DE3852087T2

DE3852087T2 - Anlage zum Kühlen eines kontinuierlich extrudierten Produktes.

Info

Publication number: DE3852087T2
Application number: DE3852087T
Authority: DE
Inventors: Patrice Barthelmes; Andre Lermuzeaux
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1988-09-15
Publication date: 1995-03-23
Anticipated expiration: 2008-09-16
Also published as: FR2620804B1; FR2620804A1; ES2063764T3; JPH01102268A; AU612697B2; EP0309319B1; DE3852087D1; US4931232A; AU2249988A; CA1318542C; ZA887024B; EP0309319A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zum kontinuierlichen Kühlen eines extrudierten oder in länglicher Form ausgebildeten Produkts mit einem wärmeisolierende Wände aufweisenden länglichen Kasten, der einen innen liegenden Laufweg umgibt, der einen stromaufwärtigen Bereich, einen zentralen Bereich und einen stromabwärtigen Bereich umfaßt, mit einer Einrichtung zum Fördern des Produkts längs des Laufweges, wobei der zentrale Bereich eine Einrichtung zum Spritzen eines Tieftemperaturfluids auf den Laufweg des Produkts umfaßt.
Eine Kühlanlage der vorstehend genannten Art ist in dem Dokument EP-A-0 084 683 beschrieben. In diesem Dokument verläuft der stromabwärtige Bereich ansteigend und ist mit einer Einrichtung zum Transport unter erhöhter Geschwindigkeit versehen, wobei sich das Kühlen im wesentlichen in den zentralen und stromaufwärtigen Bereichen vollzieht, deren Einlaßöffnung typischerweise in bezug auf das Niveau dieser zentralen und stromaufwärtigen Bereiche stromauf und höher liegt, um eine deutliche Aufrechterhaltung des verdampften Tieftemperaturfluids in diesen Bereichen zu begünstigen. Aufgrund dessen sind die zentralen und stromaufwärtigen Bereiche ebenso wie der ansteigende stromabwärtige Bereich in Querrichtung groß bemessen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kühlanlage einfachen, vorteilhafterweise modularen Aufbaus vorzuschlagen, die bei endfültigem Verbrauch des Kühlfluids eine optimale, einfach strukturierte, vorteilhafterweise optimal modulare Kühlung mit einer hohen Kühlgeschwindigkeit erlaubt, die zumindest der Geschwindigkeit der kontinuierlichen Herstellung des in länglicher Form ausgebildeten Produkts entspricht, das vorteilhafterweise direkt am Ausgang eines Extruders oder einer Strangpresse angeordnet ist.
Um dies zu realisieren, ist der Laufweg in der erfindungsgemäßen Anlage gerade und befindet sich in einer U-förmigen Bodenstruktur, die eine Rinne kleinen Querschnitts bildet, in der ein Förderband verläuft, das die Fördereinrichtung bildet, und die durch eine einen abnehmbaren Deckel bildende Oberstruktur verschlossen ist, wobei die Struktur des zentralen Bereichs die Einrichtung zum Zerstäuben und Sprühen des Tieftemperaturfluids in flüssiger oder fester Form gegen das Förderband umfaßt.
In der erfindungsgemäßen Anlage unterliegt das Produkt im zentralen Bereich durch Kontakt mit der zerstäubten Tieftemperaturflüssigkeit in flüssiger oder fester Form einer schlagartigen Abkühlung, wobei die Kühlung im stromaufwärtigen Bereich durch Konvektion mit dem Tieftemperaturfluid ausgelöst wird, das von dem zentralen Bereich herrührt und durch Konvektion im Zusammenstrom mit dem entsprechenden Tieftemperaturgas, das von dem zentralen Bereich herrührt, in dem stromabwärtigen Bereich allmählich beendet wird, wobei der kleine Querschnitt des Gasdurchlasses in den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Bereichen eine natürliche Geschwindigkeitseinstellung des Gases begünstigt, das mit verminderten Tieftemperaturfluidmengen einen optimalen Wärmeaustausch mit dem Produkt selbst dann zuläßt, wenn dieses sich mit einer relativ hohen Geschwindigkeit fortbewegt.
