DE3787406T2

DE3787406T2 - Kälteverfahren und -tunnel.

Info

Publication number: DE3787406T2
Application number: DE87401357T
Authority: DE
Inventors: Jean Compagnon
Original assignee: Carboxyque Francaise SA
Current assignee: Carboxyque Francaise SA
Priority date: 1986-06-18
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2007-06-18
Also published as: DE3787406D1; AU588199B2; EP0250318B1; AU7442487A; ES2043677T3; CA1298714C; EP0250318A1; FR2600406B1; ATE94632T1; US4757691A; FR2600406A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Tunnel zum Kühlen eines Produktes mittels einer Kälteflüssigkeit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mit "Produkt" ist entweder ein Gegenstand großer Länge, wie ein Rohr, oder mehrere aufeinanderfolgende Gegenstände mit kleineren Abmessungen gemeint.
Die Erfindung wird insbesondere in den folgenden Fällen eingesetzt
- Veränderung der mechanischen Eigenschaften eines Produktes, beispielsweise Aushärten von Kautschukrohren vor dem Aufbringen eines äußeren Metallgeflechts, Aushärten von Platten oder Stäben aus Kautschuk oder Kunststoff, um einen sauberen Schnitt zu erhalten, Aushärten von extrudierten Produkten, wie Konditoreiwaren oder Käse, usw . . . .
- Beschleunigung des Abkühlens von Produkten, um sie nicht zwischenlagern zu müssen, sondern fortlaufend herstellen zu können, beispielsweise Abkühlung von aus einem Ofen kommenden Keksen zum fortlaufenden Verpacken, Unterkühlung von Speiseeis vor dessen Warmverpacken, Schnellgefrieren von Gallerten bei der Fleischverarbeitung usw . . . .
Bei all diesen Fällen müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:
(1) Bei der gesamten Herstellung müssen gleichmäßige Ergebnisse erzielt werden. Bei Produktionsstraßen für Kekse setzt beispielsweise ein zu heißer Keks Wasserdampf in seiner Verpackung frei, was zu Kondensation und Schimmelbildung führt, während ein zu kalter Keks beim Kontakt mit der Umgebungsluft die Luftfeuchtigkeit kondensiert, was zu den gleichen vorstehend beschriebenen Nachteilen führt.
(2) Die Temperatur des Tunnels muß genau an die Art des Produktes und an das gewünschte Ergebnis angepaßt werden können. Wenn es beispielsweise darum geht, ein Produkt vollständig und mit minimalem Temperaturgradienten zu kühlen, muß die Temperatur des Tunnels in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit des Produktes genau eingestellt werden können, und das über das Produkt streichende Gas muß völlig frei von flüssigen (flüssiger Stickstoff) oder festen (Trockeneis) Teilchen sein, die kalte Stellen an der Oberfläche hervorrufen würden, die entweder zu Kondensation oder einer Verschlechterung des Aussehens des Produktes führen. Wenn eine Oberflächenhärtung (Krustenbildung) erreicht werden soll, muß die Temperatur auf den untersten Wert eingestellt werden können, bei dem dieses Ergebnis ohne Schaden für den Zustand der Produktoberfläche erreicht werden kann.
Das Dokument EP-A-24 159 beschreibt ein Verfahren der vorstehend genannten Art, bei dem ein mittig angebrachter Ventilator die Gase von der ersten in die zweite Kammer fördert, wobei die Gase an den Enden des Tunnels wieder in die erste Kammer gelangen.
Dieses Prinzip weist schwerwiegende Nachteile auf:
- gerade die kältesten Gase entweichen aus dem Tunnel an dessen Enden;
- die Stirnseite der zu kühlenden Produkte behindert die Gaszirkulation, insbesondere wenn diese Produkte hoch sind; die in die erste Kammer geförderten Gase werden somit teilweise aus dem Tunnel geblasen;
- wegen der Anordnung des Kühlflüssigkeitsinjektors in der Mitte des Ventilators kann wegen der Gefahr der Trockeneisbildung auf dem Ventilator kein starker Strom eingeleitet werden.
Folglich ist der thermische Wirkungsgrad nur mäßig, was dazu führt, daß feuchte Luft in den Tunnel eingesaugt wird und zu Eisbildung auf den Produkten führt.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung anzugeben, mit der mehrere einzelne oder sehr lange Gegenstände schnell, fortlaufend, bei genau festgelegten Temperaturen und mit gutem thermischen Wirkungsgrad gekühlt werden können.
Die Erfindung betrifft einen Tunnel der eingangs genannten Art mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.
Die Verwendung von Axiallüftern in einem Tunnel zum Tiefkühlen ist in der FR-A-1 575 286 beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Kühltunnels und
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Tunnel umfaßt einen sehr langgestreckten, im allgemeinen parallelepipedischen wärmedämmenden Außenbehälter 1 mit horizontaler Längsachse. Dieser Tunnel weist in einer Stirnwand (in Fig. 1 rechts) ein Einlaßfenster 2 und in der gegenüberliegenden Stirnwand ein Auslaßfenster 3 auf. Jedes Fenster ist mit einem nachgiebigen Vorhang (nicht gezeigt) versehen, damit möglichst wenig Luft in den Tunnel eindringen kann.
Ein Förderband 4, das aus einem mit Durchbrüchen versehenen Endlosband besteht, läuft über zwei Umlenkrollen 5, 6, von denen die Rolle 6 angetrieben ist, und die jeweils ein wenig stromaufwärts des Fensters 2 und ein wenig stromabwärts des Fensters 3 angeordnet sind. Das Obertrum dieses Förderbandes durchläuft den Behälter l in Längsrichtung.
