DE19730591C1 - Verfahren zur Erfassung des Raucherzeugungszustands eines Raucherzeugers und Steuerungsvorrichtung eines Raucherzeugers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfas­ sung des Raucherzeugungszustands eines Raucherzeugers und eine Steuerungsvorrichtung eines Raucherzeugers, bei dem Holz mit einem einstellbaren Anpressdruck auf ein mit Hilfe eines Elektromotors angetriebenes Frictionsrad gedrückt wird.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Raucherzeugung sind durch den Prospekt "Friction-Rondair" der Firma Maurer AG aus 11/96 bekanntgeworden.

In Anlagen, die mit einem Raucherzeuger ausgerüstet sind, können Fleischwaren, Fisch oder andere Nahrungsmittel geräu­ chert werden. Diese Anlagen weisen meist eine Behandlungs­ kammer auf, in die z. B. ein Transportwagen oder ein Gestell eingeschoben oder eingebracht werden kann, auf dem die zu räuchernden Waren untergebracht sind. Der Behandlungskammer ist ein Raucherzeuger zugeordnet, durch den Rauch erzeugt wird, um ihn in die Behandlungskammer einzuleiten. Die Ar­ beitsweise des Raucherzeugers beruht auf dem Prinzip, daß durch Reibung (Friction) eines schnell drehenden Stahlrades (Frictionsrad) an einem Holzstab der Rauch zum Räuchern der Waren erzeugt wird. Die Rauchqualität und die Rauchintensi­ tät sind u. a. abhängig vom Anpressdruck des Holzes auf das Frictionsrad, der Umfangsgeschwindigkeit (Drehzahl) und der Gestaltung des Frictionsrades. Diese Faktoren müssen optimal aufeinander abgestimmt werden, um einen qualitativ hochwer­ tigen Räuchervorgang durchführen zu können.

Bei dem bekannten Verfahren wird mit einem im wesentlichen konstanten Anpressdruck gearbeitet, den der erfahrene Anwen­ der manuell vorgibt und einstellt. Wenn sich nun die Be­ triebsbedingungen im Bereich des Frictionsrades ändern, hat dies auch eine veränderte Raucherzeugung zur Folge. Dies ist beispielsweise bei Abnutzung und Verschmutzung des Fricti­ onsrades oder nach längerer Laufzeit des Elektromotors der Fall. Aber auch das in dem Raucherzeuger zu bearbeitende Holz kann unterschiedlichen Schwankungen unterliegen. Insbe­ sondere kann das Holz im Inneren eine unterschiedliche Feuchtigkeit oder Holzdichte aufweisen. Auch die Veränderun­ gen der Außenmaße und der Holzart beeinflussen die Qualität der Raucherzeugung. Daher muß der Anwender bei dem bekannten Verfahren von Zeit zu Zeit den Anpressdruck des Holzes auf das Frictionsrad nachregulieren. Die Einstellwerte des An­ pressdrucks bedingen eine große Erfahrung des Anwenders und verhindern einen automatischen Betrieb des Verfahrens über einen längeren Zeitraum. Die Erfassung nicht vorhersehbarer Änderungen der Betriebsbedingungen und eine entsprechende Reaktion auf diese Änderungen ist beim Stand der Technik nur manuell oder ggf. mechanisch möglich.

Vor allem ist es nicht durchführbar, eine größere Anzahl von Räucherwaren unter stets einheitlichen und gleichen Bedin­ gungen zu räuchern. Aufgrund der bereits angesprochenen vor­ liegenden Schwankungen der Betriebsbedingungen (Zustand der Atmosphäre im Behandlungsraum, Geometrie des Holzes, Tempe­ ratur des Holzes, Temperatur im Raucherzeugungsraum, Rest­ feuchte, Risse, Astlöcher usw.) muß eine permanente Überwa­ chung der Anlage für eine Qualitätsgarantie der Ware einge­ richtet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Raucherzeugung zum Räuchern von Nahrungsmitteln mög­ lichst zu automatisieren und andererseits stets gleiche, de­ finierte Betriebsbedingungen bei der Raucherzeugung zu er­ reichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem ein oder mehrere Referenzstromwerte und/oder Referenzstromver­ läufe des Elektromotors (Antriebsmotor des Frictionsrades) für einen Raucherzeugungszustand zumindest einmal ermittelt und erfaßt oder vorgegeben werden, mindestens einmal der Stromwert und/oder Stromverlauf des Elektromotors gemessen wird und anschließend ein dem Raucherzeugungszustand ent­ sprechendes Signal durch den Vergleich des ermittelten Stromwertes und/oder Stromverlaufs mit dem Referenzstromwert und/oder Referenzstromverlauf ermittelt und abgegeben wird.

