DE3834487A1 - Verfahren und vorrichtung zum gleichzeitigen zerkleinern und kuehlen von festen substanzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Zerkleinern und Kühlen von festen Substanzen mittels eines Schneidmischers, wobei in mindestens einer Vakuumphase der Schneidmischer evakuiert wird, und in mindestens einer Kühlphase tiefkaltes verflüssigtes Gas in den Schneidmischer eingeleitet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zum Zerkleinern von organischen bzw. anorganischen Substanzen aller Art, insbesondere zur Verarbeitung von Gewebeteilen, tierischer und/oder pflanzlicher Natur, zu Brät, Granulat etc. benutzt man überlicherweise eine Schneidmaschine, die "Schneidmischer" oder "Kutter" genannt wird. In einem Kutter werden beispielsweise Fleischteile zu Wurstbrät oder Kakaofrüchte zu einer Grundmasse für die Schokoladenherstellung zerkleinert und gemischt. Die zu verarbeitenden Substanzen werden hierzu bekanntermaßen in einen Behälter eingegeben, der eine Zerkleinerungs- und/oder Mischeinrichtung aufweist. Üblicherweise werden die Substanzen in eine in einem Maschinengestell rotierende Schüssel gegeben.

Die Schüssel steckt auf einer vertikalen Drehwelle, die z.B. von einem Elektromotor angetrieben wird. Durch diese rotierende Schüssel werden die Substanzen in einen Schneidraum, in welchem Messer mit hoher Umfangsgeschwindigkeit laufen, transportiert. Durch mehrmaliges Durchführen der Substanzen durch den Schneidraum werden diese zerkleinert und durchmischt.

Die Einbringung mechanischer Energie durch die rotierenden Messer ist zwangsläufig mit einem Temperaturanstieg der zu zerkleinernden Substanzen verbunden. Dies ist jedoch gerade bei der Verarbeitung tierischer und/oder pflanzlicher Gewebeteile unerwünscht, da z.B. Fette bei den hierbei erreichbaren Temperaturen schmelzen und Denaturierungen an Eiweißteilen auftreten können. Andererseits sollen die Substanzen oft auch schon während des Zerkleinerungsvorgangs tiefgekühlt und konserviert werden.

Daher wird üblicherweise ein Kältemittel in den Behälter eingeleitet. Die EP-A-01 95 919 beschreibt z.B. einen Kutter mit einem druckfesten und gasdicht verschließbar ausgebildeten Kutterbehälter zur Aufnahme von Gewebeteilen. Der Behälter wird in einer Vakuumphase zunächst evakuiert, um negative Einflüsse des Luftsauerstoffs auf die zu behandelnden Gewebeteile auszuschließen und eine Öffnung des Zellgewebes zu bewirken. In einer nachfolgenden Kühlphase wird tiefkaltes verflüssigtes Gas mittels eines Injektors direkt in die Gewebeteile eingebracht.

Bei mangelnder Abfuhr des im Behälter verdampfenden Gases treten erhebliche Probleme im Umfeld des Kutters z.B. durch vermehrte Nebelbildung auf. Außerdem bewirkt das sich im Behälter ansammelnde Stickstoffgas einen ständig steigenden Überdruck im Behälter, was z.B. beim Öffnen des Behälters Probleme mit sich bringen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, daß die geschilderten Probleme nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während der Kühlphase entstehendes Abgas abgezogen wird. Damit können Beeinträchtigungen im Umfeld des Schneidmischers verhindert werden.

Bevorzugterweise wird das Abgas über ein Absperrventil abgezogen, das während der Vakuumphase geschlossen gehalten und zu Beginn der Kühlphase geöffnet wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß einerseits während der Vakuumphase ein ausreichendes Vakuum erreicht bzw. aufrechterhalten wird und andererseits während der Kühlphase eine ausreichende Abkühlung der Substanzen erzielt wird. Durch die Erfindung werden also beide Prozeßabläufe auf einfache und technisch elegante Weise optimiert.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Öffnen und Schließen des Absperrventils über einen pneumatisch gesteuerten Sperrkolben erfolgt. Dabei kommt ein Absperrventil zur Anwendung, das einen in einem Ventilgehäuse verschiebbar angeordneten Sperrkolben aufweist. Das Abgas wird durch eine Öffnung in das Ventilgehäuse eingeleitet und durch eine zweite Öffnung wieder herausgeführt. Während der Vakuumphase wird der Sperrkolben pneumatisch soweit in Richtung auf die erste Öffnung verschoben, daß er die Öffnung verschließt. Zu Beginn der Kühlphase wird der Sperrkolben zurückgeschoben, sodaß ein Strömungsweg des Abgases von der einen zur zweiten Öffnung des Ventilgehäuses freigelegt wird. Das Abgas wird zweckmäßigerweise mittels eines Ventilators abgezogen.

