NL1006921C2 - Inrichting en werkwijze voor het bereiden van een ijsbrij. - Google Patents

Description

β

INRICHTING ΕΝ WERKWIJZE VOOR HET BEREIDEN VAN EEN IJSBRIJ

5 De uitvinding heeft betrekking op een inrichting en een werkwijze voor het bereiden van een ijsbrij.

Door de toenemende weerstand tegen het gebruik van klassieke koelmiddelen, die door middel van verdamping hun koude overdragen aan de te koelen produkten, in het 10 bijzonder als gevolg van de negatieve milieu-aspecten en de giftigheid daarvan, is de belangstelling voor andere soorten koelmiddelen de laatste tijd sterk toegenomen.

Hierbij is de laatste tijd ook de aandacht gevestigd op het gebruik van ijs, waarbij de bij het smelten van 15 het ijs vrijkomende kou gebruikt wordt voor het afkoelen. Om het ijs transporteerbaar te maken, wordt gebruik gemaakt van zogenaamd "slurry-ice". Als gevolg van de specifieke vorm van de kristallen is deze, uit "slurry-ice" samengestelde ijsbrij gemakkelijk verpompbaar en dus 20 verplaatsbaar.

In het bijzonder bij gebruik van centrale koude-opwekking komen de positieve veiligheids- en milieuaspecten naar voren.

Uit het tijdschriftartikel "Werken met water als 25 koudemiddel" uit het tijdschrift "Koude- en luchtbehande-ling", maart 1997, pagina's 51-55, is een inrichting en een werkwijze bekend voor het bereiden van een ijsbrij, waarbij gebruik gemaakt wordt van een sublimatieverdam-per. Hierbij wordt waterdamp onder zeer lage druk afge-30 koeld op een koellichaam, waardoor de damp zonder vloeistof -tussenfase direkt sublimeert tot ijs. Regelmatig moet dit koellichaam dan ook afgeschraapt worden om verstopping van het koellichaam te voorkomen. De bij het afschrapen ontstane ijskristallen komen terecht in het 35 bad van de ijsbrij en worden daarin opgenomen.

Het zal duidelijk zijn dat dit tot een minder aantrekkelijke inrichting leidt; het afschrapen van het ijs 1 006921 2 van het koellichaam vereist een gecompliceerd apparaat dat in hoge mate aan slijtage onderhevig is.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het vermijden van bovengenoemd probleem.

5 Dit wordt bereikt door het verschaffen van een inrichting voor het bereiden van een ijsbrij, omvattende: - een ten opzichte van de omgeving gasdicht vat; - een in het vat aangebracht koelelement; - een in het vat aangebrachte hoeveelheid mengsel 10 van water en een met water mengbare vloeistof, waarvan de dampdruk hoger is dan die van water,· - een onder het niveau van het mengsel in het vat uitmondend afvoerkanaal; - middelen voor het aan het vat toevoeren van water; 15 en - drukregelmiddelen voor het handhaven van een zodanige druk in het vat en een temperatuur van het koellichaam, dat slechts tenminste hoofdzakelijk de vloeistof verdampt vanuit het mengsel, die vloeistof 20 condenseert aan het koellichaam en terugvloeit tot in het mengsel.

Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een ijsbrij, omvattende de volgende stappen: 25 - het handhaven van een druk, lager dan de atmosfe rische druk in een afgesloten vat, waarin een mengsel van water en een met water mengbare vloeistof waarvan de dampdruk hoger is dan die van water, aanwezig is; - het door middel van een in het vat aanwezig koel- 30 lichaam koelen van de in het vat ontstane damp tot onder het tripelpunt van water, opdat de op het koellichaam gecondenseerde damp tot in het mengsel stroomt en het mengsel afkoelt, opdat zich ijs vormt in het mengsel; - het vanuit het vat afvoeren van de aldus ontstane 35 ijsbrij; en - het toevoeren van water aan het vat.

Als gevolg van deze maatregelen vindt bij het koellichaam geen sublimatie meer plaats van de waterdamp tot 1006921 3 ijs, maar vindt in tegenstelling daarmee condensatie plaats van de met water mengbare stof, waarna deze afgekoelde stof tot in de ijsbrij druppelt.