Im Stromverlauf (Stromaufnahme) des Elektromotors und des Raucherzeugers spiegelt sich das Reibungsverhältnis zwischen Frictionsrad und Holz wieder. Aus der Messung des augen­ blicklichen Stromverlaufs und des Elektromotors, gegebenen­ falls nach entsprechender Aufbereitung in einem Mikroprozes­ sor, läßt sich der Raucherzeugungszustand ermitteln. Der Stromverlauf ist ein Maß für die Reibung (Friction) des Frictionsrades an dem Holz bzw. für die an der Holzoberflä­ che erzeugte Temperatur. Die Erfassung der Temperatur wäre zwar auch ein möglicher Parameter für den Raucherzeugungszu­ stand. Eine einheitliche Erfassung über die gesamte Holzo­ berfläche bereitet aber Schwierigkeiten. Durch die Erwärmung der Holzoberfläche fängt das Holz an dieser Stelle zu schwe­ len oder zu glimmen an, so daß der Rauch zum Räuchern ent­ steht. Durch die Kontrolle der Frictionsbedingungen kann ge­ währleistet werden, daß stets die gleiche Menge und Güte an Rauch erzeugt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren entsteht Rauch mit einer außerordentlichen Gleichmäßigkeit hinsichtlich seiner Beschaffenheit. Sowohl die Rauchdichte, die Rauchzusammensetzung als auch der Rauch und die Raucher­ zeugungstemperatur können über die gesamte Betriebsdauer des Verfahrens konstant gehalten werden.

Vorteilhafterweise wird der Stromverlauf des Elektromotors während der Raucherzeugung fortlaufend ermittelt, um nicht nur den Raucherzeugungszustand kurzzeitig, sondern auch wäh­ rend eines länger dauernden Betriebsvorganges zu ermitteln.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der An­ pressdruck des Holzes auf das Frictionsrad derart nachgere­ gelt, daß der Strom des Elektromotors während der gesamten Raucherzeugung einen konstanten Stromwert besitzt. Die Rege­ lung hat den Vorteil, daß die oben genannten Einflußgrößen auf die Beschaffenheit des erzeugten Rauchs selbsttätig eli­ miniert werden. Die Raucherzeugung wirkt selbstregulierend und ist selbsttätig überwachend durchführbar. Die Laufzeit des Elektromotors (Frictionsmotors) und die Motortemperatur können keinen Einfluß mehr auf den Raucherzeugungsvorgang ausüben. Durch die selbsttätige Regelung des Raucherzeugers spielen auch Betriebstemperatur und relative Feuchte im Be­ handlungsraum der Anlage keine Rolle mehr. Inhomogenitäten im Holz (Äste, Massabweichungen, Risse etc) können durch die Nachregelung des Anpressdrucks berücksichtigt werden, so daß auch problemlos Hölzer unterschiedlicher Abmessungen und un­ terschiedlicher Holzhärte einsetzbar sind.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens wirkt sich auch positiv auf die Randbereiche des Anlagenbetriebs aus. Die bisher notwendige Sorgfalt bei der Lagerung des Holzes bei möglichst gleicher Umgebungstemperatur und Umgebungsfeuchte sowie Art und Alter des eingesetzten Holzes kann nunmehr un­ ter Umständen vernachlässigt werden. Auch der Elektromotor und das Frictionsrad sind geringeren Abnutzungserscheinungen unterworfen.