Bevorzugterweise wird als tiefkaltes verflüssigtes Gas flüssiger Stickstoff verwendet. Stickstoff ist gegenüber tierischen oder pflanzlichen Gewebeteilen als inertes Gas anzusehen, sodaß keine Beeinträchtigungen produktspezifischer Eigenschaften auftreten. Außerdem ist durch die Anwendung flüssigen Stickstoffs eine ausreichende Kühltemperatur sichergestellt.

Die vorliegende Erfindung bietet insbesondere bei der Verarbeitung von tierischen und/oder pflanzlichen Gewebeteilen Vorteile. Durch die sichere Aufrechterhaltung des Vakuums während der Vakuumphase werden einerseits negative Einflüsse des Luftsauerstoffs erfolgreich ausgeschaltet, wodurch sich eine verbesserte Qualität der verarbeiteten Gewebeteile, d.h. der Wurst, der Kakaofrüchte etc., ergibt. Andererseits wird eine schnelle Temperaturabsenkung erreicht, was ebenfalls der Qualität der verarbeiteten Substanzen zugute kommt.

Die Erfindung ist aber auch bei der Zerkleinerung von Gummiteilen, Plastikteilen und ähnlichen Materialien anwendbar.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen druckfesten, gasdicht verschließbaren und mit einer Vakuumpumpe in Verbindung stehenden Behälter zur Aufnahme der Substanzen auf. Im Behälter ist mindestens eine Zerkleinerungs- und/oder Mischeinrichtung angeordnet. Außerdem verfügt der Behälter über eine Zuführung für tiefkaltes verflüssigtes Gas.

Erfindungsgemäß weist der Behälter eine Abgasableitung auf, die über einen Zufuhrstutzen mit einem Ventilgehäuse eines Absperrventils in Verbindung steht. Das Ventilgehäuse weist einen Abfuhrstutzen auf, über den das Abgas das Ventilgehäuse wieder verläßt. In dem Ventilgehäuse ist ein axial zum Zufuhrstutzen verschiebbarer Sperrkolben angeordnet, der in Richtung zum Zufuhrstutzen hin soweit verschiebbar ist, daß er diesen verschließt. In entgegengesetzter Richtung ist der Sperrkolben soweit verschiebbar, daß ein Strömungsweg zwischen Zufuhrstutzen und Abfuhrstutzen geöffnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht der Sperrkolben mit einem Druckzylinder in Verbindung, durch den der Sperrkolben verschoben werden kann. Der Druckzylinder weist zweckmäßigerweise Zufuhrleitungen für druckliefernde Mittel auf. Über diese Zufuhrleitungen kann der Druckzylinder z.B. mit Druckluft, unter Druck stehendem Öl ect. versorgt werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:

Es zeigen

Fig. 1 einen Kutter mit angeschlossener Vakuumpumpe und Abgasableitung,

Fig. 2 ein Absperrventil mit Sperrkolben.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Kutter besitzt einen ringförmigen Behälter 2, der um eine senkrechte Achse 3 drehbar ist und von einem nicht dargestellten Motor angetrieben werden kann. Im Behälter 2 ist ein drehbarer Messersatz 4 angeordnet, dessen horizontale Achse oberhalb des Randes des Behälters 2 liegt. An einer anderen Stelle des Behälters 2 ist eine Zufuhrdüse 1 für die Zufuhr von flüssigem Stickstoff angeordnet. Die Zufuhrdüse 1 ist über eine Zufuhrleitung 7 mit einem nicht dargestellten Vorratstank für tiefkaltes verflüssigtes Gas verbunden. Der Behälter 2 ist gasdicht verschlossen und druckfest ausgebildet. Über Leitung 9 steht der Behälterinnenraum 13 mit einer Vakuumpumpe 10 in Verbindung. Außerdem weist der Behälter 2 eine Abgasableitung 11 auf, die mit einem Absperrventil 12 verbunden ist. Vom Absperrventil 12 führt eine Leitung 15 weiter zu einem Ventilator 14.

