einer Umwälzeinrichtung (120, 120'), ausgebildet eine Bewegung oder Strömung (102) in der Flüssigkeit (101) und/oder der zu temperierenden viskosen Substanz (141) zu erzeugen. Device for controlling the temperature of a viscous substance, the device having an outer container (130) for receiving a heat transfer fluid (101), and with
an inner container (140) for receiving the
tempering viscous substance (141), with the inner
Container (140) is arranged in the outer container (130) and
at least one reversibly deformable container wall portion (145) separating the viscous substance (141) from the heat transfer fluid (101);
a heating and / or cooling device (110, 110 '), the
Heat exchange with the liquid (101) during a
Operation of the device is thermally coupled to the liquid (101);
a circulation device (120, 120 ') designed to generate a movement or flow (102) in the liquid (101) and / or the viscous substance (141) to be tempered.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP10193033A EP2457869A1 (en) | 2010-11-29 | 2010-11-29 | Device and method for tempering and storing a viscous substance (as a fluid) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP10193033A EP2457869A1 (en) | 2010-11-29 | 2010-11-29 | Device and method for tempering and storing a viscous substance (as a fluid) |
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ID=43875322
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EP10193033A Withdrawn EP2457869A1 (en) | 2010-11-29 | 2010-11-29 | Device and method for tempering and storing a viscous substance (as a fluid) |
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EP (1) | EP2457869A1 (en) |
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