Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftauen von Fleischwaren.

Derartige Auftauvorgänge werden in Auftauräumen durchgeführt, in welchen die Fleischwaren in Stücken vorgegebener Größe gelagert sind. Typischerweise werden in den Auftauräumen Fleischstücke aufgetaut.

Bei herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen erfolgt das Auftauen nach einem Trockendampfverfahren, wobei die Fleischstücke mit Dampf beaufschlagt werden. Die Heizung des Auftauraumes mit den Fleischstücken erfolgt dabei im Wesentlichen kontinuierlich.

Nachteilig bei derartigen Verfahren ist der hohe Energieverbrauch, der zum Auftauen der Fleischstücke benötigt wird.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Fleischstücke während des Auftauvorganges erhebliche Mengen an Fleischsaft verlieren, wodurch unerwünschte Qualitätseinbußen erhalten werden. Insbesondere ergeben sich durch den Fleischsaftaustritt erhebliche Gewichtsverluste der Fleischstücke. Des Weiteren unterscheidet sich derart aufgetautes Fleisch in unerwünschter Weise hinsichtlich seines Geschmackes und seiner Farbe von frischem Fleisch.

Aus der DE 100 51 951 Cl ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftau- en von Fleischstücken bekannt, mit welchen ein energie- und kostensparender

Auftauvorgang ermöglicht wird. Die dort beschriebene Vorrichtung weist eine erste Messsonde zur Messung der Kerntemperatur T _κ im Innern eines Probestü-

ckes und eine zweite Messsonde zur Messung der Oberflächentemperatur T _s des Probestückes auf. Zudem ist ein Düsensystem zur Erzeugung eines Wassernebels im Auftauraum, eine Heizvorrichtung zur Beheizung des Auftauraumes und eine Steuereinheit zur Steuerung der Heizvorrichtung vorgesehen. Die Steuereinheit ist während einer Folge von Heizintervallen aktiviert und während auf die Heizintervalle folgender Ruheintervalle deaktiviert. Dabei wird die Heizvorrichtung zur Beendigung eines Heizintervalls von der Steuereinheit deaktiviert, sobald die Oberflächentemperatur T _s auf einen Sollwert T ₀ angestiegen ist. Die Längen der Ruheintervalle sind über die Steuereinheit vorgegeben. Das Ende des Auftauvorganges wird in Abhängigkeit der Kerntemperatur TK vorgegeben. Vorzugsweise ist das Ende des Auftauvorganges erreicht, wenn die Kerntemperatur T _κ auf einen Sollwert Ti angestiegen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs genann- ten Art bereitzustellen, mit welchem der Energieaufwand zum Auftauen von Fleischwaren vermindert wird und gleichzeitig eine erhöhte und reproduzierbare Qualität der aufgetauten Fleischwaren erhalten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Anfuhrungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung und in den Unteransprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft eine Vorrichtung zum Auftauen von in Stücken in einem Auftauraum gelagerten gefrorenen Fleischwaren, insbesondere Fleischstücken. Die Vorrichtung weist eine erste Messsonde zur Messung der Kerntemperatur T _K im Innern eines Probestückes, eine zweite Messsonde zur Messung der Oberflächentemperatur T _s des Probestückes, ein Düsensystem im Auftauraum zur Beaufschlagung der Fleischwaren mit einem Wassernebel, eine Heizvorrichtung zur Beheizung des Auftauraumes und eine Steuereinheit zur Steuerung der Heizvorrichtung auf. Die Steuereinheit ist während einer Folge von Heizintervallen aktiviert und während auf die Heizintervalle folgender Ru-

heintervalle deaktiviert. Dabei wird die Heizvorrichtung zur Beendigung eines Heizintervalls von der Steuereinheit deaktiviert, sobald die Oberflächentemperatur Ts auf einen ersten Sollwert T ₀ angestiegen ist. Ein auf ein Heizintervall folgendes Ruheintervall wird beendet, sobald die Oberflächentemperatur auf einen zweiten Sollwert T„ abgesunken ist. Das Ende des Auftauvorganges ist in Abhängigkeit der Kerntemperatur T _K vorgebbar.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Heiz- und Ruheintervalle beim Beheizen jeweils durch Sollwerte der Oberflächentemperatur zu bestim- men. Dabei liegt die Solltemperatur T _u, bei welcher ein Ruheintervall beendet wird, unterhalb der Solltemperatur T ₀ , bei welcher ein Heizintervall beendet wird und vorzugsweise oberhalb dem Sollwert T ₀ der Kerntemperatur T _K des Probestücks, bei dessen Erreichen der Auftauvorgang beendet wird.

