Gutes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines schüttfähigen pflanzlichen Gutes, insbesondere zum Rösten von Kaffeebohnen.

Bei der Rostkaffeeproduktion ist es in der jüngeren Vergangenheit gewünscht, in möglichst kurzen Röstzeiten das gewünschte Produkt zu erhalten. Aufgrund der Entstehung von Acrylamid bei kurzen Röstzeiten werden nun auch Röstvorrichtungen verlangt, die für eine Langzeitröstung geeignet sind. Für die jeweilige Prozessart, nämlich Kurz- oder Langzeitröstung ist jeweils ein spezielles Röstsystem erforderlich. Kurze Röstzeiten werden derzeit z.B. mit Tangentialröstern realisiert.

Eine Vorrichtung zum Rösten von Kaffeebohnen ist aus DE 10 2007 006 268 B3 bekannt.

Nachteilig an bisher bekannten Röstvorrichtungen ist, dass diese entweder für eine Kurz- oder eine Langzeitröstung geeignet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines schüttfähigen pflanzlichen Gutes, insbesondere zum Rösten von Kaffeebohnen bereitzustellen, die gleichzeitig für eine Kurz- und Langzeitröstung geeignet ist. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Wärmebehandlung eines schüttfähigen pflanzlichen Gutes, insbesondere zum Rösten von Kaffeebohnen geeignet. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können bevorzugt auch weitere röstfähige Produkte wie Kakaobohnen, Getreidearten, Nüsse oder Ölsaaten geröstet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen des pflanzlichen Gutes auf. Hierbei kann es sich um einen Röstbehälter, insbesondere eine Rösttrommel handeln. Es kann beispielsweise ein feststehender Röstbehälter verwendet werden, innerhalb dessen ein Mischwerk zum Mischen des Produktes angeordnet ist.

Die Vorrichtung weist ferner einen Gaszuführkanal zum Zuführen eines erhitzten Gases von einer Heizvorrichtung zu der Aufnahmevorrichtung auf. Das erhitzte Gas kann der Aufnahmevorrichtung beispielsweise durch ein Lochblech, das in Strömungsrichtung des Gases unmittelbar vor der Aufnahmevorrichtung angeordnet ist, zugeführt werden. Bevorzugt wird der Aufnahmevorrichtung lediglich ein Teil des erhitzten Gases über ein Lochblech zugeführt.

Erfindungsgemäß ist der Gaszuführkanal zumindest in Strömungsrichtung des Gases unmittelbar vor der Aufnahmevorrichtung in zwei Teilzuführkanäle aufgeteilt, durch die der Aufnahmevorrichtung erhitztes Gas zuführbar ist. Bevorzugt ist der Gaszuführkanal auf 50% bis 100% seiner Gesamtlänge in zwei Teilkanäle aufgeteilt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Aufteilung über 80% bis 90% der Gesamtlänge des Gaszuführkanals vorgesehen. Mindestens einer der Teilzuführkanäle ist unabhängig vom anderen Teilzuführkanal vor der Aufnahmevorrichtung derart verschließbar oder in seiner Querschnitssfiäche reduzierbar, dass durch diesen Teilzuführkanal im Wesentlichen kein Gas mehr zu der Aufnahmevorrichtung strömt oder dass der durch diesen Teilzuführkanal strömende Gasvolumenstrom reduzierbar ist. Ein Reduzieren der Querschnittsfläche oder ein Verschließen des einen Teilzuführkanals kann beispielsweise durch eine oder mehrere Klappen in diesem Kanal erfolgen, durch die dieser Teilzuführkanal teilweise oder vollständig verschließbar ist.

Die Gaszufuhr zur Aufnahmevorrichtung erfolgt somit unmittelbar vor der Aufnahmevorrichtung durch zwei Teilzuführkanäle, die insbesondere hinsichtlich ihrer Querschnittsfläche unterschiedlich gestaltet sein können. Weiterhin kann der Verlauf der Querschnittsfläche dieser Teilzuführkanäle unmittelbar vor der Aufnahmevorrichtung unterschiedlich gestaltet sein, so dass sich beispielsweise einer der beiden Teilzuführkanäle unmittelbar vor der Aufnahmevorrichtung stark verjüngt, wodurch ein Düseneffekt und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit erreicht werden kann.

