DE1966296B2 - Warmespeichermatenal zum Steuern der Temperatur eines warmen Getränkes Ausscheidung aus 1954250 - Google Patents
Warmespeichermatenal zum Steuern der Temperatur eines warmen Getränkes Ausscheidung aus 1954250Info
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Description
Die Erfindung betrifft ein Wännespeichermaterial zum Steuern der Temperatur eines wannen Getränkes
wie Kaffee in einem Trinkbehälter.
Einer der Nachteile beim Trinken heißer Getränke, wie z. B. Kaffee, besteht darin, daß man eine geraume
Zeit warten muß, bis sich der Kaffee auf Trinktemperatur abkühlt. Personen, welche die Abkühlung nicht
abwarten wollen, riskieren, sich beim Trinken zu verbrennen. Andererseits stellt es ein Problem dar, das
Getränk auf Trinktemperatur zu halten, insbesondere dann, wenn Milch bzw. Sahne und Zucker zum Kaffee
zugegeben werden; jedesmal, wenn der Kaffee durch frischen Kaffee wieder aufgewärmt wird, ist es erforderlich,
das Gemisch neu einzustellen, indem mehr Milch und Zucker hinzugegeben wird.
In dem USA.-Patent 2 876 634 wurde versucht, diesen Problemen gerecht zu werden. Dort ist eine
Kaffeetasse dargestellt, zwischen deren Wänden ein Wärmespeichermaterial angeordnet ist; das Wännespeichermaterial
dient zum Absorbieren der Hitze des in die Tasse eingegossenen heißen Kaffees. Bienenwachs
wurde als Wännespeichermaterial für diese Zwecke ausgesucht, da dessen Schmelzpunkt von
64 0C nahe der bevorzugten Trinktemperatur des Kaffees liegt. Durch Verwendung von Bienenwachs
mit seiner latenten Schmelzwärme war es möglich, 45 zusätzliche Wärmekalorien pro Gramm zu speichern.
Heißer Kaffee über 64° C schmilzt das Bienenwachs, wodurch der Kaffee abkühlt, bis seine Temperatur
unterhalb 64° C gefallen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird
die als latente Schmelzwärme im geschmolzenen Bienenwachs vorhandene Wärme zum Kaffee zurückgeführt
und hält dessen Temperatur längere Zeit in der Nähe von 640C.
Wenn der Kaffee durch Strahlung, Fortleitung und Konvektion abkühlt, fällt seine Temperatur unter64° C;
die als latente Schmelzwärme im verflüssigten Bienenwachs gespeicherte Wärme wird daraufhin zum Kaffee
zurückgeleitet. Auf diese Weise wird Kaffee nahe dem Schmelzpunkt des Bienenwachses für längere Zeit als
bislang üblich auf Trinktemperatur gehalten.
Mit der Erfindung soll ein Material für den genannten Zweck geschaffen werden, welches in der Massenproduktion
einfacher herzustellen ist und welches zum Kühlen von Nahrungsmitteln und Getränken innerhalb
eines breiten Temperatur-Bandbereiches eingesetzt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß das Wännespeichermaterial im wesentlichen aus 45%
Aluminiumpulver und 55% Paraffin besteht.
Das zwischen den Wänden des doppelwandigen Trinkbehälters anzubringende Wärmespeichermaterial
nach der Erfindung leitet Wärme so gut wie das innerhalb des Behälters befindliche Getränk und nutzt
seine Änderung vom festen Zustand zum flüssigen Zustand oder vom flüssigen Zustand zum festen Zustand
bzw. seine Veränderung von einem kristallinen Zustand zu einem anderen im gewünschten Temperaturbereich,
um den Inhalt des Behälters für etwa 30 Minuten innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches
zu halten.
Im folgenden werden im einzelnen untersuchte Vergleichsmaterialien
aufgeführt. Die Übergangstemperatur wurde angegeben (Schmelzpunkt, Kristallisierungstemperatur,
Temperatur der Hydratisierung). Es wurden auch die in der Literatur angegebenen Werte für
die Übergangstemperatur angegeben.
