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DE1954097A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kuehlen oder Erwaermen von in Portionsgefaessen befindlichen Nahrungsmitteln - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kuehlen oder Erwaermen von in Portionsgefaessen befindlichen Nahrungsmitteln

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DE1954097A1
DE1954097A1 DE19691954097 DE1954097A DE1954097A1 DE 1954097 A1 DE1954097 A1 DE 1954097A1 DE 19691954097 DE19691954097 DE 19691954097 DE 1954097 A DE1954097 A DE 1954097A DE 1954097 A1 DE1954097 A1 DE 1954097A1
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DE
Germany
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tunnel
air
containers
passage openings
walls
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DE19691954097
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Ernst Dr-Ing Breuning
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Individual
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Description

Dr.Inge·Ernst Breuning
7016 Gerungen-2
Frühlingsweg 6
Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen oder Erwärmen von in Portionsgefäßen befindlichen Nahrungsmitteln
Bei der Herstellung von lahrungs-und Genußmgitteln werden diese in großem Umfang, in sogenannte Portionsgefäße eingebracht und verschlossen, einem Erwärungs-oder Kühlvorgang unterzogene
Ein Beispiel eines solchen Kühlvorgangs liegt bei der Herstellung von Joghurt vor, bei welcher nach erfolgtem Bebrütungsprozess und U0IT0 nach Zufügung von Früchten der in Becher aus Kunststoff gefüllte und darin verschlossene Joghurt gekühlt wird«, Dabei ist aus verschiedenen Gründen eine für alle Becher gleichartige, sehr rasche Abkühlung von mehr als 10C /min erwünschte
Hierfür sind bereits Vorrichtungen in Form von sogenannten Kammern bekannt, in denen die in Transportbehälter eingesetzten Portionsgefäße in großen Stapeln gekühlt werden«, Diegre Technik weist jedoch den großen Hachteil auf, daß mit ihr eine für alle Portionsgefäße eines Stapels gleichgroße Temperatur Senkung von mehr als 1°/min i:tl der G-roßfertigungspraxis nicht zu erzielen iate Auch ist ein Verfahren bekannt, bei welchem die in Behältern befindlichen, mit Joghurt gefüllten Becher in nur einer Schichthöhe durch einen flachen Tunnel geführt werden, in welchem flüssiger Stickstoff verdampft und dadurch der Joghurt rasch gekühlt wird,. Dieses Verfahren ist jedoch kostbillig und für
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Kühlendtemperaturen über dem Gefriapunkt in vielen "Fällen zu teuere
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bestenenden Nachteile zu beseitigen«, Die Erfindung besteht im Wesentlichen in einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Kühlen oder Erwärmen von in Portionsgefäßen befindlichen Nahrungsmitteln in einem luftdurchströmten Tunnel, wobei je eine gleiche Anzahl von Portionsgefäßen in grössenmäßig dieser Zahl entsprechenden, mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenen, stapelbaren Transportbehältern eingebracht ist, dadurch gekannzeichnet, daß vor dem Einbringen der Transportbehälter in den Tunnel die Transportbehälter zu untereinander gleichgroßen Stapeln, die bei Verwendung von weitgehend zylindrischen Gefäßen 2 bis 10 Gefäße übereinander und bei Verwendung von konischen Gefäßen 2 bis 10 Gefäße nebeneinander aufweisen, gestapelt und so durch den Tunnel geführt werden, in welchem sie von die Wärme transportierender Luft quer zur Tunneliängsachse durchströmt werden«,
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sind nachstehend anhand von schematisähen Ausführungsbeispielen und neun Figuren näher beschrieben»
Figur 1 und Figur 2 stellen schematisch Transportbehälter dar, wie sie zweckmäßigerweise in dem erfindungsgemäßen •Verfahren Verwendung finden«,