Das Dokument FR-A-2 160 319 beschreibt eine Kühlanlage, bei der das Tieftemperaturfluid ganz am Anfang in eine Reihe von Wärmeaustauschern eintritt, die längs der Laufbahn über der Transporteinrichtung angeordnet sind, wobei das von den Wärmeaustauschern abgegebene, verdampfte Tieftemperaturfluid stromaufwärts und stromabwärts verteilt wird und zwischen dem zu kühlenden Produkt und den verschiedenen Wärmeaustauschern ein Wärmeübertragungsmedium bildet. Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren und die Vorrichtung sind jedoch, insbesondere was die Einrichtung zum Durchführen des Betriebs und den Tieftemperaturfluidverbrauch betrifft, teuer und ermöglichen kein schnelles Kühlen der Produkte.
Auf vielen Gebieten der Industrie, insbesondere auf dem Lebensmittelgebiet, müssen die durch Extrudieren, Extrudieren/Aushärten, Formen, Coextrudieren oder Coextrudieren/ Aushärten hergestellten Produkte unmittelbar bei ihrem Austritt aus dem Extruder oder der Formeinrichtung gekühlt werden. Die Temperatur am Ausgang dieser Maschinen ist üblicherweise sehr hoch, um die extrudierten oder geformten Produkte Schneid-, Verpackungs- oder Beschichtigungs-Endbehandlungen unterziehen zu können.
Die Kühlbereiche gemäß der Erfindung sind nicht mit mechanischen Einrichtungen zum Verwirbeln des Gases ausgerüstet, um ein einfaches und rasches Abfließen des kalten Gases längs der Produkte im Zusammen- und Gegenstrom sicherzustellen, wobei der U-förmige Innenquerschnitt des Kastens an die Abmessung des geformten oder extrudierten, abzukühlenden Produkts angepaßt sein kann und beträgt typischerweise ungefähr das Fünf- bis Dreißigfache, besonderes bevorzugt das Elf- bis Fünfzehnfache des Produktquerschnitts.
Als zerstäubtes Tieftemperaturfluid gemäß der Erfindung kann Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet werden. Das Fluid liegt nach dem Zerstäuben und vor seiner Sublimation naturgemäß in fester oder flüssiger Form vor.
In dem Bereich der Kühlung durch Zerstäuben findet das Zerstäuben vorzugsweise in einem solchen Abstand statt, daß das Tieftemperaturfluid in flüssiger oder fester Form in Kontakt mit dem Produkt gelangt, jedoch vorzugsweise ohne Ansammlung der Flüssigkeit oder des Feststoffs auf dem Produkt.
Wie aus dem Beispiel hervorgeht, bezieht sich die Erfindung insbesondere auf in der Lebensmittelindustrie coextrudierte Produkte, wo rasch gehandelt werden muß, um das äußere Material und die Zutat rasch abzukühlen, wodurch die Endbehandlungen, wie das Zuschneiden, schwierig sind; außerdem reicht ein teilweises äußeres Kühlen nicht aus, weil die Zutat aufgrund der Wärmekoeffizienten die Neigung hat, warm zu bleiben und das Gesamtprodukt zu erwärmen. Die Erfindung ist aber auch auf anderen industriellen Gebieten einsetzbar, beispielsweise auf dem Gebiet unter Druck hergestellter Produkte.
Die Länge der Umwandlungs- und/oder Stabilisierungsbereiche und der Durchfluß des Tieftemperaturfluids werden als Funktion der Temperatur des extrudierten oder coextrudierten Produkts, seiner Extrudiergeschwindigkeit, den Wärmekoeffizienten des oder der Produkte, die extrudiert oder coextrudiert werden, und der Maximaltemperatur der späteren Manipulation ausgewählt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und die Anlage können stromab von einem Extruder oder einer Formvorrichtung betrieben und vorgesehen werden, die mehrere Produkte parallel erzeugen, oder stromab von einer Mehrzahl von Extrudern oder Formvorrichtungen. Die Produkte werden in derselben Weise behandelt. Es können deshalb ein großes durchgehendes Band oder mehrere parallele durchgehende Bänder vorgesehen sein, deren Gesamtlänge im wesentlichen der Innenlänge des Kastens entsprechen.
