Kühl-Förderschnecke

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Transportieren und Kühlen von empfindlichem und verderblichem Gut, insbesondere von geschnitzeltem Roh-Gemüse, Roh-Salaten und Pilzen unter Einsatz einer Schräg-Förderschnecke mit Aufgabetrichter, sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Kühlschnecke.

Roh-Gemüse und Roh-Salate, also geschnittene beziehungsweise geschnitzelte Gurken, Tomaten, Paprika, Radieschen, Mohrrüben, Rote Rüben, Kohl, Kresse etc. müssen nicht nur sofort nach dem Schneiden weiterverarbeitet, sondern auch stets gekühlt werden. So kommen die einzelnen Produkte bereits schon gekühlt in die Bearbeitungstation, die jedoch nahezu Raumtemperatur aufweist. Nach dem Bearbeiten - Säubern, Waschen, Zertrennen - müssen die einzelnen Gemüse und Salatsorten, die in der Zwischenzeit nahezu Raumtemperatur angenommen haben, wieder heruntergekühlt werden auf eine Temperatur, die zwischen 1 C und 4 C liegen soll. Gleichzeitig ist es erwünscht, die verschiedenen Produkte zur Herstellung von Mischsalaten zu vermischen und sodann einer Abpackstation zuzuleiten. Zweckmäßigerweise soll dieser gesamte Vorgang nach dem Zerschneiden, also Abkühlen, Mischen und Abpacken, maschinell erfolgen, nicht nur weil das Arbeiten mit dem kalten Gut schwierig und Bedienkräften kaum zumutbar ist, sondern um auch die Hygienevorschriften für die Bearbeitung derartiger Produkte einhalten zu können.

Bei den bisherigen Anlagen stellte das Kühlen und Mischen des zu verarbeitenden Gutes stets einen Engpaß dar, da insbesondere das Kühlen je nach dem angelieferten Material und dessen Volumen eine bestimmte Zeit benötigt. In der gleichen Zeit können andere Produkte schon heruntergekühlt sein und zur Mischung bereit stehen, wobei jedoch die Mischung erst dann durchgeführt werden kann, wenn sämtliche Einzelprodukte die notwendige niedere Temperatur erreicht haben.

Das Mischen selbst bereitet auch dadurch Schwierigkeiten, daß die beispielsweise oben angeführten Nahrungsmittel sehr wasserhaltig sind, daher leicht zerquetscht werden können und dann unappetitlich aussehen beziehungsweise für den Verzehr kaum noch geeignet sind. Die bisher benutzten Mischgeräte konnten daher nur sehr geringe Mengen aufnehmen und diese auch nur diskontinuierlich verarbeiten. Bei diesem Mischen bestand darüber hinaus noch die Gefahr, daß sich das Gut wieder unzulässig erwärmt beziehungsweise sich während dieses Vorganges der Mikrobenbefall deutlich erhöht.

Hinzu kommt noch, daß das gemischte Gut der Abpackstation zugeleitet werden muß, was in aller Regel mit einem Hochfördern des Gutes in den Trichter der Abpackstation verbunden ist. Die bisher hierfür verwendeten Elevatoren konnten zwar das Gut in gewünschter Weise hochbefördern, jedoch erwärmte sich das Gut über die Förderzeit wiederum in unzulässiger Weise. Dies insbesondere dann, wenn auf einem der Bearbeitungswege eine Stockung eintrat, so daß die Rohprodukte nicht kontinuierlich weggearbeitet werden konnten.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Einrichtung zum Transportieren beziehungsweise Hochfördern und Kühlen, wie auch zum gleichzeitigen Mischen von derartigen Produkten anzugeben, mit der nicht nur ein kontinuierliches Arbeiten möglich ist, sondern bei der auch das stete Kühlen beziehungsweise Kühlhalten gewährleiset ist. Gelöst wird die Aufgabe durch eine Schräg-Förderschnecke, deren an den Aufgabetrichter anschließendes Schneckengehäuse mit einem wärmeisolierenden Mantel versehen und trogförmig ausgebildet ist, bei der die Schnecke mit Abstand vom Trogboden verläuft und an den Kanten abgerundet verdickt ist und bei der zwischen einem den Trog abschließenden, ebenfalls wärmeisolierten Deckel und der Schnecke ein Sprührohr zum Einleiten von flüssigem und/oder gasförmigem Kältemittel in das Schneckeninnere vorgesehen ist.

