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Verfahren zum Regeln eines Ofens zum Auftauen eingefrorener Nahrungsmittel
und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum Regeln und Vorwärmen eines elektrisch betriebenen Ofens mit umgewälzter
Luft zum Auftauen und zur nachfolgenden vollständigen Aufbereitung einer Anzahl
eingefrorener Nahrungsmittelportionen, die in voneinander getrennte Luftkreisläufe
eingebracht werden, derart, daß die Luftmengen in sämtlichen Kreisläufen im wesentlichen
die gleichen sind.
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Öfen dieser Art arbeiten mit einem verhältnismäßig großen Betrag an
zugeführter Leistung, um die Nahrungsmittelportionen in kürzest möglicher Zeit aufzubereiten.
Unterschiede in der Heizleistung an verschiedenen Stellen innerhalb eines solchen
Ofens zwingen dazu, die Erwärmungszeit zu verlängern, damit auch den schlechtest
gelegenen Portionen die vorgesehene Erwärmung zuteil wird. Dies kann einerseits
dazu führen, daß gewisse andere Portionen übermäßige Mengen an Wärme aufnehmen und
andererseits möglicherweise eine unerwünschte Ausdehnung der Erwärmungszeit mit
sich bringen. Es gibt bereits Vorschläge für eine solche Ausgestaltung der Strömungskreisläufe
für die erwärmte Luft, daß sämtliche Nahrungsmittelportionen in dem Ofen sehr gleichmäßig
erwärmt werden. Auch durch sorgfältige Vorbereitung der Nahrungsmittelportionen
konnte erreicht werden, daß sie alle angenähert dieselbe Wärmemenge zur fertigen
Aufbereitung benötigen bei allerdings großer Erwärmungszeit.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend erwähnten Beeinträchtigungen
zu vermeiden, und die Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet,
daß der Ofen vor seiner Beschickung mit einer Anzahl von Nahrungsmittelportionen
und vor deren Behandlung auf eine an dem Thermostaten eingestellte und oberhalb
der Arbeitstemperatur liegende konstante Bereitschaftstemperatur vorgewärmt wird,
die so ausgewählt ist, daß die Wärmemenge, die dem Ofen über die zum Erreichen der
Arbeitstemperatur erforderliche Wärmemenge hinaus zugeführt und in ihm gespeichert
wird, im wesentlichen dem Betrag an Wärmemenge entspricht, der dem Anwachsen der
Temperatur der gefrorenen Nahrungsmittel auf 0° C und der Umwandlung in aufgetautes
Gut bei dieser Temperatur gleichwertig ist.
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Mit dem hier betrachteten Auftauverfahren ist experimentell eine Maximaltemperatur
bestimmt worden, welche die Luft in Hinblick darauf annehmen darf, daß die Oberflächenschicht
der zu erwärmenden Nahrungsmittel bei zu hoher Temperatur nicht anbrennen kann.
Diese Gefahr besteht insbesondere während des letzten Abschnittes des Auftauprozesses,
wenn die Nahrungsmittel selbst schon eine angehobene Temperatur angenommen haben.
Demgegenüber ist diese Gefahr nicht so groß, solange die Nahrungsmittel sich noch
in gefrorenem Zustand befinden. Aus Sicherheitsgründen wird deshalb die Arbeitstemperatur
durch den Thermostaten geregelt, der so eingestellt ist, daß die Temperatur keine
gefährlich hohen Werte annimmt. Diese Arbeitstemperatur ist jedoch bei Beginn des
Auftauens unnötig niedrig. Außerdem kann beobachtet werden, daß die Temperaturdifferenz
zwischen Heizelement und den im Ofen befindlichen gefrorenen Nahrungsmitteln zu
Beginn sehr groß ist mit dem Ergebnis, daß trotz der Erwärmung der umgewälzten Luft
durch das Heizelement auf etwas über 180° C dieses Element nicht in der Lage ist,
die Lufttemperatur ohne einen Temperaturabfall auf etwa 140° C aufrechtzuerhalten.
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Wenn deshalb dem Ofen während der ersten Arbeitsstufe durch andere
Mittel Wärme zugeführt werden könnte, könnte man unter der für jede Stufe zum Auftauen
zulässigen Temperatur bleiben, aber trotzdem noch Wärme zuführen, so daß die Dauer
des Auftauvorganges herabgesetzt würde. Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Lösung
dieser Aufgabe an. Die zirkulierte Luft wird, um sicher zu sein, zu Beginn des Auftauens
durch die gefrorenen Nahrungsmittel sehr stark abgekühlt, sie wird jedoch gleichzeitig
nicht durch das Heizelement, sondern auch dadurch erwärmt, daß die Wandungen der
Ofenkammer eine
höhere Temperatur aufweisen als die zirkulierende
Luft.
