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Induktive Ablösung der Eispartikel bei der Herstellung von Eisbrei

Ref-Nr: TA-12/094TLB


Kurzfassung

Eisbrei findet in der Industrie Verwendung als umweltfreundlicher Kälteträger in der Kühlung von Lebensmitteln und in der Klimatisierung von Gebäuden. Am Institut für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik der Hochschule Karlsruhe wurden diverse neue Verfahren zur Produktion von Eisbrei entwickelt, die alle darauf abzielen, mechanische Bauteile im Eisbreireaktor weitgehend entbehrlich zu machen. Damit geht in der Regel eine energieeffizientere Produktion einher.


Hintergrund

Eisbrei findet Verwendung als umweltfreundlicher Kälteträger in der Kühlung von Lebensmitteln und in der Klimatisierung von Gebäuden. Er besteht aus einem Gemisch aus Wasser, Eispartikeln und einem Zusatzstoff (z. B. Salz oder Ethanol), der den Gefrierpunkt des Gemisches senkt. Eisbrei hat eine sehr hohe Energiedichte und einen hohen Wärmeübergang. Dadurch lassen sich Rohrdimensionen und Pumpleistung in Kälteanlagen signifikant verringern.


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Problemstellung

Damit sich in einem Kälteträger-Gemisch Eispartikel bilden, werden in Kompressionsanlagen üblicherweise Wärmeübertrager eingesetzt. Diese entziehen dem Gemisch Wärmeenergie und übertragen diese an einen separaten Kältemittel-Kreislauf. An der Oberfläche der Wärmeübertrager bilden sich Eisplatten. Das Ablösen und Zerkleinern der Eisplatten erfolgt meist mechanisch. Daraus resultiert ein hoher Verschleiß der notwendigen mechanischen Bauteile.


Lösung

An der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft wurde ein Verfahren entwickelt, das den Wartungsaufwand der Anlagen bei der Eisbreierzeugung erheblich verringert.
Als Eisbreigenerator ist ein Wärmeübertrager im Kälteträger-Gemisch so angeordnet, dass eine Oberfläche direkten Kontakt zu dem Kälteträger-Gemisch hat. In diese Oberfläche sind ferromagnetische Stifte eingelassen. Die Stifte ragen durch den Wärmeübertrager in den darunter liegenden, separaten Kältemittel-Kreislauf. Dadurch wird die Temperatur der Stifte effizient gesenkt. Wenn die Temperatur der Stifte unter den Gefrierpunkt des Kälteträger-Gemisches sinkt, bilden sich an den Flächen der Stifte, die in Kontakt mit dem Gemisch stehen, Eispartikel. Die Größe der Partikel wird durch die Größe der Kontaktfläche zwischen Stift und Kälteträger-Gemisch beeinflusst. Zusätzlich kann die Größe durch den Zeitpunkt der Ablösung gesteuert werden. Die Ablösung erfolgt durch einen Induktor, der in der Nähe des Wärmeübertragers angeordnet ist. Durch Anlegen eines Wechselfeldes am Induktor erwärmen sich die ferromagnetischen Stifte. Die am Stift haftenden Eiskristalle schmelzen. Die Eispartikel lösen sich ab und steigen im Gemisch nach oben. Sie haben somit keinen direkten Kontakt mehr mit der Oberfläche des Wärmeübertragers. Auch in der Umgebung der Stifte können keine Eiskristalle an der Oberfläche anhaften, da diese zusätzlich eisabweisend gestaltet ist. Die Stifte sind so dimensioniert, dass sich Eispartikel in der gewünschten Größe bilden können, aber die Erwärmung der Stifte nicht zu einer bedeutenden Temperaturerhöhung im Gemisch führt. Durch die gezielte lokale Ablösung ohne bewegliche Teile verringert sich die zur Kühlung benötigte Energie.


Vorteile

  • Keine mechanischen Teile im Eisbrei-Generator
  • Deutliche Verlängerung der Wartungsintervalle
  • Keine Energiezufuhr für die Zerkleinerung von Eisplatten notwendig
  • Kein Wärmeeintrag durch bewegte Teile im Eisbrei-Generator
  • Gezielte lokale Ablösung der Eispartikel

Anwendungsbereiche

Herstellung von Eisbrei.


Service

Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und sucht Unternehmen für die industrielle Umsetzung.


Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH

Dr.-Ing. Hubert Siller
+ 49 721 790 040
hsiller@tlb.de
www.tlb.de
Adresse
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe



Patentsituation

  • DE 10 2012 218 349 erteilt

Stichworte

Eisbrei, Kältemittel, Kühlung, Klimatisierung

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsführerin)

c/o TransMIT GmbH
Kerkrader Straße 3
D-35394 Gießen