Vorrichtung zum Erwärmen und/oder Abkühlen einer durchmischbaren Masse

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (01, 17) zum Erwärmen und/oder Abkühlen einer durchmischbaren Masse mit einem Rührgefäß (02), in dem die Masse aufgenommen werden kann, und einem rotatorisch antreibbaren Rührwerk (03, 18), durch dessen Antrieb die Masse durchmischt werden kann. Im Rührgefäß (02) ist dabei ein feststehender Wärmetauscher (11) angeordnet, der innenseitig von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird, und an dem außenseitig die zu erwärmende und/oder abzukühlende Masse zur Anlage kommen kann.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen und/oder Abkühlen einer durchmischbaren Masse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, in Gemeinschaftsverpflegungseinrichtungen (z.B. Kantinen von Großbetrieben oder Krankenhäusern) eingesetzt, um Lebensmittel zuzubereiten. Die Zubereitung der Lebensmittel kann dabei entweder durch Erwärmen der Speisen erfolgen, um beispielsweise eine Kochung zu erreichen.

[0003] Zugleich ist es mit gattungsgemäßen Vorrichtungen aber auch möglich die durchmischbare Masse abzukühlen. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn ein sogenanntes "Cook and Chill"-Verfahren eingesetzt werden soll. Bei diesen Verfahren werden die Speisen nur wochentags zubereitet, wobei die für das Wochenende erforderlichen Portionen in dieser Zeit vorgekocht werden. Nach Zubereitung der vorgekochten Speisemengen wird diese auf eine Temperatur von unterhalb 8° C heruntergekühlt und bei einer Kühltemperatur unter 8° C gelagert. Dabei sollte eine Temperatur von 3° C zumindest einmal kurz unterschritten werden.

[0004] Die Speisemasse kann dann zum Verzehr an den Wochenenden im Ganzen oder portionsweise aufgewärmt werden.

[0005] Ein Problem beim Erwärmen bzw. Abkühlen von durchmischbaren Massen, insbesondere Lebensmitteln, ist es, dass der Masse in möglichst kurzer Zeit eine möglichst große Wärmemenge zugeführt (erwärmen) oder entzogen (abkühlen) werden soll. Die maximale Differenztemperatur zwischen dem Heizmedium oder Kühlmedium und der zu erwärmenden bzw. abzukühlenden Masse ist dabei vielfach begrenzt.

[0006] Zur Lösung dieses Problems schlägt die DE 101 06 087 C2 ein Rührwerk vor, das in der Art eines Wärmetauschers ausgebildet ist und von einem Kühl- bzw. Heizmedium durchströmt werden kann. Nachteilig an dieser Konstruktion ist es, dass das flüssige Kühl- bzw. Heizmedium mittels geeigneter Drehdurchführungen auf das rotatorisch angetriebene Rührwerk übertragen werden muss. Diese Drehdurchführungen für das Heiz- bzw. Kühlmedium sind konstruktiv außerordentlich aufwendig und vielfach störanfällig.

[0007] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine neue Vorrichtung zum Erwärmen und/oder Abkühlen einer durchmischbaren Masse vorzuschlagen, die einen einfacheren konstruktiven Aufbau erlaubt.

[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

[0009] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0010] Erfindungsgemäß wird im Rührgefäß der Vorrichtung ein feststehender Wärmetauscher angeordnet, der innenseitig von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird und an dem außenseitig die zu erwärmende bzw. abzukühlende Masse zur Anlage kommen kann. Durch den im Rührgefäß angeordneten Wärmetauscher wird die Oberfläche, die zum Wärmeübergang aus der zu erwärmenden bzw. abzukühlenden Masse zur Verfügung steht, erheblich vergrößert. Da der Wärmetauscher dabei feststehend im Rührgefäß angeordnet ist, entfällt eine aufwendige Drehdurchführung zur Übertragung des Wärmemittels auf den Wärmetauscher.

[0011] Als Wärmeübertragungsmedium können alle üblichen Kühl- oder Heizmedien, insbesondere Eiswasser, Wasser-Eis-Mischungen oder Glykol-Wasser-Mischungen bzw. Heißwasser oder Heißdampf eingesetzt werden.

