Entwicklung einer
hochleistungsfähigen Trockeneispressanlage
- Eine Weltneuheit
Ziel dieser neuen Entwicklung einer Pressanlage der Firma CryonCo GmbH Co. KG war es, flüssiges CO₂ zu Schnee zu resublimieren, der dann je nach Bedarf in Scheiben, Blöcke oder Pellets gepresst werden kann – und das äußerst effizient und in hoher Qualität. Scheiben und Blöcke können dabei Abmessungen einer Grundfläche von 100x100 mm bis zu 210x150 mm und einer Dicke von 15-100 mm annehmen. Die Pellets können von einem Durchmesser von >3 mm bis zu 19 mm geformt werden.
Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal der Maschine ist die selbstkalibrierende Überwachung der Dicke der Scheiben und Blöcke. Dies hat zur Folge, dass nach nur ca. zwei Scheiben die am Display eingestellte und gewünschte Dicke erreicht und mit wesentlich weniger Ausschuss produziert werden kann. In einer Stunde kann eine Anlage damit bis zu 500 kg Trockeneis äußerst ressourcenschonend herstellen.
Die Technik im Detail
In einer neu entwickelten und patentierten „Schneekammer“ wird das unter Druck stehende, flüssige CO₂ mit ca. 20 bar im Resublimationsverfahren zu Trockeneisschnee umgewandelt. Die schlagartige Entspannung des flüssigen CO₂ auf Normaldruck erfolgt durch spezielle Schneedüsen, die in eine Schneekammer münden. Diese Schneedüsen haben durch ihre besondere Geometrie großen Einfluss auf eine homogene Ausbildung der „Schneekörner“. Eine optimale Verpressung ist das Resultat.
Die Schneekammer wurde zur besseren Abdichtung mit einem Ausschubkolben und zur besseren Beherrschung von eventuell auftretendem Wassereis durch Luftfeuchtigkeit rund gestaltet. Die Entgasungsöffnungen wurden optimiert in das Gehäuse der Schneekammer eingebracht, damit eventuelle Probleme im Bereich der Entgasung minimiert wurden. Das Restgas wird kontrolliert über ein Rohrsystem abgeführt und kann somit gezielt gesammelt werden. Der so erzeugte Schnee wird mit einem Kolben in die Presskammer gleichmäßig ausgeschoben. Die Presskammer mit dem Presskolben ist auf das Formatmaß der Scheiben und Blöcke oder der Pellets angepasst.
Eine Umrüstung auf ein anderes Format ist durch einen Servicemitarbeiter problemlos und in wenigen Schritten möglich. Der Presskolben wird mittels eines elektrischen Antriebs mit voll digital gesteuerter Presskraft gegen den oberen Ausschieber bewegt und so je nach Schneemenge die entsprechende Scheibendicke erzeugt. Ein Novum in dieser Anlagentechnologie.
Durch die erstmalige Verwendung eines vollelektrischen Antriebs entfällt zudem die Verwendung von sonst üblicherweise eingesetztem, aber umweltschädlichem Hydrauliköl. Dies stellt eine Weltneuheit in dieser Branche dar. Die Scheiben- bzw. Blockdicke wird durch ein selbstüberwachendes System nach ca. zwei bis drei Scheiben über den gesamten Produktionszyklus konstant gehalten. Der Bediener der Anlage hat hierzu nur die gewünschte Scheibendicke am Display einzugeben. Der Wechsel von Scheibenmatrizen auf Pelletsmatrizen mit den unterschiedlichsten Lochdurchmessern (3-16 mm) erfolgt über ein Schnellwechselsystem mit Überwachung der Matrizenart. Die Geometrie der Bohrungen für die Pellets in den jeweiligen Matrize sind über Versuche so gestaltet, dass eine maximale Umwandlung und Qualität des Trockeneischnees zu Pellets immer gewährleistet ist. Die Dichte der verpressten Trockeneisprodukte wird durch Messung der Presskraft kontinuierlich überwacht.
Die Scheiben und Blöcke können über eine Rutsche manuell entnommen oder über einen Lifter in eine automatisierte Verpackungslinie integriert werden. Für die Pellets besteht die Möglichkeit diese über einen Schlauch in die Thermoboxen zu leiten. Durch den spiegelbildlichen Aufbau der Anlage ist es somit möglich, zwei Anlagen platzsparend nebeneinander in einer Linie zu kombinieren.
