DE19511903C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Temperieren von Lebensmitteln - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Temperieren von Lebensmitteln in einer Kammer mit einer Kälteaggregatanordnung zur Beaufschlagung der Le­ bensmittel mit Kaltluft gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 6.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden insbesondere bei der Herstellung von Backwaren zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt. Beispielsweise dienen derartige Vorrichtungen zum Abstoppen von Gärprozessen bei sogenannter vorgegarter Back­ ware und zu deren Schockgefrierung als Vorbereitung zur nach­ folgenden Einlagerung in einem Tiefkühlraum. Genauso werden derartige Vorrichtungen aber auch zur Schockgefrierung voll­ gariger oder auch ofenheißer Ware sowie von Teiglingen als Vorbereitung für die nachfolgende Einlagerung in einem Tief­ kühlraum eingesetzt.

Die Vorrichtungen, die zu den vorstehend beispielhaft aufge­ führten Zwecken verwendet werden, bestehen im wesentlichen aus einer Kammer, die eine Kälteaggregatanordnung aufnimmt und den notwendigen Freiraum zur Unterbringung der Backware auf ge­ eigneten Tragvorrichtungen bietet. In der Regel wird die Back­ ware auf häufig als Stikkenwagen bezeichneten Vorrichtungen angeordnet in die Kammer eingeschoben und dort mit der aus der Kälteaggregatanordnung ausströmenden Kaltluft zur Schockge­ frierung beaufschlagt. Als Kälteaggregate werden in der Regel Verdampfer eingesetzt, die mit einer Gebläseeinrichtung zur Ausbildung einer Kaltluftströmung in der Kammer versehen sind und die nach dem Prinzip eines Wärmetauschers der durch sie hindurchgeleiteten Luft in einem ausreichenden Maß die Wärme entziehen, um Kaltluft mit der erforderlichen Schockgefrier­ temperatur bereitzustellen.

Das Kühlen der insbesondere im Fall der Schockgefrierung von ofenheißer Ware durch die große Abwärme der Backware in der Kammer erwärmten Umluft auf derart niedrige Temperaturen ist natürlich mit einem entsprechend hohen Energieverbrauch des Kälteaggregats verbunden; insbesondere, weil bei der Schockge­ frierung die Backware auf eine Kerntemperatur von -7°C herun­ tergekühlt werden muß, bevor sie einer regulären Tiefkühllage­ rung, die im Lebensmittelbereich in der Regel bei etwa -18°C erfolgt, zugeführt werden kann.

Die bekannten Vorrichtungen werden derart betrieben, daß die auf die Kerntemperatur von -7°C herunterzukühlenden Backwaren so lange im Kaltluftausströmungsbereich der Kälteaggregatan­ ordnung angeordnet sind, bis diese Temperatur erreicht ist.

Aus der DE 33 18 635 A1 ist ebenso wie aus der DE 34 37 587 A1 ein Verfahren zur Temperierung von Lebensmitteln bekannt, bei dem die Lebensmittel in einer Kammer mit einer Kälteaggregatan­ ordnung angeordnet und mit Kaltluft beaufschlagt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung vorzuschlagen, die eine Absen­ kung des mit der Schockgefrierung von Lebensmitteln verbun­ denen Energieverbrauchs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Temperierung der Lebensmittel in mehreren Phasen, derart, daß in einer er­ sten Phase eine erste Lebensmitteleinheit im Kaltluftausströ­ mungsbereich der Kälteaggregatanordnung angeordnet ist und un­ mittelbar mit der aus der Kälteaggregatanordnung strömenden Kaltluft beaufschlagt wird. In einer nachfolgenden Phase ist eine zweite Lebensmitteleinheit im Kaltluftausströmungsbereich der Kälteaggregatanordnung angeordnet, so daß die erste Le­ bensmitteleinheit nunmehr mit der zuvor über die zweite Le­ bensmitteleinheit geleitete, aus der Kälteaggregatanordnung stammenden Kaltluft nur noch mittelbar beaufschlagt wird.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß auch die bereits zur Kühlung einer Lebensmitteleinheit verwendete Kaltluft noch über ein ausreichendes Kältepotential verfügt, um eine zuvor durch unmittelbare Beaufschlagung mit aus der Kälteaggregatanordnung stammender Kaltluft gekühlte Lebensmitteleinheit noch weiter abzukühlen. Es wurde festge­ stellt, daß bei Durchführung des erfindungsgemäßen, in unter­ schiedlichen Phasen ablaufenden Verfahrens, eine wesentliche Energieeinsparung im Vergleich zum konventionellen Schockgefrierverfahren möglich ist, bei dem eine einphasige Schockgefrierung erfolgt. D.h., die Lebensmittel werden in die Schockgefrierkammer in eine vorgegebene Relativposition gegenüber der Kälteaggregatanordnung eingebracht und unter Beibehaltung dieser Relativposition durch unmittelbare Kalt­ luftbeaufschlagung aus der Kälteaggregatanordnung so lange heruntergekühlt, bis die bereits erwähnte Kerntemperatur von -7°C erreicht ist.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung des dem Verfahren inhärenten Wechsels der Relativposition zwischen der jeweiligen Lebensmitteleinheit und dem Ausströmungsbereich der Kälteaggregatanordnung beliebige Möglichkeiten bietet, hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn zur Durch­ führung dieses Relativpositionenwechsels die Lebensmittel­ einheiten auf einer Transportvorrichtung angeordnet sind und getaktet durch den Kaltluftausströmungsbereich der Käl­ teaggregatanordnung bewegt werden.