Durch diese temperaturgeregelte Wahl der Heizintervalle und Ruheintervalle wird einerseits ein äußerst energiesparender Auftauvorgang erzielt und andererseits ein besonders schonendes Auftauen der Fleischstücke gewährleistet, wodurch eine besonders gute Fleischqualität erhalten wird.

Durch die Vorgabe der Sollwerte T ₀ , T„ der Oberflächentemperaturen des Probestücks ergeben sich die Längen der Heiz- und Ruheintervalle automatisch derart, dass den Fleischstücken jeweils nur die gerade benötigte Energie zum Auftauen bereitgestellt wird. Dabei hat sich herausgestellt, dass allein durch die Vorgaben der Sollwerte T ₀ , T ₁₁ die Längen der Heizintervalle im Laufe des Auf- tauprozesses kontinuierlich kleiner werden und gleichzeitig die Längen der Ruheintervalle zunehmen. Dabei hat sich überraschend herausgestellt, dass während der Ruheintervalle trotz der dort unterbrochenen Wärmezufuhr noch eine kontinuierliche Erhöhung der Kerntemperatur erhalten wird. Gleichzeitig wird während der Ruheintervalle eine kontinuierliche Absenkung der Oberflächen- temperatur erhalten, obwohl gegebenenfalls die Raumtemperatur größer als die Oberflächentemperatur ist. Dies beruht darauf, dass während des Auftauprozes-

ses die Fleischstücke mit Wassernebel beanschlagt werden, was zu einer Eisbildung auf den Fleischstücken führt und schließlich zu einer Absenkung der Oberflächentemperatur während der Heizintervalle. Da hierbei dem Inneren der Fleischstücke Kälte entzogen wird, führt dies zu einer gleichzeitigen Erhöhung der Kerntemperatur.

Da die Fleischstücke einen Kältespeicher bilden, die insbesondere in den Ruheintervallen Kälte an den umgebenden Raum abgeben, passt sich die Raumtemperatur im Laufe des Auftauvorganges an die Temperaturen der Fleischstücke an, das heißt, die Raumtemperatur, die nach dem ersten Heizintervall einen relativ hohen Anfangswert aufweist, nimmt im Verlauf des Auftauvorgangs infolge der dosierten Wärmezufuhr in den folgenden, kürzer werdenden Heizintervallen ab.

Bei dem erfindungsgemäßen Auftauvorgang hat sich dabei überraschend her- ausgestellt, dass unabhängig von den gewählten Anfangsbedingungen und unabhängig vom Befüllungsgrad des Auftauraumes mit Fleischstücken derselbe Endzustand der aufgetauten Fleischstücke, insbesondere dieselben Temperaturverteilungen in den Fleischstücken erhalten werden, wodurch eine reproduzierbare Qualität der Fleischstücke erhalten wird. Einzige Voraussetzung hierbei ist, dass der Befüllungsgrad des Auftauraumes mit Fleischstücken wenigstens etwa 30 % beträgt und diese Fleischstücke wenigstens annähernd gleichförmig im Auftauraum verteilt sind.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Steue- rung der Beheizung des Auftauraumes durch die Vorgabe der Sollwerte T ₀ , T ₁₁ sehr einfach durchführbar ist. Da mit dieser Steuerung eine dosierte Wärmezufuhr zur Durchführung des Auftauvorganges erfolgen kann, der zudem unabhängig von äußeren Parametern wie dem Befüllungsgrad des Auftauraumes ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren äußerst robust und störungsunanfallig.

