WO2017198261A1 - Trennverfahren, konzentrat, trennvorrichtung und verwendung hierzu - Google Patents

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    • Y02A20/124—Water desalination

Definitions

  • the invention relates to a method for at least partially separating at least two substances of a mixture, in particular for concentrating or purifying or refining the mixture, each of the substances having a different boiling or vaporization point and melting or solidification point, according to claim 1.
  • the invention relates to a device for at least partially separating at least two substances of a mixture, in particular for concentrating or cleaning or refining of the mixture, wherein in at least one container, the mixture is added and each of the substances of the mixture a different boiling or evaporation point and melting or solidification point, according to the preamble of claim 6.
  • the invention also relates to a concentrate of a mixture, in particular a concentrated or purified or refined mixture, wherein each of the substances of the mixture has a different boiling or evaporation point and melting or solidification point, according to claim 10.
  • the invention relates to a concentrate the use of a cooling mass production device, in particular of a binary ice production device for producing a concentrate, according to the preamble of claim 9.
  • the invention further relates to the use of a process for desalination of seawater, for water clarification, for beverage production, for cooking, cooling, and / or for concentrating food, for producing ice-wine, for cleaning mixtures, in a cooking device, in a cooling device, in which Fermentation, in a wheat presentation, in the production of sour dough, in the production of liquid yeast, in vinegar production, in the production of applesauce, in the construction industry, in concrete cooling, in the air conditioning of buildings, in fish and small animal killing, in the Medicine, in the fat burning, in cooling batteries, in the gas refining, in the gas production from liquids, in the production of refrigerants, in refrigerants for cooling circuits, for heat sources in heat pumps, in energy storage, in the case of giant refrigeration batteries, in CHPs, in the production of ice, in food production, in bakeries, in butchers, in fisheries, in milk processing, in dumpling production and / or in commercial kitchens according to claim 11.
  • the invention includes the technical teaching that in a method for at least partially separating at least two substances of a mixture, in particular for concentrating or cleaning or refining of the mixture, wherein each of the substances has a different boiling or evaporation point and melting or Solidification point, comprising the steps are: tempering and / or pressure change of the mixture, so that the state of matter of one of the substances of the physical state of at least the other material is different, wherein the tempering and / or pressure change further comprises the steps of: filling the mixture in a housing, tempering of the mixture by contacting a heat exchanger device arranged in the housing while stirring the mixture, wherein in particular during stirring, the mixture is moved along the heat exchanger surfaces to the outside and in particular a power transmission for stirring from outside the Genzo uses contactless inside without breaking through the housing.
  • Such a basic method is known, for example, by the term cryoextractor. tion or similar frost distillation known.
  • this basic process is carried out by contacting the batch or mixture with any heat exchange surface.
  • the mixture or mixture contacts a plurality of heat exchanger surfaces.
  • a further embodiment provides that the mixture or mixture, while stirring, contacts the heat exchanger surfaces. More preferably, the stirring is carried out continuously.
  • agitation is discontinued upon formation of a layer of ice on the heat exchanger surfaces of predetermined thickness.
  • the mixture is present as a liquid.
  • other physical states are provided.
  • the method is carried out in one step. In other embodiments, multi-stage contacting, thus multi-stage cooling, is performed.
  • the process is preferably carried out continuously.
  • the mixture is filled into a container or a housing.
  • the method is also practicable without filling into a container or a housing.
  • the temperature and / or the pressure control is easier to carry out.
  • a pressure change is made in the container, so that the state of aggregation state is brought about both by a temperature change and by a pressure change.
  • Under container according to the invention can summarize spaces that are closed or closed or closed. The rooms are designed so that in the room a temperature and / or pressure control is executable / are.
  • one of the substances which differs in its state of aggregation from the other substance or substances, separated from the other substance or substances.
  • Yet another embodiment provides that the state of matter is effected in a region close to the boiling point / evaporation point or around the melting / solidification point.
  • an embodiment provides that the separated material for temperature control is supplied to a connected and / or connectable system.
  • the invention also includes the technical teaching that in a device for at least partially separating at least two substances of a mixture, in particular for concentrating or cleaning or refining of the mixture, wherein in at least one container, the mixture is added and each of the substances of the mixture a different boiling or evaporation point and melting or solidification point is provided that means are provided for performing the method described above, in particular that the means comprise a heat exchange means for controlling the temperature of the mixture, which in particular a plurality of spaced apart and at least Partially fluidly interconnected with each other heat exchanger plates, wherein in particular for stirring to the outside therebetween stirring elements are provided, which are drivable via at least one of the heat exchanger plates penetrating drive unit, in particular for a K raftübertragung on the stirring elements via the drive unit from outside the housing inside a non-contact power transmission unit, in particular a magnetic coupling, is provided so that in the field of power transmission, the housing is formed free of openings.
  • the device has at least one heat exchanger device.
  • the heat exchanger device can be designed as desired.
  • the heat exchanger device has heat exchanger surfaces. Preferably, these are plate-shaped. Other shapes are possible.
  • the contacting of the mixture or mixture to be cooled is preferably carried out with stirring.
  • the stirring is preferably carried out permanently.
  • the agitation is to form a layer of ice interrupted with a predetermined thickness.
  • a corresponding sensor and / or corresponding control means are provided.
  • stirring means are provided.
  • a drive without breakthrough occurs through the container, for example by means of magnetic coupling.
  • the means comprise at least one pressure application device, so that a change in pressure can be undertaken to change an aggregate state of a substance to be separated from the mixture in addition to a temperature control.
  • the means comprise at least one separating device for separating the substance to be separated from the mixture.
  • the means comprise a feed device of the separated substance for tempering a connected and / or connectable system.
  • the invention further includes the technical teaching that in a concentrate of a mixture, especially in a concentrated or purified or refined mixture, each of the substances of the mixture having a different boiling or evaporation point and melting or solidification point, is provided in that the concentrate is produced by a method and / or a device as described above.
  • the invention includes not least the technical teaching that a use of a method described above and / or a device described above for seawater desalination, for water treatment, for beverage production, cooking, cooling, and / or for concentrating Lebensmitteins, for the production of ice wine ,
  • a cooking device in a cooling device, in fermentation, in a wheat presentation, in the production of sourdough, in the production of liquid yeast, in the production of vinegar, in the manufacture of Position of apple sauce, in the construction industry, in concrete cooling, in building air conditioning, in fish and small animal killing, in medicine, in fat burning, in cooling batteries, in gas refining, in gas extraction from liquids, in the production of refrigerants, for refrigerants for cooling circuits, heat sources for heat pumps, energy storage, giant refrigeration batteries, CHPs, in the production of ice, in food production, in bakeries, in butchers, in fisheries, in milk processing, dumpling production and / or is provided in commercial kitchens.
  • the method is designed for at least partially separating at least one solid of the gaseous component dissolved in a liquid, in particular for concentrating a liquid solution, comprising the steps of: generating an ice slurry, more precisely crystallizing out a water portion from the liquid solution, exposing the produced product Ice slurry, more specifically the water crystals, in a temperature and / or pressure environment such that the water crystals in the environment would melt, thus the environment would be near a melting point of a mixture, and at least partially separate one solidifying upon exposure to the environment Part of the ice slurry.
  • the component may be gaseous, liquid or solid or a mixture of different forms.
  • a component is dissolved in the liquid, solid or gas.
  • multiple components are dissolved in the liquid, the solids, or the gas.
  • a component is dissolved in the liquid, solids or gas.
  • the component dissolved in the liquid has a different freezing and / or melting point or evaporation and / or liquefaction point at a different pressure or vacuum than the liquid.
  • the plurality of components preferably each have a freezing and / or melting point or evaporation and / or liquefaction point at respectively different pressure or vacuum, which is in the range of the other components and / or from the freezing and / or melting point or Liquefaction and / or evaporation point at each different pressure or vacuum of the liquid is different.
  • a binary ice or ice cream is preferably prepared. This is preferably done in a continuous ice making process.
  • the ice making process in one embodiment is as follows.
  • the following steps are carried out: filling the flowable Solution or of the mixture in a housing, tempering, in particular cooling or heating with simultaneous or time-delayed increase or decrease the pressure of the flowable solution or the mixture, the solids or the gas or the mixed matrix or the already prepared solution or cooling mass means Contacting a heat exchange device arranged in the housing or, more generally, a heating and / or cooling device with stirring, moving in particular continuous stirring, or agitating the solution, solids or the gas or the matrix or in general the mixture, so as to produce the mass or mixture, preferably the ice slurry and / or to produce the crystallization or outgassing of at least one component of the mixture.
  • the matrix or solution is any fluid that can be pumped.
  • the solution or matrix (mixture) may be solid, liquid, viscous, mushy, mushy or gaseous or a mixture or the like.
  • the matrix or solution is a mixture or mixture of base or base component - preferably a base fluid or a base fluid, generally fluid - and one or more additives or one or more components.
  • the component is soluble in one embodiment in the liquid or generally the mixture.
  • the solution is a binary fluid, such as a binary sirloin, a beverage, wine, beer, lemonade, juice, and the like.
  • the solution or matrix (mixture) is a musm, such as an apple sauce, a jam or the like.
  • the solution or matrix (mixture) is suitable for use as a food, food and / or additive for them.
  • the matrix is a binary sifting.
  • the matrix or solution (mixture) is a water-sugar solution.
  • the matrix or solution (mixture) is a water-salt-sugar solution or other formulation.
  • it is a fuel or hydrous gas.
  • it is a polluted or contaminated liquid from which certain substances (components) are to be separated out.
  • the base fluid or raw material or solution has a defined or sliding melting and / or freezing / solidification point or vaporization or liquefaction point.
  • the additive or component is designed to change the melting point and / or the freezing point or evaporation or liquefaction point, in particular such that the melting point and / or the freezing point or evaporation or liquefaction point is reduced or increased.
  • the tempering may include both cooling, heating and both, as well as an increase in pressure or pressure reduction.
  • the concentration of the additive or component in the base fluid, the substance or the solution (mixture) is arbitrarily set or adjustable up to a saturation of the additive in the base fluid (mixture).