Diese Verfahrensvariante ermöglicht eine besonders einfache Integration des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Be­ triebsablauf einer Bäckerei, da hier die Backwaren ohnehin in den verschiedenen Zustandsformen, also vom Teigling bis hin zur fertigen Backware, auf Stapelebenen sogenannter Stikkenwa­ gen angeordnet sind, die als Transportvorrichtung für die Backwaren bzw. Teiglinge dienen. Bei dieser Variante werden die Lebensmitteleinheiten innerhalb der Kammer um jeweils eine Lebensmitteleinheit vorgeschoben, um eine Abkühlung jeder Le­ bensmitteleinheit in zwei Phasen zu erzielen.

Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Lebensmitteleinheiten insgesamt als eine Einheit in die Kammer hineinbewegt und aus dieser wieder herausbewegt. Um die erfindungsgemäße zweiphasige Abkühlung zu erzielen, wird bei dieser Variante die Änderung der Relativposition der Le­ bensmitteleinheiten gegenüber der Kälteaggregatanordnung da­ durch bewirkt, daß die Kälteaggregatanordnung innerhalb der Kammer getaktet an den Lebensmitteleinheiten vorbeibewegt wird und jeweils so lange in der jeder Lebensmitteleinheit zugeord­ neten Position verbleibt, wie es zur phasenspezifischen Abküh­ lung der Lebensmitteleinheit notwendig ist.

Bei einer entsprechenden Gestaltung des Eintrittsbereichs bzw. des Austrittsbereichs der Kammer ist es auch möglich, die Transportvorrichtung nach Art einer kontinuierlichen Förder­ einrichtung auszubilden, die getaktet betrieben wird, so daß sich aus dem Taktbetrieb die erforderlichen Verweilzeiten der einzelnen Lebensmitteleinheiten in den Phasen ergeben.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn das Verfahren so durchgeführt wird, daß ein im wesentlichen horizontaler Kaltluftumlauf in der Kammer erfolgt, so daß nach Überströmung der ersten Lebensmitteleinheit in der zweiten Phase eine im wesentlichen ungehinderte Rückströmung zur Kühlaggregatan­ ordnung in einem freien, der Kühlaggregatanordnung benachbar­ ten Rückströmungsbereich erfolgt. Durch den freien Rückströ­ mungsbereich wird sichergestellt, daß trotz der zur Kälteag­ gregatanordnung entfernten Anordnung der Lebensmitteleinheit eine möglichst direkte Rückströmung ohne wesentliche Energie­ verluste zur Kälteaggregatanordnung erfolgt.

Wenn dabei zumindest im Rückströmungsbereich zwischen der er­ sten Lebensmitteleinheit und der Kälteaggregatanordnung eine Luftführung erfolgt, läßt sich die energiesparende Rückfüh­ rung noch weiter verbessern. Eine, bezogen auf den gesamten Umluftströmungsverlauf optimale Luftführung läßt sich erzie­ len, wenn sowohl im Rückströmungsbereich als auch im Ausströ­ mungsbereich zwischen der Kälteaggregatanordnung und der je­ weilig davor angeordneten Lebensmitteleinheit eine Luftführung erfolgt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 und 5 in besonders vorteilhaf­ ter Weise ermöglicht, sind im Rückströmungsbereich oder im Rückströmungs- und Ausströmungsbereich Luftführungseinrichtun­ gen vorgesehen.

