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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist in dem Dokument EP-A-0 872
563 gezeigt.
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FR-2
762 190 beschreibt eine Anlage zum Herstellen von Frischteig, die
eine Förderlinie
umfasst, entlang welcher Teigbearbeitungsstationen eingerichtet
sind. Die Bearbeitungen umfassen ein Formen, ein Abkühlen auf
der Strecke und ein Schneiden des Teigs in Stücke. Der Teig wird durch das
gesteuerte Ablagern von Kohlendioxidschnee auf diesem abgekühlt.
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Diese
Ablagerung erfolgt durch eine Vorrichtung zum gesteuerten Ablagern
von Kohlendioxidschnee, die Druckminderelektroventile für flüssiges CO2 umfasst, die über dem Förderband angeordnet und mit
einer Quelle für
flüssiges
CO2 verbunden sind. Zylindrische Schneerohre
sind mit den Elektroventilen verbunden, um den Kohlendioxidschneestrahl
zu dem Teig, der sich auf dem Förderband
befindet, zu führen.
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Eine
nach unten geöffnete
Schutzhaube umgibt die Schneerohre und Elektroventile, um das erzeugte
gasförmige
CO2 zu einer CO2-Extraktionsvorrichtung
zu kanalisieren. Ein Schieber ist vorgesehen, um die untere Öffnung der
Haube während
der Nichtgebrauchsphasen der Vorrichtung zum gesteuerten Ablagern
von Kohlendioxidschnee zu verschließen.
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Die
Vorrichtung funktioniert wie folgt:
Der ausgebreitete Teig
wird von dem Förderer
unter Öffnungen
der Schneerohre verfahren, und die Produktion von Kohlendioxidschnee
wird beim Ankommen des Teigs ausgelöst.
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Der
Durchsatz der Kohlendioxidschneeproduktion wird im Wesentlichen
in Abhängigkeit
von der Fördergeschwindig keit
und der Stärke
des Teigs eingestellt, um das gewünschte Abkühlen sicherzustellen.
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Teigproduktionslinien
werden oft in feuchten Umgebungen verwendet, was das Ablagern von Kondensationswassertropfen
auf den Schneerohren und Elektroventilen verursacht. Der Kohlendioxidschnee
wird daher feucht und fällt
nicht regelmäßig sondern
in Klumpen auf den Teig.
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Ferner
verstopfen sich die Öffnungen
der Elektroventile beim Frieren des Kondensationswassers, das sich
auf der Öffnung
der Elektroventile befindet.
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Die
Produktion wird oft aufgrund von Störungen einer der Stationen
unterbrochen. In einem solchen Fall taut das gefrorene Kondensationswasser, das
sich auf den Schneerohren befindet, auf und fällt auf Schneerohre. Um zu
vermeiden, dass Tropfen auf das Förderband oder auf den Teig
fallen, ist es bei jedem Stoppen der Produktion erforderlich, den Schieber
unter die Schneerohre zu gleiten. Das ist eine wenig effiziente
Lösung.
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Dadurch,
dass die Schneerohre stationär
mit den Elektroventilen verbunden sind, und dass die Befestigung
aufgrund der Reifbildung dieser schwierig zu lösen ist, sind sie schwer zu
reinigen. Es ist oft erforderlich zu warten, bis die Befestigungen
aufgetaut sind.
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Die
Erfindung hat zur Aufgabe, diesen Nachteilen abzuhelfen und eine
Vorrichtung zum Ablagern von Kohlendioxidschnee vorzuschlagen, die
ein besser beherrschtes und zuverlässigeres Ablagern von Kohlendioxidschnee
erlaubt.
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Dazu
hat die Erfindung eine Kühlvorrichtung des
oben genannten Typs zur Aufgabe, die die in Anspruch 1 definierten
Merkmale umfasst.