  • the matrix or solution (mixture) in one embodiment is cooled to or below the freezing point of the base fluid or liquid. Due to the addition or the component does not freeze the basic mass or the solution at the set temperature.
  • the matrix or solution is cooled down accordingly so that the matrix or solution in an embodiment as a cooling mass or ice slurry, which is still pumpable, is usable.
  • the cooling mass or ice slurry is used in particular for cooling and for admixing the additive and / or the base fluid in other food-processing processes, such as meat production, dough production, bread making, confectionery, especially bakery and the like.
  • the base fluid or liquid in one embodiment is water, especially food grade water, that is, water that is useful for food production.
  • the additive or components is preferably a food grade additive / food grade component, that is, an additive that is useful for food production.
  • Another basic fluid is milk.
  • Yet another basic fluid is juice or like.
  • the cooling mass or the Eisbrei is made from the liquid matrix (mixture).
  • the base fluid or liquid is prepared with a predetermined percentage of an additive or a component.
  • the basic mass is a binary ice lolly.
  • the basic fluid is water and the additive salt.
  • the base fluid is water and the additive is sugar.
  • the matrix is a beverage, preferably an alcoholic beverage such as wine, beer or the like.
  • the matrix is preferred as an about 0.01-20% matrix, preferably as an about 0.1-4.5% matrix, and most preferably as an about 0.5-2.5% matrix mixed.
  • the matrix or solution is added to a container or mixed directly in the container in which cooling takes place.
  • the container is preferably cylindrical, in another form it is conical.
  • the container is insulated according to the medium temperature and ambient temperature to prevent transmission heat loss and dew point undershoot.
  • the container is double-walled to provide more heat exchange surface on the inner wall.
  • the container is preferably designed as a cooling tank, in another embodiment, it is designed as a heating tank or as a cooling and heating tank.
  • the container is preferably designed as a pressureless container. That is, the container, in one embodiment, holds a vacuum. In another embodiment, it is designed as a pressure vessel or as a vacuum.
  • the base material (mixture) is pre-cooled or preheated before being added to the container in one step.
  • An addition is preferably controlled, in particular controlled as a function of a level of the container. Preferably, the addition is controlled so that a desired level is maintained.
  • the cooling and / or heating of the base material (of the mixture) begins.
  • the cooling or heating generally tempering, is controlled, for example temperature-controlled, time-controlled, energy-controlled, ice-pad controlled, pressure-controlled or the like.
  • the cooling and / or Heating with permanent and / or interrupted stirring of the matrix. In this way, a thorough mixing of the matrix is realized from the beginning.
  • a distance between a stirring surface of a stirring element and a heat exchanger surface is selected such that only a predetermined layer thickness or accumulation of solid constituents or ice thickness can block stirring.
  • the distance is selected so that it is in the range of about 0.1 to 60 millimeters, preferably in the range of about 0.1 to 30 millimeters, and most preferably in a range of 0.1 to 5 millimeters. If a layer such as an ice layer having a layer thickness or ice layer thickness exceeding a predetermined value is formed on the heat exchanger surface, the cooling is interrupted or heated, so that the ice formed on the heat exchanger surface can defrost or dissolve in the matrix or the layer can be removed or reduced.
  • the cooling is continued. This process continues until a desired consistency of cooling mass, for example of ice-cream or sugar-free ice is achieved.
  • the then finished, pumpable cooling mass or the then finished binary ice or sugar ice cream is pumped and is removed via a tapping point from the container.
  • the feed and tapping point are preferably attached to different ends of the container so that the solution passes through the container from filling to tapping.
  • the cooling temperature is set so that the basic mass does not freeze completely.
  • a food-safe cooling medium or refrigerant such as glycol, temper, Thermera Friogel Neo or food grade brine, food grade sugar water, or a food safe refrigerant such as C02, propane or used the same.
  • a food-safe cooling medium or refrigerant such as glycol, temper, Thermera Friogel Neo or food grade brine, food grade sugar water, or a food safe refrigerant such as C02, propane or used the same.
  • the method and the device described below can be used for the production of cooling mass such as ice cream or sugar ice cream in the food industry.
  • the food-grade cooling medium thus comes into contact with the cooling mass or the binary ice or sugar ice, but not the refrigerant used for refrigeration, so that there is no risk for users due to contamination of refrigerant and refrigerating machine oil.
  • a refrigerant for cooling the cooling medium flows through a secondary circuit.
  • the stirrer for stirring the ice slurry or the solution is located within the housing.
  • the actuator for driving the agitator or the stirring elements arranged thereon is located outside the housing.
  • a power transmission unit such as a clutch and / or a transmission is provided for the power transmission.
  • the power transmission is performed contactless. That is, the agitator disposed within the housing is non-contactlessly coupled without contact with the actuator arranged outside the housing.
  • the coupling is performed in a preferred embodiment with a magnetic coupling.
  • the magnetic coupling has a coupling part lying outside the housing and a coupling part lying inside the housing.
  • the coupling parts interact magnetically with each other, so that a contactless coupling of the coupling parts and thus the agitator and the actuator is ensured.
  • the internal coupling part is correspondingly in operative connection with the agitator.
  • the external coupling part is correspondingly in operative connection with the actuator.
  • Analogous to cooling is an embodiment for heating.
  • a tempering / refrigerant is used for the tempering / cooling / heating as tempering / cooling medium, so that the method or the device is operated in a direct evaporator operation or as a direct evaporator.
  • a refrigerant is, for example, CO2 or the like.
  • the tempering or cooling of the mass tempering or cooling of the mass to a temperature in the range of plus / minus 5 Kelvin to the melting point or freezing point or other l mars for the food industry definable temperature range of the basic mass is preferably in a range of plus / minus 3 Kelvin around the melting point or freezing point or the defined temperature range and most preferably plus / minus 1.5 Kelvin around the melting point or freezing point or the defined temperature range.
  • the tempering or heating of the mass or the substance, a tempering or heating of the mass to a temperature in the range of plus / minus 5 Kelvin to the evaporation or liquefaction point or another for food processing definable temperature range of the basic mass is carried out, preferably in a range of plus / minus 3 Kelvin to the evaporation or liquefaction point or the defined temperature range and most preferably plus / minus 1.5 Kelvin to the evaporation or liquefaction point or the defined temperature range.
  • a layer thickness detection and / or a viscosity detection is performed.
  • the layer thickness detection is carried out in various ways, for example directly, via a direct measurement of the layer thickness, for example optically, haptically, by means of switching or other waves, or the like, or indirectly, for example by detection of derived variables.
  • the layer thickness detection is preferably carried out indirectly.
  • the layer thickness detection is carried out by stirring or by a distance between the ice and a stirring element. If the ice layer thickness is too strong, stirring will be blocked. This increases the resistance for a stirrer which carries out the stirring. By detecting the resistance it can be deduced when an ice layer thickness is too strong.
  • the cooling is interrupted at a sufficient resistance increase.
  • the interruption is for example timed, Eis AnlagendickenMail, temperature controlled or the like.
  • the interruption occurs, for example, for a preset or variable period of time.
  • the interruption takes place as a function of the ice layer thickness, in other embodiments depending on the resistance, in another embodiment depending on the current consumption of the actuator.
  • the layer thickness detection is carried out in one embodiment integrated with the stirring.
  • the stirring takes place without contact with the heat exchanger device.
  • the stirring takes place without contact to the heat exchanger device, in particular to the heat exchanger surfaces.
  • stirring takes place along the heat exchanger surfaces, so that a good mixing of the ice formed on the heat exchanger surfaces or the layer formed there and the matrix is realized.
  • parallel stirring takes place at several points.
  • the stirring is designed in particular as axial and / or radial stirring.
  • the stirring takes place in a plane, for example a plane parallel to the heat exchanger surfaces.
  • the base mass and / or the ice or the cooling mass is moved radially along the heat exchanger surfaces to the outside.
  • stirring takes place in at least one further direction, for example perpendicular to the direction described above.
  • Still another embodiment of the present invention provides that the method is performed in an inclined position.
  • at least the housing is inclined for carrying out the method.
  • the housing, the heat exchanger device and / or the stirring device or the agitator is oriented obliquely. Due to the different properties, in particular the density of the substance, the cooling mass or the ice slurry, the ice or ice crystals and the matrix (mixture), the matrix is moved at an angle to the lowest point of the housing, for example, due to gravity and layers get up from there.
  • the finished cooling mass is moved to a higher point due to the lower density. In this way, ground ice or the cooling mass or ice slurry is placed at a higher position. Therefore, the basic fluid water is preferred.
  • a not yet completed cooling mass is mixed with non-mixed ice, at a lower location or location.
  • the finished cooling ice or the finished cooling mass can be removed from the container before the entire basic mass has been converted into a cooling mass.
  • an improved production of cooling mass can be realized, as can be seen earlier cooling mass and thus due to the level control or level control, the basic mass can be refilled earlier.
  • the same device can be used for separating substances in which substances are separated from one another by the thermal treatment via the different substance density.
  • the skew is controlled for example via a control unit.
  • Other values can also be set.
  • the skew is varied in one embodiment during the production of the coolant. For example, the skew at the beginning of a manufacturing process is greater and decreases as the process progresses.
  • the cooling is adjustable. Thus, at a greater oblique position, a stronger cooling, for example reinforced in the region of the underlying heat exchanger surfaces.
  • the fill level is set in one embodiment. Thus, for example, the level is lower for a larger inclined position.
  • With decreasing skew in one embodiment initially higher heat exchanger surfaces are switched on and / or off. Similarly, the process is carried out with heating, with the lighter gaseous component rising to a higher location.
  • Yet another embodiment of the present invention provides that a conveyance of the tempered matrix (mixture), in particular of the cooling ice, and / or the matrix in at least one direction, preferably in several directions is performed.
  • a conveyance of the tempered matrix (mixture), in particular of the cooling ice, and / or the matrix in at least one direction, preferably in several directions is performed.
  • the conveying Due to the inclined position, the conveying is supported for example by gravity.
  • agitators or stirrers are provided, for example, via a spiral movement, For example, by means of a screw conveyor, cause a conveying.
