Seit langer Zeit sind Methoden bekannt, die das Verderben von Lebensmitteln oder von anderen temperaturempfindlichen Stoffen hinauszögern. Insbesondere durch Kühlverfahren lassen sich die meisten Lebensmittel im verarbeiteten Zustand konservieren. Denn mit sinkender Temperatur verlangsamen sich physikalische, chemische, mikrobielle und enzymatische Reaktionen.

Zum Transport und zur Lagerung verderblicher Waren, insbesondere von Lebensmitteln, werden daher gekühtte Behälter eingesetzt.

Bei dem Snow-Shooting-System von MG Gas Products werden einzelne Etagen eines Transportbehälters mit-78,9 °C kaltem Kohlendioxid-Schnee gekühlt (Gas aktuell, Heft 44, Seite 39, Messer Griesheim GmbH, 1993).

Eine Verwendung von Trockeneis für Kühizwecke ist in der DE 29 29 666 A1 beschrieben. Eine Schublade dient zur Aufnahme von Trockeneis, die in einem zum Transport von Speisen und Getränken in der Passagierluftfahrt vorgesehenen Isolierbehälter angeordnet ist.

Flüssiger Stickstoff wird zur Kühlung von Isolierbehältern eingesetzt.

Beispielsweise wird beim Cryogen-Trans-Verfahren der in einem vakuumisolierten Behälter unter einem Kühifahrzeug gespeicherte flüssige Stickstoff gasförmig im Laderaum versprüht, wo er der Laderaumluft Wärmenergie entzieht, um die darin befindlichen temperaturempfindlichen Stoffe zu kühlen (Gas aktuell, Heft 51, Seite 8, Messer Griesheim GmbH, 1996).

Auch Kältespeicherplatten, welche mit einer Flüssigkeit, einer sogenannten "eutektischen Flüssigkeit"oder Kühisole gefüllt sind, werden zu Kühtzwecken

eingesetzt. Im folgenden werden diese Flüssigkeiten"eutektische Flüssigkeit" genannt. Durch Abkühlung gefriert die eutektische Flüssigkeit in der Kältespeicherplatte und kann die Kälte speichern. Durch den Verbrauch latenter Schmetzwärme beim Aufschmeizvorgang der gefrorenen eutektischen Flüssigkeit wird der Umgebung Wärme entzogen und die Umgebung kühit ab. Die maximale Wirksamkeit der Kältespeicherplatte ist gegeben, wenn die eutektische Flüssigkeit vollständig gefroren ist. Dazu sollte die Gefriertemperatur mindestens um 5°C unter der Schmelztemperatur der eutektischen Flüssigkeit liegen.

Beispielsweise sollte eine Kältespeicherplatte mit einer Gefriertemperatur von -21 °C auf mindestens-26 °C abgekühit werden. Der Begriff"Kältespeicherplatte" umfaßt hier alle Behälter mit festen oder flexiblen Wänden, beispielsweise auch Folienbeutel, die einen Hohlraum zur Aufnahme der gefrorenen bzw. festen Flüssigkeit aufweisen.

Die genannten Systeme weisen bestimmte Nachteile auf : Kühimodule mit tiekaltem flüssigen oder schneeförmigen Kohlendioxid oder tiekaltem flüssigen Stickstoff als Kühtmedien sind nur für spezielle Isolierbehälter einsetzbar und können aufgrund der relativ tiefen Temperaturen dieser Kühtmedien das zu kühlende Gut negativ beeinflussen oder schädigen, insbesondere bei einem direkten Kontakt mit dem zu kühlenden Gut.

Kältespeicherplatten weisen eine nur relativ geringe und oftmals unzureichende Kühlleistung auf. Trockeneis besitzt ebenfalls nur eine relativ geringe Kühileistung und ist zudem relativ teuer.

Die bekannten Kühisysteme sind bislang nicht flexibel genug, daß bedeutet die Kühlleistung kann nicht so angepaßt werden, um zum Beispiel einerseits Tiefkühlwaren und andererseits Frischdienstwaren mit einem System zu kühlen.