[0012] Um mit der Vorrichtung sowohl aufheizen als auch abkühlen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mit der am Einlauf des Wärmetauschers zwischen Kühlmedium und Heizmedium umgeschaltet werden kann. Diese Umschalteinrichtung kann beispielsweise in der Art eines Mehrwegeventils ausgebildet sein, dessen Einlaufanschlüsse an eine Heißdampf- bzw. an eine Eiswasserquelle angeschlossen sind. Durch Umschalten des Mehrwegeventils kann dann wahlweise das Heizmedium oder das Kühlmedium in den Wärmetauscher übertragen werden.

[0013] Auf welche Weise der Wärmetauscher an der Vorrichtung gelagert ist, ist grundsätzlich beliebig. Um den Wärmetauscher in einfacher Weise reinigen und aus dem Rührgefäß entfernen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Wärmetauscher am Rührwerk, insbesondere am Rührwerkskopf, gelagert ist. Um dabei die Rotationsbewegung des Rührwerks relativ zum feststehenden Wärmetauscher zu ermöglichen, kann zwischen Wärmetauscher und Rührwerk ein Drehlager, beispielsweise eine Wälzlagerung, vorgesehen sein.

[0014] Ist der Wärmetauscher am Rührwerk gelagert, so kann der Wärmetauscher mit einem Abstützelement an der Vorrichtung feststehend abgestützt werden, um eine Relativbewegung zwischen Wärmetauscher und Rührgefäß auszuschließen. Das Abstützelement kann dazu beispielsweise am Rand des Rührgefäßes eingehängt werden.

[0015] In welcher Art der Wärmetauscher konstruktiv ausgebildet ist, ist grundsätzlich beliebig. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Herstellung des Wärmetauschers ein Doppelrohr verwendet, wobei das erste Rohr des Doppelrohrs als Vorlauf für das Wärmeübertragungsmedium dient und das zweite Rohr als Rücklauf des Wärmeübertragungsmediums eingesetzt wird. An jeweils einem Ende der beiden Rohre sind diese flüssigkeitsdicht miteinander verbunden, so dass im Ergebnis eine geschlossene Leitung im Wärmetauscher gebildet wird, durch die das Wärmeübertragungsmedium strömen kann.

[0016] Um eine möglichst große Oberfläche des Wärmetauschers zu realisieren, sollte dieser in der Art einer gewundenen Leitungsschlange ausgebildet sein. Die Anzahl der Windungen kann dabei in Abhängigkeit von der erforderlichen Wärmeübertragungsoberfläche erhöht werden.

[0017] Damit die Bewegung der Rührflügel des Rührwerks nicht unnötig stark eingeschränkt werden, ist es besonders vorteilhaft, dass der Wärmetauscher eine Zylinderform bildet. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Rührflügel des Rührwerks auf der Innenseite bzw. auf der Außenseite des Wärmetauschers entlang zylindrischer Bewegungsbahnen am Wärmetauscher vorbeigeführt werden.

[0018] Zur Realisierung dieses Bauprinzips sind unterschiedliche Konstruktionsweisen möglich. Nach einer ersten Konstruktionsweise ist ein Rührflügel vorgesehen, der den Wärmetauscher auf der Innenseite und auf der Außenseite umgreift. Zur Übertragung der Stellbewegung vom inneren Teil des Rührflügels auf den äußeren Teil des Rührflügels wird ein starres Verbindungselement, beispielsweise ein Steg, vorgesehen, das den Wärmetauscher auf der Unterseite oder auf der Oberseite umgreift.

[0019] Alternativ zu dieser Bauform ist es auch denkbar, dass mehrere, voneinander unabhängig antreibbare Rührflügel vorgesehen sind. Der innere Rührflügel wird dabei auf der Innenseite des Wärmetauschers vorbeigeführt und der äußere Rührflügel auf der Außenseite des Wärmetauschers bewegt.

