DE19941036A1 - Retail coffee bean roaster has double-walled glass vessel acting as heat exchanger to achieve close thermal control of quasi-continuous batch production - Google Patents
Retail coffee bean roaster has double-walled glass vessel acting as heat exchanger to achieve close thermal control of quasi-continuous batch productionInfo
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Abstract
Description
Kleinröster werden vorzugsweise in Einzelhandelsgeschäften dazu verwendet frischen Röstkaffee in Haushaltsmengen zu produzieren.Small roasters are preferably used in retail stores for fresh roasted coffee in To produce household quantities.
In zunehmendem Maße werden aber auch Kaffeehäuser eröffnet, in denen Kleinröster als Blickfang dienen können, besonders dann, wenn der Röstvorgang im Glaskolben beobachtet werden kann.Increasingly, however, coffeehouses are opening, in which small roasters are an eye-catcher can serve, especially if the roasting process can be observed in the glass flask.
Kleinröster sind seit vielen Jahren bekannt. Hauptsächlich handelt es sich dabei um Trommelröster oder Rührpfannen. Diese Verfahren bergen den Nachteil, daß durch den schlechten Wärmeübergang relativ lange Röstzeiten und eine sorgfältige Bedienung in Kauf genommen werden muß. Geringfügige Abweichungen vom Röstprogramm, insbesondere zu lange andauernde Röstzeiten können schwer wiegende Anlagenschäden hervorrufen, da exotherme Reaktionen im Röstprozeß einsetzen, die mit den dabei entstehenden Temperaturen explosive Gemische entstehen lassen können.Small roasters have been known for many years. Mainly these are drum roasters or stirring pans. These methods have the disadvantage that the poor heat transfer relatively long roasting times and careful operation must be accepted. Minor Deviations from the roasting program, especially roasting times that are too long, can be difficult cause major damage to the system, since exothermic reactions in the roasting process start with the resulting temperatures can cause explosive mixtures.
Die moderne Fließbettröstung erlaubt sehr gleichmäßige und wirtschaftliche Kurzzeitröstungen mit guten Röstergebnissen unter sicheren Röstbedingungen.The modern fluid bed roasting allows very even and economical short-term roasting good roasting results under safe roasting conditions.
Röstmaschinen, die nach diesen Verfahren arbeiten sind bereits bekannt, wie z. B. aus OS 37 11 098, DE PS 34 37 432 C2 oder EP 88106185.7.Roasting machines that work according to these methods are already known, such as. B. from OS 37 11 098, DE PS 34 37 432 C2 or EP 88106185.7.
Während in den beiden erstgenannten Anlagen der Röstvorgang in einer Röstkammer mit horizontaler Wirbelachse und nach oben begrenzter gewölbter Prallwand ausgeführt wird, ist das charakteristische Merkmal der Röstkammer im letztgenannten Apparat die Anordnung von drei, bzw. "mindestens zwei außermittig angeordneten Einblaskanälen", sowie die Ausnutzung der Röstkammer als Kühlvorrich tung, was aber den Nachteil birgt, daß der Apparat nach jedem Kühlvorgang erneut aufgeheizt werden muß und somit einerseits der Chargenbetrieb durch lange Totzeiten gestört und andererseits die zu geführte Wärmeenergie schlecht ausgenutzt wird. Der Einsatz einer Prallwand als Begrenzungsfläche der Wirbelschichtausdehnung birgt den Nachteil, daß eine erhebliche Bruchgefahr beim Rösten der Kaffeebohnen besteht, insbesondere bei hochwertigen Espressoröstungen. Beide Anlagen haben den Nachteil, daß eine Regelung der Anlage in Hinsicht auf die Gleichmäßigkeit der Wirbelschicht nicht gegeben ist. In beiden Fällen ist das Vorkommen einer blasenbildenden Wirbelschicht und dem damit einher gehenden Austreten von einzelnen Röstkaffeebohnen mit fortschreitender Röstdauer, aufgrund der Änderung der physikalischen Größen des Kaffees, nicht zu verhindern.While in the first two systems the roasting process takes place in a roasting chamber with a horizontal The characteristic feature is the vertebral axis and an arched baffle with an upper limit Characteristic of the roasting chamber in the latter apparatus is the arrangement of three, or "at least two injection channels arranged off-center, "and the use of the roasting chamber as a cooling device tion, but which has the disadvantage that the apparatus are heated up again after each cooling process must and thus on the one hand the batch operation disrupted by long dead times and on the other hand the guided thermal energy is poorly used. The use of a baffle as a boundary surface the fluidized bed expansion has the disadvantage that there is a considerable risk of breakage when roasting the Coffee beans exist, especially with high-quality espresso roasts. Both plants have that Disadvantage that the plant is not regulated with regard to the uniformity of the fluidized bed given is. In both cases, the occurrence of a bubble-forming fluidized bed is associated with it associated leakage of individual roasted coffee beans with increasing roasting time, due to not to prevent the change in the physical sizes of the coffee.
