Fotos: Messer Group Klimatechnik Climate Technology (Sublimation). Während dieses Vorganges wird die Kälteener-gie an das Produkt abgegeben. Trockeneispartikel können in Formfleisch allerdings kleine Bläschen erzeugen, wenn beim Formen noch Partikel im Pro-dukt vorhanden sind. Das lässt sich vermeiden, wenn das Pro-dukt nach dem Mischen ruhen kann, bis das sublimierte Gas ausgedampft ist. Statt CO2 kann auch Stickstoff verwendet wer-den. Stickstoff löst sich in Wasser kaum und ist zudem pH-neutral. Seine Temperatur beträgt bei der Einspritzung etwa -196°C. Wegen des enormen Tempera-turgefälles verdampft flüssiger Stickstoff sehr schnell und gibt seine Kälte in kürzester Zeit an das Produkt ab. Beide Gase ha-ben einen Kälteinhalt von etwa 320 kJ pro kg. Deckel- oder Bodenkühlung Häufig wird die Gaskühlung in den Deckel der Anlage in-tegriert. Das Einbringen von Kältemittel von oben auf das Produkt oder direkt zwischen die Mischerwellen wird als gute und einfache technische Lösung angesehen. Allerdings hat die Deckelinstallation kon-struktionsbedingte 30 1/2014 Nachteile. Weil der Deckel beweglich sein muss, strömt das Gas durch einen ebenfalls beweglichen Metallschlauch ein. Dieser wird jedoch durch die Bewe-gung stark beansprucht, er ver-schleißt und muss deshalb oft ausgetauscht werden. Außer-dem kann sich unerwünschtes Kondensat auf der Einspritz-ausrüstung bilden und von dort in den Mischer fallen, was schon aus Gründen der Hygi-ene unerwünscht ist. Darüber hinaus ist der Gasverbrauch re-lativ hoch: Zum einen lässt sich mit diesem Verfahren nur die Verdampfungskälte des Stick-stoffs oder die Sublimationskäl-te des Kohlendioxids nutzen. Zum anderen kann das Absau-gen des Gases nur von oben und damit in der Nähe der Ein-bringdüsen erfolgen. Ein Teil des eingebrachten Gases und mit ihm der Kälte geht so ver-loren, bevor sie den Mischer-inhalt erreicht. Deshalb ist es in der Regel effizienter, das Gas durch Düsen im Trogboden in das Produkt einzuspritzen. Damit ist ein großer Abstand zur Absaugvorrichtung au-tomatisch gegeben. Das Gas bewegt sich in der „richtigen“ Richtung, von unten nach oben, und kann seine Kälte vollstän-dig an das Produkt abgeben, bevor es abgesaugt wird. Technik des Einbringens Alle Verfahrensvarianten müs-sen hygienegerecht sein und den hohen Anforderungen ei-ner industriellen Lebensmittel-produktion entsprechen. Wird bei der Deckel- oder Topküh-lung Stickstoff verwendet, be-steht das Eintragsystem in der Regel aus einem Sprühbalken mit Einzeldüsen, z. B. in Form eines Rechens. Bei Deckel-Kühlung mit Koh-lendioxid werden Schneehör-ner verwendet. Sie sind für dieses Kühlmedium besser ge-eignet als reine Düsen. Bei der Entspannung in Düsen würde das Kohlendioxid kleinste Tro-ckeneiskristalle bilden, die in kürzester Zeit in die Gasform übergehen (sublimieren) und vom Absauggebläse abgezo-gen würden. Die nutzbare Käl-teenergie wäre dann deutlich geringer. Herkömmliche Dü-sen für das Einbringen des Ga-ses durch den Trogboden sind offen und werden mit Gefälle eingebaut, damit Produktreste in den Mischer zurückfließen können. Die Clapet-Düsen von Messer verfügen dagegen über ein integriertes, federbelastetes Rückschlagventil. Sie sind wasserdicht und ver-hindern den Eintritt von Pro-duktresten, selbst wenn es sich um Flüssigkeiten handelt. Die Clapet-Düsen öffnen eigenme-substantially dependent on the geometry of the machine, the type of gas input and the type of gas itself. The aim is to ensu-re that the liquid gas is distrib- uted uniformly inside the mixer. A distinction is drawn, on the one hand, between top or bottom cooling and, on the other hand, between cooling with nitrogen or carbon dioxide. Moreover, the cooling system must not hinder access to the machine and must come up to the product-specific requirements for hygiene. Advantages of gas cooling As mentioned above, there are a number of reasons for choosing a method based on cryogenic gas-es for cooling mixers in the food industry. The most important of these are the preservation of quality, the reduction of resour-ces and the increase in produc-tivity due to process automation or to better utilisation of machine capacity. The low temperature of the gases and their direct in-troduction into the mixer ensure that cooling occurs as rapidly as possible, thus shortening the process. The amount and time of gas input can be accurately metered, which makes a very precise temperature con-trol possible. Direct contact with the product also allows optimal energy utilisation of the coolant. Frequently there is no alterna-tive: Gas cooling is, for example, the only viable process for the production of products such as reformed meat. In many cases, the process-reliable cooling sys-tem is mandatory by law and can only be accomplished reliably with gases. The coolant supply system is remarkably simple to install and can also be retrofit-ted to existing facilities without any problems. With this com-bination of advantages, mixer cooling with cryogenic gases has proven to be the superior solu- tion in most processes. The Cla-pet nozzles and Variomix pro-cesses developed by Messer are optimised for efficient cooling and the largest possible level of automation. They build on our comprehensive know-how in this area and give the user ac-cess to simple and (quality) as- sured utilisation of gas tech- nology with the highest degree of cost effectiveness. Nitrogen or carbon dioxide With regard to the heat balance for refrigeration, there are practi-cally no differences between nitrogen and carbon dioxide. Common to both gases is that they are stored in liquid form in a pressure vessel. Because the coolant is in direct contact with the product, the different prop-erties of the two gases must be considered in its selection. Carbon dioxide (CO2) has a bac-teriostatic effect, and so impedes the growth and reproduction of germs. It dissolves in liquids and, as it does so, turns into carbonic acid, which lowers the pH value. When it is introduced into the mixing trough, expansion in the nozzle turns it into dry ice snow with a temperature of about -78°C. During the process the snow transforms into gas (sublima-tion) and the cooling energy is transferred to the product. Dry ice particles can, however, generate bubbles in reformed meat if particles are still present in the product when it is re- formed. This can be prevented by allowing the product to rest after mixing until the sublimed gas has completely evaporated out of it. As an alternative to CO2, nitrogen can be used. Nitrogen barely dissolves in water and, in addition, is pH-neutral. Its temperature on in-jection is about minus 196°C. Because of the enormous tem-perature gradient, liquid nitro-gen evaporates very quickly and yields its coldness to the product in a very short time. Both gases have a cold content of about 320 kJ per kg. Clapet-Düsen bei Fleischmischer mit Füssigstickstoffkühlung Clapet nozzles installed on a mixer with liquid Nitrogen cooling
FT_01_2014
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