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WO2001038804A1 - Method and device for pelleting a liquid or paste-like mass - Google Patents

Method and device for pelleting a liquid or paste-like mass Download PDF

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Publication number
WO2001038804A1
WO2001038804A1 PCT/EP2000/011454 EP0011454W WO0138804A1 WO 2001038804 A1 WO2001038804 A1 WO 2001038804A1 EP 0011454 W EP0011454 W EP 0011454W WO 0138804 A1 WO0138804 A1 WO 0138804A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coolant
cooling
flow
liquid
mass
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/011454
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Friedrich Moser
Wolfgang Hoffmanns
Stefan Kosock
Original Assignee
Messer Griesheim Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messer Griesheim Gmbh filed Critical Messer Griesheim Gmbh
Priority to EP00987267A priority Critical patent/EP1236012A1/en
Publication of WO2001038804A1 publication Critical patent/WO2001038804A1/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/06—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a liquid medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00—Producing ice

Definitions

  • the invention relates to a method for pelleting a liquid or pasty mass by introducing the mass into a cooling stream of a liquid coolant, and at least freezing it in the cooling stream to form pellets and then removing it from the cooling stream.
  • the invention relates to a device for pelleting a liquid or pasty mass, with a container for holding a liquid coolant, with a flow generating device having a coolant suction opening and a coolant outlet for generating a cooling flow of the liquid coolant, and with an entry device for introducing the mass into the cooling flow.
  • the method and device of the type mentioned at the outset are known from DE-A 198 37 600. It proposes dropping a pasty mass via a drip device into an upwardly inclined flow channel in which a laminar stream of liquid nitrogen flows. In the flow trough, the drops are frozen in a stream of nitrogen to form pellets and then fed to a perforated or grid-shaped conveyor belt surrounded by thermal insulation. The liquid nitrogen flows out through the openings, while the pellets are completely frozen out in a gas channel by the exhaust air of the liquid nitrogen on the conveyor belt and conveyed to a collecting container. The pellets are frozen in a stream of liquid nitrogen so that they have a certain minimum strength before they reach the conveyor belt. The resulting strength depends, among other things, on the pellet's residence time on the
  • the invention is based on the object of specifying a simple and cost-saving method for the reproducible production of pellets, in which the risk of deformation is reduced, and of providing a compact device which is suitable for carrying out the method.
  • this object is achieved, based on the method mentioned at the outset, in that the cooling flow is generated by directed forced flow in a coolant bath.
  • the cooling stream is generated in a coolant bath.
  • the pellets are completely or partially frozen in the cooling stream. Mechanical contacts between the freezing pellets and a wall at a point in time when the pellets do not yet have sufficient surface hardness and strength, are avoided. This prevents undesirable and non-reproducible changes in the surface of pellets.
  • the cooling flow is generated by directed forced flow of the coolant in the coolant bath.
  • the cooling flow runs, for example, in a straight line or in a circle within the coolant bath.
  • the pellets are passed between a defined feed point, in which the mass is introduced into the cooling flow, and a defined removal point, in which the pellets are removed from the cooling flow, so that the
  • Residence time of the pellets in the cooling stream can be set reproducibly. Any fluctuations in the mass and density of the pellets, such as are noticeable when sinking freely or when buoyant in a coolant, are therefore less significant.
  • a horizontal cooling flow is preferably generated.
  • a horizontal forced flow in the cooling bath is comparatively easy to implement.
  • the generation in particular of a cooling stream by directed surface flow in the coolant bath has proven to be advantageous.
  • Coolant in the coolant bath is moved by suction and pressure, thereby generating the cooling flow.
  • the speed of the forced flow can be variably adjusted using the liquid pump.
  • a procedure has proven to be particularly favorable in which the pellets are frozen in the cooling stream and discharged from the cooling stream by means of a conveyor device and are frozen out on the conveyor device under the action of a gaseous coolant.
  • the pellets in the liquid cooling stream are only frozen to the extent that they have no mechanical
  • Impairment can be transported from the coolant bath.
  • the pellets are then completely frozen out by the action of a gaseous coolant, for which the cold exhaust air of the liquid coolant is particularly suitable.
  • Exhaust air is understood to mean the exhaust gas of the liquid coolant that forms during operation. By using it to completely freeze the pellets, this procedure is particularly cost-saving.
  • a cooling stream is expedient, which is directed onto the conveying device.
  • a further improvement of this procedure results from the fact that a cooling gas flow is generated by directed forced flow in the gaseous coolant, the cooling gas flow being guided parallel to the conveying direction of the conveying device.
  • the gaseous coolant for example the exhaust air of the If the coolant bath is moved in cocurrent or in countercurrent to the conveyor, a defined and reproducible cooling of the pellets is achieved.
  • the cooling gas flow is generated, for example, with the aid of a gas extraction device.
  • the method according to the invention can be used to pellet sauces, dessert products or ice cream, for example.
  • fruit juice is preferably used as the mass to be pelletized.
  • the above-mentioned object is achieved, based on the device mentioned at the outset, in that the container contains a coolant bath into which the coolant suction opening is immersed, and in that the coolant outlet is arranged such that the coolant flow is generated in the coolant bath when the coolant emerges ,
  • the container is used to hold a coolant bath.
  • a directed forced flow is generated by means of the flow generating device by moving the coolant.
  • the coolant suction opening is immersed in the coolant bath.
