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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR A HYDROTHERMAL TREATMENT, IN PARTICULAR OF FOOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/185308
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for a hydrothermal treatment, in particular of food, using hot humid air. The following steps are carried out one after the other: a) providing the processed goods to be treated, in particular food; b) providing a processing chamber for introducing the processed goods to be treated and for discharging the treated processed goods, wherein the processing chamber has an upper and a lower region; c) loading the processing chamber with hot humid air in the form of processing vapor; d) adjusting the density gradient of the processing vapor using free convection, wherein the density of the processing vapor in the upper region of the processing chamber is lower than the density of the processing vapor in the lower region of the processing chamber; e) introducing the processed goods to be treated into one of the regions of the processing chamber; f) guiding the processed goods out of one region and into the other region, the duration of the guiding process of the processed goods to be treated equalling between 1 minute and 5 hours; and g) discharging the now treated processed goods out of the processing chamber. The invention additionally relates to a device for carrying out the method, said device being in the form of a baking tunnel oven. The advantages of the method and device according to the invention consist in using internally generated steam instead of externally generated steam to humidify the processing air and conducting the humidified processing air within the processing chamber to the location of technological need in an energy-saving manner. In this manner, the natural conduction of the warm humid air in the form of processing vapor is used.

Inventors:
GERMAN, Heiner (Treiberpfad 22, Berlin, 13469, DE)
Application Number:
EP2019/055448
Publication Date:
October 03, 2019
Filing Date:
March 05, 2019
Export Citation:
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Assignee:
GERMAN LEBENSMITTELTECHNOLOGIE GMBH (Treiberpfad 22, Berlin, 13469, DE)
International Classes:
A21B1/48; A21B3/04
Domestic Patent References:
WO2016026840A12016-02-25
Foreign References:
JPS62138129A1987-06-20
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
MÜLLER & SCHUBERT PATENTANWÄLTE (Schlüterstraße 37, Berlin, 10629, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur hydrothermischen Behandlung, insbesondere von Le- bensmitteln mit feuchter, warmer Luft, wobei man die folgenden Schritte nacheinander ausführt:

a) Bereitstellen der zu behandelnden Prozessgüter, insbesondere Le- bensmittel;

b) Bereitstellen eines Prozessraumes zum Einbringen der zu behan- delnden Prozessgüter und zum Ausbringen der behandelten Prozess- güter, wobei der Prozessraum einen oberen und einen unteren Bereich aufweist;

c) Beladen des Prozessraums mit feuchter, warmer Luft in Form von Prozessschwaden;

d) Einstellen eines Dichtegradienten der Prozessschwaden unter Aus- nutzung freier Konvektion, wobei die Dichte der Prozessschwaden im oberen Bereich des Prozessraumes kleiner ist als die Dichte der Pro- zessschwaden im unteren Bereich des Prozessraumes;

e) Einbringen der zu behandelnden Prozessgüter in einen der Bereiche des Prozessraumes;

f) Führen der Prozessgüter aus dem einen Bereich in den anderen Be- reich, wobei die zeitliche Dauer der Führung der zu behandelnden Pro- zessgüter zwischen 1 Minute und 5 Stunden beträgt;

g) Ausbringen der nunmehr behandelten Prozessgüter aus dem Pro- zessraum.

2. Verfahren, gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pro- zessgüter wasserhaltige Prozessgüter sind.

3. Verfahren, gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man im oberen und/oder unteren Bereich des Prozessraumes die Feuchte und/oder die Dichte und/oder die Temperatur der Prozess- schwaden misst.

4. Verfahren, gemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man während der Durchführung des Verfahrens Prozessschwaden zumindest teilweise aus dem oberen Be- reich des Prozessraumes ableitet.

5. Verfahren, gemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man das zu behandelnde Prozessgut in den oberen Bereich des Prozessraumes einbringt, das Prozessgut von dem oberen Bereich in den unteren Bereich des Prozessraumes führt und das behandelte Prozessgut aus dem unteren Bereich des Prozess- raumes ausbringt.

6. Verfahren, gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das zu behandelnde Prozessgut in den un- teren Bereich des Prozessraumes einbringt, das Prozessgut von dem unteren Bereich in den oberen Bereich des Prozessraumes führt und das behandelte Prozessgut aus dem oberen Bereich des Prozessrau- mes ausbringt.

7. Verfahren, gemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessraum mindestens einen Ein- gangsbereich zum Einbringen der zu behandelnden Prozessgüter und/oder mindestens einen Ausgangsbereich zum Ausbringen der be- handelten Prozessgüter und/oder mindestens einen beweglichen Trä- ger für die Prozessgüter, vorzugsweise in Form eines Transportbandes, und/oder mindestens eine Vorrichtung zum Einbringen von Wasser- dampf in den Prozessraum und/oder mindestens eine Vorrichtung zum Ableiten der Prozessschwaden aus dem Prozessraum und/oder min- destens eine Vorrichtung zum räumlich senkrechten Abtrennen eines Teils des Prozessraumes aufweist.

8. Verfahren, gemäß mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessraum die Form eines Tun- nelbackofens oder einer Backkammer aufweist.

9. Tunnelbackofen, zur Durchführung eines Verfahrens gemäß mindes- tens einem der voranstehenden Ansprüche, wobei dessen Backfläche einen Höhenunterschied zwischen Tunneleinlauf und Tunnelauslauf aufweist.