Wenn diese Luftführungseinrichtungen durch lamellenartige Luftleitbleche gebildet werden, die sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des Kälteaggregats und/oder einer Transportvorrichtung für die Lebensmitteleinheiten erstrecken, läßt sich die vorstehend beschriebene, vorteilhafte Führung auf besonders einfache Art und Weise erreichen.

Wenn die Luftleitbleche in einem Rahmen angeordnet sind, der unmittelbar vor dem Kälteaggregat oder der Transportvorrich­ tung positionierbar oder am Kälteaggregat oder der Transport­ vorrichtung befestigbar ist, wird zum einen eine leichte Nachrüstung bestehender, konventionell ausgebildeter, zur Durchführung einer Schockgefrierung dienende Kammern möglich. Zum anderen kann etwa die Transportvorrichtung so gestaltet sein, daß sie zumindest für den Aufenthalt in der Kammer mit einem derartigen Rahmen kombinierbar ist. Für die Praxis würde dies bedeuten, daß die vorteilhafte Luftführung in der Kammer ohne Änderungen an der Kammer oder der Kälteaggregatanordnung realisierbar ist. Die Rahmen könnten etwa so ausgebildet sein, daß sie auf einfache Art und Weise an die häufig als Trans­ portvorrichtung dienenden Stikkenwagen seitlich angehängt wer­ den können.

Eine Verwendung des Rahmens über die statische Haltefunktion hinaus wird möglich, wenn jeweils äußere Luftleitbleche durch Seitenteile des Rahmens gebildet werden.

Um beispielsweise die Geometrie unterschiedlicher Kammern oder auch unterschiedlicher Größen der Stikkenwagen zur Erzielung einer optimalen Luftführung berücksichtigen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Luftleitbleche etwa durch eine Ver­ schwenkbarkeit um ihre Längsachse, in ihrem Strömungseinstell­ winkel veränderbar sind.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Variante des erfindungsge­ mäßen Verfahrens und eine zur Durchführung des Verfahrens ver­ wendete bevorzugte Vorrichtungsvariante anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kältekammer zur Durchführung einer Schockgefrierung;

Fig. 2 eine Grundrissdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Käl­ tekammer;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung von in der Kältekammer an­ geordneten Luftführungseinrichtungen;

Fig. 4 eine der in Fig. 3 dargestellten Luftführungseinrich­ tungen in einer Frontansicht.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Kältekammer 10 dargestellt, deren Innenraum unterteilt ist in einen Aggregataufnahmebereich 11 zur Aufnahme einer Kälteaggregatanordnung 12 und einen Lebens­ mittelaufnahmebereich 13 zur Aufnahme von Lebensmitteln, die im vorliegenden Fall aus im einzelnen nicht dargestellten, auf sogenannten Stikkenwagen 14, 15, 16,17 angeordneten Teiglingen bestehen. Der Lebensmittelaufnahmebereich 13 weist an Längsendseiten 18, 19 der Kältekammer 10 Türen 20, 21 auf, die ein Einfahren der Stikkenwagen 14 bis 17 in Richtung des Pfeils 22 in den Lebensmittelaufnahmebereich 13 und ein Aus­ fahren der Stikkenwagen 14 bis 17 aus dem Lebensmittelaufnah­ mebereich 13 der Kältekammer 10 ermöglichen.

Die auf den Stikkenwagen 14, 15 bzw. 16, 17 angeordneten Teig­ lingen bilden zwei Lebensmitteleinheiten 24, 25, die sich ins­ gesamt über die gesamte Innenraumlänge L des Lebensmittelauf­ nahmebereichs 13 erstrecken. Demhingegen erstreckt sich die Kälteaggregatanordnung 12, die im wesentlichen aus einem Ver­ dampfer 26 mit rückseitig daran angebrachten Gebläseeinrich­ tungen 27, 28 besteht, lediglich über eine Innenraumlänge l bis etwa zur Hälfte des Aggregataufnahmebereichs 11. Hieraus ergibt sich insgesamt eine Konfiguration, bei der lediglich die Lebensmitteleinheit 24 in einem Kaltluftausströmungsbe­ reich 29 der Kälteaggregatanordnung 12 angeordnet ist, wohin­ gegen sich die Lebensmitteleinheit 25 gegenüberliegend einem hier als Rückströmungsbereich 30 bezeichneten Freiraum des Ag­ gregataufnahmebereichs 11 befindet.