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Bei Einsatz der tiefgefrorenen Lebensmittelportionen in den Ofen hat
dieser eine Bereitschaftstemperatur, die über der Arbeitstemperatur liegt. Durch
die der Erwärmung auf 0° C und die beim Auftauen der Portionen benötigte Schmelzwärme
verbraucht sich die der Differenz zwischen Bereitschafts- und Arbeitstemperatur
entsprechende Wärmemenge, so daß die Weiterbehandlung oberhalb 0° C des nun aufgetauten
Gutes bei Arbeitstemperatur erfolgt.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Auftauofen
gemäß der Erfindung, von der Bedienungsseite her gesehen, F i g. 2 eine Ansicht
nach F i g. 1, mit gewissen Teilen im Vertikalschnitt, F i g. 3 eine Schalttafel
zur Einstellung des Ofens mit daran angeschlossenen Leitungen für einen Gebläsemotor
und die Heizelemente, F i g. 4 einen elektrischen Wirkschaltplan für den Ofen in
Vorwärmstellung der Schaltelemente, F i g. 5 den gleichen Schaltplan wie in F i
g. 4 in Auftaustellung der Schaltelemente.
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Der in F i g. 1 dargestellte Auftauofen hat Füße 10
und ist
mit zwei Türen 11, 12 zu der Ofenkammer versehen. Oberhalb der Türen befindet sich
eine Schalttafel 13 mit Mitteln zur Betätigung und Prüfung des Ofens. In
der Teilschnittdarstellung gemäß F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Ofenkammer in
zwei Abteilungen 14, 15 geteilt ist, die in zwei verschiedenen Umwälzbahnen für
erwärmte Luft angeordnet sind. Die Erwärmung wird durch elektrische Heizelemente
16 hervorgerufen, und die heiße Luft wird durch ein Gebläse 17 mit einem Motor 18
umgewälzt. Die heiße Luft wird durch das Gebläse in der einen Umwälzbahn in einen
Kanal 19 zwischen der Abteilung 14 und der wärmeisolierten Wandung
20 des Ofens gedrückt. Von dort strömt sie durch (nicht dargestellte) öffnungen
in der Wand 21 in die Abteilung 14, und zwar horizontal zu dieser, und verläßt sie
durch andere (ebenfalls nicht dargestellte) Öffnungen in der senkrechten Wand 22
der Abteilung 14. Von hier gelangt die Luft durch einen Kanal 23 zurück nach
unten zu dem Gebläse 17. Eine entsprechende Umwälzung der warmen Luft findet auf
der anderen Seite des Ofens zur Erwärmung der gekühlten Nahrungsmittelportionen
in der Abteilung 15 statt.
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F i g. 3 zeigt eine Schalttafel 13 und gewisse elektrische Anschlüsse
daran. Der Ofen ist an ein Dreiphasen-Wechselstromsystem über Leitungen 24 und einen
Hauptschalter 29 angeschlossen. Der Gebläsemotor 18 ist mit Regelgliedern in der
Schalttafel 13 über Leitungen 25 verbunden, und die elektrischen Heizelemente 16
sind über Leitungen 26 angeschlossen. Die Schalttafel 13 ist mit einem Schalter
30 zur Vorwärmung des Ofens und einer Kontrollampe 31 versehen, die aufleuchtet,
wenn die Heizelemente 16 in Betrieb sind. Weiterhin sind ein Tastschalter 32, der
zur Einleitung des Auftauprozesses benutzt wird, und eine Kontrollampe 33 vorhanden,
die während des Auftauens aufleuchtet. Zusätzlich kann die Schalttafel mit einer
Anzahl anderer Glieder einschließlich eines Thermometers 27, das die Ofentemperatur
anzeigt, sowie einer Uhr 28 versehen sein, die angibt, wie lange das Auftauen dauern
soll und wie lange es bereits gedauert hat. Die Elemente der Schalttafel 13 und
der elektrische Stromkreis für den Ofen werden weiter unten in ihren Einzelheiten
erläutert.