Beim Betrieb des in Fig. 1 dargestellten Kutters werden frische Gewebeteile 6 bis zur Füllhöhe 8 in den Behälter 2 eingefüllt. In der Vakuumphase wird zunächst der Behälter 2 mittels der Vakuumpumpe 10 evakuiert. Hierzu wird das Absperrventil 12 geschlossen. Ist das gewünschte, von den zu verarbeitenden Gewebeteilen abhängige Vakuum erreicht, wird die Vakuumpumpe 10 abgeschaltet. Anschließend wird der flüssige Stickstoff über die Zufuhrdüse 1 in den Behälter 2 eingeleitet. Durch den im Behälter 2 verdampfenden Stickstoff wird das Vakuum aufgehoben. Das Absperrventil 12 wird geöffnet. Das während der Kühlphase entstehende Abgas wird vom Ventilator 14 über die Leitung 11, das geöffnete Absperrventil 12 und die Leitung 15 abgesaugt.

In Fig. 2 ist das in Fig. 1 nur angedeutete Absperrventil genauer dargestellt. Das Absperrventil weist ein Ventilgehäuse 21 auf, an dem ein Zufuhrstutzen 22 für die Zufuhr des Abgases in das Ventilgehäuse 21 angebracht ist. Senkrecht zum Zufuhrstutzen 22 ist an dem Ventilgehäuse 21 ein Abfuhrstutzen 23 angeschlossen, über den das Abgas aus dem Ventilgehäuse 21 abgezogen werden kann. In dem Ventilgehäuse 21 ist ein axial zum Zufuhrstutzen 22 verschiebbarer Sperrkolben 24 angeordnet. Der Sperrkolben 24 steht mit einem Druckzylinder 25 in Verbindung, durch den er verschoben werden kann. Der Druckzylinder 25 weist Zufuhrleitungen 26 für druckliefernde Mittel, z.B. Druckluft, auf.

Beim Betrieb des Absperrventils wird zu Beginn der Vakuumphase der Sperrkolben 24 soweit in Richtung zum Zufuhrstutzen 22 hin verschoben, daß dieser verschlossen wird. Es kann somit kein Abgas über das Absperrventil aus dem Kutterbehälter austreten. Zu Beginn der Kühlphase wird dann der Sperrkolben in entgegengesetzer Richtung soweit verschoben, daß der Zufuhrstutzen 22 und der Abfuhrstutzen 23 in Verbindung stehen. Das Abgas kann nun über das Absperrventil aus dem Kutterbehälter entweichen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Ventilgehäuse drehbar ausgebildet, sodaß der Abfuhrstutzen 23 um 360° um die Achse des Zufuhrstutzen 22 gedreht werden kann. Auf diese Weise ist eine größtmögliche Anpassung an unterschiedliche Kutter möglich.

Das Ventilgehäuse 21 ist nach Lösen einer einfachen Spangenfeder 27 abnehmbar, sodaß das Innere des Absperrventils zur Reinigung bzw. für Reperaturen leicht zugänglich ist.

Claims (8)

1. Verfahren zum gleichzeitigen Zerkleinern und Kühlen von festen Substanzen mittels eines Schneidmischers, wobei in mindestens einer anfänglichen Vakuumphase der Schneidmischer evakuiert wird und in mindestens einer Kühlphase tiefkaltes verflüssigtes Gas in den Schneidmischer eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Kühlphase entstehendes Abgas abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas über ein Absperrventil (12) abgezogen wird, das während der Vakuumphase geschlossen gehalten und zu Beginn der Kühlphase geöffnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen und Schließen des Absperrventils (12) über einen pneumatisch gesteuerten Sperrkolben (24) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als tiefkaltes verflüssigtes Gas flüssiger Stickstoff verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Substanzen (6) tierische und/oder pflanzliche Gewebeteile verwendet werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem druckfesten, gasdicht verschließbaren und mit einer Vakuumpumpe in Verbindung stehenden Behälter (2) zur Aufnahme der Substanzen (6) und mit mindestens einer Zerkleinerungs- und/oder Mischeinrichtung (4) sowie mindestens einer Zuführung (7) für tiefkaltes verflüssigtes Gas, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) eine Abgasableitung (11) aufweist, die über einen Zufuhrstutzen (22) mit einem Ventilgehäuse (21) eines Absperrventils (12) in Verbindung steht, das einen Abfuhrstutzen (23) aufweist, und in dem Ventilgehäuse (21) ein axial zum Zufuhrstutzen (22) verschiebbarer Sperrkolben (24) angeordnet ist, der in Richtung zum Zufuhrstutzen (22) soweit verschiebbar ist, daß er diesen verschließt, und in entgegengesetzter Richtung soweit verschiebbar ist, daß ein Strömungsweg zwischen Zufuhrstutzen (22) und Abfuhrstutzen (23) geöffnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkolben (24) mit einem Druckstellzylinder (25) in Verbindung steht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstellzylinder (25) Zufuhrleitungen (26) für druckliefernde Mittel aufweist.