Figur 3 zeigt schema&isch ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung im Vertikalschnitt quer zur Tunnellängsachse«
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Figur 4 zeigt von demselben Ausführungsbeispiel einen Vertikalschnitt parallel zur TunnellängsachseP Figur 5 und Figur 6 zeigen vertikale Schnitte eines anderen Ausführungsbeispiels»
Figur 7 zeigt im Vertikalschnitt quer zur Tunnellängsachse ein Ausführungsbeispiel besonders vorteilhafter Arto Figur 8 stellt einen Horizontalschnitt des Ausführungsbeispiels der Figuren 5 und 6 daro
Figur 9 stellt eine besonders günstige Luftführung dar„
In Figur 1 ist mit 1 e'in Transportbehälter bezeichnet, wiw er zweckmäßigerweise für das das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung Verwendung findet, wenn die Portionsgefäße weitgehend zylindrisch ausgebildet sindo Dabei weist der Transportbehälter 1 vorteilhafterweise lediglich im Boden Luftdurchtrittsöfinungen 2 auf, so daß durch den Transportbehälter 1 Luft leicht zwischen den Portionsgefäßen senkrecht durchströmen kanno
In Figur 2 ist ein Transportbehälter 3 dargestellt, wie er für konische Portionsgefäße verwendet wirdo Dieser besitzt zwec&mäßigerweise in zwei gegenüberliegenden Seitenwänden die Luftdurchtrittsöffnungen 4» durch welche auch in übereinandergestapeltem Zustand Luft zwischen den Portionsgefäßen wagrecht strömen kann0
In Figur 3 ist mit 5 die Außenverkleidung eines im Vertikal*- schnitt quer zu seiner Längsachse dargestellten Tunnels 6 bezeichnete An der Unterseite des Tunnels 6 befindet sich eine Transportvorrichtung 7, die im Ausführungsbeispiel
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als über Walzen angetriebenes, luftdurchlässiges Band ausgebildet ist. Auf dieser Tarnsportvorrichtung 7 werden die in den Tunnel "6 eingebrachten Stapel 8 der transportbehälter durch den Tunnel 6 bewegte Auf beiden Seiten des Tunnels 6 sind Seitenkanäle 9 und 10 angeordnet»-Eine Lüfteranordnung 12, im Ausführungsbeispifil mit einem Doppelradiallüfter ausgerüstet, erzeugt einen Luftstrom, der durch die im Tunnel 6 befindlichen Stapel 8 vertikal strömt und in den beiden Seitenkanälen 9 und 10 wieder nach oben und im Luftraum 11 zur Lüfteranordnung 12 gelangt« Dabei wird die Luft mit Hilfe der in den Seitenkanälen 9 und 10 angeordneten YiTärmeaustauscher 13 laufend gekühlte Die Anwendung eines auf diese Weise gebildeten luft-Kreisstromes anstelle der Verwendung von Aussenluft oder Raumluft bringt verschiedene Vorteile mit sich» Abgesehen von der möglichen starken Kondenswasser— abscheidung an Wärmeaustauschern wird bei Verwendung eines Luft-Kreisstromes der ii der Aussen- oderRaumluft stets vorhandene Schmutz von der Anlage und den darin befindlichen Portionsgefässen praktisch ferngehalten. In dem Tunnel 6 angebrachte Luftabsperrorgane 14, die im Ausführungsbeispiel als sich federnd gegen die Stapel 8 anlegende Klappeh ausge-.bildet sind, bewirken, dass die Luft nur durch die Stapel 8 nach unten gelangen kann. Ausserdem ist an der Deckenwand des Tunnels 6 eine Vielzahl von Klappen 15 angeordnet, die sich selbstätig schliessen, jedoch durch unter ihnen sich vorbeibewgende Stapel 8 mit Hilfe von an sich bekannten Steuerprganen, zo B. Steuerkontakten und Hubmagneten geöffnet offen gehalten werden. Durch diese Vorrichtung wird
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erreicht, dass durch Lücken zwischen den Stapeln 8 keine • nennenswerte Hebenluft ungenützt strömen kanno In Figur 4 ist ein Ausschnitt des Ausführungsbeispiels rler Figur 3 im Vertikalschnitt parallel zur Tunnelachse schematisch dargestellte Die Stapel 8 der Transportbehälter 1 durchwandern hintereinander auf der Transportvorrichtung 7 den Tunnel 6, wobei sie die Klappen 15 offen halten,.