10. Tunnelbackofen, gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Backfläche zwischen Ofeneinlauf und Ofenauslauf ein Gefälle mit ei- nem Winkel von 0,5 bis 4,0 Grad, vorzugsweise von 0,7 bis 2,0 Grad aufweist oder dass die Backfläche zwischen Ofeneinlauf und Ofenaus- lauf eine Steigung mit einem Winkel von 0,5 bis 4,0 Grad, vorzugsweise von 0,7 bis 2,0 Grad aufweist.

11. Tunnelbackofen, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Backschwaden am Ofeneinlauf dem Backraum entnommen, außerhalb des Backraums geführt und einem dem Backtunnel vorgelagerten, separaten Beschwadungsraum frei konvektiv zugeführt werden.

12. Tunnelbackofen, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Backraum mindestens eine Vorrich- tung zum kontrollierten Einbringen von extern erzeugtem Dampf in den Backraum aufweist.

13. Tunnelbackofen, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Backraum mindestens eine Vorrich- tung zum kontrollierten Ausbringen von Backschwaden aus dem Back- raum aufweist und/oder mindestens eine Vorrichtung zur Kontrolle des frei-konvektiven Schwadentransports innerhalb des Backraums auf- weist.

14. Tunnelbackofen, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Backraum mindestens eine Vorrich- tung zur Messung und Regelung der Luftfeuchte aufweist und/oder mindestens eine Vorrichtung zur Messung und Regelung des Drucks aufweist.

15. Backkammer, zur Durchführung eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Backkammer mindestens eine Be- heizungsvorrichtung der Backkammer und mindestens eine Vorrichtung zum Beladen des Inneren der Backkammer mit feuchter, warmer Luft und/oder zum Entladen der feuchten, warmen Luft und eine Vorrichtung zur Aufnahme des Prozessguts aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Backkammer im Inneren weiterhin mindestens eine Vorrich- tung zum Führen des Prozessguts durch das Innere der Backkammer aufweist und dass optional im Inneren der Backkammer mindestens ei- ne Vorrichtung zum Führen der Beheizungsvorrichtung durch das Inne- re der Backkammer aufweist.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zur hydrothermischen Behandlung insbesondere von Lebensmitteln

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur hydro- thermischen Behandlung, insbesondere von Lebensmitteln.

In zahlreichen technischen Verfahren werden insbesondere Lebensmittel mit feuchter, heißer Luft behandelt, um bestimmte technologische Wirkungen hervorzurufen. So werden beispielsweise verschiedene Sorten Brot, Kleinge- bäck und Feine Backwaren zu Beginn des Backens einer hydrothermischen Behandlung, der sogenannten Beschwadung unterzogen, um gebäcktypi- sche Qualitätsmerkmale wie Glanz, Volumen und Ausbund auszubilden. Da- bei werden die Gebäckstücke für eine kurze Zeit feuchter, heißer Prozessluft ausgesetzt, um bestimmte Mengen Wasserdampf auf der Gebäckoberfläche zu kondensieren. Zu trockene oder zu feuchte Prozessluft führen beim Be- schwaden gleichermaßen zu Gebäckfehlern. In Tunnelbacköfen erfolgt die Beschwadung am Einlauf des Backtunnels, wo die Prozessluft im ersten Tunnelabschnitt üblicherweise mit extern erzeugtem Dampf befeuchtet wird.

Andere Sorten Brot und Kleingebäck werden zum Ende des Backens einer hydrothermischen Behandlung unterzogen, insbesondere, wenn sie nach dem Backen tiefgekühlt werden sollen. In diesem Fall kann Gebäckfehlern wie dem Absplittern der Kruste entgegengewirkt werden, indem die Gebäck- stücke im letzten Backabschnitt einer feuchten Prozessluft ausgesetzt wer- den.

Erfolgt der Backprozess in Tunnelbacköfen, gestaltet sich die hydrothermi- sche Behandlung der Gebäckstücke aus mehreren Gründen schwierig, wo- rauf im Folgenden eingegangen wird.

Unter einem Tunnelbackofen wird im Stand der Backtechnik eine bestimmte Ausführungsform des Durchlaufbackofens verstanden, in welchem das Backgut auf einer beweglichen Backfläche durch einen beheizten Tunnel geführt wird. Dem namensgebenden Wesen eines Tunnels entsprechend haben Tunnelbacköfen die folgenden Eigenschaften, nämlich Tunnel- backöfen sind lang gestreckt, Tunnelbacköfen weisen einen Tunneleinlauf und einen fluchtend auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Tun- nelauslauf auf und bei Tunnelbacköfen verläuft der Weg des Backguts im Backtunnel stetig monodirektional, d.h. bei Tunnelbacköfen läuft das Backgut in derselben Richtung in den Backtunnel ein wie es ihn verlässt. Somit ist die Einlaufrichtung des Backguts gleich der Auslaufrichtung. Die meisten Tun- nelbacköfen sind ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Backgut vor dem Tunnel-Einlauf auf eine bewegliche Backfläche frei oder in Backformen, im Prinzip jedoch lose aufgesetzt/abgelegt wird, auf der beweglichen Backfläche durch einen beheizten Tunnel transportiert wird und hinter dem Auslauf von der beweglichen Backfläche abgesetzt/entnommen wird. Die lose Aufbrin- gung des Backguts macht es bisher erforderlich, die Backfläche horizontal durch den Backtunnel zu führen.