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Gemäß besonderen
Ausführungsformen kann
die Erfindung eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen:
- – Mittel
zum permanenten Liefern von gasförmigem
CO2 sind in der Nähe der Mittel zur Produktion
von Kohlendioxidschnee angeordnet,
- – Mittel
zum permanenten Liefern von gasförmigem
CO2 umfassen eine Quelle für flüssiges CO2, einen CO2-Verdampfer, der mit
dieser Quelle verbunden ist, wobei der Ausgang des Verdampfers mit
dem Eingang eines Druckminderers verbunden ist, und eine Leitung
für gasförmiges CO2, die mit einem Elektroschließventil
versehen ist, die den Druckminderer mit der Ausstoßkammer
verbindet,
- – die
Mittel zur Produktion von Kohlendioxidschnee umfassen eine Quelle
für flüssiges CO2, die mit einem Druckminderelektroventil
verbunden ist,
- – die
Quelle für
flüssiges
CO2 der Mittel zum permanenten Liefern von
gasförmigem
CO2 und Mittel zur Produktion von Kohlendioxidschnee
besteht aus einer Quelle von gekühltem
flüssigem Tiefstemperatur-CO2, die mit einem Separator von flüssigem und
gasförmigem
CO2 verbunden ist,
- – die
Vorrichtung umfasst ferner einen Verteilerschrank, der mindestens
einen Teil der Mittel zum permanenten Liefern von gasförmigem CO2 und/oder Mittel für die Produktion von Kohlendioxidschnee
umfasst, wobei die Leitung für
das gasförmige
CO2 starr mit dem Schrank verbunden ist, wobei
der Schrank den Träger
für die
Ausstoßkammern
bildet,
- – die
Vorrichtung umfasst Mittel zum Modifizieren der Entfernung der Ausgangsöffnung der
Ausstoßkammer
zu einem darunter liegenden Ort zum Ablagern von Kohlendioxidschnee,
und
- – die
Ausstoßkammer
ist mit Mitteln zum permanenten Liefern von gasförmigem CO2 durch
eine Schnellkupplung verbunden, während die Mittel zur Produktion
von Kohlendioxidschnee frei mit der Ausstoßkammer verbunden sind.
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Die
Erfindung wird bei der Lektüre
der folgenden Beschreibung besser verstanden, die allein beispielhaft
gegeben wird und durch Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen
erfolgt, auf welchen:
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1 eine
schematische teilweise Längsschnittansicht
einer erfindungsgemäßen Anlage
zur Produktion von Nahrungsprodukten ist,
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2 eine
teilweise Längsschnittansicht entlang
der Linie II-II der 3 der Vorrichtung zum kontrollierten
Ablagern von Kohlendioxidschnee ist,
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3 eine
Vorderansicht teilweise in Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum kontrollierten Ablagern von Kohlendioxidschnee ist,
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4 eine
schematische Ansicht der Bauteile des erfindungsgemäßen Verteilerschranks
für flüssiges und
gasförmiges
CO2 ist.
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1 stellt
schematisch eine Produktionsanlage 2 für Nahrungsprodukte dar, die
es erlaubt, ein teigförmiges
Produkt 4 in der Knetmaschine in Stücke oder Portionen zu verwandeln,
die einzeln 6 vor dem Konditionieren nach Chargen konditioniert werden
und bei Bedarf das Kühlen
in der Kühlkammer.
Letztere Vorgänge,
die als solche bekannt sind, sind in 1 nicht
dargestellt.
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Diese
Anlage 2 umfasst entlang einer Förderlinie 8 angeordnet
mechanische Verarbeitungsstationen des Nahrungsprodukts. Dieses
Produkt trifft nacheinander bei seiner Bewegung in die Pfeilrichtung
auf eine Formungsstation 10 des Produkts durch Aufbreiten,
eine Schneidstation 12 in Stücke des aufgebreiteten Produkts 14,
und eine Station zum einzelnen Konditionieren 16 der Stücke 18 des geschnittenen
Nahrungsprodukts.