Zusätzlich gewährleistet die Regelung des Anpressdrucks in Abhängigkeit des Stromverlaufs, aufgrund eines Soll-Istwert- Vergleiches mit einem Alarmgrenzwert, eine sichere Überwa­ chung des Holzvorrats im Raucherzeuger und die dauerhafte Funktion des Raucherzeugers.

Der Vergleich des gemessenen Stromverlaufs mit einem Refe­ renzverlauf erlaubt es, Systemtoleranzen des Elektromotors und der gesamten Anlage gerätespezifisch zu eliminieren. Bei Inbetriebnahme der Anlage wird diese, wie sonst auch üblich, für Testzwecke an einen Prüfautomaten angeschlossen und der Stromverlauf des Elektromotors bei einer optimalen Raucher­ zeugung gemessen. Die ermittelten Stromverläufe werden als Referenzstromverläufe abgespeichert. Mit diesen ermittelten und gespeicherten Referenzsignalen lassen sich Toleranzen zwischen den einzelnen Anlagen sowie eine Vielzahl an unbe­ kannten Einflüssen im gesamten Systemkreis ausschließen.

Bei einer weiteren Variante wird die Drehzahl des Elektromo­ tors entsprechend dem abgegebenen Signal geregelt. Bei­ spielsweise kann die Motordrehzahl entsprechend dem Raucher­ zeugungszustand des Raucherzeugers auf unterschiedliche Randbedingungen eingestellt werden, damit die Qualität der Raucherzeugung wiederum konstant gehalten wird.

Kanthölzer oder Hölzer anderer Geometrie können dann beson­ ders einfach und präzise mit einer einstellbaren Kraft auf das schnell drehende Frictionsrad gepresst werden, wenn das Holz über einen pneumatischen oder hydraulischen Druckzylin­ der auf das Frictionsrad gepresst wird. Der pneumatische Druckzylinder hat den weiteren Vorteil, daß in Abhängigkeit von der Stromaufnahme des Frictionsmotors die Anpresskraft des Holzes auf das Frictionsrad über die elektropneumatische Regelung integral oder proportional erhöht bzw. erniedrigt werden kann.

Bei anderen Ausführungsformen wird das Holz über einen me­ chanischen Spindelantrieb bzw. Drehantrieb über Exzenterrol­ len auf das Frictionsrad gepresst. Der Spindelantrieb ermög­ licht es, auch kleine Änderungen des Stromverlaufs des Elek­ tromotors präzise und definiert in eine mechanische Druckän­ derung umsetzen zu können.

In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Steuerungsvorrichtung eines Raucherzeugers zur Durchführung der vorgenannten Verfahrensschritte, die einen Datenspeicher zur Speicherung von Referenzstromverläufen, eine Erfassungs­ einheit zur Erfassung des Stroms des Elektromotors und eine Kontrolleinheit zum Vergleich des erfaßten Stroms mit den gespeicherten Referenzstromverläufen aufweist.

Vorzugsweise weist die Kontrolleinheit einen Datenspeicher (ROM) auf, in dem ein oder mehrere Referenzverläufe spei­ cherbar sind. Durch unterschiedliche Referenzverläufe ist die Anlage zur Raucherzeugung derart programmierbar, daß be­ stimmte wählbare und fest vorgegebene Verfahrensabläufe vom Anwender abgerufen werden können.

Bevorzugt ist die Kontrolleinheit zur Regelung des Anpress­ drucks des Holzes auf das Frictionsrad ausgebildet. Die Kon­ trolleinheit kann die oben beschriebenen Funktionen inner­ halb des Regelkreises zur selbstregulierenden und selbst überwachenden Arbeitsweise des Raucherzeugers übernehmen.

Für den Anwender und Betreiber des Raucherzeugers ist es günstig, wenn er den Raucherzeugungszustand mit Hilfe eines Anzeigeelements an der Anlage ablesen kann, um ggf. entspre­ chende Nachregelungen oder Einstellungen zusätzlich vorneh­ men zu können. Zu diesem Zwecke ist ein Anzeigeelement von der Kontrolleinheit ansteuerbar, um Abweichungen zwischen erfaßten Stromwerten und Grenzstromwerten anzuzeigen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genann­ ten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsge­ mäß jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination miteinander verwendet werden. Die erwähnte Ausführungsform ist nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern hat vielmehr beispielhaften Charakter.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird an­ hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Raucherzeuger, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann.