Die vorhandenen Isolierbehälter können so nicht optimal genutzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines Isolierbehälters zu schaffen, mit welchem auch für unterschiedliche Kühlaufgaben optimal angepaßte Kühileistungen gewährleistet werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäR gelöst durch eine Vorrichtung, der mindestens ein Kühtmodut zugeordnet ist, welches ein erstes Kühimedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung durch Freisetzen des ersten Kühimediums aus dem Kühimodul in dessen Umgebung erzielt wird, und der zugleich mindestens eine Kältespeicherplatte zugeordnet ist, welche ein zweites Kühtmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühimediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühimediums erzielt wird, wobei das zweite Kühtmedium in der Kältespeicherplatte verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird.

Unter dem Begriff"Isolierbehälter", sind alle denkbaren Arten von zumindest teilweise geschlossenen Behältern zu verstehen, zum Beispiel Container, Schränke, Transportkarren (Trolleys) oder Transportwagen, die in der Regel eine thermisch isolierende Wandung aufweisen und worin temperaturempfindliche Produkte unter Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer gelagert oder transportiert werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß ein Teil der Kälteleistung des ersten Kühfmediums zunächst von dem zweiten Kühtmedium aufgenommen werden kann. Dadurch kann vorteilhaft eine anfängliche Unterkühlung des zu kühlenden Gutes vermieden werden. Später wird die Kälte des zweiten Kühimediums wieder freigesetzt, wodurch die Kühtzeit deutlich verlängert wird.

Das zweite Kühtmedium wirkt so als Kältepuffer und Kältespeicher.

Erfindungsgemäß ist ein Kühtmodu ! so ausgebildet, daß eine Kühlwirkung eines ersten Kühimediums durch ein verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas erzielt wird, und eine Kältespeicherplatte ist so ausgebildet, daß eine Kühlwirkung eines zweiten Kühimediums durch einen wärmeverzehrenden Aufschmeizvorgang eines festen Stoffes oder Stoffmischung erzielt wird. Unter dem Begriff"verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas"ist hier ein bei normaler Raumtemperatur (ca.

23 °C) und bei Normaldruck (ca. 1 bar) als Gas vorliegender Stoff oder

Stoffgemisch, zum Beispiel Stickstoff, Kohlendioxid oder Luft zu verstehen, welcher oder welches bei der entsprechenden Temperatur und bei entsprechendem Druck in einem flüssigen, überkritischen oder festen Zustand ist, wobei der Begriff"fester"Zustand auch eine stückige, körnige oder schneeförmige Form mitumfaßt.

Gemäß der Erfindung sind mindestens ein Kühtmodut und mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart angeordnet.

Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Kühtmodut und/oder die Kältespeicherplatte innerhalb der thermisch isolierenden Wandungen des Isolierbehälters angeordnet sind.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Kühtmodut und/oder mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart zu einer Wand des Isolierbehälters so anzuordnen und so auszubilden, daß durch deren Kälteinhalt die Wand des Isolierbehälters gekühit wird, wobei die Wand insbesondere auch die Oberseite des Isolierbehälters sein kann.

Erfindungsgemäß sind mindestens ein Kühimodul und mindestens eine Kältespeicherplatte benachbart angeordnet, wobei die Anordnung vorzugsweise so erfolgt, daß zumindest ein Teil der abgegebenen Kälte aus dem Kühtmodut direkt zu der Kältespeicherplatte geführt wird.

Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Kühimodui eine Öffnung aufweist, die so angeordnet oder ausgebildet ist, daß das aus der Öffnung entweichende, im wesentlichen gasförmige erste Kühtmedium mindestens einer entsprechend angeordneten Kältespeicherplatte zugeführt wird. Dadurch wird vorteilhaft mit Hilfe des gasförmigen ersten Kühtmediums im wesentlichen zuerst das zweite Kühtmedium gekühtt und gegebenenfalls die Wandung des Isolierbehälters gekühtt, bevor das erste Kühtmedium an die Atmosphäre im Innenraum des Isofierbehälters gelangt, die das zu kühlende Gut direkt umgibt.

Nach der Erfindung weist das Kühimodui eine Öffnung an der Oberseite auf.

Erfindungsgemäß ist die Kältespeicherplatte unterhalb des Kühlmoduls im Isolierbehälter angeordnet. Die Kältespeicherplatte wirkt so vorteilhaft als Puffer gegen eine zu starke Kühlwirkung der Unterseite des Kühtmodufs.