[0020] Je nach Konstruktion des Rührwerks kann der Antrieb der inneren Rührflügel bzw. äußeren Rührflügel entweder von der Oberseite oder von der Unterseite der Vorrichtung aus erfolgen. Dabei ist es denkbar, dass entweder jeweils beide Antriebe von oben bzw. von unten mit den beiden Rührflügeln in Eingriff stehen oder alternativ dazu jeweils ein Rührflügel von oben und ein Rührflügel von unten angetrieben wird.

[0021] Um einen möglichst starken Durchmischungsgrad zu erreichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn der innere Rührflügel und der äußere Rührflügel gegenläufig antreibbar sind.

[0022] Um ein Ansetzen der zu erwärmenden bzw. abzukühlenden Masse am Wärmetauscher zumindest teilweise zu verhindern, kann am Rührflügel ein Abstreifelement vorgesehen werden, das bei Antrieb des Rührwerks in unmittelbarer Nähe des Wärmetauschers oder am Wärmetauscher anliegend geführt wird. Das Abstreifelement kann dabei beweglich am Rührflügel gelagert sein, so dass es während eines Umlaufs des Rührflügels unterschiedliche Positionen einnehmen kann. Auf diese Weise kann die Lage des Abstreifelements auf die relative Position zum Wärmetauscher abgestimmt werden.

[0023] Nachfolgend wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft erläutert.

[0024] Es zeigen:

Fig. 1

eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt;

Fig. 2

die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Ansicht von oben;

Fig. 3

das Rührwerk der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit Wärmetauscher in seitlicher Ansicht;

Fig. 4

das Rührwerk mit Wärmetauscher der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in perspektivischer Ansicht;

Fig. 5

den Wärmetauscher der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in perspektivischer Ansicht;

Fig. 6

eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Ansicht von oben.

[0025] In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform 01 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt dargestellt. Zur Aufnahme von Speisen bei der Speisezubereitung ist ein Rührgefäß 02 vorgesehen. Das Rührgefäß 02 ist an einem nicht dargestellten Kreislauf zur Zirkulation eines Wärmeübertragungsmediums angeschlossen, so dass das Rührgefäß 02 beheizt bzw. gekühlt werden kann.

[0026] Im Rührgefäß 02 ist ein rotatorisch antreibbares Rührwerk 03 angeordnet. Die Antriebswelle zum rotatorischen Antrieb des Rührwerks 03 kommt dabei von der Unterseite des Rührgefäßes 02 mit einer Hohlachse 04 des Rührwerks 03 in Eingriff und ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Zum Durchmischen der in das Rührgefäß 02 eingefüllten Speisen sind am Rührwerk 03 zwei innere Rührflügel 05 und 06 und zwei äußere Rührflügel 07 und 08 vorgesehen. Die inneren Rührflügel 05 und 06 sind jeweils über Stege 09 und 10 mit den jeweils zugeordneten äußeren Rührflügeln 07 und 08 starr verbunden.

[0027] Auf diese Weise wird zwischen dem inneren Rührflügel 05 und dem äußeren Rührflügel 07 bzw. dem inneren Rührflügel 06 und dem äußeren Rührflügel 08 jeweils ein Abstand gebildet, in dem ein feststehender Wärmetauscher 11 angeordnet ist. Der Wärmetauscher 11 kann wahlweise mit einem Kühlmedium gekühlt oder mit einem Heizmedium beheizt werden. Dazu ist am Einlauf des Wärmetauschers 11 ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Mehrwegeventil zur Umschaltung zwischen einer Eiswasserquelle und einer Heißwasserquelle vorgesehen. Das obere Ende des Wärmetauschers 11 ist mit einem Wälzlager am Rührwerkskopf 12 drehbar gelagert. Auf diese Weise kann der Wärmetauscher 11 gemeinsam mit dem Rührwerk 03 aus dem Rührgefäß 02 nach oben abgenommen werden.

[0028] Der Wärmetauscher 11 bildet eine mehrfach gewundene Leitungsschlange, die zylinderförmig geformt ist. Der Durchmesser der zylinderförmigen Leitungsschlange entspricht dem Durchmesser des Abstands zwischen den äußeren Rührflügeln 07 bzw. 08 zu den inneren Rührflügeln 05 und 06.