Gezien het feit dat het proces zich afspeelt met een 5 bijzonder lage dampdruk, en dus met een zeer geringe dichtheid van damp, is de effectiviteit van het koelende oppervlak van het koellichaam niet groot; om dit effect te compenseren is het van belang dat een ventilator is aangebracht voor het laten circuleren van de damp. Het 10 zal duidelijk zijn dat dit de effectiviteit in hoge mate vergroot.

Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm wordt het koellichaam gevormd door een warmtewisselaar, waarbij het afkoelende oppervlak van het koellichaam tenminste 15 een orde van grootte groter is dan het afgekoelde oppervlak van het afgekoelde lichaam.

Om klustervorming van de ijskristallen in het vat te voorkomen is een roerinrichting aangebracht.

Volgens weer een andere voorkeursuitvoeringsvorm is 20 het vat gedimensioneerd voor het bevatten van een als koudebuffer fungerende hoeveelheid ijsbrij.

Volgens weer een andere voorkeursuitvoeringsvorm Andere aantrekkelijke voorkeursuitvoeringsvormen zullen blijken uit de volgende beschrijving van een 25 inrichting volgens de uitvinding voor toepassing van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, waarbij in de tekeningen voorstellen: figuur l: een gedeeltelijk weggebroken, schematisch perspectivisch aanzicht van een inrichting volgens de 30 onderhavige uitvinding; en figuur 2: een diagram ter verklaring van de onderhavige uitvinding.

In figuur 1 is een vat 1 afgebeeld dat een hoofdzakelijk cilindrische vorm heeft. In het vat 1 is een 35 koellichaam 2 aangebracht dat gevormd wordt door bijvoorbeeld parallelle platen die onderling zijn verbonden en die elk thermisch zijn verbonden met een zich door het koelelement uitstrekkende koelspiraal die met een buiten 1006921 4 het vat gelegen koelmachine 9 is verbonden. Aldus wordt de koelspiraal doorstroomd met een koelend middel dat in verband met het geringe lekgevaar door een verdampend koelmiddel zou kunnen worden gevormd.

5 Het is echter mogelijk hier elk willekeurig koel- principe toe te passen.

Onder in het vat 3 bevindt zich een mengsel van water en een met water mengbare stof, waarvan de dampdruk hoger is dan die van water. Een voorbeeld van een derge-10 lijke stof is een alcohol, bijvoorbeeld ethanol of methanol. Het is echter geenszins uitgesloten dat hiervoor andere stoffen worden gebruikt. Essentieel is echter wel dat de dampdruk van een dergelijke stof hoger is dan die van water, en dat de stof met water mengbaar is.

15 Het vat 3 is door middel van een vacuümpomp 10 met de omgeving verbonden. De vacuümpomp 10 draagt zorg voor het handhaven van een zeer lage druk binnen het vat. Als gevolg van de zeer lage druk binnen het vat zal de dichtheid van de damp binnen het vat zeer gering zijn.

20 Om de effectiviteit van het koellichaam 2 te verhogen is het van belang dat de snelheid van de gasstroom door het vat heen zo groot mogelijk is, waarvoor een ventilator 4 in het vat is aangebracht. Om te voorkomen dat in de ijsbrij 3 conglomeratie optreedt 25 van ijskristallen is een roerinrichting 5 aangebracht.

Voor het toevoeren van de zijn werk verrichte hebbende ijsbrij, die in het algemeen zal worden gevormd door vloeibaar water, uiteraard gemengd met een klein deel van de toegevoegde stof, wordt gebruik gemaakt van 30 een zich langs de binnenzijde van de vatwand uitstrekkende ringvormige goot 6. Een toevoerleiding mondt in deze goot 6 uit, zodat het water in deze goot terechtkomt en daarvandaan langs de wand naar beneden stroomt. Dit heeft een gunstige uitwerking op de verdam-35 ping.

Voor het afvoeren van de aldus ontstane ijsbrij is een afvoerleiding aangebracht, waarin een pomp 7 is aangebracht die gebruikt wordt voor het aanpassen van de 1006921 5 druk van de ijsbrij aan de verbruikerszijde. Om dezelfde reden is in de terugvoerleiding een smoorklep 8 aangebracht .

Vervolgens zal het werkingsprincipe van de onderha-5 vige uitvinding worden toegelicht.

In figuur 2 is langs de horizontale as de mengver-houding afgezet van het mengsel, waarbij de hoeveelheid toegevoegde vloeistof naar rechts toeneemt. Op de verticale as is de temperatuur uitgezet.