30 | 8. Cero-Legierungen .. | Übergangs | cal/g | |
*5 Material | temperatur | 42 | ||
1. Bienenwachs | 64 | 47 | ||
20 2. Stearinsäure | 67 | 45 | ||
3. Triglycerilstearat ... | 54 | |||
4. Eisensulfat 7-hydrat | 56 | |||
FeSO4 · 7H2O .... | 64 | 68 | ||
5. Na4B4O7-IOH2O... | 60 | 68 | ||
25 6. Ha2B2O4-8H2O ... | 54 | 35 bis 58 | ||
7. Raffiniertes Paraffin | 53 bis 54 | je nach 01- | ||
56 bis 57 | gehalt, Rein | |||
61 bis 62 | heit, Schmelz | |||
65 bis 66 | bereich | |||
71 bis 74 | ||||
59 | ||||
Zusammen mit diesen Materialien, welche einer Zustandsänderung unterliegen, ist ein weiteres Material
erforderlich, um die Wärmeleitfähigkeit durch das Wännespeichermaterial zu verbessern. Da die Leitfähigkeit
wenigstens derjenigen von Wasser zu entsprechen hat, die derjenigen von Nahrungsmitteln oder
Getränken entspricht, wurde Wasser selbst zusammen mit kristallinen Hydraten verwendet. Im Falle von
Paraffin wurde an Stelle von Metallwolle, wie früher verwendet, Metallpulver zum Einsatz gebracht. Es
wurden Metallpulverflocken gewählt, von denen weniger als 1 % in einem Sieb mit 325 Maschen je
25,4 mm zurückgehalten wurde. Es wurde eine Dispersion der Pulverflocken in einem Paraffingemisch hergestellt,
welches zuvor aus bestimmten Schmelzpunktfraktionen vorbereitet wurde.
Die Paraffingemische, deren Wärmeleitfähigkeit durch Metallpulver verstärkt wurde, reagieren wesentlich schneller als die in der oben aufgezeigten Tabelle dargestellten Salze der Hydration und Kristallisation. Die Salze waren bei Berührung mit den Metallbehältern korrodierend. Bienenwachs war teuer und hat sich als ein zu schlechter Wärmeleiter erwiesen, verglichen mit dem Paraffin- und Metallgemisch.
Die Paraffingemische, deren Wärmeleitfähigkeit durch Metallpulver verstärkt wurde, reagieren wesentlich schneller als die in der oben aufgezeigten Tabelle dargestellten Salze der Hydration und Kristallisation. Die Salze waren bei Berührung mit den Metallbehältern korrodierend. Bienenwachs war teuer und hat sich als ein zu schlechter Wärmeleiter erwiesen, verglichen mit dem Paraffin- und Metallgemisch.
Es wurden verschiedene Metalle, deren Leitfähigkeit derjenigen von Kork entspricht, dem Paraffin beigesetzt.
Gemische unter Verwendung von Kupferpulver waren schneller als diejenigen unter Verwendung
von Aluminium. In einem Fall wurden 70% Kupfer verwendet. Die Kosten von Kupfer sind
jedoch untragbar, das Gewicht ist unerwünscht, und die toxischen Wirkungen lassen es als nicht brauchbar
erscheinen.
Es wurde Aluminium in verschiedener Form angesetzt. Dabei wurde ein Niederschlag erzielt mit sphärischen
Partikeln und großen Flocken in niedrig viskosen
Gemischen. Es wurden feine Flocken, wie sie für
Färbezwecke verwendet werden und von welchen weniger als 1 % auf einem Sieb mit 325 Maschen je
25,4 mm zurückgehalten wurden, in geschmolzenem Paraffin 200 Stunden lang angesetzt, wobei bei einem
Gemisch von 45% Aluminiumpulver und 55% Paraffin kein Niederschlag beobachtet wurde. Es hat
sich herausgestellt, daß sich sphärische Aluminiumpartikeln gleicher Maschengröße niederschlugen.
Es wurde im einzelnen die Abkühlgeschwindigkeit der die verschiedenen Gemische aus Aluminium und
Paraffin verwendenden Behälter aufgezeichnet Das Gemisch aus 20% Aluminium und 80% Paraffin ergab
nicht genügend Leitfähigkeit, um den Temperaturwechsel des Wärmespeichermaterials optimal zu
gestalten. Bei einer geringeren Geschwindigkeit der Wärmeübertragung wurde die Verweilzeit im gewünschten
Bereich gleichfalls gekürzt. Über 50% Aluminiumpulver waren nicht ausreichend, da das geschmolzene
Paraffin die Neigung hatte, in amorphem Zustand zu bleiben, weniger beweglich war und nicht
die gleiche Übergangswärme wiedergab, wie es dann möglich war, wenn das geschmolzene Paraffin in geschmolzenem
Zustand genügend flüssig war, um in festem Zustand eine bessere Kristallstruktur einzunehmen.
Die Zeit innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches nahm gleichfalls ab, und offensichtlich
unterlag die Kristallisierung des Paraffins einigen Störungen.
Die erwünschte Verbindung für ein schnelles Abkühlen auf 65° C innerhalb von maximaler Zeit im
Bereich von 5f bis 65 0C besteht aus 45% Aluminiumpulver
(99% geflockt mit obiger Siebgröße) und aus
55 % Paraffin (75 % nut einem Schmelzpunkt zwischen
56 und 570C und 25% nut einem Schmelzpunkt zwischen
71 und 74° C).
Claims (1)
- Patentanspruch:Wärmespeichermaterial zum Steuern der Temperatur eines warmen Getränkes wie Kaffee in einem Trinkbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmespeichermaterial im wesentlichen aus 45% Aluminiumpulver und 55% Paraffin besteht.
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