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Der dargestellte Auftauofen ist zum Auftauen einer Vielzahl von Nahrungsmittelportionen
in kürzest möglicher Zeit bestimmt. Eine zum Auftauen und Fertigbereiten der eingefrorenen
Nahrungsmittelportionen von zweckmäßiger Größe geeignete Temperatur wurde zu etwa
180° C ermittelt. Für die Behandlung von normalen Nahrungsmittelmengen hat sich
eine Behandlungszeit von 20 bis 30 Minuten als ratsam erwiesen. Es hat sich jedoch
auch herausgestellt; daß, wenn der Ofen zwischen oder vor den Behandlungsperioden
auf einer Temperatur entsprechend der Arbeitstemperatur gehalten wird, die Beschickung
des Ofens zu einer beträchtlichen Verminderung der Temperatur im Inneren, die in
verschiedenen Fällen von verschiedener Größe sein kann, führt, was zur Folge hat,
daß die Arbeitsergebnisse unbefriedigend und ungleichmäßig sind. Eine Ursache hierfür
besteht darin, daß die Ofentüren für eine längere oder kürzere Zeit geöffnet werden.
Eine andere Ursache ist, daß eine große Anzahl von eingefrorenen Nahrungsmittelportionen
in Gestelle eingebracht wird, die zu diesem Zweck in den Abteilungen 14, 15 des
Ofens vorhanden sind. Die Nahrungsmittelportionen haben eine niedrige Temperatur
von etwa -20 bis -25° C und bewirken natürlich zwangsläufig eine Verminderung der
Ofentemperatur. Gemäß der Erfindung kann diesen Nachteilen wirkungsvoll begegnet
werden, jedoch ohne Auswirkungen auf das Arbeitsergebnis. Dies geschieht in der
Weise, daß das Ofeninnere vor der Beschickung auf eine Bereitschaftstemperatur erwärmt
wird, die höher liegt als die Arbeitstemperatur. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt,
mit einer Bereitschaftstemperatur von etwa 230° C in einem Ofen der vorbeschriebenen
Ausführungsart zu arbeiten; das Vermögen des Ofens, Wärme in einem bestimmten Ausmaß
zu speichern, bewirkt diese Temperatur.
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In F i g. 4 sind Regelglieder für den Ofen eingestellt zur Vorwärmung
auf die Bereitschaftstemperatur sowie Regeleinrichtungen in den Stellungen dargestellt,
die sie dann annehmen. Die Leitungen 24, die an ein Wechselstromsystem angeschlossen
sind, führen über Sicherungen 34 zu einem Stromkreis mit den Heizelementen 16. Dieser
Stromkreis enthält ein Schütz 35. An die Leitungen 24 sind ferner Leitungen 36 angeschlossen,
die unter anderem zur Stromzuführung zu dem Gebläsemotor 18 dienen. Dieser Strom-.
kreis ist außerdem mit Sicherungen 37 und einem Schütz 40 versehen. Von einer der
Phasen der Leitungen 36 wird Strom über eine mit einer Sicherung 39 versehene Leitung
38 abgenommen. Die Betätigungsspannung in der Leitung 38 wird über eine Leitung
41 der einen Klemme 42 des Tastschalters 32 zugeführt, der von einer Feder 43 in
Offenstellung gehalten wird. Von der Klemme 42 wird die Spannung über eine Leitung
44 weiterhin der Klemme 45 des Schalters 30 zugeführt. Der Schalter 30 hat zwei
Endstellungen, in denen verschiedene Schaltverbindungen hergestellt werden. In F
i g. 4 ist er in einer Stellung zur Vorwärmung gezeigt, in welcher er in bekannter
Weise verriegelt ist (in der Zeichnung nicht dargestellt). Die ständig Spannung
führende Leitung 44 ist über eine Kontaktbrücke 46 des Schalters 30 mit einer Klemme
47 verbunden, an welche eine Leitung 48 angeschlossen ist. Diese Leitung 48 ist
zu dem anderen Pol 49 des Tastschalters 32 geführt, und
von diesem
erstreckt sich eine Leitung 50 über einen Thermostatschalter 51 zu der Erregerspule
52 des Schützes 40. Die Erregung der Spule 52 hat zur Folge, daß das Schütz 40 schließt,
so daß der Stromkreis zu dem Gebläsemotor 18 geschlossen wird. Die Erregerspule
52 ist über Leitungen 53, 54, 55 mit dem Nullleiter des Stromkreises 26 der
Heizelemente 16 verbunden.
