DE19702674A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abkühlung von Produkten, die flüchtige Komponenten, insbesondere Wasser enthalten, durch beschleunigte Abkühlung mittels Vakuum - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Abkühlung von Produkten, die flüchtige Komponenten, insbesondere Wasser enthalten, durch beschleunigte Abkühlung mittels VakuumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Der natürliche Kühlprozeß durch Verdampfen eines Teils des im Produkt enthaltenen Wasser
oder eines anderen flüchtigen Stoffes wird beschleunigt indem Luft kontrollierbar abgesaugt
wird und sich im dabei entstehenden Vakuum eine Atmosphäre aus (Wasser-) Dampf bildet,
deren Druck eine Funktion der Kühlfluidtemperatur im jeweiligen Segment der
Kondensationseinrichtung nach Anspruch 2 ist je nach Systemauslegung und Art des Gutes
kann so eine erhebliche Verringerung der Kühldauer beispielsweise um rund den Faktor 10
erreicht werden.
Die zu kühlen den Güter werden in spezielle Behälter nach Anspruch 1 (Abb. 2) gege
ben, die die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 1 (Abb. 1) wie Rohrpost
kapseln durchlaufen und durch den anliegenden Unterdruck gefördert werden. Die Be
schickung der Transportkörbe nach Anspruch 1 kann automatisiert sein. Die Vorrichtung nach
Anspruch 1 (Abb. 1) ist gekennzeichnet durch eine geeignete Anzahl von Druckstufen.
Jede Druckstufe besitzt ein Kondensationssegment nach Anspruch 2, das auch für mehrere
Strange von Vorrichtungen nach Anspruch 1 ausgelegt sein kann, für den aus dem Gut zu
entfernenden Dampf. Dampf der nicht in der Kondensationseinrichtung nach Anspruch 2
kondensiert wurde, kann durch den optionalen Verdichter (11) verdichtet und mit dem
Kondensator (12) bei höherem Temperaturniveau auskondensiert werden. Die Vakuum
pumpe (13) dient zum Entfernen der beim Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 1 nach
strömenden Luft sowie zum Beseitigen von Restluft. Vakuumpumpe (10) dient zur
Aufrechterhaltung des differentiellen Vakuums sowie zur Förderung des Kondensats bei
Einsatz eines Kompaktkondensators nach Anspruch 2 (Abb. 3).
In der Ausschleusungsstufe der Vorrichtung nach Anspruch 1 werden die Kolben (2) gegen
den Atmosphärendruck mittels der Vorrichtung nach Anspruch 4 herausgezogen (5) und
durch kontrollierten Eintritt von Luft oder Inertgas auf Normaldruck gebracht. Das zum Belüf
ten eingesetzte Gas kann gemaß Anspruch 10 bei Bedarf keimfrei gefiltert sein. Anschlie
ßend wird das Gut aus den an die Kolben angehängten Förderkörben entnommen und diese
werden zur Neubefüllung an den Eingang der Vorrichtung nach Anspruch 1 zurücktranspor
tiert, um wieder eingesetzt zu werden. Die Entnahme aus den Förderkörben und die Rück
führung der Kolben mit Förderkörben können automatisiert sein und eine Reinigung oder
Desinfektion der Förderkörbe einschließen.