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Die
Anlage umfasst ferner eine Vorrichtung zum kontrollierten Ablagern
von Kohlendioxidschnee 20 auf dem aufgebreiteten Produkt 14,
die über
der Förderlinie 8 zwischen
der Formungsstation 10 und der Schneidstation 12 angeordnet
ist.
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Auf
den 2 und 3 sieht man, dass die Vorrichtung
zum kontrollierten Ablagern von Kohlendioxidschnee 20 einen
Verteilerschrank 22 für
gasförmiges
und flüssiges
CO2 umfasst, der von einem höhenverstellbaren
Träger 24 getragen
wird, sowie eine Reihe von acht Produktionsvorrichtungen für Kohlendioxidschnee 26,
die mit dem Verteilerschrank 22 verbunden sind.
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Der
Träger 24 umfasst
zwei Säulen 28, 30, die
seitlich zu den zwei Seiten der Förderlinie 8 angeordnet
sind. Jeder Pfeiler 28, 30 besteht aus einem Basiskörper 32, 34,
in dem drehend ein Gewindeschaft 36, 38 untergebracht
ist. Diese Schäfte 36, 38 sind
in Stutzen 40, 42 geschraubt, die ein Innengewinde
einstellbar umfassen. Zwei I-Eisen 44, 46 erstrecken
sich ausgehend von den Stutzen 40, 42 horizontal
und quer über
dem Förderer 8 und
sind fest mit dem Verteilerschrank 22 verbunden.
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Ein
Rad 48, 50, das auf dem oberen Ende jedes Schafts 36, 38 befestigt
ist, erlaubt dessen Antreiben.
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Um
das Anbringen der Vorrichtung über
dem Förderer
zu erlauben, ist einer der zwei Basiskörper 32, 34 abnehmbar.
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Als
Variante kann der Träger 24 hydraulische Zylinder
zum Höheneinstellen
des Verteilerschranks 22 umfassen.
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Der
Verteilerschrank 22 ist über eine Versorgungsleitung 52 mit
einer Quelle für
flüssiges
CO2 unter 20 bar bei –20°C verbunden, die durch den Pfeil 54 dargestellt
ist. Der Verteilerschrank 22 verfügt ferner über einen Ausgang für zu 100%
flüssiges
CO2 56 und einen Ausgang für zu 100%
gasförmiges
CO2 58. Die Struktur des Verteilerschranks 22 wird
unten detailliert beschrieben.
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Der
Ausgang für
zu 100% flüssiges
CO2 56 ist auf der unteren Seite
des Schranks 22 durch eine Zwischenleitung 60 mit
einer ersten Sammelleitung 62 verbunden, die mit einer
Wärmeisolierung 64 beschichtet
ist. Der Ausgang für
gasförmiges
CO2 58 ist mit einer zweiten Sammelleitung 66 verbunden,
wobei die zwei Sammelleitungen 62, 66 zu acht
Vorrichtungen für
die Produktion von Kohlendioxidschnee 26 führen.
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Die
zweite Sammelleitung 66 ist auf der Seite des Schranks
(rechte Seite der 3) an den Ausgang für gasförmiges CO2 58 des Schranks angeschlossen.
Sie hat im Wesentlichen U-Form mit den zwei oberen Enden nach innen
geklappt. Um die Starrheit zu steigern, ist diese Sammelleitung 66 auch
auf der anderen Seite des Schranks (linke Seite auf 3)
befestigt. Dieser Befestigungspunkt 70 umfasst keinen Anschluss
für gasförmiges CO2.
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Der
untere Teil 72 dieser Sammelleitung 66 erstreckt
sich quer und senkrecht zu der Förderlinie 8.
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Acht
Abzweigungen 74 zweigen auf diesem unteren Teil 72 der
Leitung 66 ab. Mit jeder der Abzweigungen 74 ist
eine Schnellkupplung 76 verbunden, die durch einen einfachen
Druck auf sie freigegeben werden kann. Die Schnellkupplung 76 ist
auf einem Schneerohr 78 einer Vorrichtung zur Produktion
von Kohlendioxidschnee 26 verbunden und mündet in
dieses Schneerohr.