Zwischen der Kälteaggregatanordnung 12 und der Lebensmittel­ einheit 24 befindet sich eine Luftleiteinrichtung 31, die sich insgesamt über die gesamte Innenraumlänge L erstreckt und so­ mit auch in einem Zwischenraum zwischen der Lebensmittelein­ heit 25 und dem Rückstrombereich 30 angeordnet ist. Die Luftleiteinrichtung 31 besteht bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Luftleiteinrichtungsteilen 32 und 33, von denen das Luftleiteinrichtungsteil 33 im einzelnen noch anhand der Fig. 3 und 4 näher erläutert wird.

Die Luftleiteinrichtungsteile 32 und 33 weisen einzelne, in Fig. 2 lediglich im Profil dargestellte Luftleitbleche 34 auf, die für einen im wesentlichen horizontal ausgerichteten Kalt­ luftumlauf 35 in der Kältekammer 10 sorgen, wie durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutet. Die Luftleitbleche 34 des Luft­ leiteinrichtungsteils 32 weisen einen derartigen Strömungsan­ stellwinkel α auf, daß durch die Gebläseeinrichtungen 27, 28 vorgetriebene und im Verdampfer 26 der Kälteaggregatanordnung 12 abgekühlte Kaltluft bei dem hier dargestellten Ausführungs­ beispiel mit einer Temperatur von -42°C im Kaltluftausströ­ mungsbereich 29 auf die Lebensmitteleinheit 24 trifft, und da­ bei möglichst alle Bereiche der Lebensmitteleinheit 24 gleich­ mäßig mit Kaltluft beaufschlagt werden. Nach Überströmung der Lebensmitteleinheit 24 gelangt die inzwischen durch die Ab­ wärme der Lebensmitteleinheit 24 erwärmte Kaltluft auf die zweite Lebensmitteleinheit 25. Nach Überströmung der Lebens­ mitteleinheit 25 weist die Kaltluft 35 infolge einer weiteren Erwärmung noch eine Temperatur von etwa -25°C im Rückströ­ mungsbereich 30 auf.

Die Luftleitbleche 34 des Luftleiteinrichtungsteils 32 sind so angestellt, daß eine möglichst direkt zu den Gebläseeinrich­ tungen 27, 28 der Kälteaggregatanordnung 12 gerichtete Rück­ strömung der Kaltluft 35 im Rückströmungsbereich 30 erfolgt.

Fig. 2 zeigt den Betrieb der Kältekammer 10 in einer zweiten Phase, in der sich zwei Lebensmitteleinheiten 24, 25 im Le­ bensmittelaufnahmebereich 13 der Kältekammer 10 befinden. Zu Beginn der in der Kältekammer 10 durchgeführten Schockgefrie­ rung wird, wie durch den Pfeil 22 angedeutet, zunächst die er­ ste, hier die Teiglinge zweier Stikkenwagen 16, 17 umfassende Lebensmitteleinheit 25 in den Kaltluftausströmungsbereich 29 gegenüberliegend der Kälteaggregatanordnung 12 geschoben. In dieser ersten Phase erfolgt dann die Beaufschlagung der Le­ bensmitteleinheit 25 unmittelbar mit der aus der Kälteaggregatanordnung 12 strömenden, bei diesem Ausführungs­ beispiel eine Temperatur von -42°C aufweisenden Kaltluft 35. Nach etwa 10 Minuten wird die Lebensmitteleinheit 25 durch die nachrückende Lebensmitteleinheit 24 in den Rückströmungsbe­ reich 30 der Kältekammer 10 vorgeschoben. Damit ist die in Fig. 2 dargestellte zweite Phase eingeleitet, in der die be­ reits heruntergekühlte Lebensmitteleinheit 25 durch die Kalt­ luft 35 überströmt wird, welche bereits einen Teil der von der Lebensmitteleinheit 24 stammenden Abwärme aufgenommen hat. Nach Hinwegleitung der Kaltluft 35 über die Lebensmittelein­ heit 25 wird diese inzwischen auf etwa -25°C aufgewärmte Kaltluft durch den Rückströmungsbereich 30 zur erneuten Abküh­ lung der Kälteaggregatanordnung 12 zugeführt.