  • the coolant outlet is arranged in such a way that the cooling flow is generated in the coolant bath by drawing coolant sucked in at the suction opening from the coolant outlet, producing the directed forced flow into the
  • Coolant bath re-enters.
  • the coolant outlet is arranged above or below the liquid level of the coolant bath.
  • the coolant sucked in at the suction opening is thus immediately returned to the coolant bath. Only the height difference between the intake opening and the coolant outlet must be closed overcome.
  • the forced flow allows partial or complete freezing of the pellets in a confined space, so that contacts between the freezing pellets and a wall are excluded before the pellets have sufficient surface hardness and strength.
  • the forced flow thus also contributes to a compact design of the device according to the invention. This is particularly suitable for carrying out the method explained above. With regard to the definition of terms for “forced flow”, reference is made to the above explanations for “cooling flow”.
  • the flow generating device comprises a liquid pump.
  • the speed of the forced flow can be variably adjusted by means of the liquid pump.
  • a conveying device leading out of the container is advantageously provided, which is surrounded by thermal insulation.
  • This embodiment of the device is preferably used for carrying out the procedure described in more detail above, in which the pellets in the liquid cooling stream are only frozen and discharged from the cooling stream by means of the conveyor device and are frozen out on the conveyor device under the action of a gaseous coolant.
  • the conveyor advantageously comprises a conveyor belt which allows gentle transport of pellets which have not yet frozen out.
  • the conveyor belt is preferably for the liquid coolant permeable so that it can flow off the conveyor belt.
  • the conveyor belt is usually a flat conveyor belt. However, for a space-saving construction it can also be advantageous to use a conveyor belt with a spiral conveyor belt (spiral belt).
  • the device according to the invention is particularly simple if an immersion bath freezer is used as the container. Dip freezers are commercially available.
  • the device according to the invention is suitable for pelleting sauces, dessert products or ice cream. In a preferred embodiment, however, it has an insertion device which is designed to introduce a fruit juice mass into the cooling stream.
  • Figure 1 shows an embodiment of the device according to the invention using an immersion freezer for the production of fruit juice beads in a side view.
  • reference number 1 is assigned to a commercial immersion freezer.
  • Immersion bath freezer 1 has a heat-insulating housing 2, which surrounds a coolant bath 3 made of liquid nitrogen.
  • the fill level (distance arrow “F”) of the coolant bath 3 is checked and regulated by means of a fill level measurement (not shown in the figure).
  • a directed cooling flow is generated in the coolant bath 3 by means of a liquid pump 14
  • Directional arrows 5 is marked.
  • the liquid pump 14 consists of a drive unit 4 with a motor and shaft and a housing which has a coolant suction opening 6 which is immersed in the coolant bath 3 and a coolant outlet 15 which ends in the region of the coolant bath surface. By means of the liquid pump 14 is at the coolant intake
  • a conveyor belt 9 runs approximately parallel to it, by means of which frozen fruit juice balls 10 are carried out of the coolant bath 3. For this purpose, the conveyor belt 9 is withdrawn obliquely upwards into a channel-like outlet 11 of the housing 2 on a second section from the coolant bath 3.
  • Fruit juice beads 10 transporting cooling stream 5 is directed to the transfer area 12 of the conveyor belt 9 from the coolant bath 3. There the fruit juice balls 10 are picked up by the conveyor belt 9 and conveyed into a collecting container (not shown in the figure).
  • the coolant bath 3 made of cryogenic nitrogen (LN 2 ) has a temperature of - 196 ° C.
  • the cooling flow 5 is generated by means of the liquid pump 14 in the area of the coolant bath 3 near the surface.
  • the fruit juice mass 8 is dripped into the cooling stream 5 and moved with it to the transfer area 12.
  • the middle The flow rate of the cooling stream 5 on this route is around 0.2 m / s, and the route length is approximately 100 cm.
  • This treatment leads to a surface freezing of the fruit juice beads 10, the mass of which is approximately 0.1 g each with a diameter of approximately 6 mm. Because the freezing in the coolant bath takes place very quickly and without any contact with walls, it is possible to remove the fruit juice beads 10 at high speed and density from the dropping area without mechanical
  • part of the liquid nitrogen which is used as “exhaust air” to completely freeze out the fruit juice balls 10 evaporates the liquid nitrogen flows through openings in the belt into the coolant bath 3. While the fruit juice balls 10 are transported on the conveyor belt 9 through the channel-like outlet 11 to the collecting container, they are completely frozen out in the exhaust air Direct current is sucked in with the direction of transport of the fruit juice balls 10, as indicated by the directional arrow 13. The exhaust air continues to draw energy from the fruit juice balls 10 as it flows through this path and heats up in the process.
  • the belt length and speed of the conveyor belt 9 are chosen so that the residence time of the fruit juice beads 10 thereon is about 30 seconds, so that they are completely frozen at the end of the channel-like outlet 11.