In der Figur ist der Raucherzeuger nur sehr schematisch dar­ gestellt. Die gegenständlichen Merkmale sind lediglich ange­ deutet und nicht notwendigerweise maßstäblich zu verstehen.

Ein Raucherzeuger 10 ist in einem Gehäuse 11 untergebracht. Das Gehäuse 11 umschließt einen Raucherzeugungsraum 12, in dem sich die wesentlichen Aggregate zur Raucherzeugung be­ finden. Der Raucherzeugungsraum 12 ist einem Behandlungsraum vorgeschaltet, der in der Figur nicht gezeigt ist. In dem Behandlungsraum, der mit dem Raucherzeugungsraum 12 über entsprechende Rauchkanäle zur Ableitung des Rauchs in Ver­ bindung steht, können Fisch, Fleisch oder andere Nahrungs­ mittel geräuchert werden.

Räuchermaterial in Form von Kanthölzern 13 wird auf ein Frictionsrad 14 beispielsweise in Druckrichtung 15 oder waagrecht, schräg oder versetzt gepresst. Der Einfachheit halber ist in der Darstellung nur ein Kantholz 13 abgebil­ det, während in der Praxis in dem Gehäuse 11 mehrere Kant­ hölzer 13 untergebracht sein können, damit eine permanente Raucherzeugung durchführbar ist. Durch die Friction des sich drehenden Frictionsrades 14 auf der Welle 16 entsteht an der Unterseite 17 des Kantholzes 13 Wärme, so daß das Holz leicht zu glimmen oder zu schwelen beginnt. Durch die Varia­ tion der Parameter Anpressdruck, Umfangsgeschwindigkeit (Drehzahl) und Gestaltung des Frictionsrades 14 läßt sich ein bestimmtes Räucherniveau einstellen. Das Frictionsrad 14 ist auf seiner Außenumfangsfläche mit Reibkanten 18 verse­ hen, die das Frictionsrad 14 gerade oder schräg verlaufend und zahnkranzartig umgeben.

Wenn das Frictionsrad 14 mit Hilfe eines Elektromotors 19 angetrieben wird, wird die Unterseite 17 des Kantholzes 13 unter einer Wärmeentwicklung abgerieben, so daß der zum Räu­ chern benötigte Rauch entsteht. Unterschiedliche Betriebsbe­ dingungen im Bereich der Frictionserzeugung, wie z. B. Holz­ dichte, Holzart oder Restfeuchtigkeit des Holzes, wirken sich entscheidend auf die erzeugte Reibung und den entste­ henden Rauch aus. Erfindungsgemäß kann der Stromverlauf des Elektromotors 19 erfaßt werden und mit einem eingestellten Referenzwert verglichen werden. Aufgrund von empirischen Un­ tersuchungen spiegelt sich in dem Stromverlauf des Motors 19 die an der Unterseite 17 des Kantholzes 13 erzeugte Tempera­ tur wieder. Der gemessene Stromverlauf ist somit ein Maß für die erzeugten Frictionsbedingungen. Es wäre auch denkbar, die Temperatur an der Unterseite 17 direkt zu messen und in ähnlicher Weise auszuwerten und auszunutzen. Zur Erzeugung gleichmäßiger und einheitlicher Bedingungen bei der Raucher­ zeugung wird der Stromverlauf der Elektromotoren 19 auf ei­ nem konstanten Wert geregelt, in dem das Kantholz 13 über eine Spannvorrichtung 20 und Spannpratzen 21 auf das Fricti­ onsrad 14 gepresst wird.

In Abhängigkeit von dem vorgegebenen Stromwert des Elektro­ motors 19 wird der Anpressdruck in Druckrichtung 15 entspre­ chend nachgeregelt. Durch den konstanten Stromwert des Elek­ tromotors 19 wird die Gleichmäßigkeit des erzeugten Rauchs erreichbar.