Die meisten Tunnelbacköfen sind im Stand der Technik weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Backfläche einen kontinuierlichen Kreislauf beschreibt, nämlich einen hin-laufenden oberen Teil aufweist, der mit Backgut beladen ist und nur auf diesem vom namensgebenden beheizten Backtunnel umschlossen wird, einen rücklaufenden unteren Teil aufweist, der nicht mit Backgut beladen ist, jeweils eine Umlenkung der beweglichen Back- fläche hinter dem Ofenauslauf (nach Entfernung des Backguts) und eine vor dem Tunneleinlauf (vor der Aufgabe des Backguts) aufweist, wodurch der kontinuierliche Kreislauf der beweglichen Backfläche geschlossen wird und nur auf dem hin-laufenden oberen Teil thermisch behandelt wird, weshalb auch nur dieser Teil als Tunnel ausgeführt wird, woraus sich wiederum die Bezeichnung Tunnelbackofen ableitet.

Die bisherige horizontale Ausführung von Tunnelbacköfen ist im Backgewer- be dem Umstand geschuldet, dass das Backgut bei den meisten Gebäcksor- ten freigeschoben oder in Backformen, im Prinzip aber stets lose auf dem Backgutträger aufliegt. Nur bei zwangsgeführtem Backgut, wie bei der Waf- felherstellung bekannt, ist es bisher möglich, die bewegliche Backfläche in einer anderen als der üblichen horizontalen Form durch den Tunnel zu be- wegen. Im Stand der Technik sind Tunnelbacköfen bekannt wie diese in Figur 1 dar- gestellt sind. Bei diesen Tunnelbacköfen wird zur Beschwadung Dampf ex- tern erzeugt und in einem Beschwadungsraum 1 mittels Dampfrohren 2 ein- gebracht. Ziel ist es, Gebäcksorten mit Beschwadungsbedarf zu Beginn des Backvorgangs in eine Prozessluft mit einer Luftfeuchte nahe an der

Dampfsättigung einzutauchen. Dabei wäre es am effizientesten, den Be- schwadungsraum mit Dampf bis zur gewünschten Luftfeuchte auszufüllen und dabei das Backgut einer weitgehend ruhenden feuchten Prozessluft auszusetzen. Dies ist jedoch bei Tunnelbacköfen nicht möglich, da sie in Be- zug zur Umgebung ein weitgehend offenes System bilden.

Die Beschwadung ist im Stand der Technik wenig effektiv. Der Bedarf an Dampfkondensat von rund 25 kg pro Stunde je 1000 kg Brot pro Stunde ist verhältnismäßig klein, wird in der Praxis jedoch um das 4- bis 10-fache über- schritten. Der Grund dafür ist, dass der zum Beschwaden eingebrachte Dampf eine kleinere Dichte als trockene Luft derselben Temperatur hat. Der Dampf entfernt sich darum natürlicherweise vom zu behandelnden Prozess- gut nach oben. Aus diesem Grund wird die Beschwadung in Tunnelbacköfen in Form von Rohren mit Öffnungen oberhalb des zu behandelnden Prozess- guts ausgeführt, aus denen der Dampf das Prozessgut von oben nach unten anströmt. Dies wirkt sich jedoch mehrfach negativ auf die Behandlungseffizi- enz aus, denn das Prozessgut wird nicht voll umfänglich, sondern jeweils nur unterhalb der Dampfauslässe von Dampf umströmt. Außerdem wird durch die Geschwindigkeit des strömenden Dampfs die gewünschte Kondensation verringert, was dazu führt, dass viel mehr Dampf als erforderlich aufgebracht werden muss. Zusätzlich wird die Effizienz der Beschwadung bei Tunnel- backöfen, deren Prozessguteinlauf als systemoffen betrachtet werden muss, dadurch beeinträchtigt, dass bereits kleine Mengen Umgebungsluft die für die Kondensation wichtige Taupunkttemperatur wesentlich verringern. Auch dies führt dazu, dass viel mehr Dampf als erforderlich aufgebracht werden muss.

Im weiteren Verlauf des Backens wird Prozessluft mit einer kleineren Luft- feuchte benötigt, wozu der aus dem Backgut austretende Wasserdampf zu- sammen mit dem eingangs eingebrachten Dampf aus dem Backraum mittels Schwadenkaminen 3 entfernt werden muss. Zur Energie- und Produktopti- mierung beim Backen müssen nun die ein- und ausgebrachten Dampfmen- gen geregelt werden, was sich beim Stand der Technik schwierig gestaltet, da diese sich gegenseitig beeinflussen.

Je nach Gebäcksorte entfallen bis zu 30 % der Energie zum Backen auf die externe Erzeugung des Dampfs. Dieser Energieverbrauch ist vermeidbar, wenn zur Beschwadung anstelle des extern erzeugten Dampfs, der aus dem Backgut austretende Wasserdampf in Form von Bachschwaden eingesetzt wird. Dazu müssen die Backschwaden in Tunnelbacköfen aus dem hinteren Teil des Backraums, wo sie entstehen, in den vorderen Teil, wo der Be- schwadungsbedarf besteht, transportiert werden. Für diesen Transport sind bisher nur Lösungen mit zusätzlichen Vorrichtungen und zusätzlichem Ener- gieaufwand bekannt. Diese haben außerdem den Nachteil, dass die Back- schwaden nicht immer in der gewünschten Luftfeuchte in den gewünschten Teil des Backraums gelangen, wo sie ihre technologische Wirkung entfalten sollen.