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Wenn das Schütz 40 geschlossen wird, wird eine mit einer der Klemmen
hinter dem Schütz verbundene Leitung 56 spannungführend. Die Leitung 56 führt zu
einem Thermostaten 57, dessen Fühlkörper in geeigneter Weise innerhalb des Ofens
angeordnet ist. Der Fühlkörper 58 kann beispielsweise in dem Luftkanal 19 zwischen
den Heizelementen 16 und den Abteilungen 14, 15 angeordnet sein. Der Thermostat
57 ist so eingestellt, daß er bei einer Arbeitstemperatur des Ofens von beispielsweise
180° C den Stromkreis unterbricht. Von dem Thermostat 57 führt eine Leitung 59 zu
der Erregerspule 60 des Schützes 35. Parallel zu dem Thermostaten 57 ist ein weiterer
Thermostat 61 in einen Kreislauf geschaltet, welcher aus einer Leitung 62, einer
Kontaktbrücke 63 des Schalters 30, einer Leitung 64 zum Thermostaten 61 und einer
Leitung 65 vom Thermostaten 61 zum Thermostaten 57 besteht. Der Thermostat 61 weist
einen Fühlkörper 66 auf, der zweckmäßigerweise dem Fühlkörper 58 benachbart im Ofen
angeordnet und so eingestellt ist, daß er während des Vorwärmens den Stromkreis
bei einer Bereitschaftstemperatur von beispielsweise 230° C öffnet. Parallel zu
den Thermostaten 57, 61 ist die Kontrollampe 31 an den Kreislauf angeschlossen,
und zwar mit der Erregerspule 60 verbunden über eine Leitung 67, eine Kontaktbrücke
68 des Schützes 35 und Leitungen 69 und 70, wobei die letztere an die Leitung 55
angeschlossen ist, die zum Nulleiter führt. Zur Inbetriebnahme des Ofens wird der
Schalter 30 in die Stellung nach F i g. 4 gebracht und in dieser Stellung verriegelt.
Hierdurch erhalten die Erregerspulen 52 und 60 der Schütze 40 und 35 Spannung, so
daß sie schließen und der Ofen erwärmt wird, während das Gebläse arbeitet. Da die
Thermostaten 57 und 61 zueinander parallel geschaltet sind, wird der Erwärmungsvorgang
nicht vor Erreichen der Bereitschaftstemperatur, d. h. also 230° C, unterbrochen.
Wenn dies geschieht, schließt der Thermostat 61 den Stromkreis zur Erregerspule
60, wobei das Schütz 35 öffnet und die Stromzuführung zu den Heizelementen 16 beendet
wird. Gleichzeitig erlischt die Kontrollampe 31. Der Gebläsemotor 18 läuft jedoch
weiter und, sofern der Ofen nicht unmittelbar darauf benutzt wird, wird die Temperatur
durch den Thermostaten 61 gleichbleibend auf 230° C gehalten. Die Schaltperioden
des Schützes 60 werden durch die Kontrollampe 31. angezeigt, die folglich durch
ihr Erlöschen anzeigt, daß die Temperatur erreicht und der Ofen bereit für den Auftauprozeß
ist.
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Zusätzlich zu den vorerwähnten Schaltgliedern ist in F i g. 4 eine
Schaltuhr 71 mit einem Motor 72 dargestellt. Die Schaltuhr 71 hat zwei Schaltkontakte
73, 74, von welchen der letztere dem Motor 72 zugeordnet und über eine Leitung 75
an die spannungsführende Leitung 41 zur Klemme 42 des Drückers 32 angeschlossen
ist. Während der Erwärmung des Ofens, die dann erfolgt, wenn sich die Schaltglieder
in der Stellung nach F i g. 4 befinden, ist der Schaltkontakt 74 nicht geschlossen,
wie dies dort durch den Schaltarm 76 veranschaulicht ist. Die Schaltung 71 befindet
sich deshalb während der Vorwärmung nicht in Tätigkeit.
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Wenn der Auftauprozeß beginnen soll, wird der Schalter 30 in seine
andere Endstellung gemäß F i g. 5 gebracht. Die Türen 11, 12 sind geöffnet, und
es werden Gestelle mit Nahrungsmittelportionen in die Abteilungen 14, 15 eingebracht,
woraufhin die Türen wieder geschlossen werden. Der Tastschalter 32 wird herangedrückt
und wieder losgelassen, wodurch er in seine Ausgangsstellung unter der Wirkung der
Feder 43 zurückkehrt. Beim Eindrücken des Tastschalters 32 wird vorübergehend ein
Stromkreis derart geschlossen, daß die Spannung in der Leitung 41 von der Klemme
42 über die Schaltbrücke des Drückers und dessen Klemme 49 zur Leitung
50 gelangt, so daß die Erregerspule 52 einen Stromstoß erhält, durch den
das Schütz 40 schließt und der Gebläsemotor 18 in Gang gesetzt wird.