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Abstract

The invention relates to a method for pelleting a liquid or paste-like mass. The aim is to reduce the risk of the pellets (10) that are manufactured being deformed. To this end, the mass is introduced into a cooling flow (5) of a liquid coolant that is produced in a coolant bath (3) with a directed forced flow, at least partially frozen in the cooling flow (5), whereupon pellets are formed, and then removed from the cooling flow (5). A corresponding device is provided with a container (1) for receiving a liquid coolant, a flow generating device (14) with a coolant admission opening (6) and a coolant exit (15), for producing a cooling flow (5) of the liquid coolant, a feeding device (7) for feeding the mass into the cooling flow (5); and a conveying device (9) for removing the pellets (10) from the coolant bath (3). The container (1) contains a coolant bath (3) into which the coolant admission opening (6) extends, and the coolant exit (15) is located in such a way that a coolant flow (5) is produced in the coolant bath (3).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Pelletieren einer flüssigen oder pastösen Masse Method and device for pelleting a liquid or pasty mass
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pelletieren einer flüssigen oder pastösen Masse, indem die Masse in einen Kühlstrom eines flüssigen Kühlmittels eingebracht wird, und im Kühlstrom unter Bildung von Pellets mindestens angefroren und anschließend aus dem Kühlstrom entfernt wird.The invention relates to a method for pelleting a liquid or pasty mass by introducing the mass into a cooling stream of a liquid coolant, and at least freezing it in the cooling stream to form pellets and then removing it from the cooling stream.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Pelletieren einer flüssigen oder pastösen Masse, mit einem Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmittels, mit einer eine Kühlmittelansaugöffnung und einen Kühlmittel austritt aufweisenden Strömungserzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Kühlstromes des flüssigen Kühlmittels, und mit einer Eintragvorrichtung zum Eintragen der Masse in den Kühlstrom.Furthermore, the invention relates to a device for pelleting a liquid or pasty mass, with a container for holding a liquid coolant, with a flow generating device having a coolant suction opening and a coolant outlet for generating a cooling flow of the liquid coolant, and with an entry device for introducing the mass into the cooling flow.
Verfahren und Vorrichtung der eingangs genannten Gattung sind aus der DE-A 198 37 600 bekannt. Darin wird vorgeschlagen, eine pastöse Masse über eine Tropfeinrichtung in eine nach oben offene, geneigte Fließrinne, in der ein laminarer Strom aus flüssigem Stickstoff fließt, einzutropfen. In der Fließrinne werden die Tropfen im Stickstoffstrom unter Bildung von Pellets angefroren und anschließend einem von einer Wärmeisolierung umgebenden, gelochten oder gitterförmigen Förderband zugeführt. Durch die Öffnungen fließt der flüssige Stickstoff ab, während die Pellets in einem Gaskanal durch die Abluft des flüssigen Stickstoffes auf dem Förderband vollständig ausgefroren und zu einem Sammelbehälter befördert werden. Die Pellets werden in einem Strom aus flüssigem Stickstoff angefroren, so daß sie eine gewisse Mindestfestigkeit aufweisen, bevor sie auf das Förderband gelangen. Die sich einstellende Festigkeit hängt unter anderem von der Verweilzeit der Pellets auf derThe method and device of the type mentioned at the outset are known from DE-A 198 37 600. It proposes dropping a pasty mass via a drip device into an upwardly inclined flow channel in which a laminar stream of liquid nitrogen flows. In the flow trough, the drops are frozen in a stream of nitrogen to form pellets and then fed to a perforated or grid-shaped conveyor belt surrounded by thermal insulation. The liquid nitrogen flows out through the openings, while the pellets are completely frozen out in a gas channel by the exhaust air of the liquid nitrogen on the conveyor belt and conveyed to a collecting container. The pellets are frozen in a stream of liquid nitrogen so that they have a certain minimum strength before they reach the conveyor belt. The resulting strength depends, among other things, on the pellet's residence time on the
Fließrinne, und somit von deren Länge ab. Um auch bei sich ändernden Wärmekapazitäten und Volumina der zu gefrierenden Massen ausreichende Verweilzeiten der Pellets auf der Fließrinne gewährleisten zu können, ist deren Länge großzügig zu bemessen, so daß die bekannte Vorrichtung eine relativ große Baulänge aufweist.Flow channel, and thus from its length. In order to be able to ensure sufficient residence times of the pellets on the flow channel even with changing heat capacities and volumes of the masses to be frozen, their length must be dimensioned generously, so that the known device has a relatively large overall length.
Darüberhinaus besteht die Gefahr, daß noch nicht ausreichend angefrorene Pellets durch Kontakt mit dem Förderband deformiert werden.In addition, there is a risk that pellets which have not yet been sufficiently frozen are deformed by contact with the conveyor belt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostensparendes Verfahren für die reproduzierbare Herstellung von Pellets anzugeben, bei dem die Gefahr einer Deformierung vermindert ist, und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete, kompakte Vorrichtung bereitzustellen.The invention is based on the object of specifying a simple and cost-saving method for the reproducible production of pellets, in which the risk of deformation is reduced, and of providing a compact device which is suitable for carrying out the method.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kühlstrom durch gerichtete Zwangsströmung in einem Kühlmittelbad erzeugt wird.With regard to the method, this object is achieved, based on the method mentioned at the outset, in that the cooling flow is generated by directed forced flow in a coolant bath.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der Kühlstrom in einem Kühlmittelbad erzeugt. Die Pellets werden im Kühlstrom ganz oder teilweise gefroren. Mechanische Kontakte zwischen den gefrierenden Pellets und einer Wandung zu einem Zeitpunkt zu dem die Pellets noch keine ausreichende Oberflächenhärte und Festigkeit aufweisen, werden so vermieden. Dadurch werden unerwünschte und nicht reproduzierbaren Veränderungen der Oberflächen von Pellets ausgeschlossen.In the method according to the invention, the cooling stream is generated in a coolant bath. The pellets are completely or partially frozen in the cooling stream. Mechanical contacts between the freezing pellets and a wall at a point in time when the pellets do not yet have sufficient surface hardness and strength, are avoided. This prevents undesirable and non-reproducible changes in the surface of pellets.