Insbesondere wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein schonendes Auftauen der Fleischstücke ermöglicht, wobei besonders vorteilhaft ist, dass bedingt

durch die Bildung von Eisschichten auf den Stücken während des Auftauvorganges nur geringe Mengen an Fleischsaft aus den einzelnen Stücken austreten. Dies fuhrt zu einer hohen Qualität der aufgetauten Fleischwaren, die insbesondere von Frischfleischwaren kaum unterscheidbar sind. Insbesondere werden auch Gewichtsverluste bei den aufgetauten Fleischwaren weitgehend vermieden.

Die Beaufschlagung der Fleischstücke mit einem Wassernebel erfolgt vorteilhaft mittels eines Düsensystems. Dieses wird vorzugsweise periodisch aktiviert. Dabei können die Zeitintervalle, während derer das Düsensystem aktiviert ist, un- abhängig von den Heizintervallen gewählt werden. Dies fuhrt zu einer weiteren erheblichen Vereinfachung der Steuerung der gesamten Anlage.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1: Schematische Darstellung eines Ausfuhrungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auftauen von Fleischstücken in einem Auftauraum.

Figur 2: Vergrößerte Darstellung eines mit einer ersten und zweiten Messsonde präparierten, im Auftauraum gemäß Figur 1 gelagerten Probestückes.

Figur 3: Zeitdiagramme der Temperaturen in dem Probestück gemäß Figur 2 während des Auftauvorganges.

Figur 1 zeigt schematisch ein Ausfuhrungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zum Auftauen von in Stücken 2 in einem Auftauraum 3 gelagerten, gefrorenen Fleischwaren.

Der Auftauraum 3 weist einen geschlossenen Innenraum auf, der über eine nicht dargestellte Tür zugänglich ist. In dem Auftauraum 3 werden auf mehreren Wa-

gen 4 als Fleischstücke ausgebildete Stücke 2 gelagert. Prinzipiell können auch andere Fleischwaren im Auftauraum 3 gelagert werden.

Die Wagen 4 sind vorzugsweise von fahrbar gelagerten Gestellen 5 gebildet, die zu den Seiten hin offen sind. Die Auflagen 6 der Gestelle 5 sind vorzugsweise gitterförmig ausgebildet, so dass die einzelnen Stücke 2 auf dem Wagen 4 jeweils mit nahezu ihrer gesamten Oberfläche in Kontakt mit der Umgebungsluft des Auftauraumes 3 stehen. Die Wagen 4 sind derart im Auftauraum 3 aufgestellt, dass die Stücke 2 möglichst gleichmäßig im Auftaurauin 3 verteilt sind. Zudem sind die Stücke 2 selbst auf den Wagen 4 gleichmäßig verteilt, so dass diese in Abständen zueinander angeordnet sind.

In dem Auftauraum 3 ist eine Heizvorrichtung zu dessen Aufheizung vorgesehen. Die Heizvorrichtung besteht aus mehreren Heizkörpern 7. Die Heizkörper 7 befinden sich im Bereich des Bodens des Auftauraumes 3 und sind vorzugsweise gleichmäßig über die Fläche des Auftauraumes 3 verteilt.

Außerhalb des Auftauraumes 3 ist eine Steuereinheit 8 mit wenigstens einem Mikroprozessor 9 oder dergleichen vorgesehen. Die Steuereinheit 8 weist zu- dem zu deren Bedienung eine Benutzeroberfläche 10, wie beispielsweise ein Terminal auf. Über das Terminal können insbesondere von einer Bedienperson Steuerparameter in die Steuereinheit 8 eingegeben werden. Schließlich weist die Steuereinheit 8 eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der wesentlichen Kenngrößen des Auftauvorganges auf. Zweckmäßigerweise ist die Anzeigevorrich- tung als Bildschirmanzeige auf dem Terminal ausgebildet.

Von der Steuereinheit 8 fuhren nicht dargestellte Zuleitungen zu den einzelnen Heizkörpern 7. Die Zuleitungen sind dabei an ebenfalls nicht dargestellte Stellelemente, wie zum Beispiel Heizventile, angeschlossen. Damit kann die Heiz- Vorrichtung zentral von der Steuereinheit 8 gesteuert werden.

