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Vorrichtung und Verfahren zur Wärmebehandlung von Nah-
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rungsmitteln mittels Heißluft und WasserdamPf Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Nahrungsmitteln mittels
Heißluft und Wasserdampf, wobei die Heißluft oder ein Wasserdampfluftgemisch in
einem wärmeisolierten Behälter mittels thermisch geregelter Heizelemente auf eine
vorgegebene Behandlungstemperatur gebracht und mittels eines Schleudergebläses in
geschlossenem Kreislauf entlang zweier sich auf gegenüberliegenden Seiten des inneren
Behandlungsraumes erstreokender Iitiftführungskanäle und zwischen diesen im Behandlungsraum
angeordneten, zur Aufnahme von Gefäßen eingerichteten Rosten hindurch umgewälzt
wird.
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Unter Wärmebehandlung wird das Auftauen, Kochen, Backen und Braten
von Nahrungsmitteln mit Heißluft mit und ohne Dampf verstanden, wie es unter Verwendung
solcher Vorrichtungen in Nahrungsmittelbetrieben, Großküchen, Kantinen uedgl betrieben
wird0
bei einer bekannten Vorrichtung zum Garen von Bebensmitteln,
vorzugsweise Fleischwaren, treibt ein auf dem Behälter angeordneter Elektromotor
ein an der Decke des Behälterraumes angeordnet es Schleudergebläse an, das seinerseits
die Buft durch den mit dem Rost besetzten Behälterinnenraum umwälzt derart, daß
es die Luft aus dem Innenraum ansaugt und durch einen den Innenraum von der Wandung
trennenden Luftmantel, in dem druckseitig zum Gebläse die Heizelernente angeordnet
sind, hindurchdrückt bis in den Boden, von wo sie dann durch den Rost hindurch nach
oben strömt (DT-rs 1 003 557). In der Anwendung wird zunächst die Luft auf die vorgegebene
Behandlungstemperatur des Gutes erhitzt und dann Wasserdampf bis zur Sättigung eingeblasen.
IIierdurch sollen Gewichts- und Aromaverluste vermieden werden.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der Dampf an getrenntem Ort
erzeugt und in den Behandlungsraum eingeblasen.
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Dies schränkt den Anwendungsbereich erheblich ein bzw. verteuert die
Anschaffungskosten, wenn diese Voraussetzung nicht vorhanden ist und erst geschaffen
werden muß.
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Bei einer anderen, zum Auftauen und Erwärmen tiefgefrorener Speisen
bestimmten Vorrichtung ist auch vorgesehen, den Dampferzeuger im Behandlungsraum
selbst unterzubringen und dessen Boden als heizbares Wasserbad auszubilden (DU-PS
1 102 549). Diese Anordnung ist aber nur möglich, wenn der Behandlungsraum unten
an die Druckseite und oben, unter der Decke, an die Saugseite des Gebläses angeschlossen
ist und die Rost etagen nacheinander durchströmt werden.
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Dabei ändern sich Temperatur und Zusammensetzung des Wasserdampfluftgemisches
ständig, so daß in dem Behandlungsraum ein ungleichmäßiges und je nach Beschickung
wechselndes Temperaturfeld entsteht und man, um stellenweise ttberhitzungen (Spots)
und Schädigung des Gutes zu vermeiden,
größeren Abstand von den
zulässigen Grenztemperaturen halten und demzufolge eine längere Behandlungszeit
aufwenden muß, als bei optimaler Temperaturverteilung im ganzen Raum notwendig wäre.