Hintergrund dieser Maßnahmen ist, dass mit einer einzigen Vorrichtung wahlweise eine Kurzzeit- oder Langzeitröstung ermöglicht werden soll. Bei einer Langzeitröstung wird dem Röstbehälter bzw. der Aufnahmevorrichtung eine geringe Gasmenge unter einer hohen Temperatur zugeführt. Hierzu kann einer der Teilzuführkanäle vollständig oder teilweise verschlossen werden, so dass der Aufnahmevorrichtung ein reduzierter Gasvolumenstrom zugeführt wird. Dieser wird vorzugsweise über den anderen nicht verschlossenen Teilzuführkanal zugeführt. Bei diesem nicht verschlossenen Teilzuführkanal kann es sich um einen sich verjüngenden Kanal handeln, so dass durch diesen Teilzuführkanal beim Gaseinlass in die Aufnahmevorrichtung ein Düseneffekt erzielt wird. Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Düse kann eine starke und schnelle Bewegung des zu röstenden Produkts im Aufnahmebehälter erreicht werden, so dass dieses durch die hohen Rösttemperaturen bei der Langzeitröstung nicht geschädigt wird. Zum Durchführen einer Kurzzeitröstung wird eine niedrige Temperatur verwendet, wobei der Aufnahmevorrichtung ein großer Gasvolumenstrom zugeführt wird. Hierfür können beispielsweise beide Teilzuführkanäle vollständig freigegeben werden, so dass das erhitzte Gas durch beide Teilzuführkanäle der Aufnahmevorrichtung zugeführt wird.

Erfindungsgemäß wird eine somit eine Hybridvorrichtung geschaffen, mit der sowohl eine Kurzzeitröstung als auch eine Langzeitröstung unter Beibehaltung des jeweils typischen Geschmacksprofils möglich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit eine sehr flexible Handhabung, ohne dass Umbauten im Röstsystem notwendig sind. Lediglich die Röstzulufttemperatur und der Gasvolumenstrom müssen geregelt werden, um von einer Kurz- auf eine Langzeitröstung oder umgekehrt zu wechseln. Der Gasvolumenstrom ist neben der Querschnittsfläche der Teilzuführkanäle auch über das Heißluftgebläse regelbar.

Eine Kurzzeitröstung kann beispielsweise mit einer Gastemperatur von circa 300°C erfolgen, während eine Langzeitröstung bei einer Temperatur von circa 550°C stattfinden kann. Grundsätzlich kann ein Röstvorgang in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen 1,5 bis 18 min dauern, wobei die Röstzulufttemperatur im Bereich von 270°C bis 600°C liegen kann.

Erfolgt die Gaszufuhr zum Aufnahmebehälter über ein Lochblech, ist es bevorzugt, dass der Gasvolumenstrom über das Lochblech im Bereich von 0% bis 100% variabel eingestellt werden kann.

Dies kann dadurch erreicht werden, dass einer der Teilzuführkanäle in Strömungsrichtung unmittelbar vor der Aufnahmevorrichtung insbesondere durch mehrere Klappen, die in Strömungsrichtung parallel zueinander angeordnet sind, verschließbar ist. Diese Klappen können als jalousieartig drehbare Lamellen ausgebildet sein, die beispielsweise in Strömungsrichtung vor dem Lochblech angeordnet sind und dieses teilweise oder vollständig verschließen können . Unter einer parallelen Anordnung der Klappen wird verstanden, dass es notwendig ist, sämtliche dieser Klappen zu schließen, um die Gaszufuhr durch diesen Teilzuführkanal vollständig zu unterbinden. Im Gegensatz hierzu würde es bei einer seriellen Anordnung der Klappen lediglich notwendig sein, eine dieser Klappen zu schließen, um die Gaszufuhr durch einen Kanal zu unterbinden. Bevorzugt führt nur einer der Teilzuführkanäle zu dem Lochblech, während der andere beispielsweise zu einem offenen Luftzuführspalt in Richtung der Aufnahmevorrichtung führt.