Ein wesentlicher Teil des Verfahrens der Erfindung besteht darin, dass die di'e Portionsgefässe enthaltenden Transportbehälter 1, Fig.1 oder 3» Fig.2 vor dem Einbringen in den . Tunnel 6 in~ganz bestimmter Art und Weise gestapelt werden» In dem Ausführungsbeispiel der Figur 1,3» 4> bei welchem die Portionsgefässe eine weitgehend zylindrische Form aufweisen, und ein vertikaler Luftstrom benützt wird, bestehen die Stapll 8 aus seabs Übereinander befindlichen Transportbehältern "Jo Dies ermöglicht einerseits eine verhältnismässig kleine Grundfläche der gesamten Vorrichtungo Andererseits ist die für den zur Erzielung der erfindungsgemäss angewandten Luftgeschwindigkeit von 5 bis 10 m/ sece in den Stapeln 8 mit maximal 10 übereinander angeordneten Transportbehältern 1 noch in solchen Grenzen,erforderliche Lüfterleistung für eine im Stapel erwünschte gleichmässig verteilte, hohe Temperaturänderungsgeschwindigkeit durchaus noch erträglich. Die üblichen Stapelhöhen mit mehr als 10 Schichten bringen, wie Versuche ergeben haben, derart hohe Temperaturdifferenzen im Stapel mit sich, dass sich dabei Temperaturänderungageschwindigkeiten von mehr als 1° C,/min nicht
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verwirklichen lassen«,
Bei Verwendung von Portionsgefässen in Form von konischen Bechern sieht das erfindungsgemässe Verfahren die Form von Transportbehältern 3 der Figur 2 zur Verwendung vor. Dabei gelangt ein wagrecht durch die Transportbehälter 3 geführter Luftstrom zur Anwendung,, Die Wirkungsweise des Verfahrens hiebei und die Vorrichtung hiezu sind anhand des schematischen Ausführungsbeispiels der Figuren 5, 6 und 8 nachstehend beschriebene Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 sind in dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5, 6 und 8 die Deckenwand und Bodenwand des Tunnels 6 geschlossen und dafür die beiden Seitenwände mit Luftdurchtrittsöffnungen versehen» Die Lüfteranordnung 12 besteht aus einem oder mehreren, längs des Tunnels 6 angeordneten Axiallüfterno Durch die Lüfteranordnung 12 wird ein Luftstrom in dem teils durch die Aussenverkleidung 5, teils durch die Stapel 8 gebildeten Seitenkanal 10 und wagrecht, quer zur Längsachse des Tunnels 6 durch die Stapel 8 erzeugt, derdurch den teils durch die Aussenverkleidung 5, teils durch die Stapel 8 gebildeten Seitenkanal 9 hochgeführt wird und durch die Wärmeaustauscher 13 im Luftraum 11 wieder zur Lüfteranordnung gelangt» Die Seitenwand des Tunnels 6 weist am Seitenkanal Luftsperrorgane 14 auf, die als sich federnd gegen die Stapel8 anlegende Klappen ausgebildet sindo Dadurch wird erreicht, daß keine Luft oberhalb der Stapel 8 ungenützt vorbeiströmen kann» Außerdem ist die Seitenwand 16 (Figo5) mit einer Vielzahl von Klappen 15 versehen, die sich selbsttätig schließen, jedoch durch an ihnen sich vorbeibewegende
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Stapel 8 mit Hilfe von an.· sich bekannten Steuerorganen geöffnet bzw., offen gehalten werden. Sofern für die Transportvorrichtung 7 ein Band mit Luftdurchtrittsöffnungen Verwendung findet, ist eine wagrechte, durchgehende Bodenabdeckung 17 vorgesehene
In Figur 8 ist in einem horizontalen Querschnittsteil die Anordnung der Klappen 15 in ihrer offenen Stellung dargestellt» Außerdem zeigt die Figur 8 die in den Transportbehältern 3 befindlichen Portionsgefäße 18O Auch bei Verwendung von Portionsgefäßen 18 in Form konischer Becher, Transportbehältern 3 der Figo2 und einer Vorrichtung gemäß den Figuren 5> 6, 7, 8 U0 9 sieht das erfindungsmäßige Verfahren eine bestimmte Dimensionierung der Stapel 8 vor, und zwar in der Form, daß die Stapel 8 quer zur Tunnellängsachse zwei bis zehn Portionsgefäße aufweisen* Dabei ist die Höhe der Stapel 8 durch das Verfahren an sich nicht begrenzte Durch die Begrenzung der wagrechten Querabmessung der Stapel 8 wird bei geringer, wagrechter Temperaturdifferenz und technisch leicht erzielbarem, erforderlichem Lüfterdruck eine Temperaturänderungsgeschwindigkeit von mehr als 10C./min erzielte