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Die Behandlungszeit ist aber neben der Qualität der Speisen insbesondere
in GroBküchen, Kantinen- und Restaurationsbetrieben von außerordentlicher Bedeutung
für eine zügige Bedienung der Gäste.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Wärmebehandlung von Nahrungsmitteln
auf schonendste Weise bei optimalen Behandlungstemperaturen und -zeiten möglich
ist, ohne den apparativen Aufwand und damit die Gestehungs- und Wartungskosten der
Vorrichtung zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß die Heizelemente
in einer gegen den Behandlungsraum durch gegenläufig umsteuerbare Klappen verschließbaren
und gegen die Saugseite des Schleudergebläses offenen Kammer angeordnet sind, in
der unter den Heizelementen ein heizbares Wasserbad angeordnet ist. Vorteilhaft
kann die Kammer selbst in ihrem unteren Teil das Wasserbad bilden.
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Mittels der gegenläufig umsteuerbaren Klappen wird die Kammer einerseits
abwechselnd mit einem der beiden Luftführungskanäle verbunden, während sie andererseits
ständig mit dem Saugraum des Schleudergebläses verbunden ist.
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Die Heizung für die Heißluft bzw. das Wasserdampfluftgemisch und das
Wasserbad für dessen Erzeugung sind also auf der Saugseite des Schleudergebläses
angeordnet, so daß eine vollständige Durchmischung mit neu hinzukommendem Wasserdampf
stattfindet, bevor das Gemisch in einen der Luftführungskanäle und aus diesem in
den Behandlungsraum gedrückt wird0
Bevorzugt werden die Klappen
nicht elektromotorisch, sondern pneumatisch oder hydraulisch umgesteuert0 Zu diesem
Zweck ist jede Klappe an die Kolbenstange eines pneumatischen oder hydraulischen
Arbeitszylinders angelenkt. Solche Antriebe sind bei einfachem und preiswertem Aufbau
kräftig genug, um die beim Umschalten auftretenden Klappendrükke zu überwinden.
Die Taktzeiten können sehr kurz gehalten werden, weil praktisch keine Totzeiten
auftreten, was wiederum der Vergleichmäßigung des Temperaturfeldes zugute kommt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kammer
mit den Heizelementen und dem wasserbad über dem Behandlungsraum und unter dem Druckraum
des Schleudergebläses angeordnet.
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In einer Kammerseitenwand kann oberhalb der Heizelemente und unterhalb
der Ansaugöffnung des Schleudergebläses eine Sprühdüse angeordnet sein, mit der
ein Wassernebel zur Kühlung in die Luftströmung eingesprüht werden kann. Überschüssiges,
von der strömung nicht mitgerissenes bzw.
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nicht verdampftes Wasser wird dann in der Wanne aufgefangen.
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Der Temperaturfühler für den Regelkreis der Heizelemente ist vorteilhaft
in dem Druckraum des Schleudergebläses mittig zwischen den Klappen angeordnet, so
daß die wechselnde Ausströmung aus dem Druckraum keinen störenden Einfluß hat.
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Mit einer Vorrichtung mit diesen Merkmalen können nicht nur Nahrungsmittel
und vorbereitete Speisen aufgetaut, erwärmt und gargekocht, sondern auch gebacken
und gebraten werden. Für die letzteren Behandlungsarten, die mit besonders hohen
Anfangstemperaturen beginnen, schlägt die Erfindung ein zeitsparendes Behandlungsverfahren
vor, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß die Luft mit voller Heizleistung
rasch auf eine vorgegebene Temperatur von z.B.
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250°C zum Verschließen der Poren und/oder Bräunen des Gutes gebracht
und eine vorgegebene Zeit bei dieser Temperatur gehalten wird und daß dann eine
niedrigere Heizstufe eingeschaltet und ein Wassernebel eingesprüht wird solange,
bis das Wasserdampfluftgemiseh auf eine vorgegebene Temperatur von Z. B. 1000 C
zum Garen des Gutes a.bgekühlt ist, bei der es eine weitere vorgegebene Zeit gehalten
wird.
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Dabei kann während dieser Zeit das 1ilasserdampfluStgemisch nach Bedarf
aus dem Wasserbad weitere Peuchtigkeit aufnehmen oder es kann aus der Sprühdüse
impulsweise Wasser eingesprüht werden.