Die Kühlung erfolgt durch das aus der Entspannung des Fluids stammende Gas durch Konvektion. Der kleine Querschnitt des Gasdurchlasses führt zu einer Geschwindigkeit des Gases, die einen für eine ausreichende Konvektion ausreichenden Wert erreicht. Es ist deshalb besonders wichtig, daß die Dichtigkeit zwischen dem Deckel und dem Boden des Kastens und zwischen den Bereichen sichergestellt ist, um einen Gasverlust und damit einen Strömungsgeschwindigkeitsverlust zu vermeiden.
Eine Ausführungsform wird nunmehr in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Anlage;
Fig. 2 einen Querschnitt eines Bereichs der Anlage.
Der in Fig. 1 gezeigte Tunnel ist zum kontinuierlichen Kühlen eines gemeinsam extrudierten Produkts bestimmt, das kontinuierlich aus einem nicht gezeigten Extruder stromaufwärts von dem Tunnel in der Extrudierrichtung (die durch einen Pfeil bezeichnet ist) kommt. Der horizontale Tunnel in allgemein länglicher Form mit rechteckigem Querschnitt umfaßt drei Bereiche 1, 2, 3.
Das Produkt 10 ruht auf einem Band 11, das am Boden des Tunnels im wesentlichen mit derselben Länge wie die Innenlänge des Tunnels angeordnet ist. Dieses Band wird kontinuierlich mittels einer nicht dargestellten Einrichtung vom Typ einer durch einen Motor angetriebenen Antriebstrommel zum Ausführen einer Translationsbewegung angetrieben.
Das Band 11 kann aus Glasfasermaterial bestehen, das mit Silikon bedeckt ist; es kann jedoch jegliches andere biegsame und hinsichtlich des sich auf tiefer Temperatur befindenden Produkts nicht klebende Material verwendet werden.
Der Tunnel besteht aus einem Boden 12 mit U-förmigem Querschnitt, der eine Rinne bildet, in der das Band 11 verläuft, wobei die unterschiedlichen Bereiche 1, 2, 3 durch den Deckel 13, 14, 15 bestimmt sind, der den Kasten dicht verschließt.
Die Wände des Bodens 12 und die Deckel 13, 14, 15 bestehen aus einem wärmeisolierenden Material, das üblicherweise für zu kühlendes Material verwendet wird.
In den Bereichen, wie beispielsweise in den Bereichen 1 und 3, wo keinerlei Fluid abgegeben wird, bestehen die Deckel aus einfachen ebenen Wänden; der Bereich 2 zum Kühlen durch Zerstäuben umfaßt einen Deckel in Form eines Kastens 14. Bei einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform umfaßt der Bereich 2 einen ebenen Deckel, der mit Verteilungseinrichtungen ausgestattet ist.
Eine nicht gezeigte Tieftemperaturfluidquelle versorgt über ein Elektroventil 16 eine Leitung 17, die das Tieftemperaturfluid bis zu einer Düsenverteilrampe 18 im Innern des Kastens 14 leitet. Die Rampe 18 kann zum Abgeben des Fluids auch in einfacher Weise mit Löchern versehen sein.
Die Deckel sind längs des Kastens mit Hilfe nicht gezeigter Scharniere angelenkt; der Deckel 13 ist in geschlossener Stellung und der Deckel 15 in offener Stellung gezeigt. Bei einer anderen Variante kann es vorgesehen sein, die Deckel aufzustellen.
Die Tunneleinheit ruht auf Füßen 19, deren Höhe an die Höhe des Ausgangs des Extruders angepaßt oder anpaßbar ist.
Als Dichtmittel für den Tunnel in seiner Längsrichtung können beiderseits des freien Durchlasses des Tunnels V-förmige Dichtungen vorgesehen sein, rohrförmige Kunststoff- oder elastische Dichtungen, die außerhalb des Kastens zwischen zwei Anschlägen eingeklemmt sind. Vorzugsweise wird ein Doppeldichtungssystem verwendet, um eine vollständige Abdichtung für das kalte Gas sicherzustellen.
Aus Fig. 2 geht hervor, daß der U-förmige Kasten 12 und der Deckel 13 auf dem Doppeldichtungssystem ruhen. Einerseits sind vorzugsweise aus Metall bestehende V-förmige Dichtungen 20, 21, die bei Kälte biegsam bleiben, zwischen dem Deckel und den oberen Wänden des U-förmigen Kastens angeordnet.
Andererseits sind aus Kunststoffmaterial bestehende zylindrische Dichtungen 22, 23 vorgesehen, die die Dichtigkeit durch Einklemmen zwischen einem Anschlag 24, der auf dem Deckel befestigt ist, und einem Träger 25, der auf dem Kasten befestigt ist, sicherzustellen.
Andere bekannte Abdichtungsmittel können eingesetzt werden.