Ein weiterer Teil von bis zu 10 % der Energie zum Backen wird dazu aufge- wendet, Umgebungsluft zu erhitzen, die am Ofeneinlauf und Ofenauslauf, besonders bei Beschickungs- und Entleerungsvorgängen, in den Backraum eindringt. Auch dieser Energieverbrauch ist vermeidbar, wenn die Back- schwaden geregelt aus dem Backraum entfernt werden.

Es ist eine backraum-externe Lösung bekannt, bei der die Backschwaden aus dem hinteren Teil des Backraums mit einem Ventilator entnommen und über Rohrleitungen in den vorderen Teil des Backraums gefördert und dort in diesen wieder eingebracht werden. Diese Lösung erfordert konstruktiven Aufwand für Absaugung, Transportleitungen und Einbringung sowie Energie- aufwand für den Transport.

Eine ähnliche backraum-externe Lösung ist bekannt, bei der die Backschwa- den aus dem Backraum mit einem Ventilator entnommen und über Rohrlei- tungen in den Backraum zurückgeführt werden. Der Transport der Back- schwaden erfolgt durch versetztes oder gerichtetes Einbringen der Back- schwaden in den Backraum. Der konstruktive und energetische Aufwand für diese Lösung ist mit dem der vorgenannten Lösung vergleichbar. Es ist aus der Praxis weiterhin eine backraum-interne Lösung bekannt, bei der im hinteren Teil des Backraums ein Druckluftimpuls zum Transport der Backschwaden eingesetzt wird. Bei dieser Lösung besteht der Aufwand in der Druckluftinstallation und im Energieverbrauch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein energieeffizientes Ver- fahren zur hydrothermischen Behandlung insbesondere von Lebensmitteln zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereit- stellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, welche die Nachteile des Standes der Technik überwinden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur hydrothermi- schen Behandlung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur hydro- thermischen Behandlung, insbesondere von Lebensmitteln mit feuchter, warmer Luft, wobei man die folgenden Schritte nacheinander ausführt:

a) Bereitstellen der zu behandelnden Prozessgüter, insbesondere Lebens- mittel;

b) Bereitstellen eines Prozessraumes zum Einbringen der zu behandelnden Prozessgüter und zum Ausbringen der behandelten Prozessgüter, wobei der Prozessraum einen oberen und einen unteren Bereich aufweist;

c) Beladen des Prozessraums mit feuchter, warmer Luft in Form von Pro- zessschwaden;

d) Einstellen eines Dichtegradienten der Prozessschwaden unter Ausnutzung freier Konvektion, wobei die Dichte der Prozessschwaden im oberen Bereich des Prozessraumes kleiner ist als die Dichte der Prozessschwaden im unte- ren Bereich des Prozessraumes;

e) Einbringen der zu behandelnden Prozessgüter in einen der Bereiche des Prozessraumes; f) Führen der Prozessgüter aus dem einen Bereich in den anderen Bereich, wobei die zeitliche Dauer der Führung der zu behandelnden Prozessgüter zwischen 1 Minute und 5 Stunden beträgt;

g) Ausbringen der nunmehr behandelten Prozessgüter aus dem Prozess- raum.

Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Prozessgüter wasserhaltige Prozessgüter sind.

Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei man im oberen und/oder unteren Bereich des Prozessraumes die Feuchte und/oder die Dichte und/oder die Temperatur der Prozessschwaden misst.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass man während der Durch- führung des Verfahrens Prozessschwaden zumindest teilweise aus dem obe- ren Bereich des Prozessraumes ableitet.

Insbesondere bevorzugt ist ein Verfahren, wobei man das zu behandelnde Prozessgut in den oberen Bereich des Prozessraumes einbringt, das Pro- zessgut von dem oberen Bereich in den unteren Bereich des Prozessraumes führt und das behandelte Prozessgut aus dem unteren Bereich des Prozess- raumes ausbringt.

Ebenfalls insbesondere bevorzugt ist ein Verfahren, wobei man das zu be- handelnde Prozessgut in den unteren Bereich des Prozessraumes einbringt, das Prozessgut von dem unteren Bereich in den oberen Bereich des Pro- zessraumes führt und das behandelte Prozessgut aus dem oberen Bereich des Prozessraumes ausbringt.

Weiterhin bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Pro- zessraum mindestens einen Eingangsbereich zum Einbringen der zu behan- delnden Prozessgüter und/oder mindestens einen Ausgangsbereich zum Ausbringen der behandelten Prozessgüter und/oder mindestens einen be- weglichen Träger für die Prozessgüter, vorzugsweise in Form eines Trans- portbandes, und/oder mindestens eine Vorrichtung zum Einbringen der Pro- zessschwaden in den Prozessraum und/oder mindestens eine Vorrichtung zum Ableiten von Wasserdampf aus dem Prozessraum und/oder mindestens eine Vorrichtung zum räumlich senkrechten Abtrennen eines Teils des Pro- zessraumes aufweist.