10 De onderste, naar beneden toe bolle lijn geeft de grens aan tussen het gebied aan de onderzijde, waarin alleen ijs kan voorkomen, en het gebied daarboven, waarin zowel ijs als vloeistof kunnen voorkomen. De bovenste, naar boven toe bolle lijn geeft de grens aan tussen het 15 gebied, waarin alleen vloeistof voorkomt in het daarboven gelegen gebied, waarin alleen damp voorkomt.

Uitgaande van een situatie T=0, is de hoeveelheid ijsoplossing 0. De ijsconcentratie neemt toe met toename van de afkoeling, hetgeen weergegeven wordt door de 20 desbetreffende lijn in figuur 2. Bij een temperatuur Tb ontstaat een situatie, waarbij in het ijsbrijmengsel de samenstelling Xi geldt, en waarbij in het daarboven gelegen damp de mengverhouding Y1 geldt. Bij condenstatie op het koellichaam, bijvoorbeeld op temperatuur Tu zal 25 vloeistof met de samenstelling Y1 druppelen tot in het vloeistofbad.

Aldus fungeert de toegevoegde vloeistof niet alleen voor de vriespuntverlaging van het mengsel om het ijs verpompbaar te maken, maar tevens als drager van koude op 30 het traject tussen koelelement en de hoeveelheid ijs, zonder dat er sublimatie op het koelelement optreedt. Dit is mogelijk, doordat in het vat een lage druk heerst.

1006921

Claims (11)

1. Inrichting voor het bereiden van een ijsbrij, 5 omvattende: - een ten opzichte van de omgeving gasdicht vat; - een in het vat aangebracht koelelement - een in het vat aangebrachte hoeveelheid mengsel van water en een met water mengbare vloeistof, waarvan de 10 dampdruk hoger is dan die van water; - een onder het niveau van het mengsel in het vat uitmondend afvoerkanaal,- - middelen voor het aan het vat toevoeren van water; en 15. drukregelmiddelen voor het handhaven van een zodanige druk in het vat en een temperatuur van het koellichaam, dat slechts tenminste hoofdzakelijk de vloeistof verdampt vanuit het mengsel, de aldus ontstane damp condenseert aan het koellichaam en terugvloeit tot 20 in het mengsel.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in het vat een ventilator is aangebracht voor het laten circuleren van de damp.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het 25 kenmerk, dat het koellichaam een warmtewisselaar is, en dat het afkoelend oppervlak van het koellichaam tenminste een orde van grootte groter is dan het afgekoelde oppervlak van het koellichaam.

4. Inrichting volgens een van de conclusies 1-3, met 30 het kenmerk, dat in het vat een roerelement is aangebracht voor het roeren in het mengsel.

5. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de drukregelmiddelen een vacuümpomp omvatten, evenals een regelorgaan, dat slechts 35 bij het overschrijden van een bepaalde druk in het vat de vacuümpomp inschakelt.

6. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de toevoermiddelen een in 1006921 het vat aangebrachte, afzonderlijke, aan zijn bovenzijde geopende houder omvatten.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het vat cilindrisch is, en dat de houder een langs de 5 rand van het vat geplaatste ringvormige houder is die bij overstromen leidt tot een langs de vatwand vloeiende vloeistofstroom.

8. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de middelen voor het aan 10 het vat toevoeren van water een smoorventiel omvatten, en dat in het afvoerkanaal een pomp is opgenomen.

9. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de met water mengbare vloeistof, waarvan de dampdruk hoger is dan die van 15 water, door een alcohol, bijvoorbeeld ethanol of methanol, wordt gevormd.

10. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het vat gedimensioneerd is voor het bevatten van een als koudebuffer fungerende 20 hoeveelheid ijsbrij.

11. Werkwijze voor het bereiden van een ijsbrij, omvattende de volgende stappen: - het handhaven van een druk, lager dan de atmosferische druk in een afgesloten vat, waarin een mengsel van 25 water en een met water mengbare vloeistof waarvan de dampdruk hoger is dan die van water, aanwezig is,· - het door middel van een in het vat aanwezig koel-lichaam koelen van de in het vat ontstane damp tot onder het tripelpunt van water, opdat de op het koellichaam 30 gecondenseerde damp tot in het mengsel stroomt en het mengsel afkoelt, opdat zich ijs vormt in het mengsel; - het vanuit het vat afvoeren van de aldus ontstane ij sbrij; en - het toevoeren van water aan het vat. 35 1006921