Wie die erste Phase dauert bei dem hier vorliegenden Beispiel zur Schockgefrierung sogenannter grüner Teiglinge die zweite Phase etwa 10 Minuten, nach denen die Lebensmitteleinheit 25 durch Vorbewegen der Lebensmitteleinheit 24 aus der Kältekam­ mer 10 hinausbewegt wird. Insgesamt hat nun die Le­ bensmitteleinheit 25 in der ersten Phase eine unmittelbare hochdynamische Anströmung durch die aus der Kälteaggregatan­ ordnung 12 austretende Kaltluft 35 und in der zweiten Phase eine eher schwachdynamische Anströmung mit der teilweise durch die nachrückende Lebensmitteleinheit 24 auf gewärmte und in der Strömung abgeschwächte Kaltluft 35 erfahren und ist insgesamt auf die für eine nachfolgende Tiefkühllagerung erforderliche Kerntemperatur von - 7°C im Innern der Teiglinge abgekühlt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen in einer Einzeldarstellung das Luft­ leiteinrichtungsteil 33 sowohl im Profilschnitt (Fig. 3) als auch in einer Frontansicht (Fig. 4). Das Luftleiteinrichtungs­ teil 33 weist, wie im übrigen auch das hier nicht näher darge­ stellte Luftleiteinrichtungsteil 32, einzelne, in ihrem An­ stellwinkel α unabhängig voneinander veränderbare profilierte Luftleitbleche 34 auf, die in einem Rahmen 36 um Achsen 37 schwenkbar angeordnet sind. Der Rahmen 36 ist so ausgebildet, daß seine Seitenteile 38, 39 gleichzeitig als Luftleitblech mit festem Anstellwinkel α_f dienen. Durch den infolge Drehung der Achsen 37 leicht veränderbaren Anstellwinkel α der Luft­ leitbleche 34 lassen sich diese, wie im übrigen auch aus der Darstellung in Fig. 2 hervorgeht, leicht so einstellen, daß die gewünschten Strömungsverhältnisse erreicht werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Temperieren von Lebensmitteln in einer Kam­ mer mit einer Kälteaggregatanordnung zur Beaufschlagung der Lebensmittel mit Kaltluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperierung der Lebensmittel in mehreren Phasen erfolgt, derart, daß in einer ersten Phase eine erste Le­ bensmitteleinheit (25) in einem Kaltluftanströmungsbe­ reich (29) der Kälteaggregatanordnung (12) angeordnet ist und unmittelbar mit der aus der Kälteaggregatanordnung (12) strömenden Kaltluft (35) beaufschlagt wird, und in einer nachfolgenden Phase eine zweite Lebensmitteleinheit (24) im Kaltluftausströmungsbereich (29) der Kälteaggregatanordnung (12) angeordnet ist und die erste Lebensmitteleinheit (25) mit der nach Ausströmung aus der Kälteaggregatanordnung (12) über die zweite Lebensmittel­ einheit (24) geleitete Kaltluft mittelbar beaufschlagt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lebensmitteleinheiten (24, 25) auf einer Transport­ vorrichtung (14 bis 17) angeordnet sind und entweder getak­ tet durch den Kaltluftausströmungsbereich (29) der Kälteag­ gregatanordnung (12) hindurchbewegt oder die Kälteaggregat­ anordnung (12) getaktet an den Lebensmitteleinheiten (24, 25) vorbeibewegt werden.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen horizontaler Kaltluftumlauf (35) in der Kammer (10) erfolgt, derart, daß nach Überströmung der ersten Lebensmitteleinheit (25) in der zweiten Phase eine im wesentlichen ungehinderte Rückströmung zur Kälteaggregat­ anordnung in einem freien, der Kälteaggregatanordnung (12) benachbarten Rückströmungsbereich (30) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Rückströmungsbereich (30) zwischen der er­ sten Lebensmitteleinheit (25) und der Kälteaggregatanord­ nung (12) eine Luftführung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückströmungsbereich (30) sowie im Ausströmungsbe­ reich (29) zwischen der Kälteaggregatanordnung (12) und der Lebensmitteleinheit (24) eine Luftführung erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Luftführung im Rückströmungsbereich (30) oder im Rückströmungsbereich (30) und im Ausströmungsbereich (29) eine Luftführungseinrichtung (31) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungseinrichtung (31) lamellenartige Luft­ leitbleche (34) aufweist, die sich im wesentlichen über die Gesamthöhe der Kälteaggregatanordnung (12) und/oder einer Transportvorrichtung (14 bis 17) für die Lebensmittelein­ heiten (24, 25) erstrecken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitbleche (34) in einem Rahmen (36) angeord­ net sind, der unmittelbar vor der Kälteaggregatanordnung (12) oder der Transportvorrichtung (14 bis 17) positio­ niert oder daran befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils äußeren Luftleitbleche durch Seitenteile (38, 39) des Rahmens (36) gebildet werden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitbleche (34) um ihre Längsachse (37) ver­ schwenkbar sind.