Ganz besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Prozessraum die Form eines Tunnelbackofens oder einer Backkammer auf- weist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere ein Tunnelback- ofen, mit den Merkmalen des nebengeordneten Sachanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Tunnelbackofen, des- sen Backfläche einen Höhenunterschied zwischen Tunneleinlauf und Tun- nelauslauf aufweist.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Tunnelbackofen, wobei die Backfläche zwischen Ofeneinlauf und Ofenauslauf ein Gefälle mit einem Winkel von 0,5 bis 4,0 Grad, vorzugsweise von 0,7 bis 2,0 Grad aufweist.

Bevorzugt ist ferner ein erfindungsgemäßer Tunnelbackofen, wobei die Back- fläche zwischen Ofeneinlauf und Ofenauslauf eine Steigung mit einem Win- kel von 0,5 bis 4,0 Grad, vorzugsweise von 0,7 bis 2,0 Grad aufweist.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist ferner ein Tunnelbackofen, wobei die Back- schwaden am Ofeneinlauf dem Backraum entnommen, außerhalb des Back- raums geführt und einem dem Backtunnel vorgelagerten, separaten Be- schwadungsraum frei konvektiv zugeführt werden.

Ferner ist erfindungsgemäß ein Tunnelbackofen bevorzugt, wobei der Back- raum mindestens eine Vorrichtung zum kontrollierten Einbringen von extern erzeugtem Dampf in den Backraum aufweist. Erfindungsgemäß bevorzugt ist auch ein Tunnelbackofen, wobei der Back- raum mindestens eine Vorrichtung zum kontrollierten Ausbringen von Back- schwaden aus dem Backraum aufweist.

Bevorzugt ist ferner ein erfindungsgemäßer Tunnelbackofen, wobei der Backraum mindestens eine Vorrichtung zur Kontrolle des frei-konvektiven Schwadentransports innerhalb des Backraums aufweist.

Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist ein Tunnelbackofen, wobei der Backraum mindestens eine Vorrichtung zur Messung und Regelung der Luft- feuchte aufweist.

Ganz besonders bevorzugt ist ferner ein Tunnelbackofen, wobei der Back- raum mindestens eine Vorrichtung zur Messung und Regelung des Drucks aufweist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form einer Backkam- mer mit den Merkmalen des weiteren nebengeordneten Sachanspruchs. Vor- teilhafte Weiterbildungen sind in dem abhängigen Unteranspruch gekenn- zeichnet.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist eine Backkammer, wobei die Backkammer mindestens eine Beheizungsvorrichtung der Backkammer und mindestens eine Vorrichtung zum Beladen des Inneren der Backkammer mit feuchter, warmer Luft und/oder zum Entladen der feuchten, warmen Luft und eine Vor- richtung zur Aufnahme des Prozessguts aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Backkammer im Inneren weiterhin mindestens eine Vorrichtung zum Führen des Prozessguts durch das Innere der Backkammer aufweist. Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Führen des Backguts beispielsweise in Form einer Hebebühne ausgestaltet ist.

Besonders bevorzugt ist eine Backkammer, wobei die Backkammer im Inne- ren weiterhin mindestens eine Vorrichtung zum Führen der Beheizungsvor- richtung durch das Innere der Backkammer aufweist. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Beheizungsvorrichtung und das Prozessgut mittels einer gemein- sam zu verwendenden Vorrichtung geführt werden.

Die vorliegende Erfindung wird mit den beigefügten Zeichnungen näher er- läutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Tunnelbackofens gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines erfin- dungsgemäßen Tunnelbackofens;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht mit einer Unteransicht einer zweiten Ausfüh- rungsform eines erfindungsgemäßen Tunnelbackofens; und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines erfin- dungsgemäßen Tunnelbackofens.

Definitionen

Unter dem Begriff„hydrothermisch“ wird im Sinne der Erfindung eine Be- handlung von Prozessgütern in Luft mit unterschiedlicher Temperatur und in unterschiedlichen Konzentrationen von Wasserdampf verstanden. Die Luft wird erwärmt oder erhitzt. Die zur Erwärmung notwendige Energie kann mit- tels beliebiger im Stand der Technik bekannter Verfahren erzeugt werden. Im Allgemeinen kann sich der Begriff„hydrothermisch“ aber auch auf andere Fluide als Wasserdampf beziehen. So ist es möglich, mittels des beschriebe- nen erfindungsgemäßen Verfahrens auch andere Prozessgüter als Lebens- mittel und auch mit anderen Fluiden als Wasser zu behandeln. Derartige Flu- ide können Stoffe wie Kohlendioxid oder Ammoniak sein, geeignete Pro- zessgüter können dann Mineralien, Gesteine oder Bau- und Werkstoffe aller Art sein.

Unter dem Begriff„Prozessgut“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung jede Art von Produkt verstanden, welches zur Veränderung oder Veredelung einer hydrothermischen Behandlung bedarf. Besonders bevorzugt sind in Sinne der Erfindung Prozessgüter in Form von Lebensmitteln. Derartige ge- eignete Lebensmittel sind beispielsweise Getreide oder Getreideerzeugnisse, wie Haferflocken, Maisprodukte oder dergleichen. Diese Produkte werden durch hydrothermische Verfahren verändert, wobei die Haltbarkeit oder die Verdaulichkeit der Produkte verbessert wird. Prozessgüter sind aber im Sin- ne der Erfindung bevorzugt Backwaren aller Art, d. h. Mischungen und Teige aus den üblichen Rohstoffen für die jeweiligen Backwaren, die einem Back- prozess unterworfen werden.