In dem Auftauraum 3 ist ein Düsensystem vorgesehen, mittels dessen ein Wassernebel im Innenraum des Auftauraumes 3 erzeugt werden kann. Das Düsensystem umfasst mehrere an der Decke angeordnete Druckluftzerstäuberdüsen

11. Diese Druckluftzerstäuberdüsen 11 sind an eine nicht dargestellte Druck- lufteinheit und an eine ebenfalls nicht dargestellte Wasserversorgung angeschlossen. Mit den so angeordneten Druckluftzerstäuberdüsen 11 kann der gesamte Innenraum des Auftauraumes 3 mit einem Wassernebel versorgt werden.

Das Düsensystem ist über nicht dargestellte Zuleitungen mit der Steuereinheit 8 verbunden und kann somit von dieser gesteuert werden.

Zur Regelung des Auftauprozesses ist eines der im Auftauraum 3 gelagerten Stücke 2 mit einer ersten und einer zweiten Messsonde 12, 13 präpariert. Das so präparierte Stück 2 bildet ein Probestück, wobei dieses derart ausgewählt wird, dass dessen Größe wenigstens näherungsweise der mittleren Größe der Stücke 2 im Auftauraum 3 entspricht.

Figur 2 zeigt eine detaillierte, vergrößerte Darstellung des mit den Messsonden

12, 13 präparierten Probestückes 2. Die Messsonden 12, 13 weisen an ihrem unteren Ende jeweils einen Temperaturfühler 14, 15 auf. Die erste Messsonde

12 ist derart am Probestück 2 angebracht, dass der Temperaturfühler 14 im Zentrum des Probestückes 2 angeordnet ist, so dass mit der ersten Messsonde

12 die Kerntemperatur T _κ im Innern des Probestückes 2 gemessen werden kann. Der Temperaturfühler 15 der zweiten Messsonde 13 ist im Bereich der Oberfläche des Probestückes 2 angeordnet, so dass mit der zweiten Messsonde

13 die Oberflächentemperatur Ts des Probestückes 2 gemessen werden kann.

Schließlich befindet sich im Innern des Auftauraumes 3 wenigstens eine dritte nicht dargestellte Messsonde mit einem Temperaturfühler (14, 15), die zur Mes- sung der Temperatur im Innenraum dient.

Die Messsonden 12, 13 sind über nicht dargestellte Zuleitungen an die Steuereinheit 8 angeschlossen. Die von den Messsonden 12, 13 ermittelten Temperaturwerte werden fortlaufend in die Steuereinheit 8 eingelesen und dort vorzugsweise abgespeichert.

Zu Beginn des Auftauvorganges befinden sich die vollständig gefrorenen Stücke 2 mit dem ebenfalls vollständig gefrorenen Probestück 2 im Auftauraum 3, in welchem anfangs eine Temperatur herrscht, die typischerweise unter 0° C hegt.

Zur Durchführung des Auftauvorganges wird in dem Auftauraum 3 mittels des Düsensystems ein Wassernebel erzeugt. Durch die Verwendung der an der Decke des Auftauraumes 3 angeordneten Druckluftzerstäuberdüsen 11 wird ein besonders feiner Wassernebel erzeugt, der gleichmäßig über den Auftauraum 3 verteilt ist. Zweckmäßigerweise kann das Düsensystem bereits vor Beginn des Auftauvorganges aktiviert werden, so dass bei Beginn des Auftauvorganges der Wassernebel im gesamten Auftauraum 3 gleichmäßig verteilt ist.

Da die Oberflächen der Stücke 2 gefroren sind, bilden sich durch den Wassernebel auf den gesamten Oberflächen dieser Stücke Eisschichten 16.

Während des Auftauvorganges wird das Düsensystem von der Steuereinheit 8 derart gesteuert, dass dieses in vorgegebenen Zeitintervallen aktiviert ist. Zweckmäßigerweise wird das Düsensystem über die Steuereinheit 8 periodisch aktiviert. Dabei sind aus Energiespargründen die Zeitintervalle, während derer das Düsensystem aktiviert ist, erheblich kürzer als die darauf folgenden Pausen.