  • stirring takes place along a plane of the corresponding heat exchanger surface. Due to the inclination or inclination and the different characteristics of the cooling ice and the matrix, mixing takes place transversely to the plane along which the stirring takes place.
  • an embodiment of the present invention provides that the tempering / cooling is performed in parallel and / or serially on more than two surfaces of the heat exchanger device. For cooling several surfaces are provided. Due to an oblique position or a tilting, especially even a varying inclination, the cooling is not constant at an equal share of all heat exchanger surfaces. Part of the cooling takes place in parallel. When the inclination is changed, the cooling takes place sequentially on a variable portion of the heat exchanger surfaces. Preferential individual heat exchanger surfaces can be switched on and / or off.
  • tempering / cooling is carried out by means of an indirect heat exchanger operation.
  • a primary circuit and a secondary circuit are provided.
  • a food-grade brine circulates in the primary cooling circuit.
  • a refrigerant circulates in the secondary circuit.
  • a direct heat exchange operation is provided with a circuit.
  • a refrigerant circulates in the circuit.
  • the ice pulp is at least partially exposed to an environment which has a higher temperature than that of the ice slurry.
  • the solidifying part of the ice slurry comprises a larger proportion of liquid or ground fluid.
  • the liquefying part has a higher proportion of the component.
  • the solidifying part is separated from the liquefying part.
  • the liquefying part has a higher concentration of Component in the liquid.
  • the crystallized part or the ice crystals have a purer water concentration. This can be used, for example, in seawater desalination plants as a preliminary or final clarification.
  • part of the ice slurry is separated from the remaining ice slurry and only the respective separated part is subjected to the further process steps.
  • Yet another embodiment provides that the steps are performed repeatedly to effect an effective separation.
  • an embodiment provides that the production of ice slurry, the exposure and / or the separation is carried out continuously.
  • a still further preferred embodiment provides that the separated, solidified part is supplied to a cooling and / or air conditioning device.
  • the less concentrated solution containing the component dissolved in the liquid is transformed into an ice slurry. This is heated. The heat-solidifying part is separated from the liquid part.
  • a cooling mass production device in particular a binary ice production device, for producing an ice slurry from the liquid solution
  • a heating device for exposing the ice slurry produced in an environment having a temperature higher than the temperature of the ice slurry produced
  • a separation device for at least partially separating an environmental solidification part of the ice slurry.
  • the ice slurry is produced from the less concentrated solution of liquid and component (s) via the cooling mass production device.
  • the Eisbrei is heated.
  • an active heating device such as a heater or the like is provided.
  • the separator separates the solidifying portion formed upon heating from the liquid portion.
  • the separating device comprises, for example, a sieve, grid, a chain belt, a scraper or the like.
  • a cooling and / or air conditioning device is provided to use a severed, solidified portion of the ice slurry.
  • the solidifying part which is present as ice, can be used in various ways.
  • a device is designed as a cooking pot with insert.
  • the cooking pot forms the container.
  • the insert is designed as a heat exchanger.
  • This insert has a plurality of heat exchanger plates, which are fluidly interconnected.
  • the heat exchanger plates are connected via an axis or shaft penetrating the heat exchanger plates.
  • On the shaft are formed around the shaft rotatably formed to the heat exchanger plates stirring elements.
  • the pot has in one embodiment a lid which closes the pot.
  • the shaft / axle in one embodiment penetrates the pot to the outside.
  • the axis / shaft is disposed within the closed by the lid pot.
  • a power transmission to the axle / shaft takes place contactlessly through the cover, preferably via a magnetic coupling.
  • the heat exchanger plates can be adjusted axially along the shaft / axis. The heat supply to the heat exchanger plates takes place in one embodiment by means of contact with the bottom of the pot.
  • the mixture is an ice-milk.
  • a pumpable ice / binary ice is passed through a channel, a pipe, a pipe or the like, wherein materials located on the wall are taken from the ice colt.
  • the ice colum itself may be made by the method described herein.
  • the ice-milk can be cleaned after use with the method described here.
  • the device is used for snow production.
  • the device is designed as a cooking or tempering device for producing Weizenvorlessness / rye sour dough / brew and / or cooking piece.
  • the method and / or the device for seawater desalination is / are used.
  • Seawater is fed into the container. From the seawater a binary ice is made.
  • the sea salt separates from the water crystals.
  • the binary ice is heated.
  • the solidifying part is separated from the liquid part.
  • the use of the method and / or the device in the water treatment From the uncleared water a binary ice is made. This is exposed to an environment in which part of the mixture solidifies and the other part becomes liquid. The solidifying part is separated from the liquid part.
  • beverages are concentrated using the method or apparatus.
  • the drink (mixture) is formed into a Eisbrei / binary ice cream.
  • the binary ice is exposed to an environment in which a solid part and a liquid part are formed.
  • the solid part is removed from the liquid part, thus concentrating the beverage, which is in liquid form.
  • ice wine can be produced regardless of the season.
  • An ice-cream beer can also be produced according to the principle described above with the method and / or the device.
  • the method / apparatus can also be used in the construction industry or other industries.
  • the method / device can be used in concrete cooling.
  • this ice slurry counteracts the heat of reaction and leads to a controlled, delayed setting of the concrete.
  • the use in fish and small animal killing is provided. Live fish / small animals are subcooled by contacting with binary ice, which was produced by means of the method / device according to the invention, and can then be further processed accordingly.
  • binary ice cream produced in medicine by means of the method / device according to the invention.
  • binary ice can be used for any kind of mobile cooling purposes in medicine.
  • An application would be, for example, in cryotherapy.
  • the binary ice can be used to cool down corresponding body regions. Due to the pumpability of the binary ice, a simple quantity and temperature regulation is possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zumindest teilweisen Trennen von mindestens zwei Stoffen eines Gemisches, insbesondere zum Konzentrieren oder Reinigen bzw. Veredeln des Gemisches, wobei jeder der Stoffe einen unterschiedlichen Siede- bzw. Verdampfungspunkt und Schmelz- bzw. Verfestigungspunkt aufweist, umfassend die Schritte: Temperieren und/oder Druckverändern des Gemisches, sodass sich der Aggregatzustand eines der Stoffe von dem Aggregatzustand mindestens des anderen Stoffes unterscheidet, wobei das Temperieren und/oder Druckverändern weiter die Schritte umfasst: Einfüllen des Gemisches in ein Gehäuse, Temperieren des Gemisches mittels Kontaktieren einer in dem Gehäuse angeordneten Wärmetauschereinrichtung unter Rühren des Gemisches, wobei beim Rühren das Gemisch entlang der Wärmetauscheroberflächen nach außen bewegt wird und wobei eine Kraftübertragung für das Rühren von außerhalb des Gehäuses nach innen kontaktlos ohne Durchbruch durch das Gehäuse durchgeführt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, ein Konzentrat und eine Verwendung hierzu.

Description

Trennverfahren, Konzentrat, Trennvorrichtung und Verwendung hierzu
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zumindest teilweisen Trennen von mindestens zwei Stoffen eines Gemisches, insbesondere zum Konzentrieren oder Reinigen bzw. Veredeln des Gemisches, wobei jeder der Stoffe einen unterschiedlichen Siede- bzw. Verdampfungspunkt und Schmelz- bzw. Verfestigungspunkt aufweist, gemäß Anspruch 1.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Vorrichtung zum zumindest teilweisen Trennen von mindestens zwei Stoffen eines Gemisches, insbesondere zum Konzentrieren oder Reinigen bzw. Veredeln des Gemisches, wobei in mindestens einem Behälter das Gemisch aufgenommen ist und jeder der Stoffe des Gemisches einen unterschiedlichen Siede- bzw. Verdampfungspunkt und Schmelz- bzw. Verfestigungspunkt aufweist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Auch betrifft die Erfindung ein Konzentrat eines Gemisches, insbesondere ein konzentriertes oder gereinigtes bzw. veredeltes Gemisch, wobei jeder der Stoffe des Gemisches einen unterschiedlichen Siede- bzw. Verdampfungspunkt und Schmelz- bzw. Verfestigungspunkt aufweist, nach Anspruch 10. Zudem betrifft die Erfindung ein Konzentrat die Verwendung einer Kühlmassenherstellungsvorrichtung, insbesondere einer Bi- näreiserzeugungsvorrichtung zur Herstellung eines Konzentrats, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung eines Verfahrens zur Meerwasserentsalzung, zur Wasserklärung, zur Getränkeherstellung, zum Kochen, Kühlen, und/oder zum Konzentrieren von Lebensmitteins, zum Herstellen von Eiswein, Zum Reinigen von Gemischen, bei einer Kochvorrichtung, bei einer Kühlvorrichtung, bei der Fermentation, bei einem Weizenvortrag, bei der Herstellung von Sauerteig, bei der Herstellung von flüssiger Hefe, bei der Essigherstellung, bei der Herstellung von Apfelmus, in der Bauindustrie, bei der Betonkühlung, bei der Gebäudeklimatisierung, bei der Fisch- und Kleintiertötung, in der Medizin, bei der Fettverbrennung, bei Kühlakkus, bei der Gasveredelung, bei der Gasgewinnung aus Flüssigkeiten, bei der Herstellung von Kältemitteln, bei Kälteträgern für Kühlkreisläufe, für Wärmequellen bei Wärmepumpen, bei der Energiespeicherung, bei Riesenkühlakkus, bei BHKWs, bei der Herstellung von Kühleis, bei der Lebensmittelherstellung, in Bäckereien, in Metzgereien, in der Fischerei, in der Milchverarbeitung, bei der Knödelherstellung und/oder in Großküchen nach Anspruch 11.
Verfahren und Vorrichtungen zum Trennen von Stoffen eines Gemisches sind allgemein bekannt. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind aufwendig ausgebildet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, ein Konzentrat, eine Vorrichtung und ein Verwendung zu schaffen, bei denen eine effektivere Trennung von Stoffen eines Gemisches möglich ist.