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Die Verstellung des Schalters 30 bewirkt, daß das Schütz 63 den Stromkreis
über den Thermostaten 61 öffnet, so daß dieser nicht länger wirksam bleibt, sondern
der Ofen allein von dem Thermostaten 57 abhängig wird und bei etwa 180° C arbeitet.
Über die Kontaktbrücke 46 des Schalters 30 ist nun eine Leitung 77 mit der spannungführenden
Leitung 44, 41 verbunden. Die Leitung 77 führt zu einer Klemme 78 des Schützes 40,
und eine der Kontaktbrücken 80 dieses Schützes stellt eine Verbindung zu einer Leitung
81 her.
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Die Leitung 81 gabelt sich in eine Leitung 82, die zu
dem Schaltkontakt 73 der in Bereitschaftsstellung zum Schließen befindlichen Schaltuhr
71 führt, sowie in eine Leitung 83, die zur Klemme 84 des Schalters 30 führt. Von
der Klemme 84 fließt der Strom durch das Schütz, die Leitungen 48 und 50 zur Erregerspule
52 des Schützes 40, so daß dieses in Einschaltstellung festgehalten wird. Von der
Klemme 84 geht eine weitere Leitung zur Kontrollampe 33 ab, die über einen Nulleiter
86 mit der Leitung 70 verbunden ist. Mit der Leitung 81 ist ferner eine Leitung
87 verbunden, die zum Schaltkontakt 74 der Schaltuhr 71 führt, ohne durch letztere
hindurchgeführt zu sein, sondern vielmehr direkt zum Motor 72 der Schaltuhr und
weiter zum Nulleiter 70 verläuft.
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Der Thermostat 57 bewirkt während des Auftauens, daß der Ofen auf
einer Temperatur von etwa 180° C gehalten wird. Die Schaltuhr 71 arbeitet, und der
Schaltkontakt 73 ist während der Einstellzeit der Schaltuhr 71 geschlossen. Wenn
nach Ablauf dieser Zeit der Schaltkontakt 73 öffnet, öffnet auch das Schütz 40,
und der Stromkreis durch den Thermostaten 57 wird unterbrochen, so daß das Schütz
35 für die Heizelemente abfällt. Nach dem Abfallen dieses Schützes fließt kein Strom
mehr durch die Leitung 87 zu dem Motor 72 der Schaltuhr 71. Der Schaltarm 76 des
Schaltkontaktes 74 ist zwar in Schließstellung, aber die Schaltuhr hat zu arbeiten
begonnen, so daß Strom über die Leitung 25 dem Motor der Schaltuhr zugeführt wird,
welcher so lange in Betrieb bleibt, bis die Schaltuhr in ihre Ausgangsstellung zurückgelaufen
ist, d. h. also bei geöffnetem Schaltann 76 des Schaltkontaktes 74 und geschlossenem
Schaltarm 88 des Schaltkontaktes 73 (s. F i g. 4). Hierdurch befindet sich die Schaltuhr
in Bereitschaft zu neuer Tätigkeit, wenn der Strom das nächste Mal eingeschaltet
wird, wobei der Strom über die Leitung 81 fließt, vorausgesetzt natürlich, daß der
Schalter 30 sich in der Stellung nach F i g. 5 befindet. Diese Stellung ist während
der
nächsten Aufheizung auf Bereitschaftstemperatur nicht gegeben, sondern nur beim
nächsten Auftauvorgang. Während des Auftauens leuchten sowohl die Kontrollampe
30 als auch die Kontrollampe 31 auf, letztere jedoch nur, wenn dem
Heizelement 16 Strom zugeführt wird. Die Kontrollampe 33 erlischt, wenn die Schaltuhr
71 den Auftauvorgang beendet. Die zum Darbieten fertigen Nahrungsmittelportionen
werden daraufhin herausgenommen, und der Ofen wird mit Hilfe des Schalters 30 erneut
in Bereitschaftsstellung gebracht.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren und die in den Zeichnungen dargestellten
und in Verbindung mit diesen beschriebenen Schaltungen führen zu einer beträchtlichen
Vereinfachung des Ofenbetriebes im Vergleich zu vorbekannten Öfen. Zur Bedienung
eines Ofens der beschriebenen Ausführungsform ist kein besonders geschultes Personal
erforderlich. Trotzdem kann ein hohes Maß an Wirtschaftlichkeit und Unabhängigkeit
für ausreichende Betriebsergebnisse auf der Basis des automatischen Betriebsablaufs
in dem Ofen, der hierdurch erhalten wird, erzielt werden.