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Die
Sammelleitung 66 bildet daher einen Träger der Schneerohre 78.
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Jedes
Schneerohr 78 hat eine zylindrische Form mit vertikaler
Achse, mit einer nach unten gerichteten Ausgangsöffnung 79 und nach
oben mit Ausnahme der Öffnung
der Schnellkupplung 76 und einer Eingangsöffnung für Kohlendioxidschnee
(nicht dargestellt) verschlossen.
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Jede
Vorrichtung zur Produktion von Kohlendioxidschnee 26 umfasst
ein Druckminderelektroventil 80, das an der Sammelleitung
für flüssiges CO2 62 durch eine Abzweigleitung 82 befestigt
ist. Die Druckminderelektroventile 80 sind durch Steuerleitungen 84 mit
dem Verteilerschrank 22 verbunden. Eine Durchsatzregeldüse ist auf
jedes Elektroventil montiert und umfasst eine kalibrierte Öffnung,
die auf den Zeichnungen nicht sichtbar ist, die in die Eingangsöffnung für Kohlendioxidschnee
jedes Schneerohrs 78 mündet.
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Das
Elektroventil 80 ist nicht fest mit dem Schneerohr 78 verbunden.
Es kann mit einem Abdichtfutter versehen werden, um den Schlitz
dicht zu machen, der zwischen der Öffnung des Schneerohrs 78 und
dem Elektroventil 80 existiert.
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Eine
Schutzhaube 86 in allgemeiner Parallelepipedform mit großer Achse
im Wesentlichen senkrecht zur Förderlinie 8 umgibt
die unteren Teile der Schneerohre 78 und den Förderer 8.
Sie umfasst auf ihrer seitlichen Seite einen Deckel 87,
um die Montage der Haube zu erlauben. Er umfasst zwei Durchgangsöffnungen 88, 90 in
seinen Endflächen.
Die Schutzhaube 86 ist über
einen Gasmantel 92 mit einer Abzugsvorrichtung versehen,
um das Abziehen des gasförmigen
CO2 in Richtung des Pfeils 94 der 2 sicherzustellen.
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Ein
Fühler 96 für Geschwindigkeiten
der Förderlinie 8 und/oder
die Anwesenheit des Produkts 14 ist über dem Förderer angeordnet und in der
Haube 86 befestigt. Als Variante kann er auf der Seite
des Förderers
angeordnet sein.
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Unter
Bezugnahme auf 4 sieht man, dass der Verteilerschrank 22 einerseits
Mittel zur Lieferung von zu 100% flüssigem CO2 umfasst
und andererseits Mittel zum Liefern von zu 100% gasförmigem CO2.
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Die
Leitung zum Versorgen mit flüssigem CO2 52 des Schranks 22 ist
an eine herkömmliche Gasentlüftung 120 angeschlossen.
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Der
Ausgang für
gasförmiges
CO2 122 dieser Gasentlüftung 120 ist
mit einer Ableitung für
gasförmiges
CO2 124 über ein Elektroventil zum Entlüftungsgestatten 126 verbunden,
das mit einer Steuervorrichtung 127 über ein Verkabelungsgehäuse 129 verbunden
ist. Die Steuervorrichtung 127 befindet sich aus Sicherheitsgründen außerhalb
des Verteilerschranks. Sie steuert die verschiedenen Bestandteile der
Anlage.
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Die
Ableitung 124 führt
das gasförmige
CO2 außerhalb
des Produktionsraums, um jede Erstickungsgefahr zu vermeiden.
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Der
Ausgang für
Flüssigkeit 128 des
Gasentlüfters 120 ist
an einen T-Anschluss 130 angeschlossen. Ein erster Ausgang
dieses T-Anschlusses ist mit der Sammelleitung für flüssiges CO2 62 wie
weiter oben beschrieben verbunden. Eine Versorgung der Druckminderelektroventile 80 mit
zu 100% flüssigem CO2 ist daher sichergestellt.