Der Tunnel ist in etwa auf halber Höhe des oberhalb des Förderbandes 4 liegenden Raumes des Behälters 1 mit einer horizontalen Zwischenwand 7 versehen. Diese Zwischenwand erstreckt sich in Querrichtung über die gesamte Breite des Behälters und ist mit dessen Seitenwänden verbunden. In Längsrichtung endet sie dagegen in einem festgelegten Abstand von den zwei Stirnwänden des Behälters.
Die Zwischenwand 7 besteht aus einem Doppelblech, so daß sie sehr dick ist. Diese Zwischenwand ist an jedem Ende profiliert: ihre untere Fläche ist nach oben abgeschrägt und abgerundet, um dann in ihre obere Fläche überzugehen. Die Zwischenwand 7 weist in etwa auf halber Länge des Behälters eine von einem Ring gebildete kreisförmige Öffnung 8 auf. In dieser Öffnung ist eine Axiallüfterschraube 9 angeordnet, die hängend an einer senkrechten Welle 10 befestigt ist, die die Deckenwand des Behälters durchquert. Auf dieser Deckenwand ist ein elektrischer Antriebsmotor 11 für die Welle 10 befestigt. Ein Deflektor 12, der aus einem in Längsrichtung gebogenen Blech besteht und sich seitlich bis zu den Seitenwänden des Behälters erstreckt, ist unterhalb der Lüfterschraube 9 angeordnet.
Somit unterteilt die Zwischenwand 7 den Innenraum des Behälters 1 in zwei Kammern: eine erste, untere Kammer 13, die in Längsrichtung von dem Obertrum des Förderbandes 4 durchlaufen wird und den Deflektor 12 enthält, und eine zweite, obere Kammer 14, wobei diese zwei Kammern einerseits an den zwei Enden des Tunnels und andererseits über die Öffnung 8 miteinander in Verbindung stehen.
Eine Temperatursonde 15 ragt durch die Decke des Behälters auf der Auslaßseite 3 des Tunnels in die obere Kammer 14. In der Nähe des Tunneleinlasses 2 mündet ein Kapillarrohr 16 in die gleiche Kammer 14. Diese Kapillare durchquert die Decke des Behälters und ist dann so gebogen, daß sie in der Kammer 14 horizontal auf die Welle 10 des Ventilators zu mündet. Um den Wärmeaustausch zu beschleunigen, endet die Kapillare 16 am Eingang einer in Längsrichtung angeordneten Venturidüse 17.
Das stromaufwärtige Ende der Kapillare 16 ist oberhalb des Behälters über eine mit einem Magnetventil 20 versehene Leitung 19 mit einer Quelle 18 für flüssiges Kohlendioxyd bei -20ºC und 20 bar verbunden. Dieses Magnetventil wird von einem Temperaturregler und -anzeiger 21 in Abhängigkeit von den von der Temperatursonde 15 gelieferten Informationen entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen.
Im Betrieb durchläuft das zu kühlende Produkt, das wie dargestellt aus einer Reihe von parallelepipedischen Gegenständen 22 besteht, auf dem Obertrum des Förderbandes 4 die ganze Länge des Tunnels von dem Einlaß 2 bis zu dem Auslaß 3, wobei es unter dem Deflektor 12 hindurchläuft. Die Lüfterschraube 9 wird in Drehung versetzt, flüssiges CO&sub2; wird über die Kapillare 16 entspannt und bildet an deren Ausgang in der oberen Kammer 14 Trockeneis, das sublimiert. Die Dimensionierung und die Regelung erfolgen derart, daß das Trockeneis sublimiert, bevor es in Längsrichtung die Mitte des Tunnels erreicht und sich auf dessen Seitenwänden oder der Zwischenwand 7 ablagert. Somit befinden sich am Ort der Öffnung 8 keinerlei feste CO&sub2;-Teilchen, das heißt, daß die Schnecke 9 einen ausschließlich gasförmigen Strom von der Kammer 14 in die untere Kammer 13 fördert.
Dieser Gasstrom wird von dem Deflektor 12 zu den zwei Tunnelenden hin abgelenkt, und die Temperatur der in der Kammer 13 in die zwei Richtungen geförderten Gase ist weitgehend gleich, da die gesamte Kältezufuhr über den Ventilator erfolgt. Das Gas steigt an beiden Enden in die Kammer 14 empor und wird wiederverwendet, wobei diese Bewegung durch die Profilierung der Enden der Zwischenwand 7 unterstützt wird. Die Sonde 15 und der Regler 21 regeln die Einleitung des flüssigen CO&sub2; in den Tunnel derart, daß ein genauer Temperaturwert des in dem Tunnel zirkulierenden Gases aufrechterhalten wird, wobei dieser Wert auf ±1ºC genau zwischen 0 und -65ºC eingestellt werden kann.
Die Gegenstände 22 werden somit bis zu dem Deflektor 12 zunächst im Gegenstrom und daran anschließend im Gleichstrom gekühlt. Dadurch können die Vorder- und Rückseiten der Gegenstände 22 vorteilhafterweise gleichmäßig gekühlt werden, insbesondere wenn diese relativ hoch sind. Des weiteren durchströmt ein Teil des kalten Gases das Förderband 4, wodurch auch die Unterseite dieser Gegenstände gekühlt wird. Es kann noch angemerkt werden, daß der Durchtrittsquerschnitt der Gase aufgrund der beträchtlichen Dicke der Zwischenwand 7 verkleinert und damit die Zirkulationsgeschwindigkeit dieser Gase vergrößert wird, was die Kühleffizienz verbessert.
Es ist festgestellt worden, daß mit dem vorstehend beschriebenen Tunnel sehr unterschiedliche Produkte fortlaufend und schnell in einem großen Temperaturbereich auf eine genau festgelegte Temperatur gekühlt werden können. Als Beispiel dafür seien Kautschuk- und Kunststoffprodukte, Back-, Feingebäck-, Konditorei-, Käse- und Fleischwaren usw. genannt.
Wahlweise kann statt CO&sub2; eine Tieftemperaturflüssigkeit, beispielsweise flüssiger Stickstoff, eingesetzt werden, um den Tunnel zu kühlen.