Nicht mehr also wie bisher werden die einzelnen Produktteile separat für sich gekühlt, sondern sämtliche Produkte werden in den Aufgabetrichter einer Kühl- und Mischschnecke geführt und innerhalb dieser Förderschnecke sowohl miteinander vermengt, wie auch intensiv gekühlt. Selbstverständlich werden die ankommenden Einzelprodukte bereits schon kühl gehalten, beispielsweise indem sie in einem Kühltunnel dem Aufgabetrichter zugeführt werden oder ganz allgemein der Zuführraum kühlgehalten wird. Das Herunterkühlen auf die oben erwähnte gewünschte Temperatur zwischen 1 C und 4 C erfolgt jedoch erst beim Fördern in der Misch- und Kühlschnecke, die das Gut zur Abpackstation führt. Es erfolgt also im Zuge der Verarbeitung beziehungsweise Bearbeitung ein stetiges Herunterkühlen von der Temperatur, die die einzelnen Produkte bei der Anlieferung haben, bis zu der optimalen Temperatur zwischen 1 C und 4 C an der Abpackstation. Die bisher kaum vermeidbaren TemperaturSchwankungen, die stets mit einer Qualitätseinbuße der bearbeiteten Produkte einhergingen, werden dadurch mit Sicherheit vermieden.

Außerdem ist nunmehr auch ein durchgehend kontinuierliches Arbeiten möglich, da die einzelnen Produkte gemeinsam dem Aufgabetrichter der Misch- und Kühlschnecke zugeleitet werden können und dort im kontinuierlichen Vorgang gemischt wie auch gekühlt werden. Stockungen, die durch den bisher notwendigen diskontinuierlichen Mischbetrieb auftraten, sind damit auch vermieden. Vermieden wird damit selbstverständlich auch eine weitere, durch die Verweildauer dieser sehr verderblichen Lebensmittel einhergehenden Qualitätseinbuße.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß mit der Vorrichtung nach der Erfindung nicht nur ein Kühlen des eingangs erwähnten Gutes möglich ist, sondern auch Schockfrosten dieses Gutes wie auch weiterer zum Frosten geeigneter Lebensmittel. Hierzu muß lediglich über das Sprührohr flüssiges Kältemittel, beispielsweise flüssiger Stickstoff oder flüssiger Sauerstoff, auf das zu frostende Gut aufgesprüht werden. Hierbei sind ohne Schwierigkeiten Temperaturen bis -130°C bei Gefriergeschwindigkeiten bis 100 cm/h zu erreichen.

Schneckenförderer gehören selbstverständlich bereits zum Stande der Technik, auch Schneckenförderer, in denen das zu fördernde Gut gekühlt werden kann. So ist beispielsweise nach der DE-OS 30 37 599 ein Schneckenförderer mit einer in einem Trog gelagerter Schnecke bekannt, bei der nicht nur der Trog mit einem Doppelmantel zur Führung eines Wärmeaustauschmediums, also auch eines Kühlmediums, versehen ist, sondern auch im Bereich des Schneckenganges Rohre angeordnet sind, die vom gleichen Medium durchströmt werden können. Ein derartiger bekannter Schneckenföderer ist jedoch zum Schräg fördern und gleichzeitigen Mischen des empfindlichen, eingangs beschriebenen Gutes nicht geeignet, da die eingefügten Rohre dieses Gut zerquetschen und damit unbrauchbar machen würden und da auch der Wärmeaustausch zwischen dem Mantel beziehungsweise den Rohren und dem Fördergut viel zu gering ist, um innerhalb der kurzen zur Verfügung stehenden Wegstrecke beziehungsweise innerhalb der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit das Fördergut um die gewünschte Temperaturspanne von 10 C bis 15 °C herunterzukühlen. Dieser kurze Weg von knapp 2 bis 3 m beziehungsweise diese kurze zur Verfügung stehende Zeit ist jedoch dadurch vorgegeben, daß bei längerer Einwirkungsdauer der Schnecke auf das zu fördernde Gut eine Qualitätsminderung kaum zu vermeiden ist, da der stete Druck der Förderschnecke doch Schäden hervorrufen würde. Hinsichtlich des oben angeführten geringen Wärmeaustausches ist zu berücksichtigen, daß die Temperatur des Wärmeaustauschmediums des hohen Wassergehaltes des zu fördernden Gutes wegen nicht wesentlich unter 0 C liegen darf. Die Temperaturdifferenz zwischen dem eingefüllten Gut und dem Wäremaustauschmedium ist daher äußerst gering, so daß ein Abkühlen des Gutes über den gesamten Querschnitt des Förderflusses innerhalb der angesprochenen kurzen Weglänge nicht möglich ist.