Durch das Kühlmittelbad steht ein großes Kühlvolumen zurA large cooling volume is available due to the coolant bath
Verfügung. Durch die Kälte gefrieren die Pellets oberflächlich an und werden dadurch mechanisch rasch stabilisiert. Sie können deshalb in hoher Pellet-Dichte und dementsprechend schnell von einem Eintropfbereich, in dem sie in das Kühlmittel eingebracht werden, wegbefördert werden, ohne daß eine Deformierung oder einAvailable. The cold freezes the pellets on the surface and quickly stabilizes them mechanically. They can therefore be transported away in a high pellet density and accordingly quickly from a dropping area in which they are introduced into the coolant, without any deformation or an
Verkleben durch Kontakt untereinander zu befürchten ist. Die hohe Pellet-Dichte erlaubt insoweit eine kurze Kühlstrecke und damit eine kompakte Bauweise der dafür benötigten Vorrichtung. Der Kühlstrom wird durch gerichtete Zwangsströmung des Kühlmittels im Kühlmittelbad erzeugt. Der Kühlstrom verläuft beispielsweise geradlinig oder kreisförmig innerhalb des Kühlmittelbades. Mit Hilfe der gerichteten Strömung werden die Pellets zwischen einer definierten Aufgabestelle, in der die Masse in den Kühlstrom eingebracht wird, und einer definierten Entnahmestelle, in der die Pellets aus dem Kühlstrom entfernt werden, geleitet, so daß dieSticking through contact with one another is to be feared. The high pellet density allows a short cooling distance and thus a compact design of the device required for this. The cooling flow is generated by directed forced flow of the coolant in the coolant bath. The cooling flow runs, for example, in a straight line or in a circle within the coolant bath. With the help of the directional flow, the pellets are passed between a defined feed point, in which the mass is introduced into the cooling flow, and a defined removal point, in which the pellets are removed from the cooling flow, so that the
Verweildauer der Pellets im Kühlstrom reproduzierbar eingestellt werden kann. Eventuelle Masse- und Dichteschwankungen der Pellets, wie sie sich etwa beim freien Absinken oder beim Auftrieb in einer Kühlflüssigkeit bemerkbar machen, fallen dadurch weniger in Gewicht.Residence time of the pellets in the cooling stream can be set reproducibly. Any fluctuations in the mass and density of the pellets, such as are noticeable when sinking freely or when buoyant in a coolant, are therefore less significant.
Bevorzugt wird ein horizontaler Kühlstrom erzeugt. Eine horizontale Zwangsströmung in dem Kühlbad läßt sich vergleichsweise einfach realisieren. In dieser Hinsicht hat sich insbesondere die Erzeugung eines Kühlstromes durch gerichtete Oberflächenströmung im Kühlmittelbad als vorteilhaft erwiesen.A horizontal cooling flow is preferably generated. A horizontal forced flow in the cooling bath is comparatively easy to implement. In this regard, the generation in particular of a cooling stream by directed surface flow in the coolant bath has proven to be advantageous.
Zur Erzeugung des Kühlstromes hat sich der Einsatz einer Flüssigpumpe bewährt. Mittels der Flüssigpumpe wird flüssigesThe use of a liquid pump has proven itself to generate the cooling flow. The liquid pump turns liquid
Kühlmittel im Kühlmittelbad durch Ansaugen und Druck bewegt und dadurch der Kühlstrom erzeugt. Die Geschwindigkeit der Zwangsströmung ist mittels der Flüssigpumpe variabel einstellbar.Coolant in the coolant bath is moved by suction and pressure, thereby generating the cooling flow. The speed of the forced flow can be variably adjusted using the liquid pump.
Als besonders günstig hat sich eine Verfahrensweise erwiesen, bei der die Pellets im Kühlstrom angefroren und mittels einer Fördereinrichtung aus dem Kühlstrom ausgetragen und auf der Fördereinrichtung unter Wirkung eines gasförmigen Kühlmittels ausgefroren werden. Hierbei werden die Pellets im flüssigen Kühlstrom lediglich soweit angefroren, daß sie ohne mechanischeA procedure has proven to be particularly favorable in which the pellets are frozen in the cooling stream and discharged from the cooling stream by means of a conveyor device and are frozen out on the conveyor device under the action of a gaseous coolant. Here, the pellets in the liquid cooling stream are only frozen to the extent that they have no mechanical
Beeinträchtigung aus dem Kühlmittelbad befördert werden können. Anschließend werden die Pellets durch Einwirkung eines gasförmigen Kühlmittels vollständig ausgefroren, wofür sich die kalte Abluft des flüssigen Kühlmittels besonders eignet. Unter Abluft wird dabei das während des Betriebes sich bildende Abgas des flüssigen Kühlmittels verstanden. Durch dessen Nutzung zum vollständigen Ausfrieren der Pellets gestaltet sich diese Verfahrensweise besonders kostensparend. Dabei ist ein Kühlstrom zweckdienlich, der auf die Fördervorrichtung gerichtet wird.Impairment can be transported from the coolant bath. The pellets are then completely frozen out by the action of a gaseous coolant, for which the cold exhaust air of the liquid coolant is particularly suitable. Exhaust air is understood to mean the exhaust gas of the liquid coolant that forms during operation. By using it to completely freeze the pellets, this procedure is particularly cost-saving. Here, a cooling stream is expedient, which is directed onto the conveying device.