Claims

1. Tunnel zum Kühlen eines Produktes (22) mit einer Zwischenwand (7), die ihn in zwei Kammern (13, 14) unterteilt, die einerseits an den zwei Enden des Tunnels und andererseits an einer dazwischenliegenden Stelle, insbesondere bei der halben Länge des Tunnels, untereinander in Verbindung stehen, mit einer Einrichtung (4) zur Längsverschiebung des zu kühlenden Produktes durch eine erste Kammer, mit einer Einrichtung zur Injektion einer Kälteflüssigkeit, die in die andere Kammer (14) mündet, sowie mit einer Zirkulationseinrichtung (9), die die aus der Verdampfung der Flüssigkeit in der zweiten Kammer (14) resultierenden Gase einerseits an den beiden Enden des Tunnels und andererseits an der dazwischenliegenden Stelle (8) in die erste Kammer (13) leitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationseinrichtung einen Ventilator, insbesondere einen Axiallüfter, aufweist, der in einer in der Zwischenwand (7) an der dazwischenliegenden Stelle vorgesehenen Öffnung (8) montiert und so angebracht ist, daß er an dieser dazwischenliegenden Stelle die Gase von der zweiten Kammer (14) in die erste Kammer (13) bläst, und daß gegenüber dem Blasbereich des Ventilators (9) ein longitudinaler Deflektor (12) angebracht ist.

2. Tunnel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (7) horizontal ist.

3. Tunnel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (7) eine beträchtliche Dicke aufweist, um den Durchtrittsquerschnitt der Gase zu verkleinern.

4. Tunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur Injektion an einem einzigen Ende des Tunnels mündet.

5. Tunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Temperatursonde (15) aufweist, die zum Messen der Temperatur der Gase an einem Punkt des Tunnels ausgebildet ist, wo die Kälteflüssigkeit vollständig verdampft ist, und die ein Magnetventil (20) zur Regulierung der Injektion dieser Flüssigkeit steuert.