Der Abtransport der Wärme in der Vorrichtung nach Anspruch 2 (Abb. 1 und 3)
geschieht durch Kühlwasser oder ein anderes Kühlfluid. Soweit Kühlwasser eingesetzt wird
kann dieses anschließend als warmes Brauchwasser eingesetzt werden, nach Durchlaufen
einer geeigneten Kühleinrichtung wieder eingesetzt werden oder als Abwasser abgegeben
werden. Die Kühlwasseraustrittstemperatur und die benötigte Kühlwassermenge können
durch eine Vorrichtung nach Anspruch 8 sowohl auf den Betrieb der Vorrichtung nach
Anspruch 1 als auch an die weitere Verwendung des Kühlwassers angepaßt werden. Nach
Anspruch 9 arbeitet die Vorrichtung nach Anspruch 2 im Gegenstromprinzip. Das Kühlfluid
kann zuerst den auf den Verdichter (11) folgenden Kondensator (12), und dann die Druck
stufen der Vorrichtung nach Anspruch 2 von niedrigem zu höheren Druck und somit zu höhe
rer Temperatur durchfließen oder diese Teile der Vorrichtung nach Anspruch 2 unabhängig
voneinander kühlen. Die Vorrichtung nach Anspruch 2 kann gemäß Abb. 3 als
Kompaktkondensator ausgeführt sein. Zu jeder Druckstufe können eine oder mehrere
Kondensationsschlangen gehören.
Güter, die durch eine entsprechende Oberflächenstruktur dem Durchtritt von (Wasser-)
Dampf durch die Oberfläche einen, für den Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1, zu
großen Widerstand entgegen setzen, können durch eine Vorrichtung nach Anspruch 5 perfo
riert werden. Güter, die gegenüber dem angelegten Vakuum nicht formstabil sind, können
durch geeignete Förderkörbe nach Anspruch 11 stabilisiert sein.
Einzelne Druckstufen der Vorrichtung nach Anspruch 1 können beheizbar sein, um die
Kondensation von Wasserdampf an der Innenwand zu verhindern. Die Vorrichtung nach
Anspruch 1 kann teilweise oder vollständig thermisch isoliert sein (Anspruch 8).
Die konventionelle Kühlung von ofenfrischen Backwaren durch Zwischenlagerung erfolgt
überwiegend durch das Verdampfen von in den Backwaren vorhandenen Wassers. Dabei
sinkt der Wassergehalt bei Brot von ca. 45% auf 40%, die Kerntemperatur von 96 Grad auf
40 Grad. Mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 können ofenfrische Backwaren, insbeson
dere Brot in einem Bruchteil der Zeit in gleichem Maße abgekühlt werden und der Wasserge
halt wird nicht wesentlich stärker reduziert als bei konventioneller Abkühlung. Der Kühlwas
serbedarf beträgt ca. 1.2 Liter pro kg Backwaren, der Energiebedarf ca. 5 Wh/kg.
Die Kühlung von gekochten Fertiggerichten, kann durch Verdunstungskühlung ebenfalls um
einen erheblichen Faktor beschleunigt werden. Dazu werden die Gerichte in Schalen gefüllt,
durch die Anlage nach Anspruch 1 gekühlt und anschließend verschlossen. Vorteilhaft ist
dabei der Zeitgewinn oder die entsprechende Energieeinsparung gegenüber herkömmlichen
Verfahren. Die Förderkörbe nach Anspruch 1 werden in ihrer Form dem zu kühlenden Gut
angepaßt.
Die Kühlung von bei erhöhten Temperaturen produzierten pharmazeutischen und kosmeti
schen Produkten durch beschleunigte Verdunstungskühlung ermögliche einen Zeitgewinn
oder eine entsprechende Energieeinsparung. Die Förderkörbe nach Anspruch 1 werden in
ihrer Form dem zu kühlenden Gut angepaßt.
Alle bei erhöhter Temperatur produzierten porösen oder pastösen technischen Produkte, die
Wasser oder andere flüchtige Stoffe enthalten, können durch die Vorrichtung nach Anspruch
1 mit weniger Energieaufwand oder in kürzerer Zeit gekühlt werden. Die Förderkörbe nach
Anspruch 1 werden in ihrer Form dem zu kühlenden Gut angepaßt.