Unter den Begriff„Prozessraum“ wird im Sinne der Erfindung ein Raum ver- standen, in welchem das erfindungsgemäße hydrothermische Verfahren ausgeführt werden kann. Entscheidend für die erfindungsgemäße Ausgestal- tung des Prozessraums ist es, dass der Prozessraum eine Höhe aufweist die es ermöglicht, dass in den Prozessraum eingeführte oder darin gebildete feuchte, warme Luft, sich derart verteilen kann, dass sich ein natürliches Ge- fälle der Feuchtigkeit innerhalb des Raumes aufbauen kann, ohne dass es einer künstlichen Luftbewegung innerhalb des Prozessraumes bedarf. We gen der durch die Naturgesetze vorgegebenen Eigenschaften der feuchten, warmen Luft wird eine Anreicherung von Luft mit höherer Feuchtigkeit im oberen Bereich des Prozessraumes erzielt. Durch die natürliche Konvektion bildet sich dann der erforderliche Luftfeuchtegradient der Prozessluft inner- halb des Prozessraumes aus. Selbstverständlich können im Prozessraum weitere Vorrichtungen vorhanden sein, welche zur Erwärmung oder zum Ein- speisen oder Einbringen und/oder zum Ausspeisen oder Ausbringen der feuchten, warmen Luft dienen. Auch weist der Prozessraum entsprechende Vorrichtungen auf, welche die Prozessgüter in der erforderlichen Weise durch den Dichtegradienten führen. Derartige Vorrichtungen können Förder- bänder, Hubvorrichtungen und dergleichen sein, welche im Stand der Tech- nik bekannt sind.

Ferner wird unter dem Begriff„Prozessschwaden“ im Sinne der Erfindung ein Gebilde aus feuchter, warmer Luft verstanden, welches sich dadurch ausbil- det, dass die im Prozessraum vorhandene Luft mit Wasserdampf angerei- chert wird und sich im Prozessraum ausbreitet. Dabei kann der Wasser- dampf in den Prozessraum zunächst von außen eingebracht oder eingeführt werden. Der Wasserdampf kann aber auch im Inneren des Prozessraums gebildet werden, indem beispielsweise Wasser aus dem Prozessgut durch zugeführte Wärme verdampft wird. Auch in diesem Falle bilden sich Pro- zessschwaden, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens benötigt werden. Prozessschwaden bezeichnet somit warme Luft mit unterschiedlicher Luftfeuchte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur hydro- thermischen Behandlung, insbesondere von Lebensmitteln mit feuchter, warmer Luft. Das Ergebnis der Behandlung ist beispielsweise ein mit den typischen Qualitätsmerkmalen Glanz, Volumen und Ausbund ausgeprägtes Brot oder Gebäck. Bei der Verwendung anderer Lebensmittel wie Getreide- produkte in Form von Körnern oder Haferflocken kommt es durch die Be- handlung zu einem Aufschluss oder einer Veredlung der Lebensmittel. Bei- spielsweise werden dadurch Enzyme deaktiviert, welche zu einer besseren Verdaulichkeit oder zu einer verlängerten Haltbarkeit führen können. Auch können damit hochmolekulare Kohlenhydrate aufgeschlossen werden. In allen Anwendungsbereichen kann das erfindungsgemäße Verfahren Ver- wendung finden.

Im ersten Schritt des Verfahrens stellt man das zu behandelnde Prozessgut bereit. Dieses kann ein angesetzter Teig für Brot oder Gebäck oder ein ande- res Lebensmittel sein.

Im nächsten Schritt wird ein geeigneter Prozessraum bereitgestellt. Dieser Prozessraum dient zum Einbringen der zu behandelnden Prozessgüter und zum Ausbringen der behandelten Prozessgüter. Erfindungsgemäß notwendig ist dabei, dass der Prozessraum einen oberen und einen unteren Bereich aufweist.

Im nächsten Schritt wird nun der Prozessraum mit feuchter, warmer Luft in Form von Prozessschwaden beladen. Dazu wird Wasserdampf entweder von außen mittels entsprechender Vorrichtungen in den Prozessraum eingeführt oder im inneren des Prozessraumes direkt erzeugt, indem man beispielswei- se Wasser oder im weiteren Verlauf des Verfahrens feuchtes Prozessgut erwärmt und dadurch verdampft.

In dem nächsten Schritt muss nun die Einstellung eines Dichtegradienten der Prozessschwaden unter Ausnutzung freier Konvektion im Inneren des Pro- zessraums erfolgen. Aufgrund der bekannten physikalischen Gesetzmäßig- keiten ist die Dichte der Prozessschwaden im oberen Bereich des Prozess- raumes kleiner als die Dichte der Prozessschwaden im unteren Bereich des Prozessraumes. Damit wird das für die Durchführung des erfindungsgemä- ßen Verfahrens erforderliche Prozessklima (feuchte, warme Luft) im Inneren des Prozessraumes eingestellt.