Nach der Erfindung ist das Kühlmodul aus Edelstahl, besonders bevorzugt aus RVS 304, hergestellt.

Als erstes Kühtmedium wird erfindungsgemäß flüssiger Stickstoff oder flüssiges oder festes Kohlendioxid, besonders bevorzugt aber flüssiger Stickstoff, eingesetzt. Unter dem Begriff"festes Kohlendioxid"ist hier Kohlendioxid in körniger, stückiger oder schneeförmiger, vorzugsweise jedoch schneeförmiger Form, zu verstehen.

Es ist nach der Erfindung vorgesehen, als Flüssigkeit eine eutektische Flüssigkeit einzusetzen.

Nach der Erfindung besitzt die eutektische Flüssigkeit eine Gefriertemperatur von 0 bis-40 °C, besonders bevorzugt von ca.-2 bis-4 °C.

Erfindungsgemäß ist die Kältespeicherplatte (n) aus dem Isolierbehälter entnehmbar, so daR diese leicht ausgetauscht werden kann, wobei es gemäß der Erfindung ebenso vorgesehen ist, daß für bestimmte Anwendungsfälle, zum Beispiel Tiefkühltransporte, auch das Kühimodul aus dem Isolierbehälter entnehmbar ist und ebenso leicht ausgewechselt werden kann.

Nach der Erfindung beträgt die Höhe des Kühimoduls 50 bis 200 mm, vorzugsweise 60 bis 100 mm.

Erfindungsgemäß ist die thermische Isolierung des Kühtmodutes vorzugsweise eine Vakuumisoiierung. Das Vakuum dieser Vakuumisolierung beträgt

vorzugsweise kleiner 20 mbar, besonders bevorzugt 0,01 bis 1 mbar. Zur Verbesserung der hermischen Isoliereigenschaften kann bei dem genannten Vakuum-Druck eine Gasfüllung des Innenraums mit Kohlendioxid oder Argon verwendet werden.

Nach der Erfindung wird dem Kühimodul mit Hilfe einer Befülleinrichtung das erste Kühimedium zugeführt, der eine Vorrichtung zur Steuerung der Befüllmenge zugeordnet ist, welche eine Absperreinrichtung und einen in Wirkverbindung mit der Absperreinrichtung stehenden Zeitgeber aufweist, mit dessen Hilfe die Zeitdauer der Zufuhr des ersten Kühtmediums in das Kühimodul gesteuert wird.

Als Absperreinrichtung wird beispielsweise ein Ventil oder ein Schieber eingesetzt. Durch die Steuerung der Befülizeit können so, bei einem gegebenen Druck des ersten Kühimediums bei dem Befullvorgang, dem Kühtmodut differierende Mengen des ersten Kühtmediums zugeführt werden, um eine zeitlich gewünschte Kältekonservierung der Stoffe innerhalb des Isoiierbehälters einzustellen. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es vorteilhaft aber ebenso möglich, alternativ oder zusätzlich eine Regelung des Druckes des ersten Kühfmediums zur Steuerung der zuzuführenden Menge an erstem Kühfmedium einzusetzen.

Die gemäß der Erfindung ösbar mit dem Isolierbehälter verbundene Kältespeicherplatte (n) weist Einrichtungen auf, welche in Wirkverbindung mit entsprechenden Einrichtungen des Isolierbehälters stehen und ein Einschieben in den Isolierbehälter, eine Lagerung im Isolierbehälter und ein leichtes Entfernen aus dem Isolierbehälter ermöglichen.

Erfindungsgemäß beträgt das Aufnahmevolumen des Küh) modu) s bis zu 20000 g, vorzugsweise 500 bis 15000g, an erstem Kühimedium. Es können vorteilhaft differierende Menge an erstem Kühimedium in das Kühimodul eingefüllt werden.