Die Anlage wurde so konzipiert, dass der durch den Pressdruck auftretenden Kraftfluss mittels eines Säulengestells in sich geschlossen ist. Die Bauteile wurden mittels Finte-Element-Methode (FEM) optimiert und auf große Wartungsintervalle ausgelegt.
Was ist Trockeneis?
Kohlendioxid (CO₂) ist eines der wenigen Gase, das auch einen festen Aggregatszustand annehmen kann – so entsteht Trockeneis.
Trockeneis ist festes Kohlenstoffdioxid (CO₂ bzw. Kohlensäure), enthält kein Wasser und bleibt temperaturkonstant auf -78,5°C. Es entsteht aus flüssigem Kohlendioxid, das bei Entspannung auf Umgebungsdruck zu Kohlendioxidschnee wird. Dieser wird in Scheiben- Block- oder Pelletform verpresst. Trockeneis kommt auf der Erde nicht natürlich vor, sondern wird künstlich hergestellt. Die gasförmige Ausgangsform – CO₂ – ist jedoch natürlicher Bestandteil der Luft. Daneben existieren große CO₂-Vorkommen unter der Erde – diese Quellen vulkanischen Ursprungs gibt es auch in Deutschland.
Besondere Eigenschaften von Trockeneis
Aufgrund seiner Eigenschaften eignet sich Trockeneis besonders für Kühlanwendungen, bei denen Flüssigkeiten – insbesondere Wasser – unbedingt ferngehalten werden müssen. Darüber hinaus findet Trockeneis vielfältige Anwendung in Industrie, Forschung, Medizin, Dienstleistung, Gastronomie, Heim und Freizeit.
Trockeneis hat mehrere Eigenschaften, die es einzigartig und universell einsetzbar machen. Festes CO₂ ist:
- Trocken (wenn Wasser ferngehalten werden soll)
- ungiftig
- nicht brennbar/entflammbar
- geruchs- und geschmackslos
- bakterienhemmend
- fungistatisch
- inert
- -78,5°C kalt und langanhaltend kühl
Wofür braucht man Trockeneis?
Trockeneis in der Lebensmittelindustrie / Gastronomie
- Aufrechterhaltung der Kühlkette während des Transports von Tiefkühl- und Frischprodukten
- Direktkühlung von Fleisch, Fisch, Geflügel, Brot- und Wurstteigen und Eiern
- Kühlung von Trauben nach der Weinlese, Ausscheiden von Weinstein
- Kühlung von Speisen bspw. auf Buffets, Kühlung von Getränken, Bord- und Gemeinschaftsverpflegung
- Transport verderblicher Produkte
Trockeneis in der Medizin und Pharmazie
- Dauerhafte Kühlung während des Transports oder Versands bzw. bei der dauerhaften Lagerung von pharmazeutischen Produkten, histologischen und diagnostischen Präparaten, Proben, Seren, Organspenden
- Schnellkühlung im Labor
- Herstellung von Kältebädern und Kältemischungen zum Vereisen von Warzen
Trockeneis für die Großindustrie
- Metallindustrie: Kaltschrumpfen/Kaltdehnen von Metallteilen, Achsen, Wellen
- Kunststoffindustrie: Entgraten von Gummiteilen
- Rohrleitungsbau, Heizungstechnik: Rohrfrosten (Einfrieren von Rohrstücken für Wartung und Instandhaltung)
- Kühlung von Reaktionsgemischen: meist als Kältemischung in Verbindung mit einem Lösungsmittel für effizienteren Wärmeaustausch oder als Quelle für CO₂ als Synthesebaustein
- Trockeneis für Events und Bühnentechnik
- Bodennebeleffekte durch Trockeneis, auf das heißes Wasser gegossen wird
Trockeneisstrahlen-Technik
- Reinigung von empfindlichen Oberflächen mit dem Trockeneisstrahlverfahren
- Entfernen von Graffiti, Dreck, Kaugummi oder Aufklebern von Wänden
- Entgraten von Kunststoffteilen
- Lackiervorbehandlung und entlacken
Trockeneis im EDV Einsatz und im Motorsport
- Kühlung von übertakteten Prozessoren
- Kühlung der Motoren
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