Bevorzugt sind die beiden Teilzuführkanäle durch ein Trennelement, beispielsweise ein Trennblech, voneinander getrennt. Dieses Trennelement kann eine verschließbare Öffnung aufweisen. Am Rand dieser Öffnung kann eine der Klappen derart angelenkt sein, dass die Öffnung verschlossen ist, wenn diese Klappe vollständig geöffnet ist. Ist diese Klappe dagegen geschlossen, so dass die Gaszufuhr über das Lochblech nicht möglich ist, so ist die Öffnung im Trennelement geöffnet. Die genannte Klappe ist vorzugsweise derart am Rand der Öffnung angelenkt, dass sie im geschlossenen Zustand der Klappe (d.h. bei geöffneter Öffnung) den Gasstrom vom einen Teilzuführkanal, der dann durch die geschlossenen Klappen in Richtung des Aufnahmebehälters verschlossen ist, durch die Öffnung zum anderen Teilzuführkanal leitet, der sich bevorzugt unterhalb dieser Öffnung befindet. Über diesen anderen Teilzuführkanal wird somit das gesamte Gas aus der Heizvorrichtung der Aufnahmevorrichtung zugeführt. In dieser Position der Klappen wird der Aufnahmevorrichtung über den nicht verschlossenen Teilzuführkanal Gas mit einer sehr hohen Strömungsgeschwindigkeit zugeführt, was eine starke Bewegung des zu röstenden Produkts innerhalb der Aufnahmevorrichtung bewirkt. Hierdurch ist es möglich, hohe Rösttemperaturen zu verwenden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist einer der Teilzuführkanäle in Strömungsrichtung unmittelbar vor der Aufnahmevorrichtung eine Querschnittsfläche auf, die 10% bis 30% der Querschnittsfläche des anderen Teilzuführkanals unmittelbar vor der Aufnahmevorrichtung beträgt. Hierbei kann sich der Teilzuführkanal mit der kleineren Querschnittsfläche in seinem letzten Abschnitt vor der Aufnahmevorrichtung verjüngen, während sich der andere Teilzuführkanal in demselben Abschnitt verbreitert. Die Verjüngung bzw. Verbreiterung der Teilzuführkanäle erfolgt vorzugsweise in Schwerkraftrichtung nach unten und oben, insbesondere senkrecht zur Verlaufsrichtung des Gaszuführkanals.

Die Verbreiterung des einen Teilzuführkanals kann dadurch erreicht werden, dass beispielsweise seine untere Begrenzung in einem Abschnitt unmittelbar vor der Aufnahmevorrichtung einen Knick von 20° bis 45° nach unten aufweist, während seine obere Begrenzung in diesem Abschnitt noch weiter parallel verläuft. Der sich verbreiterende Teilzuführkanal ist hierbei vorzugsweise in Schwerkraftrichtung über dem sich verjüngenden Teilzuführkanal angeordnet. Die Verjüngung des unteren Teilzuführkanals erfolgt bevorzugt unmittelbar vor der Aufnahmevorrichtung über eine Länge von weniger als 40 cm. Der obere Teilzuführkanal ist dagegen über einen größeren Abschnitt von bevorzugt bis zu ca. Im verbreitert.

In einer alternativen Ausführungsform ist es weiterhin bevorzugt, dass der Teilzuführkanal mit dem größeren Querschnitt durch mindestens eine Klappe unabhängig vom anderen Teilzuführkanal verschließbar ist.

Gleichzeitig kann der Teilzuführkanal mit dem kleineren Querschnitt zusätzlich zu dem anderen verschließbaren Teilzuführkanal über eine separate Klappe unabhängig vom anderen Teilzuführkanal verschließbar sein.

Die Klappe zum Verschließen des Teilzuführkanals mit dem kleineren Querschnitt kann derart am Rand der Öffnung im Trennelement, das d ie beiden Teilzuführkanäle trennt, angelenkt sein, dass die Öffnung bei vollständig geschlossener Klappe verschlossen ist. Durch die genannte Klappe ist es mit anderen Worten möglich, die Öffnung im Trennelement vollständig zu verschließen, so dass die beiden Teilzuführkanäle voneinander getrennt sind. In dieser Position der letztgenannten Klappe muss die andere Klappe zum Verschließen des Teilzuführkanals mit dem größeren Querschnitt geöffnet sein, so dass dem Aufnahmebehälter das erhitzte Gas ausschließlich über den Teilzuführkanal mit dem größeren Querschnitt zugeführt wird.

Weiterhin kann die Klappe zum Verschließen des Teilzuführkanals mit dem größeren Querschnitt derart positioniert sein, dass sie in ihrer geschlossenen Stellung das Gas durch die Öffnung im Trennelement zum Teilzuführkanal mit dem kleineren Querschnitt leitet. Die Klappe zum Verschließen des Teilzuführkanals mit dem größeren Querschnitt wird somit in dieser Position zur Begrenzungswand des sich verjüngenden Teilzuführkanals.

Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der der Teilzuführkanal mit dem größeren Querschnitt durch mehrere Klappen verschlossen wird, können hierzu beispielsweise drei Klappen verwendet werden. Hierbei kann ihr maximaler Öffnungswinkel variieren und insbesondere in Richtung des anderen, insbesondere des unteren Teilzuführkanals, abnehmen. Beispielsweise kann der maximale Öffnungswinkel, der am weitesten vom anderen Teilzuführkanal entfernten Klappe ca. 40°-50° betragen, während der maximale Öffnungswinkel der mittleren Klappe ca. 30°-40° und der der dem anderen Teilzuführkanal benachbarten Klappe ca. 22°-32° beträgt. Als ein Öffnungswinkel von 0° wird hierbei diejenige Position der einzelnen Klappe verstanden, in der diese Klappe vollständig geschossen ist. Weisen somit sämtliche Klappen einen Öffnungswinkel von 0° auf, ist die Gaszufuhr zur Aufnahmevorrichtung über diesen Teilzuführkanal vollständig unterbunden.

Durch die unterschiedlichen maximalen Öffnungswinkel ist es möglich, verbesserte Strömungsbedingungen zu schaffen, was insbesondere in Verbindung mit Tangentialröstern und nach unten abknickenden Teilzuführkanälen sinnvoll ist. Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Zuführkanai und/oder die beiden Teilzuführkanäle in ihrem letzten Abschnitt in Strömungsrichtung des Gases vor der Aufnahmevorrichtung einen Knick um 20°-45° in Schwerkraftrichtung nach unten aufweisen. Hierbei wird der Winkel dieses Knicks insbesondere durch den Verlauf des Trennelements zwischen den beiden Teilzuführkanälen definiert. Bevorzugt ist diejenige der drei Klappen, die an der Öffnung in dem Trennelement angelenkt ist, soweit zu öffnen, dass sie die Öffnung im Trennelement vollständig verschließen kann. Der maximale Öffnungswinkel dieser Klappe entspricht somit dem Winkel, in dem das Trennelement aus der Waagerechten nach unten abgeknickt ist.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass die beiden Teilzuführkanäle durch Klappen teilweise oder vollständig verschließbar sind, so dass der Gasvolumenstrom, der durch jeden Teilzuführkanal strömt separat, insbesondere stufen los regelbar ist. Hierbei kann entweder einer oder beide Teilzuführkanäle verschließbar sein.

Die Teilzuführkanäle können derart ausgebildet sein, dass ca. 60%-80% des Gasvolumenstroms durch den sich verbreiterenden Teilzuführkanal strömen, während ca. 10%-40% des Gasvolumenstroms durch den sich verjüngenden Teilzuführkanal strömen.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert.

Es zeigen :

Figuren 1 und 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer ersten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 3 eine teilweise geschnittene Schrägansicht der ersten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figuren 4 und 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 6 eine teilweise geschnittene Schrägansicht der zweiten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Vorrichtung gemäß Figur 1 weist einen feststehenden Röstbehälter 12 auf, der über ein Lochblech 24 mit dem oberen Teilzuführkanal 14a verbunden ist. Dieser verbreitert sich in seinem letzten Abschnitt vor der Rösttrommel 12. Der untere Teilzuführkanal 14b weist in diesem Abschnitt eine konstante Querschnittsfläche auf und verjüngt sich lediglich unmittelbar vor dem Röstbehälter 12 in Richtung eines Luftzuführspalts 26. Im Bereich dieses Luftzuführspalts wird die Luft der Rösttrommel 12 insbesondere tangential zugeführt. Die beiden Teilzuführkanäle sind durch ein Leitblech 18 voneinander getrennt. Dieses weist eine Öffnung 20 auf, die durch die untere der drei Klappen 16c verschließbar ist. Die Gaszufuhr durch den ersten Teilzuführkanal 14a zum Lochblech 24 kann durch die drei Klappen 16a, 16b, 16c verschlossen werden. Sofern diese Klappen geschlossen sind, leiten sie das Gas aus dem oberen Teilzuführkanal 14a durch die Öffnung 20 in den unteren Teilzuführkanal 14b und von dort durch den Luftspalt 26 in die Rösttrommel 12. Hierdurch wird eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Luftspalts 26 erreicht, die eine starke Verwirbelung des Produkts in der Rösttrommel 12 verursacht.