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Der
zweite Ausgang des T-Anschlusses 130 ist an den Eingang
eines CO2-Verdampfers 134 mit elektrischem
Widerstand angeschlossen, der in Abhängigkeit von einem Thermostat
(nicht dargestellt) gesteuert wird. Der Ausgang dieses CO2-Verdampfers 134 ist über eine
Leitung 136 mit einem CO2-Druckminderer 138,
mit einer biegsamen Leitung 140 und einem Elektroventil
zum Gestatten des Spülens 142 mit
dem Ausgang für
gasförmiges
CO2 58 verbunden.
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Der
Druckminderer 138 ist ferner an einen Druckmesser 144 angeschlossen,
der in der äußeren Wand
des Verteilerschranks 22 zum Steuern des Drucks des gasförmigen CO2 befestigt ist.
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Ferner
zweigt auf dem T-Anschluss 130 ein Sicherheitsventil 150 ab
und ist an eine Sicherheitsleitung 152 angeschlossen, die
in die Ableitung für CO2 124 mündet.
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Der
Fühler 96 sowie
die Druckminderelektroventile 80 sind ebenfalls mit der
Steuervorrichtung 127 verbunden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Ablagern von Kohlendioxidschnee funktioniert wie folgt.
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Beim
Ingangsetzen des Verteilerschranks 22 und vor dem Starten
der Produktion des Nahrungsprodukts 14 durch Aufbreiten,
gewährleistet
der Verteilerschrank eine permanente Produktion von gasförmigem CO2 und führt
dieses durch die Sammelleitung 66 für gasförmiges CO2 und
die Schnellkupplungen 76 in die Schneerohre 78 ein.
Das CO2 hat eine deutlich niedrigere Temperatur
als die Raumtemperatur, vorzugsweise maximal 0°C und enthält keine Spur von Feuchtigkeit.
Das gasförmige
CO2 füllt
die Schneerohre 78 komplett und wird durch die unteren Öffnungen 79 der
Schneerohre abgeleitet.
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Die Öffnungen
der Elektroventile und der Innenraum der Schneerohre sind daher
mit CO2-Inertgas gefüllt und werden kalt gehalten.
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Danach
werden der Förderer 8 sowie
die Formungsstation des Produkts 10 gestartet. Das Nahrungsprodukt 14 wird
auf dem Förderer 8 aufgebreitet
und zu der Kühlstreckenvorrichtung 20 transportiert.
Wenn die Steuervorrichtung 127 über den Fühler 96 die Anwesenheit
des Produkts 14 unter den Öffnungen 79 der Schneerohre 78 feststellt,
betätigt
sie die Druckminderelektroventile 80 und erzeugt Kohlendioxidschnee 98 ausgehend
von dem flüssigen
CO2, das von dem Verteilerschrank 22 geliefert
wird. Der Einspritzdurchsatz wird durch das Takten des Öffnens der
Elektroventile geregelt. Die Produktion von Kohlendioxidschnee kann
durch ein Verzögerungsminutenschaltwerk
oder Einspritzzeitschaltwerk oder in Abhängigkeit von anderen Fühlern gesteuert
werden, die eventuell in der Anlage vorhanden sind.
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Der
Kohlendioxidschnee 98 fällt
daher auf die obere Fläche
des Teigs und bildet auf diesem eine Schicht 100.
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Dank
des permanenten Inertmachens der Düsen der Druckminderelektroventile 80 besteht
keine Gefahr ihres Verstopfens. Da das Innere der Schneerohre 78 ferner
völlig
feuchtigkeitsfrei ist, klumpen die Kohlendioxidstoffschneeflocken
nicht zusammen. Die Menge Kohlendioxidschnee wird daher gut und
präzis
beherrscht, so dass sich eine Schicht Kohlendioxidschnee 100 regelmäßig ohne Klumpen
auf dem Teig 14 ablegt.