Die Erfindung geht hingegen den umgekehrten Weg: Statt den Trog zu kühlen, wird der Trog wärmeisolierend ausgeführt und das Gut direkt durch Einleiten von flüssigem und/oder gasförmigem Kältemittel gekühlt. Zwar sind auch schon Schneckenförderer bekannt, bei denen in die Förderschnecke Flüssigkeit eingeleitet wird (FR-PS 751 884), jedoch dient hier die Flüssigkeit zum Einleiten eines Umwandlungsprozesses des Fördergutes. Nach der Erfindung hingegen wird beim Kühlen flüssiges Kältemittel nur dann eingeführt, wenn extreme Situationen auftreten, also verhältnismäßig warmes Fördergut eingefüllt wird; tritt jedoch eine Stockung bei der Förderung ein, so wird, um ein Erfrieren des Gutes zu vermeiden, nur gasförmiges Kältemittel eingedüst. Beim Frosten allerdings wird, um die erforderliche schnelle Abkühlung zu erreichen, stets flüssiges Kältemittel aufgesprüht.

Bei den üblichen bekannten Schneckenförderern ist man bestrebt. Schnecke und Trog so auszubilden, daß die Schraubenfläche der Schnecke mit ihrer Rundung direkt an der umfassenden Rundung des Trogs, also mit möglichst geringem Spiel, anschließt. Nach allgemeiner Lehrmeinung ist sonst erhöhter Abrieb und ein Zermahlen des zu fördernden Gutes zu erwarten. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß diese Lehrmeinung hier nicht zutrifft, sondern daß dieses zu fördernde Sondergut bei einer Förderschnecke in üblicher Bauart zerquetscht, unansehnlich und kaum noch genießbar wird. Gerade der vergrößerte Abstand zwischen der Schraubenfläche und der umfassenden Trogfläche, der nach der Erfindung etwa der doppelten Dicke des Fördergutes entsprechen soll, bewirkt überraschenderweise, daß die Produkte praktisch ohne Quetschstellen und auch gut durchmischt zum Auslauf der Kühlschnecke gefördert werden. Hierzu trägt sicherlich auch die erfindungsgemäße Ausbildung der Kanten bei, die abgerundet verdickt sein sollen. Ein Einschneiden dieser Kanten in das zu fördernde Gut wird dadurch vermieden. Möglich ist auch, daß der gute Misch- und Fördereffekt durch die gleichzeitige Kühlung hervorgerufen wird, die die einzelnen Produkte etwas versteift und damit besser förderfähig macht.

Diese Kühlung ergibt sich nicht nur dadurch, daß der gesamte Förderweg des Gutes kühl gehalten wird, sondern auch dadurch, daß einem weiteren Merkmal der Erfindung nach die Steigung der Wendel der Schnecke nach dem Aufgabetrichter deutlich größer wird als innerhalb dieses Aufgabetrichters, so daß das zu kühlende Gut aufgelockert wird und allseitig von den kühlenden Gasen umströmt werden kann. Auch hier ist festzustellen, daß eine derartige Schneckenausbildung, beispielsweise nach der DE-PS 509 746, bekannt ist. Hier dient die Änderung der Wendelsteigung allerdings nicht der Auflockerung um ein Umströmen durch ein Kühlmittel zu erreichen, sondern lediglich dazu, eine Stockung im Produktionsprozeß zu vermeiden.