Die obere der drei Klappen 16a weist den größten Öffnungswinkel auf und kann beispielsweise in einem Bereich von 0° bis 50° geöffnet werden. Die mittlere Klappe kann in einem Bereich von 0° bis 40° geöffnet werden, während die untere Klappe in einem Bereich von 0° bis 32° geöffnet werden kann. Bei einem Öffnungswinkel von 32° verschließt die untere Klappe 16c die Öffnung 20.

Dieselbe Röstvorrichtung ist in Figur 3 als dreidimensionale Schrägansicht dargestellt. Die Heizvorrichtung, durch die das Gas erhitzt wird, das der Aufnahmevorrichtung 12 zugeführt wird, ist in den Figuren nicht dargestellt. Hierzu können Heizgebläse, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden.

In den Figuren 4 bis 6 ist eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Auch diese umfasst einen feststehenden Röstbehälter mit einem nicht dargestellten Mischwerk, der über ein Lochblech 24 mit den beiden Teilzuführkanälen 14a, 14b verbunden ist. In Strömungsrichtung des Gases vor den beiden Teilzuführkanälen 14a, 14b ist der Gaszuführkanal 14 noch nicht aufgeteilt.

Die beiden Teilzuführkanäle 14a, 14b sind in ihrem letzten Abschnitt vor der Rösttrommel 12 durch ein Leitblech 18 voneinander getrennt. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 3 verjüngt sich der u tere Teilzuführkanal 14b in einem größeren Abschnitt vor der Rösttrommel 12. Dieser Kanal endet wiederum im Luftzuführspalt 26.

Das Leitblech 18 weist auch bei dieser Ausführungsform eine Ausnehmung 20 auf. Diese ist im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 3 in Strömungsrichtung des Gases weiter vorne angeordnet und kann durch die Klappe 25 verschlossen werden. Diese Klappe 25 ist an dem in Strömungsrichtung vorderen Rand der Öffnung 20 angelenkt. Sofern die Klappe 25 geöffnet ist, ist es bevorzugt, dass die Klappe 22 den oberen Teilzuführkanal 14a verschließt und somit die Luft aus dem Gaszuführkanal 14 in Richtung des unteren Teilzuführkanals 14b leitet. In dieser Position kann eine lange Röstzeit gefahren werden, während bei geöffneter Klappe 22 eine kurze Röstzeit mit einer niedrigeren Temperatur gefahren wird und der Bereich des Lochblechs 24 zur Luftzufuhr freigegeben wird. Wird hierbei die untere Klappe 25 verschlossen, so strömt durch den unteren Teilzuführkanal 14b kein Gas in die Rösttrommel 12. Der durch den engen Luftspalt 26 verursachte Düseneffekt tritt somit hierbei nicht auf.

Beim Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit für eine LangzeitrÖstung ein Teilzuführkanal 14a zumindest teilweise verschlossen, so dass die Gaszufuhr von einer Heizvorrichtung zur Aufnahmevorrichtung 12 insbesondere vollständig über den anderen nicht verschlossenen Teilzuführkanai 14b erfolgt. Hierbei wird eine hohe Rösttemperatur im Bereich von 500°C bis 600°C verwendet. Bei der LangzeitrÖstung erfolgt somit die Luftzufuhr bevorzugt über den sich verjüngenden Teilzuführkanal 14b.

Für eine Kurzzeitröstung wird der Aufnahmevorrichtung 12 das erhitzte Gas über den sich verbreiternden Teilzuführkanal 14a zugeführt. Zusätzlich kann das Gas der Aufnahmevorrichtung 12 auch über den anderen Teilzuführkanal 14b zugeführt werden. Hierbei wird sowohl bei der Langzeit- als auch bei der Kurzzeitröstung die gleiche Vorrichtung verwendet. Bei einer Kurzzeitröstung kann die Röstzeit zwischen 1,5 min und 5 min betragen, während sie bei einer LangzeitrÖstung 8 min bis 18 min betragen kann . In einem Bereich zwischen 3 min bis 10 min kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenfalls eingesetzt werden, wobei die entsprechenden Klappen hier beispielsweise Zwischenpositionen einnehmen können.