[0029] In Fig. 2 ist die Vorrichtung 01 in Ansicht von oben dargestellt. Im kreiszylindrischen Rührgefäß 02 rotiert das Rührwerk 03 mit den Rührflügeln 05, 06, 07 und 08, wobei die im Rührgefäß 02 enthaltenen Speisen umgewälzt und mit Abstreifern 13 von den Wandungen des Rührgefäßes 02 abgestriffen werden. Der Wärmetauscher 03 ist aus einem Doppelrohr gefertigt, dessen beide Rohre als Vorlauf bzw. Rücklauf für das Wärmeübertragungsmedium dienen. Die beiden Enden 14 und 15 des Doppelrohrs werden an einen Wärmemittelkreislauf, beispielsweise einen Eiswasserkreislauf, angeschlossen. Die Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums im Doppelrohr des Wärmetauschers 03 wird durch die Pfeile 16 angedeutet.

[0030] In Fig. 3 und Fig. 4 ist das Rührwerk 03 mit seinen verschiedenen Komponenten in seitlicher Ansicht und in perspektivischer Ansicht dargestellt.

[0031] Fig. 5 zeigt den Wärmetauscher 03, der von einer zylindrisch geformten Leitungsschlange gebildet wird. Die beiden Rohre des Wärmetauschers 03 laufen dabei jeweils parallel zueinander und sind am unteren Ende des Wärmetauschers 03 Flüssigkeitsdicht miteinander verbunden, so dass das Wärmeübertragungsmedium am Ende aus dem Vorlaufrohr in das Rücklaufrohr überströmen kann.

[0032] In Fig. 6 ist eine zweite Ausführungsform 17 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Ansicht von oben dargestellt. Das Rührgefäß 02 und der Wärmetauscher 11 sind dabei im Wesentlichen baugleich zur Ausführungsform 01.

[0033] Zur Durchmischung der Speisen ist ein Rührwerk 18 mit zwei gemeinsam antreibbaren inneren Rührflügeln 19 und 20 und zwei gemeinsam antreibbaren äußeren Rührflügeln 21 und 22 vorgesehen. Zum Antrieb der inneren Rührflügel 19 und 20 bzw. zum Antrieb der äußeren Rührflügel 21 und 22 sind jeweils getrennte Antriebsmotoren vorhanden, so dass die inneren Rührflügel 19 und 20 einerseits und die äußeren Rührflügel 21 und 22 andererseits mit gegenläufigen Umlaufrichtungen angetrieben werden können. Zur Übertragung der Antriebsbewegung von der inneren Hohlwelle auf die äußeren Rührflügel 21 und 22 sind Stege 23 und 24 vorgesehen, die sich unterhalb des Wärmetauschers 11 parallel zum Boden des Rührgefäßes 02 von der Mittelachse zu den äußeren Rührflügeln 21 und 22 erstrecken.

[0034] An den äußeren Rührflügeln 21 und 22 bzw. an den Stegen 23 und 24 sind wiederum Abstreifer 13 befestigt, mit denen die zu erwärmenden bzw. zu kühlenden Speisen von der Innenwandung des Rührgefäßes 02 abgestriffen werden können. An der Außenseite der inneren Rührflügel 19 und 20 sind zudem Abstreifer 25 befestigt, die auf der Innenseite des Wärmetauschers 03 zur Anlage kommen und dort den Speisebrei abstreifen. Die Abstreifer 25 sind dabei federnd elastisch gelagert, um sich beim Umlauf jeweils an den Durchmesser des Wärmetauschers 11 anpassen zu können.

[0035] Auch an der Innenseite der äußeren Rührflügeln 21 und 22 können bei Bedarf Abstreifer befestigt werden, die auf der Außenseite des Wärmetauschers 03 zur Anlage kommen und dort den Speisebrei abstreifen.