Eine weitere Verbesserung dieser Verfahrensweise ergibt sich dadurch, daß ein Kühlgasstrom durch gerichtete Zwangsströmung im gasförmigen Kühlmittel erzeugt wird, wobei der Kühlgasstrom parallel zur Förderrichtung der Fördereinrichtung geführt wird. Dadurch, daß das gasförmige Kühlmittel, zum Beispiel die Abluft des Kühlmittelbades im Gleichstrom oder im Gegenstrom zur Fördereinrichtung bewegt wird, wird eine definierte und reproduzierbare Kühlung der Pellets erreicht. Der Kühlgasstrom wird beispielsweise mit Hilfe einer Gasabzugseinrichtung erzeugt.A further improvement of this procedure results from the fact that a cooling gas flow is generated by directed forced flow in the gaseous coolant, the cooling gas flow being guided parallel to the conveying direction of the conveying device. The fact that the gaseous coolant, for example the exhaust air of the If the coolant bath is moved in cocurrent or in countercurrent to the conveyor, a defined and reproducible cooling of the pellets is achieved. The cooling gas flow is generated, for example, with the aid of a gas extraction device.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können beispielsweise Soßen, Dessertprodukte oder Eiscreme pelletiert werden. Vorzugsweise wird als zu pelletierende Masse jedoch Fruchtsaft eingesetzt.The method according to the invention can be used to pellet sauces, dessert products or ice cream, for example. However, fruit juice is preferably used as the mass to be pelletized.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben angegebene Aufgabe ausgehend von der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Behälter ein Kühlmittelbad enthält, in das die Kühlmittelansaugöffnung eintaucht, und daß der Kühlmittelaustritt so angeordnet ist, daß bei Austritt des Kühlmittels der Kühlstrom im Kühlmittelbad erzeugt wird.With regard to the device, the above-mentioned object is achieved, based on the device mentioned at the outset, in that the container contains a coolant bath into which the coolant suction opening is immersed, and in that the coolant outlet is arranged such that the coolant flow is generated in the coolant bath when the coolant emerges ,
Der Behälter dient zur Aufnahme eines Kühlmittelbades. Im Kühlmittelbad wird durch Bewegung des Kühlmittels eine gerichtete Zwangsströmung mittels der Strömungserzeugungseinrichtung erzeugt. Hierzu taucht die Kühlmittelansaugöffnung in das Kühlmittelbad ein. Der Kühlmittelaustritt ist so angeordnet, daß im Kühlmittelbad der Kühlstrom erzeugt wird, indem an der Ansaugöffnung angesaugte Kühlmittel aus dem Kühlmittelaustritt unter Erzeugung der gerichteten Zwangsströmung in dasThe container is used to hold a coolant bath. In the coolant bath, a directed forced flow is generated by means of the flow generating device by moving the coolant. For this purpose, the coolant suction opening is immersed in the coolant bath. The coolant outlet is arranged in such a way that the cooling flow is generated in the coolant bath by drawing coolant sucked in at the suction opening from the coolant outlet, producing the directed forced flow into the
Kühlmittelbad wieder eintritt. Hierzu ist der Kühlmittelaustritt oberhalb oder unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Kühlmittelbades angeordnet. Das an Ansaugöffnung angesaugte Kühlmittel wird also sogleich dem Kühlmittelbad wieder zugeführt. Dabei ist lediglich der Höhenunterschied zwischen Ansaugöffnung und Kühlmittelaustritt zu überwinden. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise. Die Zwangsströmung ermöglicht ein teilweises oder vollständiges Gefrieren der Pellets auf engem Raum, so daß Kontakte zwischen den gefrierenden Pellets und einer Wandung ausgeschlossen sind, bevor die Pellets ausreichende Oberflächenhärte und Festigkeit aufweisen. Auch die Zwangsströmung trägt damit zu einer kompakten Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei. Dies ist zur Durchführung des oben erläuterten Verfahrens besonders geeignet. Hinsichtlich der Begriffsdefinitionen für die „Zwangsströmung" wird auf die obigen Erläuterungen zum „Kühlstrom" verwiesen.Coolant bath re-enters. For this purpose, the coolant outlet is arranged above or below the liquid level of the coolant bath. The coolant sucked in at the suction opening is thus immediately returned to the coolant bath. Only the height difference between the intake opening and the coolant outlet must be closed overcome. This enables a compact design. The forced flow allows partial or complete freezing of the pellets in a confined space, so that contacts between the freezing pellets and a wall are excluded before the pellets have sufficient surface hardness and strength. The forced flow thus also contributes to a compact design of the device according to the invention. This is particularly suitable for carrying out the method explained above. With regard to the definition of terms for “forced flow”, reference is made to the above explanations for “cooling flow”.
In einer besonders einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt die Strömungserzeugungseinrichtung eine Flüssigpumpe. Mittels der Flüssigpumpe ist die Geschwindigkeit der Zwangsströmung variabel einstellbar.In a particularly simple embodiment of the device according to the invention, the flow generating device comprises a liquid pump. The speed of the forced flow can be variably adjusted by means of the liquid pump.