Qualitativ hochwertige Röstungen können nur erreicht werden, wenn das Wirbelbett über den ge samten Röstzeitraum möglichst schonend und gleichmäßig bewegt wird, damit bei der mit der Rö stung einher gehenden Änderung der Dichte und des damit veränderten Kräftegleichgewichtes keine Kaffeebohnen gegen Begrenzungswände prallen (Bruchgefahr) und gleichzeitig ein optimaler Wärme übergang in die Kaffeebohnen gewährleistet ist. High quality roasting can only be achieved if the fluidized bed is above the ge the entire roasting period is moved as gently and evenly as possible so that when roasting with associated change in density and the resulting change in the balance of forces Impact coffee beans against boundary walls (risk of breakage) and at the same time an optimal warmth transition into the coffee beans is guaranteed.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt einen kompakten, vollautomatischen Kleinröster mit sepa rater Kühlvorrichtung anzugeben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß in dessen zylindrischer Glas kolbenröstkammer das Röstgas von oben über ein einziges Tauchrohr zuströmt und am Röstkam merboden durch eine Strömungsleiteinrichtung derart umgelenkt wird, daß sich die Kaffeebohnen entlang der Resultierenden aus axialer, tangentialer und radialer Strömungsrichtung bewegen um damit ein ideales, homogenes Rotationswirbelbett zu erzeugen und einen Teil des Wärmeinhaltes des staubhaltigen Abgases dazu zu verwenden die der Heizung zuströmende Frischluft soweit vorzuwär men, daß eine exakte Regelung der Anlage und mit Hilfe einer Röstgasrückführung und Luftmengen regelung ein annähernd kontinuierlicher Chargenbetrieb möglich ist.The invention has set itself the task of a compact, fully automatic small roaster with sepa rater cooling device to indicate, which is characterized in that in the cylindrical glass piston roasting chamber, the roasting gas flows in from above via a single immersion tube and at the roasting station merboden is deflected by a flow control device such that the coffee beans move around along the resultant from axial, tangential and radial flow direction thus creating an ideal, homogeneous rotating fluidized bed and part of the heat content of the to use dust-containing exhaust gas to preheat the fresh air flowing to the heater men that precise control of the system and with the help of a roasting gas recirculation and air volumes almost continuous batch operation is possible.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kleinröster vorgeschlagen, der insbesondere durch seine besonders ausgeführte Strömungsführung innerhalb der Röstkammer, durch seinen besonders ausgeführten Abscheider und durch eine Luftmengenregelung gekennzeichnet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.To solve the problem, a small roaster is proposed, which is particularly special due to its executed flow guidance within the roasting chamber, through its specially designed Separator and is characterized by an air volume control. Advantageous further developments are specified in subclaims.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von schematischen Darstellungen (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4) näher erläutert.The invention is based on schematic drawings (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 and Fig. 4) explained in more detail.
Der dargestellte Kleinröster besteht aus einer durch eine Klemmvorrichtung (24) gesicherte Röst kammer (1), die von oben mit einem Röstkammerdeckel (2) begrenzt wird, in den die Zuluftleitung (3), die Abluftleitung (4) und die Einschütte (5) der grünen Kaffeebohnen münden. Die Röstkammer ist von unten begrenzt durch einen innen, vornehmlich konkav gewölbten, klappbaren Anströmboden (6), der neben der Strömungsumlenkungsfunktion auch als Auslaßöffnung der Röstkaffeebohnen dient. In der Röstkammer befindet sich ein zentral angeordnetes Tauchrohr (7), das oberhalb der Röstkammer über einen Bajonettverschluß gesichert und entnehmbar ist. An der Austrittsöffnung des Tauchrohres befindet sich eine Strömungsleitvorrichtung (8), die zusammen mit dem Anströmboden während des Röstvorganges eine Einheit bildet, um der Kaffeeschüttung deren charakteristische Verwirbelung auf zuerlegen.The small roaster shown consists of a roasting chamber ( 1 ) secured by a clamping device ( 24 ), which is delimited from above with a roasting chamber cover ( 2 ) into which the supply air line ( 3 ), the exhaust air line ( 4 ) and the chute ( 5 ) of green coffee beans. The roasting chamber is delimited from below by an internally, primarily concave, foldable inflow base ( 6 ) which, in addition to the flow deflection function, also serves as an outlet opening for the roasted coffee beans. There is a centrally located dip tube ( 7 ) in the roasting chamber, which is secured and removable above the roasting chamber by means of a bayonet catch. At the outlet opening of the immersion tube there is a flow guide device ( 8 ) which, together with the inflow base, forms a unit during the roasting process in order to impose the characteristic swirl on the coffee fill.