Diese und weitere Aufgaben werden ausgehend von einem Verfahren gemäß Anspruch 1, einer Vorrichtung gemäß Anspruch 6, einem Konzentrat gemäß Anspruch 10 und einer Verwendung gemäß Anspruch 11 in Verbindung mit deren Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einem Verfahren zum zumindest teilweisen Trennen von mindestens zwei Stoffen eines Gemisches, insbesondere zum Konzentrieren oder Reinigen bzw. Veredeln des Gemisches, wobei jeder der Stoffe einen unterschiedlichen Siede- bzw. Verdampfungspunkt und Schmelz- bzw. Verfestigungs- punkt aufweist, die Schritte umfasst sind: Temperieren und/oder Druckverändern des Gemisches, sodass sich der Aggregatzustand eines der Stoffe von dem Aggregatzustand mindestens des anderen Stoffes unterscheidet, wobei das Temperieren und/oder Druckverändern weiter die Schritte umfasst: Einfüllen des Gemisches in ein Gehäuse, Temperieren des Gemisches mittels Kontaktieren einer in dem Gehäuse angeordneten Wärmetauschereinrichtung unter Rühren des Gemisches, wobei insbesondere beim Rühren das Gemisch entlang der Wärmetauscheroberflächen nach außen bewegt wird und wobei insbesondere eine Kraftübertragung für das Rühren von außerhalb des Gehäuses nach innen kontaktlos ohne Durchbruch durch das Gehäuse durchgeführt wird.
Ein derartiges grundlegendes Verfahren istbeispielsweise unter dem Begriff Kryoextrak- tion oder ähnlich Frostdestillation bekannt. Bei einem derartigen Verfahren werden mittels Kälte Stoffe separiert oder eine Flüssigkeit, ein flüssiges Gemenge bzw. eine Lösung in ihrer Zusammensetzung gezielt verändert. Ein Mengenanteil eines einzelnen Stoffes friert ganz oder teilweise aus und kann anschließend von der Ausgangssubstanz physikalisch getrennt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses grundlegende Verfahren durch Kontaktierung des Gemenges oder Gemisches mit einer beliebigen Wärmetauscheroberfläche durchgeführt. Vorzugsweise kontaktiert das Gemenge oder Gemisch mehrere Wärmetauscheroberflächen. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Gemenge oder Gemisch unter Rühren desselben die Wärmetauscheroberflächen kontaktiert. Weiter bevorzugt erfolgt das Rühren kontinuierlich. In einer Ausführungform wird das Rühren bei Bildung einer Eisschicht an den Wärmetauscheroberflächen mit vorbestimmter Dicke unterbrochen. In einer Ausführungsform liegt das Gemenge als Flüssigkeit vor. In anderen Ausführungsformen sind andere Aggregatzustände vorgesehen. In einer Ausführungsform wird das Verfahren einstufige durchgeführt. In anderen Ausführungsformen wird ein mehrstufiges Kontaktieren, somit ein mehrstufiges Kühlen, durchgeführt.
Das Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt. In einer Ausführungsform wird das Gemisch in einen Behälter bzw. eine Gehäuse gefüllt. In anderen Ausführungsformen ist das Verfahren auch ohne Einfüllen in einen Behälter oder ein Gehäuse ausführbar. Bei einem Einfüllen in einen Behälter ist die Temperierung und/oder die Druckregelung einfacher durchführbar.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem Behälter eine Druckveränderung vorgenommen wird, sodass die Aggregatszustandsänderung sowohl über eine Temperaturänderung als auch über eine Druckänderung bewirkt wird. Unter Behälter lassen sich erfindungsgemäß Räume zusammenfassen, die verschließbar oder geschlossen bzw. verschlossen sind. Die Räume sind dazu ausgebildet, dass in dem Raum eine Temperierung und/oder eine Druckregelung ausführbar ist/sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass einer der Stoffe, der sich in seinem Aggregatzustand von dem anderen Stoff oder den anderen Stoffen unterscheidet, von dem anderen Stoff oder den anderen Stoffen getrennt wird.
Noch eine andere Ausführungsform sieht vor, dass der Aggregatzustand in einem Bereich nahe um den Siedepunkt- /Verdampfungspunkt oder um den Schmelz-/Verfestigungs- punkt bewirkt wird.
Zudem sieht eine Ausführungsform vor, dass der abgetrennte Stoff zur Temperierung einem verbundenen und/oder verbindbaren System zugeführt wird.
Die Erfindung schließt auch die technische Lehre ein, dass bei einer Vorrichtung zum zumindest teilweisen Trennen von mindestens zwei Stoffen eines Gemisches, insbesondere zum Konzentrieren oder Reinigen bzw. Veredeln des Gemisches, wobei in mindestens einem Behälter das Gemisch aufgenommen ist und jeder der Stoffe des Gemisches einen unterschiedlichen Siede- bzw. Verdampfungspunkt und Schmelz- bzw. Verfestigungs- punkt aufweist, vorgesehen ist, dass Mittel zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens vorgesehen sind, insbesondere dass die Mittel eine Wärmetauschereinrichtung zum Temperieren des Gemisches umfassen, welche insbesondere mehrere zueinander beabstandete und zumindest teilweise miteinander fluidisch verbundene Wärmetauscherplatten aufweist, wobei insbesondere für ein Rühren nach außen dazwischen Rührelemente vorgesehen sind, die über mindestens eine die Wärmetauscherplatten durchdringende Antriebseinheit antreibbar sind, wobei insbesondere für eine Kraftübertragung auf die Rührelemente über die Antriebseinheit von außerhalb des Gehäuses nach innen eine kontaktlose Kraftübertragungseinheit, insbesondere eine Magnetkopplung, vorgesehen ist, sodass im Bereich der Kraftübertragung das Gehäuse durchbruchs- frei ausgebildet ist.
Die Vorrichtung weist mindestens eine Wärmetauschereinrichtung auf. Die Wärmetauschereinrichtung kann beliebig ausgebildet sein. Die Wärmetauschereinrichtung weist Wärmetauscheroberflächen auf. Vorzugsweise sind diese plattenförmig ausgebildet. Andere Formen sind möglich. Das Kontaktieren des zu kühlenden Gemenges oder Gemisches erfolgt vorzugsweise unter Rühren. Das Rühren wird vorzugsweise permanent durchgeführt. In einer Ausführungsform wird das Rühren bei Bildung einer Eisschicht mit vorbestimmter Dicke unterbrochen. Hierzu ist ein entsprechender Sensor und/oder sind entsprechende Steuermittel vorgesehen. Vorzugsweise sind Rührmittel vorgesehen. In einer Ausführungsform erfolgt ein Antrieb ohne Durchbruch durch den Behälter, beispielsweise mittels Magnetkupplung.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Mittel mindestens eine Druckrele- gungseinrichtung umfassen, sodass zum Ändern eines Aggregatzustandes eines von dem Gemisch zu trennenden Stoffes neben einer Temperierung eine Druckänderung vornehmbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Mittel mindestens eine Trenneinrichtung zum Trennen des abzutrennenden Stoffes von dem Gemisch umfassen.
Noch eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Mittel eine Zuführeinrichtung des abgetrennten Stoffes zur Temperierung eines verbundenen und/oder verbindbaren Systems umfassen.
Die Erfindung schließt weiter die technische Lehre ein, dass bei einem Konzentrat eines Gemisches, insbesondere bei einem konzentrierten oder gereinigten bzw. veredelten Gemisch, wobei jeder der Stoffe des Gemisches einen unterschiedlichen Siede- bzw. Verdampfungspunkt und Schmelz- bzw. Verfestigungspunkt aufweist, vorgesehen ist, dass das Konzentrat nach einem vorstehend beschriebenen Verfahren und/oder einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung hergestellt ist.
Die Erfindung schließt nicht zuletzt die technische Lehre ein, dass eine Verwendung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens und/oder einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Meerwasserentsalzung, zur Wasserklärung, zur Getränkeherstellung, zum Kochen, Kühlen, und/oder zum Konzentrieren von Lebensmitteins, zum Herstellen von Eiswein, Zum Reinigen von Gemischen, bei einer Kochvorrichtung, bei einer Kühlvorrichtung, bei der Fermentation, bei einem Weizenvortrag, bei der Herstellung von Sauerteig, bei der Herstellung von flüssiger Hefe, bei der Essigherstellung, bei der Her- Stellung von Apfelmus, in der Bauindustrie, bei der Betonkühlung, bei der Gebäudeklimatisierung, bei der Fisch- und Kleintiertötung, in der Medizin, bei der Fettverbrennung, bei Kühlakkus, bei der Gasveredelung, bei der Gasgewinnung aus Flüssigkeiten, bei der Herstellung von Kältemitteln, bei Kälteträgern für Kühlkreisläufe, für Wärmequellen bei Wärmepumpen, bei der Energiespeicherung, bei Riesenkühlakkus, bei BHKWs, bei der Herstellung von Kühleis, bei der Lebensmittelherstellung, in Bäckereien, in Metzgereien, in der Fischerei, in der Milchverarbeitung, bei der Knödelherstellung und/oder in Großküchen vorgesehen ist.