Zum Austrag vollständig ausgefrorener oder der teilweise angefrorener Pellets aus dem Kühlmittelbad ist vorteilhaft eine aus dem Behälter herausführende Fördereinrichtung vorgesehen, die von einer Wärmeisolierung umgeben ist. Diese Ausführungsform der Vorrichtung wird vorzugsweise für die Durchführung der oben näher erläuterten Verfahrensweise eingesetzt, bei der die Pellets im flüssigen Kühlstrom nur angefroren und mittels der Fördereinrichtung aus dem Kühlstrom ausgetragen und auf der Fördereinrichtung unter Wirkung eines gasförmigen Kühlmittels ausgefroren werden. Die Fördereinrichtung umfaßt vorteilhafterweise ein Förderband, das einen schonenden Transport von noch nicht ausgefrorenen Pellets erlaubt. Das Förderband ist vorzugsweise für das flüssige Kühlmittel durchlässig, so daß dieses durch das Förderband abfließen kann. Das Förderband ist in der Regel ein flaches Förderband. Für einen raumsparenden Aufbau kann es aber auch vorteilhaft sein, ein Förderband mit einem spiralförmig geführten Transportband (Spiralband) zu verwenden.To discharge completely frozen or partially frozen pellets from the coolant bath, a conveying device leading out of the container is advantageously provided, which is surrounded by thermal insulation. This embodiment of the device is preferably used for carrying out the procedure described in more detail above, in which the pellets in the liquid cooling stream are only frozen and discharged from the cooling stream by means of the conveyor device and are frozen out on the conveyor device under the action of a gaseous coolant. The conveyor advantageously comprises a conveyor belt which allows gentle transport of pellets which have not yet frozen out. The conveyor belt is preferably for the liquid coolant permeable so that it can flow off the conveyor belt. The conveyor belt is usually a flat conveyor belt. However, for a space-saving construction it can also be advantageous to use a conveyor belt with a spiral conveyor belt (spiral belt).
Besonders einfach gestaltet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn als Behälter ein Tauchbadfroster eingesetzt wird. Tauchbadfroster sind im Handel erhältlich.The device according to the invention is particularly simple if an immersion bath freezer is used as the container. Dip freezers are commercially available.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für die Pelletierung von Soßen, Dessertprodukte oder Eiscreme geeignet.. In einer bevorzugten Ausführungsform weist sie jedoch eine Eintragvorrichtung auf, die zum Eintragen eine Fruchtsaft-Masse in den Kühlstrom ausgebildet ist.The device according to the invention is suitable for pelleting sauces, dessert products or ice cream. In a preferred embodiment, however, it has an insertion device which is designed to introduce a fruit juice mass into the cooling stream.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. In schematischer Darstellung zeigtThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and a drawing. Shows a schematic representation
Figur 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Einsatz eines Tauchbadfrosters zur Herstellung von Fruchtsaftkügelchen in einer Seitenansicht.Figure 1 shows an embodiment of the device according to the invention using an immersion freezer for the production of fruit juice beads in a side view.
Bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 ist einem handelsüblichen Tauchbadfroster insgesamt die Bezugsziffer 1 zugeordnet. DerIn the device according to FIG. 1, reference number 1 is assigned to a commercial immersion freezer. The
Tauchbadfroster 1 weist ein wärmeisolierendes Gehäuse 2 auf, das ein Kühlmittelbad 3 aus Flüssigstickstoff umgibt. Der Füllstand (Distanzpfeil „F") des Kühlmittelbades 3 wird mittels einer (in der Figur nicht dargestellten) Füllstandsmessung kontrolliert und geregelt. Mittels einer Flüssigpumpe 14 wird im Kühlmittelbad 3 ein gerichteter Kühlstrom erzeugt, der durch die Richtungspfeile 5 gekennzeichnet ist. Die Flüssigpumpe 14 besteht aus einer Antriebseinheit 4 mit Motor und Welle und einem Gehäuse, das eine im Kühlmittelbad 3 eintauchende Kühlmittelansaugöffnung 6 und einen im Bereich der Kühlmittelbad-Oberfläche endenden Kühlmittelaustritt 15 aufweist. Mittels der Flüssigpumpe 14 wird an der KühlmittelansaugöffnungImmersion bath freezer 1 has a heat-insulating housing 2, which surrounds a coolant bath 3 made of liquid nitrogen. The fill level (distance arrow “F”) of the coolant bath 3 is checked and regulated by means of a fill level measurement (not shown in the figure). A directed cooling flow is generated in the coolant bath 3 by means of a liquid pump 14 Directional arrows 5 is marked. The liquid pump 14 consists of a drive unit 4 with a motor and shaft and a housing which has a coolant suction opening 6 which is immersed in the coolant bath 3 and a coolant outlet 15 which ends in the region of the coolant bath surface. By means of the liquid pump 14 is at the coolant intake
6 Flüssigstickstoff angesaugt, der aus dem Kühlmittelaustritt 15 als oberflächennaher, horizontaler Kühlstrom 5 entlassen wird. Oberhalb des Kühlstromes 5 ist eine Eintropfvorrichtung 7 vorgesehen, mittels der flüssige oder pastöse Fruchtsaft-Masse 8 in den Kühlstrom 5 eingetropft und von diesem mitgerissen wird. Unterhalb des Kühlstromes 5 und auf einer ersten6 Liquid nitrogen sucked in, which is released from the coolant outlet 15 as a near-surface, horizontal cooling stream 5. A dropping device 7 is provided above the cooling stream 5, by means of which liquid or pasty fruit juice mass 8 is dropped into the cooling stream 5 and entrained by it. Below the cooling flow 5 and on a first one
Teilstrecke etwa parallel dazu verläuft ein Transportband 9, mittels dem angefrorene Fruchtsaftkügelchen 10 aus dem Kühlmittelbad 3 herausgetragen werden. Hierzu wird das Transportband 9 auf einer zweiten Teilstrecke aus dem Kühlmittelbad 3 schräg nach oben in einen kanalartigen Auslaß 11 des Gehäuses 2 abgezogen. Der die angefrorenenA conveyor belt 9 runs approximately parallel to it, by means of which frozen fruit juice balls 10 are carried out of the coolant bath 3. For this purpose, the conveyor belt 9 is withdrawn obliquely upwards into a channel-like outlet 11 of the housing 2 on a second section from the coolant bath 3. The frozen one
Fruchtsaftkügelchen 10 transportierende Kühlstrom 5 ist auf den Übergabebereich 12 des Transportbandes 9 aus dem Kühlmittelbad 3 gerichtet. Dort werden die Fruchtsaftkügelchen 10 vom Transportband 9 aufgenommen und in einen (in der Figur nicht dargestellten) Sammelbehälter befördert.Fruit juice beads 10 transporting cooling stream 5 is directed to the transfer area 12 of the conveyor belt 9 from the coolant bath 3. There the fruit juice balls 10 are picked up by the conveyor belt 9 and conveyed into a collecting container (not shown in the figure).
Nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der Darstellung der Vorrichtung in Figur 1 näher erläutert.The method according to the invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and the representation of the device in FIG. 1.
Das Kühlmittelbad 3 aus kälteverflüssigtem Stickstoff (LN2) hat eine Temperatur von - 196 °C. Mittels der Flüssigpumpe 14 wird im oberflächennahen Bereich des Kühlmittelbades 3 der Kühlstrom 5 erzeugt. Die Fruchtsaft-Masse 8 wird in den Kühlstrom 5 eingetropft und mit diesem zum Übergabebereich 12 mitbewegt. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlstromes 5 auf dieser Strecke liegt um0,2 m/s, und die Streckenlänge beträgt etwa 100 cm. Daraus ergibt sich eine mittlere Verweilzeit der eingetropften Fruchtsaftkügelchen 10 im flüssigen Kühlstrom 5 von ca. 5. Sekunden. Diese Behandlung führt zu einem oberflächlichen Anfrieren der Fruchtsaftkügelchen 10, deren Masse bei einem Durchmesser ca. 6 mm jeweils etwa 0,1 g beträgt. Dadurch, daß das Anfrieren im Kühlmittelbad sehr rasch und ohne jeden Kontakt mit Wandungen erfolgt, ist es möglich, die Fruchtsaftkügelchen 10 mit hoher Geschwindigkeit und Dichte aus dem Eintropfbereich zu entfernen, ohne daß mechanischeThe coolant bath 3 made of cryogenic nitrogen (LN 2 ) has a temperature of - 196 ° C. The cooling flow 5 is generated by means of the liquid pump 14 in the area of the coolant bath 3 near the surface. The fruit juice mass 8 is dripped into the cooling stream 5 and moved with it to the transfer area 12. The middle The flow rate of the cooling stream 5 on this route is around 0.2 m / s, and the route length is approximately 100 cm. This results in an average residence time of the dripped-in fruit juice beads 10 in the liquid cooling stream 5 of approximately 5. seconds. This treatment leads to a surface freezing of the fruit juice beads 10, the mass of which is approximately 0.1 g each with a diameter of approximately 6 mm. Because the freezing in the coolant bath takes place very quickly and without any contact with walls, it is possible to remove the fruit juice beads 10 at high speed and density from the dropping area without mechanical
Beschädigungen der Fruchtsaftkügelchen 10 zu befürchten sind.Damage to the fruit juice beads 10 are to be feared.