Die Menge an einzufüllendem ersten Küh ! medium ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, zum Beispiel abhängig von der Außentemperatur, der einzuhaltenden Temperatur im Isolierbehälter, der Anfangstemperatur des

Isolierbehälters, dem im Isolierbehålter befindlichen Produkttyp, der Dauer der Kühthattung, der Transportweise und/oder der Art und Größe des Isolierbehälters Es ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Öffnung zum Befüllen des Kühimoduls mit dem ersten Kühtmedium zugleich als Offnung zum Freisetzen des gebildeten gasförmigen ersten Kühimediums dient. Vorteilhaft kann diese Öffnung mit einer Klappe versehen sein, die durch die eigene Masse aufgrund der Schwerkraft oder mit Hilfe von einem geeigneten Verschlußmechanismus geschlossen gehalten wird und erst bei einem bestimmten Druck im Innern des Kühimoduls durch sich bildendes gasförmiges erstes Kühimedium geöffnet werden kann.

Die Öffnung des Kühimoduls kann, insbesondere beim Einsatz von Kohlendioxid als erstes Kühfmedium, nach der Erfindung mit einer im wesentlichen nur für das gasförmige erste Kühimedium durchlässigen Struktur versehen sein. Wird dem Kühimodul körniges, stückiges oder schneeförmiges, festes Kohlendioxid zugeführt, so kann dabei mitgeführtes oder entstehendes, im wesentlichen gasförmiges Kohlendioxid über die im Kühimodul angeordnete Öffnung mit der gasdurchlässigen Struktur entweichen, so daß im wesentlichen die gesamte Menge an zugeführtem festen Kohlendioxid im Kühimodul verbleibt und für Kühizwecke zur Verfügung steht.

Das Kühtmodut weist gemäß der Erfindung einen Stutzen auf, um die isolierende Wandung des Kühtmoduts zu evakuieren bzw. das vorhandene Vakuum zu messen.

Gemäß der Erfindung wird die im wesentlichen senkrecht stehende Wandung des Isolierbehälters an deren Innenfläche so ausgebildet, zum Beispiel durch eine bestimmte, lammellenartige Struktur der Oberfläche, daß im oberen Bereich des Isolierbehälters entstehendes gasförmiges erstes Kühfmedium besser in den unteren Bereich des Isolierbehälters fällt bzw. strömt. Dadurch kann vorteilhaft die Temperaturverteilung innerhalb des Isolierbehälters verbessert werden.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Kühlung des Isolierbehälters durch mindestens ein Kühimodul und bei Bedarf mindestens eine Kältespeicherplatte mit Hilfe von mindestens zwei Kühtmedien bei Bedarf erfolgt, wobei eine Kühtwirkung eines ersten Kühimediums durch dessen Freisetzen aus einem Kühtmodut in dessen Umgebung erzielt wird, und bei dem bei Bedarf eine Kühlwirkung eines zweiten Kühtmediums in einer Kältespeicherplatte durch dessen Zustandsänderung erzielt wird, wobei das zweite Kühtmedium in der Kältespeicherplatte verbleibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird. Dabei ist es zum Beispiel für Lebensmitteltransporte besonders vorteilhaft, daß ein einziger Isolierbehälter einerseits durch die Verwendung des Kühtmoduts ohne zusätzliche Käitespeicherplatte für Tiefkühizwecke verwendet werden kann und andererseits bei der Kombination des Kühimoduls mit zusätzlicher Kältespeicherplatte für Frischdienstzwecke eingesetzt werden kann.

Vorzugsweise ist aber auch die gleichzeitige Verwendung von mindestens einem Kühimodul und mindestens einer Kältespeicherplatte nach der Erfindung vorgesehen.

Nach der Erfindung wird bei dem Verfahren eine Kühlwirkung eines ersten Kühtmediums durch ein verdampfendes tiefkaltes verflüssigtes, überkritisches oder festes Gas erzielt und eine Kühlwirkung eines zweiten Kühtmediums wird durch einen wärmeverzehrenden Aufschmeizvorgang eines festen Stoffes oder Stoffmischung erzielt.

Nach der Erfindung wird als zweites Kühtmedium eine eutektische Flüssigkeit eingesetzt.

Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß zumindest ein Teil der Kälteieistung des ersten Kühtmediums verbraucht wird, um das zweite Kühtmedium von einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen festen Zustand zu überführen.

Erfindungsgemäß verdampft eine Menge von 200 bis 2000 g, vorzugsweise ca.

800 bis 1200 g, an erstem Kühimedium innerhalb einer Stunde.