In einer Ausführungsform ist das Verfahren ausgebildet zum zumindest teilweisen Trennen zumindest einer in einer Flüssigkeit gelösten festen der gasförmigen Komponente, insbesondere zum Konzentrieren einer flüssigen Lösung, umfassend die Schritte: Erzeugen eines Eisbreis, genauer einem Auskristallisieren eines Wasseranteils aus der flüssigen Lösung, Aussetzen des erzeugten Eisbreis, genauer der Wasserkristalle, in einer Umgebung mit einer Temperatur und/oder einem Druck, sodass in der Umgebung die Wasserkristalle schmelzen würden, somit die Umgebung im Bereich eines Schmelzpunktes eines Gemisches liegt, und zumindest teilweises Trennen eines sich beim Aussetzen in der Umgebung verfestigenden Teils des Eisbreis. Dabei kann die Komponente gasförmig, flüssig oder fest oder einer Mischung der unterschiedlichen Formen sein. In einer Ausführungsform ist eine Komponente in der Flüssigkeit, dem Feststoff oder dem Gas gelöst. In anderen Ausführungsformen sind mehrere Komponenten in der Flüssigkeit, dem Feststoffe oder dem Gas gelöst. Vorzugsweise ist eine Komponente in der Flüssigkeit, Feststoffe oder Gas gelöst. Die in der Flüssigkeit gelöste Komponente hat in einer Ausführungsform einen von der Flüssigkeit unterschiedlichen Gefrier- und/oder Schmelzpunkt oder Verdampfungs- und /oder Verflüssigungspunkt bei jeweils unterschiedlichem Druck oder Vakuum. Bei mehreren Komponenten weisen die mehreren Komponenten vorzugsweise jeweils einen Gefrier- und/oder Schmelzpunkt oder Verdampfungsund/oder Verflüssigungspunkt bei jeweils unterschiedlichem Druck oder Vakuum auf, der im Bereich der anderen Komponenten liegt und/oder der sich von dem Gefrier- und/oder Schmelzpunkt oder Verflüssigungs- und/oder Verdampfungspunkt bei jeweils unterschiedlichem Druck oder Vakuum der Flüssigkeit unterscheidet. Aus der Lösung von Komponente(n) und Flüssigkeit wird vorzugsweise ein Binäreis oder Eisbrei hergestellt. Dies erfolgt vorzugsweise in einem kontinuierlichen Eisbreierzeugungsverfahren. Dabei erfolgt das Eisbreierzeugungsverfahren in einer Ausführungsform wie folgt.
Bei dem Eisbreierzeugungsverfahren zur Herstellung einer fließfähigen, pumpfähigen temperierten, insbesondere gekühlten, Lösung bzw. auch Masse oder Kühlmasse, insbesondere zur Verwendung als und/oder für Lebensmittel und Nahrungsmittel aus der fließfähigen Lösung oder dem Gemisch, werden die folgenden Schritte durchgeführt: Einfüllen der fließfähigen Lösung bzw. des Gemisches in ein Gehäuse, Temperieren, insbesondere Kühlen oder Erhitzen bei gleichzeitigem oder zeitversetztem erhöhen oder herabsetzen des Drucks der fließfähigen Lösung bzw. des Gemisches, der Feststoffe oder des Gases oder der gemischten Grundmasse bzw. der bereits hergestellten Lösung oder Kühlmasse mittels Kontaktieren einer in dem Gehäuse angeordneten Wärmetauschereinrichtung oder allgemeiner einer Wärme- und/oder Kühleinrichtung unter Rühren, Bewegen insbesondere kontinuierliches Rühren, oder Bewegen der Lösung, Feststoffe oder der Gas bzw. der Grundmasse oder allgemein des Gemisches, um so die Masse oder das Gemisch, vorzugsweise den Eisbrei zu erzeugen und/oder das Auskristallisieren oder Ausgasen mindestens einer Komponente des Gemische zu erzeugen. Die Grundmasse oder die Lösung, allgemein das Gemisch, ist eine beliebige, fließfähige bzw. pumpfähige Masse. Die Lösung oder Grundmasse (Gemisch) kann fest, flüssig, zähflüssig, breiig, musig oder gasförmig oder eine Mischung oder dergleichen sein. Bevorzugt ist die Grundmasse oder Lösung ein Gemisch oder ein Gemenge aus Grund- oder Basiskomponente - vorzugsweise einem Grundfluid oder einer Grundflüssigkeit, allgemein Flüssigkeit - und einem oder mehreren Zusätzen oder einer Komponente oder mehreren Komponenten. Die Komponente ist in einer Ausführungsform in der Flüssigkeit bzw. allgemein dem Gemisch lösbar. Bevorzugt ist die Lösung ein binäres Fluid, beispielsweise wie eine Binäreissole, ein Getränk, Wein, Bier, Limonade, Saft und dergleichen. In einer Ausführungsform ist die Lösung oder Grundmasse (Gemisch) ein Mus, wie ein Apfelmus, eine Konfitüre oder dergleichen. Die Lösung oder Grundmasse (Gemisch) ist für den Einsatz als Lebensmittel, Nahrungsmittel und/oder als Zusatz für diese geeignet. In einer anderen Ausführungsform ist die Grundmasse eine Binäreissohle. In noch einer anderen Ausführungsform ist die Grundmasse oder die Lösung (Gemisch) eine Wasser-Zucker-Lösung. In noch einer anderen Ausführungsform ist die Grundmasse oder Lösung (Gemisch) eine Wasser-Salz-Zucker-Lösung oder eine andere Rezeptur. In einer anderen Form ist es ein Kraftstoff oder ein wasserhaltiges Gas. In einer anderen Ausführung ist es eine verschmutzte oder verunreinigte Flüssigkeit aus der bestimmte Stoffe (Komponenten) herausgetrennt werden sollen. In einer anderen Ausführungsform ist es ein Feststoff wie Kunststoffgranulat, Pulver oder Pellets aus dem Flüssige oder gasförmige Stoffe herausgetrennt werden sollen. Das Grundfluid oder der Grundstoff oder die Lösung (Gemisch) weist einen definierten oder gleitenden Schmelz- und/oder Gefrier-/Erstarrungspunkt oder Verdampfungs- oder Verflüssigungspunkt auf. Der Zusatz oder die Komponente ist so ausgebildet, dass diese den Schmelzpunkt und/oder den Gefrierpunkt oder Verdampfungs- oder Verflüssigungspunkt verändert, insbesondere derart, dass der Schmelzpunkt und/oder der Gefrierpunkt oder Verdampfungs- oder Verflüssigungspunkt herabgesetzt oder heraufgesetzt ist. Das Temperieren kann sowohl ein Kühlen, ein Erwärmen als auch beides, als auch eine Druckerhöhung oder Druckabsenkung umfassen. Die Konzentration des Zusatzes bzw. der Komponente in dem Grundfluid, des Stoffes oder der Lösung (Gemisch) ist beliebig eingestellt oder einstellbar bis hin zu einer Sättigung des Zusatzes in dem Grundfluid (Gemisch). Die Grundmasse oder Lösung (Gemisch) wird in einer Ausführungsform auf oder unter den Gefrierpunkt des Grundfluids oder der Flüssigkeit abgekühlt. Durch den Zusatz oder die Komponente gefriert die Grundmasse oder die Lösung bei der eingestellten Temperatur noch nicht. Die Grundmasse oder Lösung wird entsprechend derart heruntergekühlt, dass die Grundmasse oder Lösung in einer Ausführungsform als Kühlmasse oder Eisbrei, die weiterhin pumpfähig ist, verwendbar ist. Die Kühlmasse oder der Eisbrei ist insbesondere zur Kühlung und zur Beimengung des Zusatzes und/oder des Grundfluids in weiteren lebensmittelverarbeitenden Prozessen, wie bei der Fleischherstellung, der Teigherstellung, der Brotherstellung, der Süßwaren, insbesondere Backwarenherstellung und dergleichen einsetzbar ist. Bevorzugt ist das Verfahren zur Erzeugung einer konzentrierten Lösung einsetzbar. Das Grundfluid oder die Flüssigkeit ist in einer Ausführungsform Wasser, insbesondere lebensmittelechtes Wasser, das heißt Wasser, welches für die Lebensmittelherstellung einsetzbar ist. Der Zusatz oder die Komponenten ist bevorzugt ein lebensmittelechter Zusatz/ eine lebensmittelechte Komponente, das heißt ein Zusatz, der für die Lebensmittelherstellung einsetzbar ist. Ein anderes Grundfluid ist Milch. Noch ein anderes Grundfluid ist Saft oder dergleichen. Die Kühlmasse oder der Eisbrei wird aus der flüssigen Grundmasse (Gemisch) hergestellt. Hierzu wird das Grundfluid oder die Flüssigkeit mit einem vorbestimmten Prozentsatz an einem Zusatz oder einer Komponente hergestellt. Beispielsweise ist die Grundmasse eine Binäreissole. Entsprechend ist das Grundfluid Wasser und der Zusatz Salz. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Grundfluid Wasser und der Zusatz Zucker. In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Grundmasse um ein Getränk, vorzugsweise ein alkoholisches Getränk wie Wein, Bier oder dergleichen. Die Grundmasse wird bevorzugt als eine etwa 0,01 - 20%-ige Grundmasse, bevorzugt als eine etwa 0,1 - 4,5 %-ige Grundmasse und am meisten bevorzugt als eine etwa 0,5 - 2,5 %-ige Grundmasse gemischt. Entsprechendes gilt für eine Zuckerwasserlösung, eine alkoholisches Getränk und dergleichen. In einer Ausführungsform wird die Grundmasse oder die Lösung einem Behälter zugefügt oder direkt in dem Behälter gemischt, in welchem das Kühlen stattfindet. Der Behälter ist vorzugsweise zylindrisch ausgeführt, in einer anderen Form ist er konisch ausgeführt. Vorzugsweise ist der Behälter entsprechend der Mediumstemperatur und der Umgebungstemperatur isoliert, um Transmissionswärmeverluste und Taupunktunterschreitung zu verhindern. In einer anderen Ausführung ist der Behälter doppelwandig ausgeführt, um weitere Wärmetauscherfläche an der Innenwandung zu schaffen. Der Behälter ist vorzugsweise als Kühlbehälter ausgeführt, in einer anderen Ausführung ist er als Heizbehälter oder als Kühl- und Heizbehälter ausgeführt. Der Behälter ist vorzugsweise als druckloser Behälter ausgeführt. Das heißt, der Behälter bevorratet in einer Ausführungsform ein Vakuum. In einer anderen Ausführung ist er als Druckbehälter oder als Vakuum ausgeführt. Dabei wird in einem Schritt die Grundmasse (Gemisch) vor dem Zufügen in den Behälter vorgekühlt oder vorgeheizt. Ein Zufügen erfolgt bevorzugt gesteuert, insbesondere in Abhängigkeit von einem Füllstand des Behälters gesteuert. Bevorzugt ist das Zufügen derart gesteuert, dass ein gewünschter Füllstand eingehalten wird. Sobald die Grundmasse (Gemisch) mit dem gewünschten Konzentrationsverhältnis