Die Steuerung des Heizbetriebs zum Auftauen der Fleischstücke 2 erfolgt über die Steuereinheit 8 in Abhängigkeit der am Probestück 2 mittels der Messsonden 12, 13 ermittelten Temperaturmesswerte. Der Ablauf der Steuerung ist in Figur 3 schematisch dargestellt.

In der Steuereinheit 8 ist ein Sollwert Ti für die Kerntemperatur TK abgespeichert, der das Ende des Auftauvorganges definiert. Der Sollwert Ti liegt typischerweise knapp unterhalb von 0°C und beträgt im vorliegenden Fall Ti = -0,5° C.

Der zeitliche Ablauf des Beheizungsvorgangs und damit des Auftauvorgangs ist durch Sollwerte T ₀ , T ₁₁ der Oberflächentemperatur T _s des Probestückes definiert. Beide Sollwerte liegen in jedem Fall oberhalb des Sollwert Ti und bevorzugt oberhalb von 0° C. Der Sollwert T ₀ beträgt vorzugsweise 3° C. Der unter- halb von T ₀ liegende Sollwert T _u beträgt im vorliegenden Fall + 1° C.

Die Steuerung der Heizvorrichtung erfolgt wie im oberen Diagramm von Figur 3 dargestellt derart, dass die Heizvorrichtung während einer Folge von Heizintervallen mit einer konstanten Heizleistung P = P ₀ , betrieben wird. Die Heizin- tervalle sind durch Ruheintervalle getrennt, innerhalb derer die Heizvorrichtung abgeschaltet ist.

Die Längen der Heizintervalle und der Ruheintervalle sind durch die Sollwerte T ₀ , T _u der Oberflächentemperatur T _s bestimmt. Die Steuerung der Heizvorrich- tung über die Steuereinheit 8 erfolgt dabei derart, dass ein Heizintervall beendet wird, sobald die Oberflächentemperatur T _s auf den Sollwert T ₀ angestiegen ist. Das darauf folgende Ruheintervall wird beendet, sobald die Oberflächentemperatur vom Wert T ₀ ausgehend auf den Sollwert T ₁₁ abgesunken ist.

Das zweite Diagramm in Figur 3 zeigt den Temperaturverlauf von Ts, der die Heiz- und Ruheintervalle gemäß dem oberen Diagramm in Figur 3 vorgibt.

Zu Beginn des Auftauvorgangs (t = 0) liegen die Stücke gefroren auf dem Wagen 4. Insbesondere auch das Probestück 2 ist vollständig gefroren, so dass die Anfangswerte von T _s weit unterhalb von T ₁₁ und T ₀ liegen und die Kerntemperatur T _κ weit unterhalb des Sollwerts Ti liegt.

Zu diesem Zeitpunkt liegt die Raumtemperatur im Auftauraum 3 typischerweise unterhalb von 0° C.

Der Beginn des ersten Heizintervalls und damit der Beginn des Auftauvorgangs (t = t _al ) wird über die Steuereinheit 8 vorgegeben. Das erste Heizintervall wird bei t = t _el beendet, da dann die Oberflächentemperatur auf den Wert T ₀ angestiegen ist. Da die Heizleistung konstant ist, wird ein linearer Anstieg von T _s erhalten.

Während des Heizintervalls wird die Oberfläche des Stückes 2 aufgetaut, wobei die Eisschicht 16 in das Innere des Probestückes 2 wandert, wodurch ein Austreten von Fleischsaft aus dem Probestück 2 und allen anderen Stücken 2 weitgehend vermieden wird. Durch die Beheizung des Probestückes 2 steigt auch die Kemtemperatur T _K im wesentlichen linear an, wie aus dem unteren Dia- gramm in Figur 3 ersichtlich ist.