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Da
der Kohlendioxidschnee nur auf der Oberseite des Teigs abgelegt
wird, besteht keine Gefahr des Säuerns
des Teigs durch das CO2.
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Wenn
bei einem Fehler in einer der anderen Stationen 10, 12, 16,
der Förderer 8,
die Produktproduktion und die Produktion von Kohlendioxidschnee vorübergehend
angehalten werden müssen,
vermeidet das permanente Spülen
mit gasförmigem
CO2 ein Einführen von Staub in die Schneerohre 78 und
in die Öffnungen
der Elektroventile 80.
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Da
das gasförmige
CO2 ferner eine maximale Temperatur von
0°C hat,
tauen gefrorene Kondensationswassertropfen, die eventuell auf der äußeren Fläche der
Schneerohre vorhanden sind, nicht auf. Ein Schieber zum Verschließen der
unteren Öffnung der
Haube ist daher nicht erforderlich und es ergibt sich kein Abtropfen.
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Bei
einem kompletten Stoppen der Anlage 2 erlauben es die Schnellkupplungen 76,
die Schneerohre 78 leicht und schnell zur problemlosem
Instandhaltung und Reinigung der Vorrichtung abzulösen. Das
Betätigen
der Schnellkupplungen 76 ist leicht möglich und bedingt kein langes
Warten dank des verringerten Frierens der Schnellkupplungen 76 im Vergleich
zu einer Anordnung der Schnellkupplungen auf den Elektroventilen.
Das führt
zu einer gesteigerten Verfügbarkeit
der Anlage.
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Als
Variante kann die Kühlstreckenvorrichtung 20 auf
der Produktionslinie an jeder Stelle, an der eine ausreichend große Fläche des
Förderers verfügbar ist,
installiert werden.
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In
dem Fall, in dem die Vorrichtung stromabwärts von der Schneidstation
eingerichtet ist, wird die Kohlendioxidschneeproduktion so getaktet,
dass eine Kohlendioxidschneeschicht 100 auf jedem geschnittenen
Stück 18 abgelegt
wird. Das ständige Spülen mit
CO2 der Schneerohre vermeidet wie zuvor ein
Verschmutzen und ein Aufsteigen der Feuchtigkeit in die Druckminderelektroventile.
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Zu
bemerken ist, dass Elektroventile mit feineren Öffnungen oder kleineren Öffnungswinkeln verwendet
werden können,
weil sich die Öffnungen der
Elektroventile nicht mehr verstopfen.
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Zu
bemerken ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Kühlen anderer
Produkte angewandt werden kann, auch wenn sie besonders gut zum
Abkühlen
von Teig- oder Milchprodukten geeignet ist.
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Im
Allgemeinen kann sie an ein Nahrungsprodukt jedes Typs (zum Beispiel
Fleisch, Gemüse, Käse usw.)
oder jede beliebige Zubereitung (zum Beispiel gekocht, roh usw.)
angewandt werden.
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Es
können
andere Anwendungsgebiete der Vorrichtung zitiert werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt stromaufwärts
von einem mechanischen Tiefkühler montiert
ein Vorabkühlen,
um die Effizienz des Tiefkühlers
zu steigern und einen Stoffgewinn des Produkts durch ein Verringern
der Wasserverluste sicherzustellen.
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Die
Vorrichtung erlaubt das Starrmachen von Produkten oder Produktschichten,
um deren Handhabung ohne Abdrücke
oder die kontinuierliche Herstellung von Multischichtenprodukten
zu erleichtern.
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Produkte
(zum Beispiel Käse)
können
durch den Einsatz der Vorrichtung schnell stabilisiert werden.
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Schließlich können feine
Produkte um einige Grad abgekühlt
und daher auf ihre Versandtemperatur gebracht werden.