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Die Wassernebelkühlung bringt den großen Vorteil, daß die Heißluft
von z.B. 2500 C sehr rasch heruntergekühlt und die in ihr enthaltene Wärmemenge
zur Verdampfung des Wassernebels genützt werden kann. Dadurch kann die Heißluft
temperatur und ihre Einwirkungszeit optimal gewählt werden, ohne daß die Gefahr
des Anbackens der Nahrungsmittel an den Gefäßwänden besteht, wie dies bei einer
langdauernden Abkühlungsphase im Temperaturbereich über 1000 C leicht der Fall ist0
Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. In der
Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung
von Nahrungsmitteln mit einem Beschickungswagen; Fig. 2 einen Querschnitt durch
die Haube der Vorrichtung längs der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 ein Temperaturschaubild.
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Bin hohes, etwa quaderförmiges Gehause 1 umgibt den nach außen geschlossenen
Mantel 2 eines Luftumwälzsystems und bildet mit Rückwand 1 .1 und Tür 3 selbst einen
Teil dieses Mantels. jjen mittleren Raum nimmt ein Beschickungswagen 4 ein, der
durch die Tür 3 eingefahren wird und in Schienen 1.2 läuft.
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Auf der Decke 1.4 des Geh>uses 1 sitzt ein Elektromotor 5, und
unter der Decke 104 bildet der L,ntel 2 eine Haube 6, in welcher ein Schleudergebläse
7 angeordnet ist, dessen Geblaserad mit der Welle des Elektrorr:otors 5 gekuppelt
ist. Unter dem Schleudergebläse 7 liegt eine Wanne 8, in der übereinander zwei Reihen
von Ileizelementen, im folgenden als Heizregister 9 und 10 bezeichnet, untergebracht
sind. In die Wanne 8 kann bis zu einer vorgegebenen Höhe Wasser eingelassen werden,
so daß ein Wasserbad 8o1 entsteht, in dem das Heizregister 10 liegt. Die Wanne 8
ist durch einen Deckel 11 abgeschlossen; in seiner mitte ist die lufteinlaßöffnung
7.1 des Schleudergebläses 7 ausgeschnitten, und seitlich sind an ihm zwei Klappen
12 und 13 schrXenkbar gelagert. Unterhalb der Lufteinlaßöffnung 701 sitzt in einer
Seitenwand der Kammer 8 eine Spritzdü se 14. In der Haube 6 ist zwischen den Klappen
12 und 13 ein Temperaturfühler 15 der (nicht dargestellten) Temperaturregelvorrichtung
angeordnet.
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Der Mantel 2 verjüngt sich nach unten zum Boden 1.2 hin konisch und
bildet mit den Seitenwänden des Beschickungswagens 4 zwei seitliche Luftführungskanäle
16 und 17. Die beiden Buftführungskanäle kommunizieren oben mit der Haube 6 und
enden unten in Höhe des Wagenbodens 4.1. Der Wagen hat schmale Führungsschienen,
in die die Ränder der Gefäße eingeschoben werden. Einige Gefäßformen sind angedeutet:
Ein Rost 20, eine flache Schale 21, eine Wanne 22 und ein tiefer, gelochter Topf
23.
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Die Klappen 12, 13 sind so an dem Wanne 8 und Haube 6 trennenden
Deckel 11 angeordnet, daß sie entweder die Verbindung der Luftführungskanäle 12,
13 mit der Wanne 8 oder mit der Haube 6 absperren können, und zwar, wie Fig. 1 zeigt,
abwechselnd je eine der beiden Verbindungen Zur Steuerung sind die Klappen 12, 13
über Hebel und Gestänge mit den Kolbenstangen pneumatischer Arbeitszylinder gekuppelt;
diese an sich bekannten Antriebe sind nicht dargestellt.
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Die Vorrichtung arbeitet nun unter Steuerung und Regelung durch ein
Programmwerk wie folgt: Das von dem Elektromotor 5 angetriebene Schleudergebläse
7 saugt Luft aus der Wanne 8 an und drückt sie in die Haube 6. Die Haube ist je
nach Klappenstellung gegen einen der Luftführungskanäle offen, und zwar in dem in
Pig.