Das auf das erste Heizintervall folgende erste Ruheintervall wird bei t = t _a2 beendet, da dann die Oberflächentemperatur auf den Wert T _s = T„ abgesunken ist. Da während des Ruheintervalls die Heizvorrichtung deaktiviert ist fällt die Oberflächentemperatur linear mit der Zeit ab. Ein Absinken der Oberflächentemperatur Ts wird insbesondere auch dann erhalten, wenn die Raumtemperatur oberhalb von T _s liegt. Der Grund hierfür liegt darin, dass sich in den Ruheintervallen durch die Wassernebel wieder Eisschichten 16 auf den Oberflächen des Probestücks und der Stücke 2 bilden. Durch die Aggregatumwandlung Wasser in Eis wird eine Abkühlung der Oberfläche der Stücke 2 erhalten. Durch die Bildung der Eisschicht 16 wird zudem dem Kern des Probestücks 2 oder eines Stückes 2 Kälte entzogen, so dass auch während des Ruheintervalls die Kerntemperatur T _R linear mit der Zeit ansteigt, allerdings langsamer als dies während des Heizintervalls der Fall ist. Die Bildung der Eisschichten 16 auf den Stücken 2 während der Ruheintervalle verhindert ein unerwünschtes Austreten von Saft aus den Stücken 2.

Der Wechsel zwischen Heinz- und Ruheintervallen wird wie in Figur 3 dargestellt laufend wiederholt, bis schließlich die Kerntemperatur T _K den Sollwert T ₁ erreicht wodurch der Auftauvorgang beendet wird.

Da jeweils die Heizintervalle zu den Zeiten t _e2 , tώ, ... beendet werden, wenn T _s den Sollwert T ₀ erreicht und die Ruheintervalle beendet werden, wenn Ts den Sollwert T ₁₁ erreicht, wird für jedes Heiz- und Ruheintervall eine Erhöhung der Kerntemperatur erhalten, die ein kontinuierliches Auftauen der Stücke 2 gewährleistet.

Durch diese Temperatursteuerung wird insbesondere automatisch erreicht, dass den Stücken 2 jeweils nur soviel Wärme zugeführt wird, wie für das Auftauen notwendig ist. Da dieser Energiebedarf mit fortlaufender Dauer des Auftau Vorganges immer geringer wird, nehmen wie aus Figur 3 ersichtlich, die Längen der Heizintervalle im Lauf der zeit ab, wogegen die Längen der Ruheintervalle zunehmen.

Die Raumtemperatur gleicht sich dabei an die Temperatur der sukzessive aufgetauten Stücke, die hierbei Kältereservoire bilden, an. Nach dem ersten Heizin- tervall ist der Auftauraum 3 auf Temperaturen von 30° C und höher aufgeheizt. Da nachfolgend die Heizintervalle immer kürzer werden, die Ruheintervalle jedoch immer länger, sinkt darauf folgend die Raumtemperaturen im Auftauraum 3 kontinuierlich ab, bis am Ende im Auftauraum 3 typischerweise die Temperaturen im Bereich von 5 - 8° C liegen, wobei diese abhängig von den jeweiligen Randbedingungen, insbesondere dem Befüllungsgrad des Auftauraumes 3 mit den Stücken 2 ist. Wesentlich hierbei ist, dass jedoch die Parameter der Stücke 2, insbesondere deren Oberflächen- und Kerntemperaturen unabhängig von diesen Parametern sind. Dabei hat sich gezeigt, dass die Endwerte der Temperaturparameter der Stücke 2 unabhängig vom Befüllungsgrad des Rau- mes 3 sind, solange dieser wenigstens 30 % beträgt.

Greiner Maschinenbau GmbH 72644 Oberboihingen

Bezugszeichenliste

(1) Vorrichtung

(2) Stück

(3) Auftauraum (4) Wagen

(5) Gestell

(6) Auflage .

(7) Heizkörper

(8) Steuereinheit (9) Mikroprozessor

(10) Benutzeroberfläche

(11) Druckluftzerstäuberdüsen

(12) Messsonde

(13) Messsonde (14) Temperaturfühler

(15) Temperaturfühler

(16) Eisschicht