Beispiel

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Kühlung eines mit 0,32 m/Sek. bei 130ºC außen und 110ºC innen coextrudierten gefüllten Biskuits durchgeführt.
Die Schneidtemperaturen können außen 60ºC und innen 40 bis 50ºC betragen.
Der Durchmesser des Biskuits beträgt 13 bis 14 mm und derjenige der Füllung 10 mm.
Die Kühlung wird mit einer Anlage wie der in Fig. 1 durchgeführt, wobei die Länge des Bereichs 1 1m, des Bereichs 2 2m und des Bereichs 3 5m und der Querschnitt des Durchlasses 4·5cm² betragen.
Das Material verbraucht 85 bis 100 Liter pro Stunde LN&sub2;.
Die Vorrichtung kann für extrudierte oder unter Druck geformte Biskuits verwendet werden.

Claims

1. Anlage zum kontinuierlichen Kühlen eines extrudierten oder in länglicher Form ausgebildeten Produktes (10) mit einem wärmeisolierte Wände aufweisenden länglichen Kasten (12), der einen innen liegenden Laufweg umgibt, der einen stromaufwärtigen Bereich (1), einen zentralen Bereich (2) und einen stromabwärtigen Bereich (3) umfaßt, mit einer Einrichtung (11) zum Fördern des Produkts längs des Laufweges, wobei der zentrale Bereich (2) eine Einrichtung (18) zum Spritzen eines Tieftemperaturfluides auf den Laufweg des Produktes umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufweg gerade ist und sich in einer U-förmigen Bodenstruktur (12) befindet, die eine Rinne kleinen Querschnitts bildet, in der ein Förderband (11) verläuft, das die Fördereinrichtung bildet, und die durch eine einen abnehmbaren Deckel bildende obere Struktur (13, 14, 15) dicht verschlossen ist, und daß die Struktur des zentralen Bereichs (2) die Einrichtung zum Zerstäuben und Sprühen des Tieftemperaturfluids in flüssiger oder fester Form gegen das Förderband (11) umfaßt, wobei die Einrichtung eine Zerstäubungseinrichtung ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (11) ein Endlosförderband ist und im wesentlichen dieselbe Länge wie die Rinne hat.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rinne etwa den 5- bis 30-fachen Querschnitt wie das zu kühlende Produkt (10) hat.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Struktur des zentralen Bereichs (2) eine Rampe (18) zum Zerstäuben des in flüssiger oder fester Form vorliegenden Tieftemperaturfluides trägt.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die oberen Strukturen (13, 15) der stromaufwärtigen (1) und stromabwärtigen (3) Bereiche eben und seitlich verschwenkbar auf dem Kasten angebracht sind.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Struktur (14) des zentralen Bereichs (2) in Gestalt eines umgekehrten Kastens (14) ausgebildet ist, der die Zerstäuberrampe (18) umfaßt.

7. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tieftemperaturfluid Stickstoff oder Kohlendioxyd ist.