Nun werden im nächsten Schritt die zu behandelnden Prozessgüter in einen der Bereiche des Prozessraumes eingebracht. Dieses Einbringen kann mit- tels einer schleusenartigen Aufgabestation erfolgen, wobei die Prozessgüter auf einem Band geführt werden können. Die Prozessgüter können aber auch in Backformen aneinander gereiht in den Prozessraum eingeschoben wer- den. In diesem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es entschei- dend, in welchen Bereich des Prozessraums die Prozessgüter eingeführt werden müssen. Beispielsweise gibt es Backwaren, welche eine Beaufschla- gung mit besonders feuchter Luft zu Beginn des Prozesses erfordern. Dies ist bei den meisten Broten der Fall. Diese Prozessgüter werden zunächst in den oberen Bereich des Prozessraumes eingeführt. Handelt es sich bei dem Prozessgut aber beispielsweise um ein Laugengebäck, so ist eine anfänglich hohe Luftfeuchtigkeit der Prozessschwaden negativ für das Backergebnis. Daher werden derartige Prozessgüter zunächst in den weniger feuchten, un- teren Bereich des Prozessraumes eingeführt.

Im weiteren Schritt wird das Prozessgut von dem Bereich, in welchen es in den Prozessraum eingeführt wurde in den anderen Bereich geführt. Je nach Prozessgut beträgt die zeitliche Dauer der Führung der zu behandelnden Prozessgüter zwischen 1 Minute und 5 Stunden. Die zeitliche Dauer ist wie- derum von der Art des Prozessguts und von dem gewünschten Ergebnis der Behandlung abhängig.

Im letzten Schritt wird nun das behandelte Prozessgut aus den Prozessraum ausgebracht. Das behandelte Prozessgut kann nun weiterverarbeitet oder verzehrt werden.

Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei man im oberen und/oder unteren Bereich des Prozessraumes die Feuchte und/oder die Dichte und/oder die Temperatur der Prozessschwaden misst. Die Be- stimmung dieser Parameter oder die Einstellung derselben ist für das jeweili ge Prozessgut unterschiedlich und kann vom Fachmann in einfacher Weise bestimmt werden. Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass man während der Durch- führung des Verfahrens Prozessschwaden zumindest teilweise aus dem obe- ren Bereich des Prozessraumes ableitet. Dies führt dazu, dass die Energie der Prozessschwaden innerhalb des Prozesses geführt und damit zurückge- führt werden kann. Dies führt zu einem energieeffizienten Verfahren.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein energiesparendes Ver- fahren zur Behandlung von insbesondere Lebensmitteln mit warmer, feuchter Luft, das intern erzeugten Wasserdampf zur Befeuchtung der Prozessluft verwendet und den Prozessschwaden allein durch natürlichen Auftrieb trans- portiert.

Gegenstand der Erfindung ist ein Tunnelbackofen, dessen Ausführung dadurch Energie spart, dass der Luftaustausch zwischen Backraum und Um- gebung konstruktiv minimiert und regelungstechnisch optimiert und außer- dem in dessen Beschwadungsraum 1 anstelle von extern erzeugtem Dampf 2 die Backschwaden rückgewinnend zur Beschwadung verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ferner ist ein Verfahren, mit welchem Energie ge- spart wird, indem einerseits in einem Schwadensammelraum 1 anstelle von extern erzeugtem Dampf 2 die Backschwaden rückgewinnend zur Be- schwadung verwendet werden und in dem andererseits der Luftaustausch zwischen Verfahrensraum und Umgebung konstruktiv minimiert und rege- lungstechnisch optimiert wird.

Die Energieeinsparung gelingt erfindungsgemäß ohne zusätzlichen Aufwand für Vorrichtungen und Energie für den Transport der Backschwaden, indem als Transportkraft der Auftrieb der feuchten Backschwaden backraum-intern genutzt wird. Dies ist dadurch möglich, weil Prozessschwaden bei derselben Temperatur nur 75 % der Dichte der trockenen Luft besitzen.

Der neue und erfinderische Gedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass sie den Verlauf der beweglichen Backfläche im Backtunnel des Tunnel- backofens durch ein mäßiges Gefälle so ausprägt, dass das freie, lose Back- gut einerseits nicht verrutscht, andererseits die gewünschten back- klimatischen und energiesparenden Effekte erzielt werden. Dies ist für die Backbranche sowohl neu als auch erfinderisch.

Der erfindungsgemäße Tunnelbackofen weist einen Höhenunterschied zwi- schen Tunneleinlauf- und Tunnelauslauf auf. In einer ersten Ausführungs- form (Fig. 2) zeigt die Backfläche zum Ofenauslauf ein Gefälle. Dadurch werden die Backschwaden frei konvektiv in den vorderen Teil des Back- raums oder in einen dem Backtunnel vorgelagerten separaten Be- schwadungsraum geführt. Die auf diese Weise zurückgewonnenen Back- schwaden ersetzen bei Gebäcksorten mit Beschwadungsbedarf extern er- zeugten Dampf. Dadurch wird Energie zum Backen eingespart. In einer wei- teren Ausführungsform (Fig. 3) zeigt die Backfläche zum Ofenauslauf eine Steigung. Dadurch werden die Backschwaden frei konvektiv in den hinteren Teil des Backraums geführt, wo sie zur Erzielung technologischer Wirkungen zurückgewonnen werden. Der Luftaustausch des Backraums mit der Umge- bung wird minimiert und dadurch Energie zum Backen eingespart.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher, ohne den Um- fang der Erfindung zu beschränken.

Der Tunnelbackofen wird in unterschiedlichen Ausführungsformen ausgestal- tet, wie diese in den Figuren 2 bis 4 dargestellt sind. Ein gemeinsames erfin- dungsgemäßes Merkmal der Ausführungsformen ist eine Backfläche mit Hö- henunterschied zwischen Tunneleinlauf und Tunnelauslauf.

Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 zeigt die Backfläche zum Ofenauslauf ein Gefälle, wodurch die Backschwaden aufgrund ihres Auf- triebs backraum-intern in den vorderen Teil des Backraums gefördert und im Beschwadungsraum 1 anstelle von extern erzeugtem Dampf 2 gezielt zur Beschwadung eingesetzt werden. Bei Beschickungs-und Entleerungsvor- gängen können die Backschwaden z. B. mit Vorhängen 8 am unerwünschten Austritt aus dem Backraum gehindert werden. Die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tunnelbackofens eignet sich für Gebäcksorten mit Beschwadungsbedarf wie Baguettes, Weizenbrot und Weizenkleingebäck 9. In der Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tunnelbackofens gezeigt. Für Gebäcksorten, die wie Weizen- und Roggen- mischbrot nach der Beschwadung für kurze Zeit ein trockenes Backraumkli- ma zur Ausbildung gebäcktypischer Eigenschaften benötigen, wird das vor- gestellte Transportprinzip in einer Variation der Ausführungsform gemäß der Figur 2 genutzt. In dieser Variation wird das Gebäck durch einen separaten Beschwadungsraum, anschließend über eine belüftete Transportstrecke und erst dann in den Backtunnel geführt. Die Backschwaden werden ihrerseits am Eingang des Backtunnels entnommen, parallel zur Transportstrecke ge- führt und dann in den vorgelagerten Beschwadungsraum eingeführt. Die Fül lung des separaten Beschwadungsraums mit Backschwaden erfolgt ebenso wie in den anderen Ausführungsbeispielen frei konvektiv.

In einer weiteren Ausführungsform, die in Figur 4 dargestellt ist, zeigt die Backfläche zum Ofenauslauf eine Steigung, wodurch die Backschwaden aufgrund ihres Auftriebs backraum-intern in den hinteren Teil des Backraums gefördert und dort zur Erzielung technologischer Wirkungen zurückgewonnen werden. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tunnelbackofens eignet sich insbesondere für gelaugte oder abgestrichene Gebäcksorten so- wie für bestimmte Feine Backwaren und Tiefkühlbackwaren 10, für die eine glatte, glänzende Gebäckoberfläche bzw. eine bindige, nicht-absplitternde Gebäckkruste gewünscht ist.

Der erfindungsgemäße Tunnelbackofen schafft die Voraussetzung für fol gendes Regelkonzept zur Energie- und Qualitätsoptimierung beim Backen.

In der ersten Ausführungsform, wie in Figur 2 dargestellt, kontrolliert ein ers- ter Regelkreis, dass der hintere Teil des Backraums gegen Einzug von Luft aus der Umgebung geschützt und gleichzeitig der vordere Backraum mit Backschwaden versorgt wird. Er besteht aus einem Luftfeuchte-Sensor 4 und einer Drosselklappe 5, die den Austritt der Backschwaden aus dem Back- raum in den Schwadenkamin 3 regelt. Die Klappe ist bei Produktionsbeginn geschlossen und öffnet bei späterer Überschreitung des Sollwerts. Es be- steht ein zweiter Regelkreis aus einem Luftfeuchte-Sensor 6 und einem Dampfventil 7 für extern erzeugten Dampf. Der zweite Regelkreis regelt die für das Gebäck erforderliche Luftfeuchte. Das Dampfventil öffnet vor allem zur Füllung des Beschwadungsraums mit Dampf bei Produktionsbeginn und später bei allfälliger Unterschreitung des Sollwerts.

In der weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tunnelbackofens, wie in Figur 3 dargestellt, kontrolliert ein einziger Regelkreis, dass der vorde- re Teil des Backraums gegen Einzug von Luft aus der Umgebung geschützt ist und dass gleichzeitig der hintere Bereich des Tunnelbackofens mit der gewünschten Luftfeuchte aus Backschwaden versorgt wird. Er besteht aus einem Luftfeuchte-Sensor 4 und einer Drosselklappe 5, die den Austritt der Backschwaden aus dem Backraum in den Schwadenkamin 3 regelt. Die

Klappe ist zu Beginn der Produktion geschlossen und öffnet bei späterer all- fälliger Überschreitung des Sollwerts.

Die Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtungen gemäß der Erfindung lie- gen darin, intern erzeugten Dampf anstelle von extern erzeugtem Dampf zur Befeuchtung der Prozessluft einzusetzen und die befeuchtete Prozessluft innerhalb des Prozessraums energiesparend an den Ort des technologi- schen Bedarfs zu fördern. Dabei wird die natürliche Konvektion der feuchten, warmen Luft genutzt, die aus der unterschiedlichen Dichte von feuchter und trockener Luft herrührt. Prozessschwaden werden innerhalb eines Prozess- raums derart gelenkt, dass die optimalen Behandlungsbedingungen, welche für das jeweilige Prozessgut erforderlich sind, in technologisch einfacher Weise erzielt werden können.

Bezugszeichenliste

1 Beschwadungsraum

2 Zuleitung für extern erzeugten Dampf

3 Schwadenkamin

4 Luftfeuchte-Sensor hinten

5 Drosselklappe

6 Luftfeuchte-Sensor vorn

7 Dampfventil

8 Vorhang

9 Gebäcksorten mit Beschwadungsbedarf

10 Gebäcksorten ohne Beschwadungsbedarf




 
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