In der Figur 7 ist ein weiterer Erfindungsgedanke schematisch dargestellte Eine solche Vorrichtung ist besonders für die Wärmebehandlung hoher Stückzahlen geeignete Durch die Zusammenfassung zweier Tunnelanordnungiwzu einer Baueinheit wird nicht nur der gesamte technische Aufwand erheblich geringer, sondern es tritt auch eine äußerst erwünschte Verringerung des Platzbedarfes, der Kälte-oder Wärmeverluste und des Reinigungsaufwandes eino
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Die Lüfteranordnung 12 besteht aas einem oder mehreren Doppelradiallüftern, diE die Luft durch die Wärmeaustauscher und den den beiden Tumneln 6 U0 6f gemeinsamen Mittelkanal 10' und sodann quer durch die Reihen der Stapel 6 uo 61 treibt« Die beiden Seitenkanäle 9 u.o 9' leiten die Luft nach oben in .die Lufträume 11 U0 11*, von wo sie auf beiden Seiten von der Lüfteranordnung 12 angesaugt wird«, > Schließlich ist in Figur 9 noch die Wirkungsweise eines weiteren Erfindungsgedankens schematisch dargestellt, der auch bei Anwendung einer aus mehreren, längs den Tunneln angeordneten, einseitigen Radiallüftern eine Vermischung der längs den Tunneln mit verschiedenen Temperaturen aus den Stapeln austretenden Luft ermäglichto Die Vermischung dieser Luft bringt den Vorteil mit sich, daß die ganzen Wärmeaustauscher 15 gleichmäßig beaufschlagt sind und dadurch die Luft längs den ganzen Tunneln mit gleicher Temperatur in die Stapel eintritt0 Dadurch wird bei gegebener Lufttemperatur der größtmögliche Kühleffekt erzielt . Dem einseitigen Radiallüfter 19 sei beispielsweise der in der Seitenansicht hinten liegende Seitenkanal über die ganze Länge des Tunnels 6 zugeordnet. Dadurch strömt die Luft etwa in der von den Linien 21 und 22 nach oben feegrenzten Zone dem Lüfter 19 zu» Dementsprechend saugt der Lüfter 19 die Luft aller längs dem Tunnel 6 beim Austritt aus den Stapeln 8 austretenden Temperaturen an und vermischt sie vollkommene Er gibt die vermischte Luft in den Raum der Wärmeaustauscher 15 und beaufschlagt, wie im Ausführungsbeispiel der Figo9 dargestellt, bei Verwendung von zwei gleichgroßen Lüftern 19 uo 20 die Wärmeaustauscher 15
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auf die halbe Länge des Tunnels 60 Dies ist durch die Linien 24 u. 25 zum Ausdruck gebracht» Analog der Funktion des Radiallüfters 19 arbeitet der Radiallüfter 20o Ihm ist der in der Seitenansicht vorn liegende Seitenkanal über die ganze Länge des Tunnels 6 zugeordnete Die darin hoehströmende Luft strömt dabei etwa in der von den Linien 25 uo 26 nach oben feegrenzten Zone dem einseitigen Radiallüfter 20 zuo Die Hälfte der Wärmeaustauscher 13 wird in der durch die Linien 27 ue 28 begrenzten Zone beaufschlagte
Gemäß der weiteren Erfindung wird bei Kühlvorgängen die Luft in den Wärmeaustauschern vorteilhafterweise nicht oder kaum unter O0C gekühlte Dadurch wird vermieden, daß das U0U0 sich bildende Kondenswasser gefriert und eine solche Eisbildung zu Punktionsstörung der mechanisch bewegten Teile führt«
Des weiteren schlägt die Erfindung vor, daß die Menge des den Wärmeaustauschern zugeführte Kühl-oder Heizmittels durch die Temperatur der in den Tunnel eintretenden Luft gesteuert wird.
In den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 9 ist die Anwendung der Erfindung auf die Kühlung von Nahrungsmitteln dargestellt u. erklärte Die Erfindung ist aber nicht auf Kühlvorgänge beschränkte Sie kann ebenso vorteilhaft auf Erwärmungsvorgänge angewandt werden, bei denen eine gleichmäßig verteilte, rasche. Erwärmung erforderlich i
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Dabei ist auch von großem Vorteil, daß bei dem Verfahren die Temperatur der Luft, wenn erforderlich mir um 5° bis 100C über der gewünschten Endtemperatur des zu erwärmenden Gutes liegen muß, wodurch in vielen Fällen eine sonst auftretende , wärmemäßige Überbeanspruchung von Kunststoffgefäßen verhindert, wird.