Zweckmäßigerweise wird das Sprührohr beim Aufgabetrichter an die Kältemittelzuleitung angeschlossen, da hier der größte Kältebedarf zum schnellen Herunterkühlen des Gutes besteht. Beim Frosten kann allerdings eine umgekehrte Zuleitung zweckmäßig sein.

Um eine kontinuierliche Förderung durch die Misch- und Kühlschnecke zu erreichen beziehungsweise um eine Brückenbildung zu vermeiden, wird nach der Erfindung außerdem im Aufgabetrichter eine um etwa 90⁰ hin- und zurückschwingende Kurbelwelle, die zweckmäßigerweise durch einen Pneumatik-oder Hydraulikzylinder bewegt wird, angeordnet.

Zum Betreiben der erfindungsgemäßen Kühl- und Förderschnecke wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß dem Sprührohr flüssiger und gasförmiger Stickstoff zugeführt und die Zufuhr nach den Werten von im Boden und im Deckel des Trogs sowie auch beim Auslaß angeordneten Temperaturfühler über eine Regeleinrichtung geregelt wird. Die Zufuhr flüssigen Stickstoffs mit einer Temperatur von -196 C ist bei dem zu fördernden Gut vertretbar, da der Wassergehalt dieser Roh-Gemüse und Roh-Salate äußerst hoch ist, ein "Verbrennen", also ein partielles Erfrieren, des Gutes durch das Auftreffen flüssiger Stickstofftröpfchen also nicht zu befürchten ist. Zweckmäßigerweise wird allerdings die Stickstoffzufuhr getrennt nach flüssigem Stickstoff und gasförmigem Stickstoff geregelt, um nur in Extremfällen flüssigen Stickstoff zuzuführen, dann, wenn das Volumen des zu fördernden Gutes ein Fördermaximum erreicht und dieses Gut gleichzeitig auch verhältnismäßig warm angeliefert wird. Statt Stickstoff kann auch flüssiger und/oder gasförmiger Sauerstoff eingesetzt werden. Überraschenderweise ist mit dem Einsatz von Sauerstoff keine Qualitätsminderung, wie zu erwarten gewesen wäre, sondern im Gegenteil eine Qualitätssteigerung verbunden, was sich durch besseres Aussehen des behandelten Gutes zeigt.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist auch gleichzeitig als Dosierschnecke einsetzbar, wozu als Antriebsmotor ein Stellmotor gewählt wird. Hierdurch kann die Fördergeschwindigkeit des Gutes einreguliert und auch bei Erreichen einer bestimmten Menge sofort abgestoppt werden. Um auch tatsächlich ein sofortiges Abstoppen des geförderten Gutes zu erzielen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß sofort nach dem "Halt"-Kommande durch eine entsprechende Dosiersteuerung nicht nur der Stellmotor anhält, sondern einige Umdrehungen zurückdreht, um mit Sicherheit zu erreichen, daß kein weiteres Gut nachdosiert wird.

Auf der Zeichnung ist die Einrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigen:

• Fig. 1 eine Seitenansicht der Misch- und Förderschnecke,
• Fig. 2 einen Schnitt nach der Schnittlinie II/II der Fig. 1 und
• Fig. 3 eine Teilansicht der Schnecke.