Während dieser Behandlung verdampft ein Teil des Flüssig- Stickstoffes, der als „Abluft" zum vollständigen Ausfrieren der Fruchtsaftkügelchen 10 verwendet wird. Dies geschieht dadurch, daß im Übergabebereich 12 des Transportbandes 9 aus dem Kühlmittelbad 3 die Fruchtsaftkügelchen 10 auf das Transportband 9 gelangen, während der Flüssig-Stickstoff durch Öffnungen des Bandes in das Kühlmittelbad 3 abfließt. Während die Fruchtsaftkügelchen 10 auf dem Transportband 9 durch den kanalartigen Auslaß 11zum Sammelbehälter transportiert werden, werden sie in der Abluft vollständig ausgefroren. Zu diesem Zweck wird die Abluft oberhalb des Transportbandes 9 im Gleichstrom mit der Transportrichtung der Fruchtsaftkügelchen 10 angesaugt, wie dies durch den Richtungspfeil 13 angedeutet ist. Die Abluft entzieht dabei beim Durchströmen dieser Wegstrecke den Fruchtsaftkügelchen 10 weiterhin Energie und erwärmt sich dabei. Die Bandlänge und Geschwindigkeit des Förderbandes 9 sind dabei so gewählt, daß die Verweilzeit der Fruchtsaftkügelchen 10 darauf etwa 30 Sekunden beträgt, so daß sie am Ende des kanalartigen Auslasses 11 vollständig durchgefroren sind. During this treatment, part of the liquid nitrogen, which is used as “exhaust air” to completely freeze out the fruit juice balls 10, evaporates the liquid nitrogen flows through openings in the belt into the coolant bath 3. While the fruit juice balls 10 are transported on the conveyor belt 9 through the channel-like outlet 11 to the collecting container, they are completely frozen out in the exhaust air Direct current is sucked in with the direction of transport of the fruit juice balls 10, as indicated by the directional arrow 13. The exhaust air continues to draw energy from the fruit juice balls 10 as it flows through this path and heats up in the process. The belt length and speed of the conveyor belt 9 are chosen so that the residence time of the fruit juice beads 10 thereon is about 30 seconds, so that they are completely frozen at the end of the channel-like outlet 11.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Pelletieren einer flüssigen oder pastösen Masse, indem die Masse in einen Kühlstrom eines flüssigen Kühlmittels eingebracht wird, und im Kühlstrom unter Bildung von Pellets mindestens angefroren und anschließend aus dem Kühlstrom entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlstrom (5) durch gerichtete Zwangsströmung in einem Kühlmittelbad (3) erzeugt wird.1. A method for pelleting a liquid or pasty mass by introducing the mass into a cooling stream of a liquid coolant, and at least frozen in the cooling stream to form pellets and then removed from the cooling stream, characterized in that the cooling stream (5) by directed forced flow is generated in a coolant bath (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein horizontaler Kühlstrom (5) erzeugt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a horizontal cooling stream (5) is generated.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Kühlstromes (5) eine Flüssigpumpe (14) eingesetzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a liquid pump (14) is used to generate the cooling stream (5).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets (10) im Kühlstrom (5) angefroren, mittels einer Fördereinrichtung (9) aus dem Kühlstrom (5) ausgetragen und auf der Fördereinrichtung (9) unter Wirkung eines gasförmigen Kühlmittels ausgefroren werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pellets (10) frozen in the cooling stream (5), discharged by means of a conveyor (9) from the cooling stream (5) and on the conveyor (9) under the action of a gaseous coolant be frozen out.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kalte Abluft des flüssigen Kühlmittels als gasförmiges Kühlmittel eingesetzt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the cold exhaust air of the liquid coolant is used as a gaseous coolant.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlgasstrom (13) durch gerichtete Zwangsströmung im gasförmigen Kühlmittel erzeugt wird, und daß der Kühlgasstrom (13) parallel zur Förderrichtung der Fördereinrichtung (9) geführt wird6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that a cooling gas stream (13) by directed forced flow in gaseous coolant is generated, and that the cooling gas flow (13) is guided parallel to the conveying direction of the conveyor (9)
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelbad (3) in einem Tauchbadfroster (1) bereitgestellt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the coolant bath (3) is provided in an immersion bath freezer (1).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als zu pelletierende Masse Fruchtsaft (8) eingesetzt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that fruit juice (8) is used as the mass to be pelletized.
9. Vorrichtung zum Pelletieren einer flüssigen oder pastösen Masse, mit einem Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmittels, mit einer eine Kühlmittelansaugöffnung und einen Kühlmittelaustritt aufweisenden Strömungserzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Kühlstromes des flüssigen Kühlmittels, und mit einer Eintragvorrichtung zum Eintragen der Masse in den Kühlstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1 ) ein Kühlmittelbad (3) enthält, in das die Kühlmittelansaugöffnung (6) eintaucht, und daß der Kühlmittelaustritt (15) so angeordnet ist, daß bei Austritt des Kühlmittels der Kühlstrom (5) im Kühlmittelbad (3) erzeugt wird.9. Apparatus for pelleting a liquid or pasty mass, with a container for holding a liquid coolant, with a flow generating device having a coolant suction opening and a coolant outlet for generating a cooling flow of the liquid coolant, and with an introduction device for introducing the mass into the cooling flow, thereby characterized in that the container (1) contains a coolant bath (3) into which the coolant suction opening (6) is immersed and that the coolant outlet (15) is arranged such that when the coolant emerges, the cooling stream (5) in the coolant bath (3) is produced.
10.Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die10.Device according to claim 9, characterized in that the
Strömungserzeugungseinrichtung eine Flüssigpumpe (14) umfaßt.Flow generating device comprises a liquid pump (14).
11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus dem Behälter (1) herausführende Fördereinrichtung (9) vorgesehen ist, mittels der Pellets (10) aus dem Behälter (1) ausgetragen werden, und daß die Fördereinrichtung (9) von einer Wärmeisolierung (2) umgeben ist.11.The device according to one of claims 9 or 10, characterized in that a conveying device (9) leading out of the container (1) is provided, by means of the pellets (10) the container (1) are discharged, and that the conveyor (9) is surrounded by thermal insulation (2).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein Tauchbadfroster (1) ist.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the container is an immersion freezer (1).
13.Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasabzugseinrichtung vorgesehen ist, die einen parallel zur Förderrichtung der Fördereinrichtung (9) geführten Kühlgasstrom (13) erzeugt.13.The device according to claim 11 or 12, characterized in that a gas extraction device is provided which generates a cooling gas flow (13) guided parallel to the conveying direction of the conveying device (9).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintragvorrichtung (7) zum Eintragen einer Fruchtsaft-Masse (8) in den Kühlstrom (5) ausgebildet ist. 14. Device according to one of claims 9 to 13, characterized in that the entry device (7) is designed for entering a fruit juice mass (8) into the cooling stream (5).
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