in dem Behälter zugefügt ist und diese somit den dort befindlichen Wärmetauscher oder Wärmeübertrager oder an den entsprechenden Wärmetauscheroberflächen kontaktiert, beginnt die Kühlung und/oder Erwärmung der Grundmasse (des Gemisches). Das Kühlen oder Heizen, allgemein Temperieren, erfolgt gesteuert, beispielsweise temperaturgesteuert, zeitgesteuert, energiegesteuert, eisdi- ckengesteuert, druckgesteuert oder dergleichen. Bevorzugt erfolgt das Kühlen und/oder Heizen unter permanentem und/oder unterbrochenem Rühren der Grundmasse. Auf diese Weise wird von Anfang an eine gute Durchmischung der Grundmasse realisiert. Im Laufe des Kühlens und/oder des Heizens der Grundmasse kommt es aufgrund der Veränderung der Umgebung, als der Temperatur- und/oder Druckveränderung, insbesondere der Temperaturabsenkung oder -anhebung in den Bereich des Gefrierpunktes oder des Verdampfungspunktes des Grundfluids bzw. der Grundmasse zu einer Kristall- oder Gasbildung, einem teilweisen Aggregatszustandswechsel und somit einer Eisschicht oder Gasbildung an den Wärmetauscheroberflächen. Aber auch andere Schichtbildungen wie anhaften, ankleben oder Trennen durch unterschiedliche Dichte oder dergleichen führen zu einer Schichtbildung. Da das Rühren vorzugsweise kontaktlos zu den Wärmetauscheroberflächen stattfindet, wird das Rühren zunächst nicht durch die Schicht, insbesondere die Eisschicht, blockiert. Das Rühren erfolgt allerdings auch in eng beabstandeter Nähe zu den Wärmetauscheroberflächen. Hierbei wird ein Abstand zwischen einer Rühroberfläche eines Rührelements und einer Wärmetauscheroberfläche derart gewählt, dass erst eine vorbestimmte Schichtdicke bzw. Ansammlung von festen Bestandteilen bzw. Eisdicke ein Rühren blockieren kann. Der Abstand wird dabei so ausgewählt, dass dieser im Bereich von etwa 0,1 bis 60 Millimeter, bevorzugt im Bereich von etwa 0,1 bis 30 Millimeter und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 5 Millimeter liegt. Wird an der Wärmetauscheroberfläche eine Schicht wie eine Eisschicht mit einer Schichtdicke bzw. Eisschichtdicke gebildet, die einen vorgegebenen Wert überschreitet, so wird das Kühlen unterbrochen oder es wird zugeheizt, sodass das an der Wärmetauscheroberfläche gebildete Eis abtauen kann bzw. sich in der Grundmasse lösen kann bzw. die Schicht entfernt oder reduziert werden kann. Sobald die (Eis-) Schichtdicke einen vorgegebenen Wert unterschreitet oder ein vorgegebenes Zeitfenster oder eine andere Steuergröße überschritten wird, wird das Kühlen forgesetzt. Dieser Prozess setzt sich solange fort, bis eine gewünschte Konsistenz an Kühlmasse, beispielsweise von Binäreis oder Zuckereis erreicht wird. Die dann fertige, pumpfähige Kühlmasse bzw. das dann fertige Binäreis bzw. Zuckereis ist pumpfähig und wird über eine Zapfstelle aus dem Behälter entnommen. Die Zufuhr und die Zapfstelle sind bevorzugt an unterschiedlichen Enden des Behälters angebracht, sodass die Lösung den Behälter vom Einfüllen zum Abzapfen passiert. Die Kühltemperatur ist so eingestellt, dass die Grundmasse nicht komplett gefriert. Als Kühlmedium für das Kühlen bzw. allgemein als Wärme-/Kälteträger mittels Wärmetauscher wird in einer Ausführungsform ein lebensmittelechtes Kühlmedium bzw. Kälteträger, beispielsweise Glykol, Temper, Thermera Friogel Neo oder lebensmittelechte Sole, lebensmittelechtes Zuckerwasser, oder ein lebensmittelechtes Kältemittel wie C02, Propan oder dergleichen verwendet. Hierdurch sind das Verfahren und die im Folgenden beschriebene Vorrichtung für die Herstellung von Kühlmasse wie Binäreis oder Zuckereis im Lebensmittelbereich verwendbar. Bei einer evtl. Leckage kommt somit das lebensmittelechte Kühlmedium in Kontakt mit der Kühlmasse bzw. dem Binäreis oder Zuckereis, jedoch nicht das zur Kälteerzeugung verwendete Kältemittel, sodass hier keine Gefahr für Benutzer durch Kontamination von Kältemittel und Kältemaschinenöl entsteht. Ein Kältemittel zur Kühlung des Kühlemediums durchströmt hierbei einen Sekundärkreis. Das Rührwerk zum Rühren des Eisbreis bzw. der Lösung befindet sich innerhalb des Gehäuses. Der Aktuator zum Antreiben des Rührwerks bzw. der daran angeordneten Rührelemente befindet sich außerhalb des Gehäuses. Für die Kraftübertragung ist eine Kraftübertragungseinheit wie eine Kupplung und/oder ein Getriebe vorgesehen. Um das Gehäuse möglichst dicht, also mit möglichst wenig Durchbrüchen oder Durchgangsöffnungen auszuführen, wird die Kraftübertragung kontaktlos durchgeführt. Das heißt, das innerhalb des Gehäuses angeordnete Rührwerk wird kontaktlos mit dem außerhalb des Gehäuses angeordneten Aktuator kontaktlos gekoppelt. Die Kopplung wird in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Magnetkopplung durchgeführt. Die Magnetkopplung weist ein außerhalb des Gehäuses liegendes Kopplungsteil auf und ein innerhalb des Gehäuses liegendes Kopplungsteil auf. Die Kopplungsteile wirken magnetisch miteinander zusammen, sodass eine kontaktlose Kopplung der Kopplungsteile und somit des Rührwerks und des Aktuators gewährleistet ist. Das innenliegende Kopplungsteil steht entsprechend in Wirkverbindung mit dem Rührwerk. Das außenliegende Kopplungsteil steht entsprechend in Wirkverbindung mit dem Aktuator. Analog zu einem Kühlen ist eine Ausführungsform zum Wärmen.
In einer anderen Ausführungsform wird für das Temperieren/Kühlen/Heizen als Tem- perier-/Kühlmedium ein Temperier-/Kältemittel verwendet, sodass das Verfahren bzw. die Vorrichtung in einem Direktverdampferbetrieb oder als Direktverdampfer betrieben wird. Ein Kältemittel ist beispielsweise CO2 oder dergleichen. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Temperieren bzw. Kühlen der Masse ein Temperieren bzw. Kühlen der Masse auf eine Temperatur im Bereich von plus /minus 5 Kelvin um den Schmelzpunkt bzw. Gefrierpunkt oder einen anderen für die Lebensmitte lverarbeitung definierbaren Temperaturbereich der Grundmasse durchgeführt wird, bevorzugt in einem Bereich von plus/minus 3 Kelvin um den Schmelzpunkt bzw. Gefrierpunkt oder den definierten Temperaturbereich und am meisten bevorzugt um plus/minus 1,5 Kelvin um den Schmelzpunkt bzw. Gefrierpunkt oder den definierten Temperaturbereich.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Temperieren bzw. Heizen der Masse bzw. des Stoffes, ein Temperieren bzw. Heizen der Masse auf eine Temperatur im Bereich von plus/minus 5 Kelvin um den Verdampfungs- bzw. Verflüssigungspunkt oder einen anderen für die Lebensmittelverarbeitung definierbaren Temperaturbereich der Grundmasse durchgeführt wird, bevorzugt in einem Bereich von plus/minus 3 Kelvin um den Verdampfungs- bzw. Verflüssigungspunkt oder den definierten Temperaturbereich und am meisten bevorzugt um plus/minus 1,5 Kelvin um den Verdampfungs- bzw. Verflüssigungspunkt oder den definierten Temperaturbereich.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine Schichtdickenerfassung und/oder eine Vikositätserfassung durchgeführt wird. Die Schichtdickenerfassung wird auf verschiedene Weise durchgeführt, beispielsweise direkt, über eine direkte Messung der Schichtdicke, beispielsweise optisch, haptisch, mittels Schalloder anderen Wellen, oder dergleichen, oder indirekt, beispielsweise durch Erfassung abgeleiter Größen. Bevorzugt wird die Schichtdickenerfassung indirekt durchgeführt. Beispielsweise wird die Schichtdickenerfassung über ein Rühren bzw. durch einen Abstand zwischen dem Eis und einem Rührelement durchgeführt. Ist die Eisschichtdicke zu stark, so wird das Rühren blockiert. Hierdurch erhöht sich der Widerstand für ein Rührwerk, welche das Rühren durchführt. Durch Erfassen des Widerstands kann abgeleitet werden, wann eine Eisschichtdicke zu stark ist. Entsprechend wird das Kühlen bei einer ausreichenden Widerstandserhöhung unterbrochen. Das Unterbrechen ist beispielsweise zeitgesteuert, eisschichtdickengesteuert, temperaturgesteuert oder dergleichen. Das Unterbrechen erfolgt beispielsweise für eine voreingestellte oder variable Zeitspanne. In einer anderen Ausführungsform erfolgt das Unterbrechen in Abhängigkeit von der Eisschichtdicke, in anderen Ausführungsformen in Abhängigkeit von dem Widerstand, in einer anderen Ausführungsform in Abhängigkeit der Stromaufnahme des Aktu- ators. Die Schichtdickenerfassung wird in einer Ausführungsform integriert mit dem Rühren durchgeführt.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Rühren kontaktlos zu der Wärmetauschereinrichtung erfolgt. Das Rühren erfolgt kontaktlos zu der Wärmetauschereinrichtung, insbesondere zu den Wärmetauscheroberflächen. Dabei erfolgt ein Rühren entlang der Wärmetauscheroberflächen, sodass eine gute Vermischung des an den Wärmetauscheroberflächen gebildeten Eis bzw. der dort gebildeten Schicht und der Grundmasse realisiert wird. Bevorzugt erfolgt ein paralleles Rühren an mehreren Stellen. Das Rühren ist insbesondere als axiales und/oder radiales Rühren ausgebildet. Dabei erfolgt das Rühren in einer Ausführungsform in einer Ebene, beispielsweise einer Ebene parallel zu den Wärmetauscheroberflächen. Bevorzugt wird dabei die Grundmasse und/oder das Eis bzw. die Kühlmasse radial entlang der Wärmetauscheroberflächen nach außen bewegt. In einer anderen Ausführungsform erfolgt ein Rühren in mindestens eine weitere Richtung, beispielsweise senkrecht zu der vorstehend beschriebenen Richtung.
Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Verfahren in einer Schräglage durchgeführt wird. Insbesondere wird für eine Durchführung des Verfahrens zumindest das Gehäuse geneigt. Hierbei wird das Gehäuse, die Wärmetauschereinrichtung und/oder die Rühreinrichtung bzw. das Rührwerk schräg ausgerichtet. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere der Dichte des Stoffes, der Kühlmasse bzw. des Eisbreis, des Eises bzw. der Eiskristalle und der Grundmasse (Gemisch) wird die Grundmasse bei einer Schräglage an den untersten Punkt des Gehäuses bewegt, beispielsweise aufgrund der Schwerkraft und schichtet sich von dort auf. Die fertige Kühlmasse wird aufgrund der geringeren Dichte zu einem höheren Punkt bewegt. Auf diese Weise wird Grundmasseeis bzw. die Kühlmasse oder der Eisbrei, an einer höheren Position angeordnet. Bevorzugt ist deshalb das Grundfluid Wasser. Entsprechend wird eine noch nicht fertiggestellte Kühlmasse mit nicht gemischtem Eis, an einer tieferen Stelle oder Lage angeordnet. Durch entsprechendes Anordnen einer Zapfstelle an einer höheren oder niedrigeren Lage lässt sich so das fertige Kühleis bzw. die fertige Kühlmasse dem Behälter entnehmen, bevor die gesamte Grundmasse in eine Kühlmasse umgewandelt ist. Auf diese Weise ist eine verbesserte Herstellung von Kühlmasse realisierbar, da sich früher Kühlmasse entnehmen lässt und somit aufgrund der Niveauregelung oder Füllstandregelung sich die Grundmasse früher nachfüllen lässt. In einer anderen Anwendung kann dieselbe Vorrichtung zum Trennen von Stoffen verwendet werden in dem durch die thermische Behandlung über die unterschiedliche Stoffdichte Stoffe voneinander separiert werden. Die Schräglage wird beispielsweise über eine Regeleinheit gesteuert. So wird in einer Ausführungsform ein Winkelbereich von etwa 0° bis etwa 90°, bevorzugt von etwa 5° bis etwa 35° und am meisten bevorzugt ein Winkelbereich von etwa 10° bis etwa 20°, bevorzugt um 15° eingestellt. Andere Werte lassen sich ebenfalls einstellen. Die Schräglage wird in einer Ausführungsform während der Kühlmasseherstellung variiert. Beispielsweise ist die Schräglage zu Beginn eines Herstellungsprozesses größer und nimmt im Lauf des Prozesses ab. Entsprechend der gerade eingestellten Schräglage ist die Kühlung einstellbar. So erfolgt bei größerer Schräglage eine strärkere Kühlung, beispielsweise verstärkt im Bereich der tieferliegenden Wärmetauscheroberflächen. Entsprechend der Schräglage wird in einer Ausführungsform der Füllstand eingestellt. So ist bei größerer Schräglage beispielsweise der Füllstand geringer. Mit abnehmender Schräglage werden in einer Ausführungsform ursprünglich höher liegende Wärmetauscheroberflächen zu- und/oder abgeschaltet. Analog erfolgt das Verfahren bei einem Erwärmen, wobei die leichtere gasförmige Komponente zu eine höher gelegenen Ort aufsteigt.
Wiederum eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass ein Fördern der temperierten Grundmasse (Gemisch), insbesondere des Kühleises, und/oder der Grundmasse in mindestens eine Richtung, bevorzugt in mehrere Richtungen, durchgeführt wird. Dabei ist eine bevorzugte Richtung vom Einlass zum Auslass des Kühleises bzw. der Grundmasse. Aufgrund der Schräglage wird das Fördern beispielsweise durch die Schwerkraft unterstützt. In anderen Ausführunsgformen sind Rühreinrichtungen oder Rührwerke vorgesehen, die beispielsweise über eine spiralförmige Bewegung, zum Beispiel mittels einer Förderschnecke, ein Fördern bewirken. Bevorzugt erfolgt ein Rühren entlang einer Ebene der entsprechenden Wärmetauscheroberfläche. Aufgrund der Schräglage oder Neigung und der unterschiedlichen Eigenschaften des Kühleises und der Grundmasse erfolgt eine Vermischung quer zu der Ebene, entlang welcher das Rühren erfolgt.
Zudem sieht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, dass das Temperieren/Kühlen parallel und/oder seriell an mehr als zwei Oberflächen der Wärmetauschereinrichtung durchgeführt wird. Zum Kühlen sind mehrere Oberflächen vorgesehen. Aufgrund einer Schräglage bzw. eines Schrägstellens, gerade auch eines variierenden Schrägstellens, erfolgt die Kühlung nicht konstant an einem gleichen Anteil aller Wärmetauscheroberflächen. Ein Teil der Kühlung erfolgt parallel. Bei veränderter Schrägstellung erfolgt das Kühlen nacheinander an einem veränderbaren Anteil der Wärmetauscheroberflächen. Bevorzgut lassen sich einzelne Wärmetauscheroberflächen zu- und/oder abschalten.
Noch eine andere Ausführungsform sieht vor, dass das Temperieren/Kühlen mittels eines indirekten Wärmetauscherbetriebs durchgeführt wird. Hierbei werden ein Primärkreislauf und ein Sekundärkreislauf vorgesehen. In dem Primärkühlkreislauf zirkuliert beispielsweise eine lebensmittelechte Sole. In dem Sekundärkreislauf zirkuliert beispielsweise ein Kältemittel. In einer anderen Ausführungsform ist ein direkter Wärmetauscherbetrieb mit einem Kreislauf vorgesehen. In dem Kreislauf zirkuliert beispielsweise ein Kältemittel.
Um die gelöste Komponente bzw. einen Anteil der Komponente aus der Flüssigkeit bzw. des Stoffes bzw. dem erzeugten Eisbrei zu trennen, wir der Eisbrei zumindest teilweise einer Umgebung ausgesetzt, die eine höhere Temperatur aufweist, als die des Eisbreis. Hierdurch entstehen ein sich verfestigender Teil des Eisbreis und ein sich verflüssigender Teil des Eisbreis. Der sich verfestigende Teil des Eisbreis umfasst einen größeren Anteil an Flüssigkeit bzw. Grundfluid. Der sich verflüssigende Teil weist einen höheren Anteil der Komponente auf. Der sich verfestigende Teil wird von dem sich verflüssigenden Teil getrennt. So weist der sich verflüssigende Teil eine höhere Konzentration der Komponente in der Flüssigkeit auf. Der auskristallisierte Teil bzw. die Eiskristalle weisen hingegen eine reinere Wasserkonzentration auf. Dieses kann z.B. bei Meerwasserentsalzungsanlagen als Vor- oder Endklärung angewendet werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor dem Aussetzen ein Teil des Eisbreis von dem verbleibenden Eisbrei getrennt wird und nur der jeweils abgetrennte Teil den weiteren Verfahrensschritten unterzogen wird.
Noch eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Schritte wiederholt durchgeführt werden um eine effektive Trennung zu bewirken.
Insbesondere sieht eine Ausführungsform vor, dass das Erzeugen eines Eisbreis, das Aussetzen und/oder das Trennen kontinuierlich durchgeführt wird.
Noch eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der abgetrennte, verfestigte Teil eine Kühl- und/oder Klimatisierungsvorrichtung zugeführt wird.
Die geringer konzentrierte Lösung mit der in der Flüssigkeit gelösten Komponente wird zu einem Eisbrei transformiert. Dieser wird erwärmt. Der sich bei der Erwärmung verfestigende Teil wird von dem flüssigen Teil abgetrennt.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei einer Vorrichtung zum zumindest teilweisen Trennen zumindest einer in einer Flüssigkeit gelösten Komponente, insbesondere zum Konzentrieren einer flüssigen Lösung, vorgesehen sind: eine Kühlmassenher- stellungsvorrichtung, insbesondere eine Binäreiserzeugungsvorrichtung, zum Erzeugen eines Eisbreis aus der flüssigen Lösung, eine Erwärmungsvorrichtung zum Aussetzen des erzeugten Eisbreis in einer Umgebung mit einer Temperatur, die über der Temperatur des erzeugten Eisbreis liegt und eine Trennvorrichtung zum zumindest teilweises Trennen eines sich beim Aussetzen in der Umgebung verfestigenden Teils des Eisbreis. Über die Kühlmassenherstellungsvorrichtung wird der Eisbrei aus der schwächer konzentrierten Lösung aus Flüssigkeit und Komponente(n) hergestellt. Über die Erwärmungsvorrichtung wird der Eisbrei erwärmt. Dies erfolgt durch Platzieren des Eisbreis in einer Umgebung mit höherer Temperatur als die des Eisbreis. In einer anderen Ausführungsform ist eine aktive Erwärmungsvorrichtung wie eine Heizung oder dergleichen vorgesehen. Die Trennvorrichtung trennt den sich bei der Erwärmung bildenden sich verfestigenden Teils von dem flüssigen Teil. Die Trennvorrichtung umfasst beispielsweise ein Sieb, Gitter, ein Kettenband, einen Schaber oder dergleichen.