Auf Stützen 1, 2 ist eine Misch- und Kühlschnecke 3 etwa in einem Winkel von 45⁰ zur Horizontalen aufgelegt. Die Kühlschnecke 3 weist eingangsseitig einen Aufgabetrichter 4 auf, in dessen Innerem eine hin- und zurückschwingende Kurbelwelle 5, die durch einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder, der im Gehäuse 6 angeordnet ist, bewegt wird, angeordnet ist. Das zu fördernde Gut rutscht über den Aufgabetrichter 4, gegebenenfalls unterstützt durch einen am Aufgabetrichter 4 angebrachten Rüttler in einen Trog 7 der Förderschnecke, der, wie deutlich aus Fig. 2 zu ersehen ist, mit einem Isoliermantel 8 umgeben ist. Abgeschlossen wird der Trog 7 durch einen Deckel 9, der ebenfalls eine Isolierung 10 aufweist. Am Deckel 9 ist über Ständer 11 ein Sprührohr 12 angebracht, durch das flüssiges und/oder gasförmiges Kältemittel in das Schneckeninnere 13 einzuleiten ist. Der Zuleitungsstutzen 17 für dieses Sprührohr 12 befindet sich in der Nähe des Aufgabetrichters 4, aufgesetzt auf den Deckel 9.

Die im Trog 7 angeordnete schraubengangförmige Schnecke 14 ist auf einer Hohlwelle 15 angeordnet und mit abgerundet verdickten Kanten 16 versehen. Diese Kanten weisen einen deutlichen Abstand vom umgebenden Trogboden auf, der etwa der doppelten Dicke des zu fördernden Gutes, beispielsweise der doppelten Scheibendicke von Gurkenscheiben oder der doppelten Stieldicke von Pilzen etc., entspricht. Die Steigung der schraubengangförmigen Schnecke 14 soll nach dem Aufgabetrichter 4 deutlich größer sein als innerhalb dieses Aufgabetrichters. Dadurch wird eine Auflockerung des zu fördernden Gutes und damit eine gute Umspülung mit den kühlen Gasen erreicht. Die Hohlwelle 15 ist mit einem Antriebs-Stellmotor 18 gekuppelt. Am, in Förderrichtung gesehenen, Ende des Troges 7 ist ein Auslaßstutzen 19 mit einem Hosenstück 20 vorgesehen. Das Hosenstück teilt den Auslaß über eine entsprechende Klappe in einen Überlaufstutzen 21 und einen Abpackschirm 22. Am Auslaßstutzen 19, wie auch am Boden des Trogs 7 und an dessen Deckel 9, sind Thermofühler 23, 24, 25 angeordnet.

Beim Betrieb der Misch- und Kühlschnecke 3 wird das vorgekühlte Gut über den Aufgabetrichter 4 zugeführt. Eine Brückenbildung des Gutes wird durch die über den Pneumatik-oder Hydraulikzylinder im Gehäuse 6 bewegte Kurbelwelle 5 und durch einen am Aufgabetrichter 4 angebrachten Rüttler vermieden. Dadurch fällt das Gut auf die im Trog 7 sich drehende Schnecke 14 und wird nach oben in Richtung auf den Auslaß geführt. Über das im Schnecken-Innenraum angeordnete Sprührohr 12 wird über den Zufuhrstutzen 17 flüssiger oder gasförmiger Stickstoff zugeführt, so daß das Gut am Auslaßstutzen 19, gemessen mit dem Thermofühler 23, eine Temperatur zwischen 1 C und 4 C aufweist. Die Zufuhr des Stickstoffes wird durch eine Regeleinrichtung, die durch die Thermofühler 23, 24, 25 gesteuert wird, geregelt. Wärmeverluste werden durch die Isolierung 8 des Troges beziehungsweise 10 des Deckels vermieden. Dadurch ist es möglich, innerhalb der kurzen Förderstrecke von, in diesem Beispiel etwa 3 Metern, nicht nur das empfindliche Gut ohne Qualitätseinbuße zu fördern, sondern auch gleichzeitig auf die gewünschte Abpacktemperatur zu kühlen, und, bei Eingabe von mehreren verschiedenen Produkten, auch diese Produkte zu mischen. Hinzu kommt, daß der Stickstoff gleichzeitig eine Schutzgasatmosphäre darstellt, so daß die Abpackstation Beutel verlassen, die mit auch im Kern gekühltem Gut, das innerhalb des Beutels von einer Schutzgasatmospäre umgeben ist, gefüllt sind.