Bei einem Verfahren zur Erfassung des Raucherzeugungszu­ stands eines Raucherzeugers wird Holz auf ein mit Hilfe ei­ nes Elektromotors 19 angetriebenes Frictionsrad 14 gedrückt. Der Anpreßdruck des Holzes ist dabei einstellbar. Es werden zumindest einmal ein oder mehrere Referenzstromwerte und/­ oder ein Referenzstromverläufe des Frictionsmotors für einen Raucherzeugungszustand ermittelt und erfaßt. Während der Raucherzeugung wird mindestens einmal der Stromwert und/oder Stromverlauf des Elektromotors 19 gemessen. Ein dem Raucher­ zeugungszustand entsprechendes Signal wird durch den Ver­ gleich des ermittelten Stromwertes und/oder Stromverlaufs mit dem Referenzstromwert und/oder Referenzstromverlauf er­ mittelt und abgegeben. Durch Erzeugung eines derartigen Si­ gnals ist es durchführbar, eine Raucherzeugungsanlage einer­ seits möglichst zu automatisieren und andererseits stets gleiche, definierte Betriebsbedingungen bei der Raucherzeu­ gung zu erreichen. Durch die Vorgabe verschiedener Referenz­ stromwerte und/oder Referenzstromverläufe werden unter defi­ nierten Betriebsbedingungen automatisch anwählbare Rauchin­ tensitäten ermöglicht.

Claims (8)

1. Verfahren zur Erfassung des Raucherzeugungszustands ei­ nes Raucherzeugers (10),
bei dem Holz (13) mit einem einstellbaren Anpreßdruck auf ein mit Hilfe eines Elektromotors (19) angetriebe­ nes Friktionsrad (14) gedrückt wird,
und den weiteren Verfahrensschritten:

• 1. Ein oder mehrere Referenzstromwerte und/oder Refe­ renzstromverläufe des Elektromotors (19) werden für einen Raucherzeugungszustand zumindest einmal ermit­ telt und erfaßt oder vorgegeben.
• 2. Ein Stromwert und/oder Stromverlauf des Elektromo­ tors (19) wird während der Raucherzeugung zumindest einmal gemessen.
• 3. Der jeweilige Raucherzeugungszustand wird durch den Vergleich des ermittelten Stromwertes und/oder Stromverlaufs mit dem Referenzstromwert und/oder Referenzstromverlauf ermittelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverlauf des Elektromotors (19) während der Raucherzeugung fortlaufend ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anpreßdruck des Holzes (13) auf das Frik­ tionsrad (14) derart nachgeregelt wird, daß der Strom des Elektromotors (19) während der gesamten Raucherzeu­ gung einen konstanten Stromwert besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drehzahl des Elektromotors (19) entspre­ chend dem Vergleich des ermittelten Stromwertes und/­ oder Stromverlaufs mit dem Referenzstromwert und/oder Referenzstromverlauf geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Holz (13) über einen pneumatischen oder hydraulischen Druckzylinder auf das Friktionsrad (14) gepreßt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Holz (13) über einen mechanischen Spindelantrieb oder eine andere mechanische bzw. mecha­ nisch-elektrische Einrichtung auf das Friktionsrad (14) gepreßt wird.

7. Steuerungsvorrichtung eines Raucherzeugers zur Durch­ führung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungs­ vorrichtung einen Datenspeicher zur Speicherung von Re­ ferenzstromverläufen, eine Erfassungseinheit zur Erfas­ sung des Stroms des Elektromotors und eine Kontrollein­ heit zum Vergleich des erfaßten Stroms mit den gespei­ cherten Referenzstromverläufen und zur Regelung des An­ preßdrucks des Holzes (13) auf das Friktionsrad (14) aufweist.

8. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Anzeigeelement von der Kontrollein­ heit ansteuerbar ist, um Abweichungen zwischen erfaßten Stromwerten und Referenzstromwerten anzuzeigen.