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1 dargestellten Takt gegen den linken Luftführungskanal 17, weil
die Klappe 13 den Deckel 11 der Wanne 8 auf einer Seite schließt, während die rechte
Klappe 12 die Auslaßöffnung der Haube 6 verschließt und der rechte Luftführungskanal
16 mit dem Raum in der Wanne 8 und über diesen mit der Lufteinlaßseite des Schleudergebläses
7 Verbindung hat. Die Luft wird daher in der Richtung der Pfeile umgewälzt und strömt
durch die Schlitze 18 zwischen den T-Schienen 4.3 in den beitenwänden des Beschickungswagens
4 quer durch diesen hindurch und gibt ihre Wärme an die in diesen eingesetzten Gefäße
und Nahrungsmittel ab, - Sobald die Klappen 12, 13 umgesteuert werden, wird die
Luft in der Gegenrichtung umgewälzt, während das Schleudergebläse 7 bei konstanter
Drehzahl weiterläuft Wird in die Wanne 8 in einem Behandlungsabachnitt Wasser eingelassen,
so wird dieses durch das Heizregister 10 er-~wärmt, und die aus dem jeweils offenen
Luftführungskanal
kommende luft strömt über das erwärmte Wasserbad
Sol und nimmt aus diesem Peuchtigkeit auf. Außerdem kann aus der spritzdüse 14 impulsförmig
ein Wassernebel eingesprüht werden. Die Temperatur der in die Haube 6 eingedrückten
Luft wird von dem Temperaturfühler 15 gemessen und von diesem an einen Temperaturregelkreis
gemeldet, der sie mit der vorgegebenen Temperatur vergleicht und danach den Strom
durch das obere oder durch beide Heizregister 9, 10 regelt. Der zeitliche Ablauf
wird durch Zeitgeber gesteuert.
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tdit dem Programmwerk können verschiedene Programme eingestellt werden
Fig0 3 zeigt den Temperaturverlauf eines solchen Programms für das Braten von Fleischwaren.
Die Programmzeit beträgt etwa 50 Minuten bei einer Schichtfolge von 60 lvlinuten;
10 Minuten verbleiben für das Be- und Entladen.
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Die Programmzeit ist in zwei Teilzeiten t1 und t2 unterteilt, für
die verschiedene Temperaturen T1 und T2 vorgegeben sind.
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Zu Beginn wird während der Zeit t1 die eingeschlossene Luft rasch
auf eine hohe Temperatur 1 von z.B0 2500 C aufgeheizt0 Die ständig in kurzen Takten
umgesteuerten Klappen 12, 13 steuern die Heißluft aus der Haube 6 in wechselnder
Richtung quer durch den Beschickungswagen 4.
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Die Poren des Gutes werden geschlossen und ein Bräunungsprozeß setzt
ein, Nach Ablauf der hierfür eingestellten Zeit t1 wird der Temperaturregelkreis
auf eine niedrige Temperatur T2 von z.. 1000 a umgeschaltet. Der Temperaturfühler
15 stellt eine viel zu hohe Temperatur fest, und unter Steuerung
durch
den Regelkreis wird aus der Sprühdüse 14 in die Heißluft ein Wassernebel eingesprüht,
so daß ein 5 sserdempfluftgemisch entsteht. Dabei sinkt die Temperatur dieses Gemisches
rasch auf den Wert T2 und wird durch Nachregeln der Heizung auf diesem Wert bis
em Programmende gehalten. Ohne diese Wassernebelkühlung würde die Temperatur nur
sehr langsam abnehmen, und dem Gut würde eine zu hohe Wärmemenge zugeführt werden,
oder es müßte eine Pause eingeschaltet werden, mit der aber dann der Schichtrhythmus
nicht einzuhaGten wäre.
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