Claims (12)
1. Verfahren und Vorrichtung zur schnellen Abkühlen von Produkten, die bei erhöhten
Temperaturen produziert wurden, und die Wasser oder andere flüchtige Stoffe enthalten,
insbesondere Lebensmittel und Pharmaka. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet dadurch, daß
durch Unterdruck die Verdunstung von im Produkt enthaltenen Wassers oder anderer flüchti
ger Stoffe beschleunigt wird, und daß die dabei entstehende Verdunstungskälte das Produkt
abkühlt. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 (Abb. 1) ist gekennzeichnet durch ein röhren
förmiges Vakuumgefäß (1), durch das das Produkt mittels eines Kolbens mit angebautem
Förderkorb (2) durch den Unterdruck durch mehrere Druckzonen gesaugt wird, deren Unter
druck zunimmt. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie quasikontinuierlich
arbeitet (Durchlaufprinzip).
2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen
Unterdruckzonen mit Kondensationseinrichtungen (3) abnehmen den Temperaturniveaus
verbunden sind (4), in die der freiwerdende Wasserdampf durch Kondensation gefördert wird.
Der optionale Verdichter (11) fördert Restdampf zum Kondensator (12). Die Vakuumpumpe
(10) entfernt Restluft. Die Vakuumpumpe (13) entfernt die Luft, die beim Beschicken der
Vorrichtung nach Anspruch 1 eintritt. Die Kondensatpumpe (14) fördert das Kondensat aus
der Vorrichtung nach Anspruch 2. In die Rohrleitungen (4) zwischen der Vorrichtung nach
Anspruch 1 und der Vorrichtung nach Anspruch 2 können Dampfmengen-Regelglieder
eingebaut sein. Die Vorrichtung nach Anspruch 2 ist gekennzeichnet dadurch, daß sie als
Kompaktkondensator (Abb. 3) ausgeführt sein kann. Bei Ausführung als Kompaktkon
densator fördert die Vakuumpumpe (10) das Kondensat aus den Kondensationsschlangen.
3. Die Vorrichtung nach Anspruch 2 ist gekennzeichnet dadurch, daß das anfallenden Konden
sat entsorgt oder wiederaufbereitet werden kann.
4. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß bauartbedingt keinerlei
Verschlüsse notwendig sind, da die Förderkörbe mit Kolben die Dichtfunktion übernehmen.
5. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausschleusen der
Förderkörbe mit Kolben eine Zugvorrichtung (5) existiert, die das Gut gegen den atmosphäri
schen Druck in die Belüftungszone und nach dem Belüften aus der Vorrichtung gemäß
Anspruch 1 fördert.
6. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß mit einer geeigneten
Perforationsvorrichtung (6) Produkte, deren Oberfläche den Durchtritt von Wasserdampf
behindern, perforiert werden können.
7. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß die dem Produkt entzo
gene Warme auf Kühlwasser oder ein anderes Kühlfluid übertragen wird (7).
8. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß einige der Vakuum-Zonen
beheizbar sein können (8) und daß sie ganz oder teilweise thermisch isoliert sein kann.
9. Die Vorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem
Kühlwasserbegrenzer (9) ausgerüstet sein kann, der durch ein thermostatgesteuertes Dros
selventil die Kühlwasseraustrittstemperatur regelt.
10. Die Vorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß sie im Gegenstromprinzip
arbeitet.
11. Die Luft oder das Inertgas zum Belüften des Gutes vor der Ausschleusung aus der Vorrich
tung nach Anspruch 1 kann keimfrei gefiltert sein.
12. Die Förderkörbe nach Anspruch 1 können bei Bedarf so geformt sein, daß sie Güter, die
unter diesem Differenzdruck nicht formstabil sind, stabilisieren.
Priority Applications (2)
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DE1997102674 DE19702674C2 (de) | 1997-01-25 | 1997-01-25 | Vorrichtung zur Abkühlung von Produkten, die flüchtige Komponenten, insbesondere Wasser enthalten, durch beschleunigte Abkühlung mittels Vakuum |
DE1997124398 DE19724398C2 (de) | 1997-01-25 | 1997-11-03 | Vorrichtung zur Abkühlung von Produkten, die flüchtige Komponenten, insbesondere Wasser enthalten, durch beschleunigte Verdunstung mittels Vakuum |
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