Ansprüche

1. Vorrichtung (01, 17) zum Erwärmen und/oder Abkühlen einer durchmischbaren Masse mit einem Rührgefäß (02), in dem die Masse aufgenommen werden kann, und einem rotatorisch antreibbaren Rührwerk (03, 18), durch dessen Antrieb die Masse durchmischt werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Rührgefäß (02) ein feststehender Wärmetauscher (11) angeordnet ist, der innenseitig von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird, und an dem außenseitig die zu erwärmende und/oder abzukühlende Masse zur Anlage kommen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Wärmeübertragungsmedium ein Kühlmedium, insbesondere Eiswasser, eine Glykol-Wasser-Mischung oder eine Wasser-Eis-Mischung, verwendbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Wärmeübertragungsmedium ein Heizmedium, insbesondere Heißwasser oder Heißdampf, verwendbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Umschalteinrichtung, insbesondere ein Mehrwegeventil, vorgesehen ist, durch dessen Betätigung am Einlauf (14) des Wärmetauschers (11) zwischen Kühlmedium und Heizmedium umschaltbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmetauscher (11) am Rührwerk (03, 18), insbesondere am Rührwerkskopf (12), gelagert ist, wobei das Rührwerk (03, 18) relativ zum Wärmetauscher (11) rotatorisch antreibbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmetauscher (11) mit einem Abstützelement feststehend an der Vorrichtung (01, 17), insbesondere am oberen Rand des Rührgefäßes (02), abgestützt werden kann.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmetauscher (11) von einem Doppelrohr gebildet wird, wobei das erste Rohr als Vorlauf für das Wärmeübertragungsmedium dient, und wobei das zweite Rohr als Rücklauf für das Wärmeübertragungsmedium dient, und wobei erstes Rohr und zweites Rohr zu einer geschlossenen Leitung verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmetauscher (11) in der Art einer mehrfach gewunden Leitungsschlange ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmetauscher (11) eine Zylinderform bildet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Außendurchmesser des zylindrischen Wärmetauschers (11) kleiner als der Außendurchmesser des Rührwerks (03, 18) ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rührflügel (05, 06, 07, 08, 19, 20, 21, 22) des Rührwerks (03, 18) den Wärmetauscher (11) auf der Innenseite und auf der Außenseite umgreifen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die inneren Rührflügel (05, 06) mit den äußeren Rührflügel (07, 08) starr, insbesondere mit Stegen (09, 10), verbunden sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwei unabhängig voneinander antreibbare Rührflügel (19, 20, 21, 22) vorgesehen sind, wobei zumindest ein innerer Rührflügel (19, 20) auf der Innenseite des Wärmetauschers (11) angeordnet ist, und wobei zumindest ein äußerer Rührflügel (21, 22) auf der Außenseite des Wärmetauschers (11) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb innerer Rührflügel (19, 20) und/oder der Antrieb äußerer Rührflügel (21, 22) von der Oberseite der Vorrichtung (17) aus erfolgt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb innerer Rührflügel (19, 20) und/oder der Antrieb äußerer Rührflügel (21, 22) von der Unterseite der Vorrichtung (17) aus erfolgt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb innerer Rührflügel (19, 20) und/oder der Antrieb äußerer Rührflügel (21, 22) von der gleichen Seite der Vorrichtung (17) aus erfolgt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb innerer Rührflügel (19, 20) und/oder der Antrieb äußerer Rührflügel (21, 22) von unterschiedlichen Seiten der Vorrichtung (17) aus erfolgt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass der innere Rührflügel (19, 20) und der äußere Rührflügel (21, 22) gegenläufig antreibbar sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass an zumindest einem Rührflügel (19, 20) zumindest ein Abstreifelement (25) vorgesehen ist, das bei Antrieb des Rührwerks in unmittelbare Nähe des Wärmetauschers (11) und/oder am Wärmetauscher (11) anliegend geführt wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abstreifelement (25) beweglich am Rührflügel (19, 20) gelagert ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Vorrichtung (01, 17) ein Temperatursensor vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Vorrichtung (01, 17) ein Eingreifschutzelement vorgesehen ist, mit dem die Öffnung des Rührgefäßes (02) abgedeckt werden kann.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rührwerk (03, 18) mit zumindest einem Antriebsmotor antreibbar ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rührwerk (03, 18) in einem "Autoreverse"-Antriebsmodus betreibbar ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rührgefäß (02) ebenfalls geheizt oder gekühlt werden kann.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (01, 17) zur Zubereitung von Lebensmitteln, insbesondere Speisen, vorgesehen ist.

Zeichnung