Während bei Kühlvorgangen die Wärmeaustauscher mit einem Kühlmittel betrieben werden, tritt an dessen Stelle ein Heizmittel, ZoBo Dampfο Es können für Erwarmungsvorgänge aber auch elektrische Heizspiralen Verwendung findeno
Schliesslich wird noch darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung keineswegs auf die Herstellung von Nahrungsmitteln beschränkt ist,,
17 Patentansprüche
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1 ο Verfahren zum Kühlen oder Erwärmen von in Portionsgefässen befindlichen Nahrungsmitteln in einem luftdurchströmten Tunnel, wobei je eine gleiche Anzahl von Portionsgefässen in grössenmässig dieser Anzahl entsprechenden,, mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenen, stapelbaren Transportbehältern eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen der Transportbehälter in den Tunnel die Transportbehälter zu untereinander gleichgrossen Stapeln, die bei Verwendung von weitgehend zylindrischen G-efääsen 2 bis 10 G-efäese übereinander und bei Verwendung von konischen G-efässen 2 bis 10 G-efässe nebeneinander aufweisen, gestapelt und so durch den Tunnel geführt werden, in welchem sie von die Wärme transportierender Luft·quer.zur Tunnellängsachse durchströmt werden«
    2o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom wagrecht durch den Tunnel geführt wirdβ
    3o Verfahren nach Anspruch- 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 m/sec und 20 m/sec innerhalb der Transportbehälter bewegt wird«,
    4ο Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch kennzeichnet, dass der Luftstrom als geschlossener Luftkreisstrom geführt wird ο
    5„ Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass Transportbehälter verwendet werden, deren Böden mit Luftdurchtrittsöffnungen versehen und deren Seitenwände
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    geschlossen sind. ij
    60 Verfahren nach Anspruch 1 - 4» dadurch gekennzeichnet, daß Behälter verwendet werden, deren zwei gegenüberliegende.. Seitenwände luftdurchtrittsöffnungen aufweisen, und daß diese derart gestap elt und in den Tunnel eingeführt werden, daß durch sie die Luft q_uer zur Tunnellängsachse durchströmen kann0
    7o Verfahren nach Anspruch 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapel einreihig in den Tunnel eingeführt werden,,
    8ο Verfahren nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die längs dem Tunnel aus diesem quer zu seiner Längsachse austretende, verschiedene Temperaturen aufweisende Luft durch Verwendung eines die gesamte austretende Luft ansaugenden Lüfters durchgemischt und in diesem Zustand dem Wärmeaustauscher zugeführt wirdo
    9ο Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des dem Wärmeaustauscher zugeführten Kältemittels durch die Temperatur der in den Tunnel eintretenden Lufz gesteuert wirdo
    1O0 Verfahren nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zum Kühlen verwendeten Luft nicht unter 0° Oo liegto ■
    110 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Tunnel (6)
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    an dessen Unterseite sine bandartige, die Transportbehälter ( 1 oder 3 ) tragende !Transportvorrichtung ( 7 ) läuft, dessen Querschnitt nur wenig größer als die Querschnittsabmessungen der Stapel (8) sind und von dessen vier· Wänden nur zwei gegenüberliegende Wände mit LuftdurGhtrittsöffnungen versehen sind, sowie durch eine Lüfteranordnung (12) die die Luft .über die ganze Tunnellänge quer zur Tunnellängsachse durch die im Tunnel (6) befindlichen Transportbehälter (1oder3) treibt, und Wärmeaustauscher (13)» die die Temperatur der durch den Tunnel (6) strömenden Lmft auf den für den Kühl- oder Erwärmungsvorgang erwünschten Wert bringt,,
    12o Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der nicht mit Luftdurehtrittsöffnungen versehenen Wände des Tunnels (6) derart beweglich ausgebildet oder mit Luftabsperrorganen (14)» zeBo sich an die Stapel (8) anlegenden Klappen ausgerüstet ist, daß die Luft nur durch die Stapel (8) selbst und dadurch auch nur durch die Behälter ( 1 oder 3) durchströmen kanne
    13o Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß Zu- und Abströmkanäle, z„Be in Form von Seitenkanälen (9 und 1O^ angeordnet sind, die zusammen mit dem Tunnel (.6), der Lüfteranordnung(12) und den Wärmeaustauschern (13) einen geschlossenen Luftstromkreis bilden«,
    14. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß längs dem Tunnel (6) an einer der mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenen Wände die Luftdurchtrittsöffnungen selbsttätig verschließende Klappen (15) angeordnet sind,
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    die von den sich an ihnen vorbeibewegenden Stapeln (8) mittelbar oder unmittelbar geöffnet bzw» offen gehalten werden«,
    15o Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 14-, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Tunnel (6) und (6*-) mit einer gemeinsamen lüfteranordnung (12) und einer gemeinsamen Wärmeaustauscheranordnung ( 13, Pigo7) zu einer Baueinheit zusammengefaßt und mit gemeinsamen Außenwänden (5, Fig„7) ausgebildet sind0
    16o Vorrichtung nach Anspruch 15, daduroh gekennzeichnet^ daß die die aus den Tunneln (6 und 61) austretende Luft führenden Kanäle ( 9 uo9', Fig*7) außen und die gemeinsamen Wärmeaustauscher ( 13, Figo7) innen angeordnet sind»
    17o Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die lüfteranordnung (12) aus Radiallüftern bestehto
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    Leerserfe
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