Die Aufgabe wird ferner durch einen Isolierbehalter gelost, der Einrichtungen aufweist, um mindestens ein Küh) modu) aufzunehmen, welches ein erstes Kühimedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung durch Freisetzen des ersten Kühimediums aus dem Kühimodul in dessen Umgebung erzielt wird, und der Einrichtungen aufweist, um mindestens eine Kältespeicherplatte aufzunehmen, welche ein zweites Kühtmedium enthält und so ausgebildet ist, daß eine Kühlwirkung des zweiten Kühimediums durch eine Zustandsänderung des zweiten Kühimediums erzielt wird, wobei das zweite Kühimedium in der Kältespeicherplatte verbieibt und nicht in deren Umgebung freigesetzt wird. Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Isolierbehälter entsprechende Einrichtungen aufweist, um die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens zum Kühlen sinngemäß anzuwenden und durchzuführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren, die Vorrichtung und der Isolierbehälter werden vorzugsweise verwendet zum Kühlen von Lebensmitteln.

Bei der Kühlung eines Isolierbehälters mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren, insbesondere mit einem relativ flachen Kühimodul, ergeben sich die Vorteile einer wirtschaftlichen Verwendung eines Kühimediums, einer relativ langen Kühtzeit mit hoher Temperaturkonstanz, einer wählbaren Temperatur im Innenraum des Isolierbehälters durch Austausch der Kältespeicherplatte (n) ohne eine Temperatursteuerung insbesondere im Temperaturbereich von-26 bis +8°C und darüber hinaus sowie einer platzsparenden und an den jeweiligen Isolierbehälter angepaßten Geometrie des Kühimoduls und/oder Kältespeicherplatte (n), wodurch ein Einsatz auch von relativ kleinen Isolierbehältern mögfich ist. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Kälteleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens so hoch sein kann, daß für bestimmte Anwendungsfälle auf eine sonst übliche Vorkühlung des Isolierbehälters vor dessen Einsatz verzichtet werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das Verfahren werden nun anhand von Abbildungen (Fig. 1 und Fig. 2) beispielhaft näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Isolierbehälter mit einem Kühimodul und einer Kältespeicherplatte.

Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Isolierbehälter mit einem Kühlmodul und einer Kältespeicherplatte.

Der in Fig. 1 dargestellte Isolierbehälter 1 weist eine thermisch isolierende Wandung 2 auf. Innerhalb des Isolierbehälters 1 ist ein Kühimodui 3 sowie eine Kältespeicherplatte 4 angeordnet. Das Kühimodul 3 weist eine Doppelwand aus Edelstahl auf, deren Zwischenraum evakuiert ist.

In der Fig. 2 ist eine vorteilhafte Anordnung des Kühtmoduts 3 sowie der Kältespeicherplatte 4 im Isolierbehälter 1 dargestellt. Im oberen Bereich innerhalb des Isolierbehälters 1 mit thermisch isolierender Wandung 2 ist eine Kältespeicherplatte 4 angeordnet und unterhalb der Kältespeicherplatte 4 ist ein Kühimodul 3 angeordnet. An der Stirnfläche 5 des Kühimoduls 3 sind ein Stutzen 6 für die Befüllung mit flüssigem Stickstoff sowie ein Stutzen 7 zur Evakuierung und zur Kontrolle des Vakkums angeordnet. Das Kühtmodut 3 weist eine Öffnung 8 an deren Oberseite (schraffierte Fläche in Fig. 2) auf, wodurch entweichendes gasförmiges erstes Kühtmedium im wesentlichen zuerst an die Kältespeicherplatte 4 gelangt, um diese zu kühlen. Ein Teil der Kälteleistung des ersten Kühtmediums wird so zunächst von dem zweiten Kühimedium aufgenommen, wodurch beim Befüllen des Kühtmoduts 3 mit erstem Kühimedium eine anfängliche Unterkühlung des zu kühlenden Gutes vermieden werden kann.

Bei einer Erhöhung der Temperatur innerhalb des Isolierbehälters 1 wird die Kätte des zweiten Kühtmediums wieder freigesetzt, wodurch die gesamte Kühtzeit deutlich verlängert wird. Das zweite Kühimedium wirkt so vorteilhaft als Kältepuffer und Kältespeicher.