In eine Ausführungsform ist eine Kühl- und /oder Klimatisierungsvorrichtung vorgesehen, um eine abgetrennten, verfestigten Teil des Eisbreis zu Verwenden. Der sich verfestigende Teil, der als Eis vorliegt, kann verschiedenartig eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Vorrichtung als Kochtopf mit Einsatz ausgebildet ist. Der Kochtopf bildet den Behälter. Der Einsatz ist als Wärmetauscher ausgebildet. Dieser Einsatz weist mehrere Wärmetauscherplatten auf, die fluidisch miteinander verbunden sind. Die Wärmetauscherplatten sind über ein die Wärmetauscherplatten durchdringende Achse oder Welle verbunden. An der Welle sind um die Welle drehbar zu den Wärmetauscherplatten ausgebildete Rührelemente vorgesehen. Der Topf weist in einer Ausführungsform einen Deckel auf, der den Topf verschließt. Die Welle/Achse durchdringt in einer Ausführungsform den Topf nach außen. In einer anderen Ausführungsform ist die Achse/Welle innerhalb des durch den Deckel verschlossenen Topfes angeordnet. Eine Kraftübertragung auf die Achse/Welle erfolgt kontaktlos durch den Deckel, vorzugsweise über eine Magnetkopplung. Vorzugsweise lassen sich in einer Ausführungsform die Wärmetauscherplatten axial entlang der Welle/Achse verstellen. Die Wärmezufuhr zu den Wärmetauscherplatten erfolgt in einer Ausführungsform mittels Kontakt mit dem Boden des Topfes.
In einer anderen Ausführungsform ist das Gemisch ein Eismolch. Hierbei wird ein pumpfähiges Eis/ Binäreis durch einen Kanal, ein Rohr, eine Leitung oder ähnliches geführt, wobei an der Wandung befindliche Stoffe von dem Eismolch mitgenommen werden. Der Eismolch selber kann mittels des hier beschriebenen Verfahrens hergestellt sein. Zudem kann der Eismolch nach der Verwendung mit dem hier beschriebenen Verfahren gereinigt werden. In einer Ausführungsform wird die Vorrichtung zur Schneeherstellung eingesetzt.
In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung als Koch- oder Temperiervorrichtung zur Herstellung von Weizenvorteig/ Roggensauerteig / Brüh und/oder Kochstück ausgebildet.
In einer Ausführungsform wird/werden das Verfahren und/oder die Vorrichtung zur Meerwasserentsalzung eingesetzt. Meerwasser wird in den Behälter zugeführt. Aus dem Meerwasser wird ein Binäreis hergestellt. Bei Anwendung des Verfahrens trennt sich das Meersalz von den Wasserkristallen. Hier wird das Binäreis erwärmt. Der sich verfestigende Teil wird von dem flüssigen Teil getrennt.
Nach dem gleichen Prinzip erfolgt in einer Ausführungsform die Verwendung des Verfahrens und/oder der Vorrichtung bei der Wasserklärung. Aus dem ungeklärten Wasser wird ein Binäreis hergestellt. Dieses wird einer Umgebung ausgesetzt, in dem ein Teil des Gemisches sich verfestigt und der andere Teil flüssig wird. Der sich verfestigende Teil wird von dem flüssigen Teil getrennt.
In einer anderen Ausführungsform werden Getränke bei der Verwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung konzentriert. Hierbei wird das Getränk (Gemisch) zu einem Eisbrei / binärem Eis geformt. Das binäre Eis wird einer Umgebung ausgesetzt, in welcher sich ein fester Teil und ein flüssiger Teil bilden. Der feste Teil wird von dem flüssigen Teil entfernt und somit das Getränk, welches in flüssiger Form vorliegt, konzentriert. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise Eiswein jahreszeitenunabhängig herstellen. Auch ein Eisbier lässt sich nach dem vorstehend beschriebenen Prinzip mit dem Verfahren und/oder der Vorrichtung herstellen.
Neben der Verwendung in der Lebensmittelindustrie, u.a. bei der Fermentation, der Mus- Herstellung, der Essigherstellung, der Herstellung von flüssiger Hefe lässt sich das Verfahren / die Vorrichtung auch in der Bauindustrie oder anderen Branchen anwenden. So lässt sich das Verfahren / die Vorrichtung bei der Betonkühlung anwenden. Zur Herstellung von flüssigem Beton wird Eisbrei zugeführt, dieser Eisbrei wirkt der Reaktionswärme entgegen und führt zu einer kontrollierten, verzögerten Abbindung des Betons. In einer anderen Ausführungsform ist die Verwendung bei der Fisch- und Kleintiertötung vorgesehen. Lebende Fische / Kleintiere werden durch Kontaktieren mit Binäreis, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens / der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt wurde, unterkühlt und lassen sich dann entsprechend weiterverarbeiten.
Auch lässt sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens / der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestelltes Binäreis in der Medizin verwenden. So lässt sich Binäreis für jegliche vor allem mobilen Kühlzwecke in der Medizin anwenden. Ein Anwendungsfall wäre beispielsweise in der Kryotherapie. Hier lässt sich das Binäreis zum Herunterkühlen entsprechender Körperregionen nutzen. Durch die Pumpfähigkeit des Binäreises ist eine einfache Mengen- und Tempertaturregelung möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum zumindest teilweisen Trennen von mindestens zwei Stoffen eines Gemisches, insbesondere zum Konzentrieren oder Reinigen bzw. Veredeln des Gemisches, wobei jeder der Stoffe einen unterschiedlichen Siede- bzw. Verdampfungspunkt und Schmelz- bzw. Verfestigungspunkt aufweist, umfassend die Schritte:
Temperieren und/oder Druckverändern des Gemisches, sodass sich der Aggregatzustand eines der Stoffe von dem Aggregatzustand mindestens des anderen Stoffes unterscheidet, wobei das Temperieren und/oder Druckverändern weiter die Schritte umfasst:
Einfüllen des Gemisches in ein Gehäuse,
Temperieren des Gemisches mittels Kontaktieren einer in dem Gehäuse angeordneten Wärmetauschereinrichtung unter Rühren des Gemisches, wobei insbesondere beim Rühren das Gemisch entlang der Wärmetauscheroberflächen nach außen bewegt wird und wobei insbesondere eine Kraftübertragung für das Rühren von außerhalb des Gehäuses nach innen kontaktlos ohne Durchbruch durch das Gehäuse durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Behälter eine Druckveränderung vorgenommen wird, sodass die Aggregatszustandsänderung sowohl über eine Temperaturänderung als auch über eine Druckänderung bewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Stoffe, der sich in seinem Aggregatzustand von dem anderen Stoff oder den anderen Stoffen unterscheidet, von dem anderen Stoff oder den anderen Stoffen getrennt wird.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Aggregatzustand in einem Bereich nahe um den Siedepunkt- /Verdampfungspunkt oder um den Schmelz-/Verfestigungspunkt bewirkt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der abgetrennte Stoff zur Temperierung einem verbundenen und/oder verbindbaren System zugeführt wird.
6. Vorrichtung zum zumindest teilweisen Trennen von mindestens zwei Stoffen eines Gemisches, insbesondere zum Konzentrieren oder Reinigen bzw. Veredeln des Gemisches, wobei in mindestens einem Behälter das Gemisch aufgenommen ist und jeder der Stoffe des Gemisches einen unterschiedlichen Siede- bzw. Verdampfungspunkt und Schmelz- bzw. Verfestigungspunkt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5 vorgesehen sind, insbesondere dass die Mittel eine Wärmetauschereinrichtung zum Temperieren des Gemisches umfassen, welche insbesondere mehrere zueinander beabstandete und zumindest teilweise miteinander fluidisch verbundene Wärmetauscherplatten aufweist, wobei insbesondere für ein Rühren nach außen dazwischen Rührelemente vorgesehen sind, die über mindestens eine die Wärmetauscherplatten durchdringende Antriebseinheit antreibbar sind, wobei insbesondere für eine Kraftübertragung auf die Rührelemente über die Antriebseinheit von außerhalb des Gehäuses nach innen eine kontaktlose Kraftübertragungseinheit, insbesondere eine Magnetkopplung, vorgesehen ist, sodass im Bereich der Kraftübertragung das Gehäuse durchbruchsfrei ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel mindestens eine Druckrelegungseinrichtung umfassen, sodass zum Ändern eines Aggregatzustandes eines von dem Gemisch zu trennenden Stoffes neben einer Temperierung eine Druckänderung vornehmbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel mindestens eine Trenneinrichtung zum Trennen des abzutrennenden Stoffes von dem Gemisch umfassen.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel eine Zuführeinrichtung des abgetrennten Stoffes zur Temperierung eines verbundenen und/oder verbindbaren Systems umfassen.
10. Konzentrat eines Gemisches, insbesondere ein konzentriertes oder gereinigtes bzw. veredeltes Gemisch, wobei jeder der Stoffe des Gemisches einen unterschiedlichen Siede- bzw. Verdampfungspunkt und Schmelz- bzw. Verfestigungspunkt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Konzentrat nach einem Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5 und/oder einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 9 hergestellt ist.
11. Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5 und/oder einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9 zur Meerwasserentsalzung, zur Wasserklärung, zur Getränkeherstellung, zum Kochen, Kühlen, und/oder zum Konzentrieren von Lebensmitteins, zum Herstellen von Eiswein oder Eisbier, Zum Reinigen von Gemischen, bei einer Kochvorrichtung, bei einer Kühlvorrichtung, bei der Fermentation, bei einem Weizenvortrag, bei der Herstellung von Sauerteig, bei der Herstellung von flüssiger Hefe, bei der Essigherstellung, bei der Herstellung von Apfelmus, in der Bauindustrie, bei der Flüssigbetonkühlung, bei der Gebäudeklimatisierung, bei der Fisch- und Kleintiertötung, in der Medizin, bei der Fettverbrennung, bei Kühlakkus, bei der Gasveredelung, bei der Gasgewinnung aus Flüssigkeiten, bei der Herstellung von Kältemitteln, bei Kälteträgern für Kühlkreisläufe, für Wärmequellen bei Wärmepumpen, bei der Energiespeicherung, bei Riesenkühlakkus, bei BHKWs, bei der Herstellung von Kühleis, bei der Lebensmittelherstellung, in Bäckereien, in Metzgereien, in der Fischerei, in der Milchverarbeitung, bei der Knödelherstellung und/oder in Großküchen.
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