Der Abscheider (9) zur Abreinigung der staubhaltigen Abluft wird gleichzeitig zur Wärmerückgewin nung genutzt. Dabei tritt der durch ein Gebläse (10) verdichtete Frischluftstrom über die Frischluftlei tung (11) von unten spiralförmig in den Mantel (12) zur Vorwärmung ein, strömt dann durch einen sich im konischen Teil des Abscheiders linear verengenden Ringspaltquerschnitt übergehend in eine im zylindrischen Teil des Abscheiders gleichmäßige Ringspaltquerschnittsfläche, bevor der Luftstrom tangential austritt, mittels eines Heizteiles (13) mit der nötigen Röstgastemperatur beaufschlagt wird und über die Zuluftrohrleitung (3) in die Röstkammer strömt.The separator ( 9 ) for cleaning the dust-containing exhaust air is also used for heat recovery. The fresh air flow compressed by a blower ( 10 ) via the fresh air line ( 11 ) spirally enters from below into the jacket ( 12 ) for preheating, then flows through a linearly narrowing annular gap cross section in the conical part of the separator into one in the cylindrical part of the separator even annular cross-sectional area before the air flow emerges tangentially, the necessary roasting gas temperature is applied to it by means of a heating element ( 13 ) and flows into the roasting chamber via the supply air pipe ( 3 ).
Hier wird der Luftstrom über das mittig angeordnete Tauchrohr zentral auf den konkav gewölbten An strömboden geführt. Das Röstgas wird durch die am Austritt des Tauchrohres angeordnete Strö mungsleitvorrichtung geführt. Somit wird der Strömung ein tangentialer Drall auferlegt, der sich auf das Wirbelbett überträgt und dieses in axialer Richtung auf Wirbelbetthöhe anhebt und gleichzeitig in radialer Richtung dreht, bevor das Wirbelbett spiralförmig am Tauchrohr heruntergleitet. Die staubhal tige Abluft gelangt über die Abluftleitung (4) tangential in den als Gaszyklon ausgeführten Abscheider. Ein unterhalb des Zyklons angeordneter Behälter (14) sammelt die abgeschiedenen Staubpartikel. Das Reingas verläßt den Zyklonabscheider spiralförmig und wird mit der Abluft aus der Kühlvorrich tung am Vermischungspunkt (15) zusammengeführt.Here, the air flow is routed centrally through the centrally positioned immersion tube to the concave-curved inflow floor. The roasting gas is passed through the flow control device arranged at the outlet of the immersion tube. A tangential swirl is thus imposed on the flow, which is transferred to the fluidized bed and raises it to the height of the fluidized bed in the axial direction and at the same time rotates it in the radial direction before the fluidized bed slides down spirally on the dip tube. The dust-containing exhaust air flows tangentially through the exhaust air line ( 4 ) into the gas cyclone separator. A container ( 14 ) arranged below the cyclone collects the separated dust particles. The clean gas leaves the cyclone separator in a spiral and is combined with the exhaust air from the cooling device at the mixing point ( 15 ).
Die Kühlvorrichtung besteht aus einem geschlossenem Siebbehälter (16), der oberhalb durch ein Siebblech (17) abgedeckt und mit einem Kühlgebläse (18) verbunden ist. Das Gebläse saugt Frisch luft durch die auf das Siebblech entleerte Röstkaffeschüttung und transportiert, die in den Bohnen enthaltene Wärmemenge durch die Kühlabluftleitung (19) zum Vermischungspunkt mit der Reingas leitung des Abscheiders. Weiterhin ist die Kühlvorrichtung mit einem mechanisch betriebenem Dreh kreuz (28) ausgerüstet, das für die Bewegung der abzukühlenden Röstkaffeeschüttung sorgt, um ein Nachbrennen der Bohnen zu verhindern und den Austrag der abgekühlten Schüttung vom Siebblech zu gewährleisten.The cooling device consists of a closed sieve container ( 16 ) which is covered above by a sieve plate ( 17 ) and connected to a cooling fan ( 18 ). The fan sucks fresh air through the roasted coffee fill emptied onto the sieve plate and transports the amount of heat contained in the beans through the cooling exhaust air line ( 19 ) to the mixing point with the clean gas line of the separator. Furthermore, the cooling device is equipped with a mechanically operated rotary cross ( 28 ), which ensures the movement of the roasted coffee to be cooled to prevent afterburning of the beans and to ensure the discharge of the cooled bed from the sieve plate.
Im Falle der Befüllung der Röstkammer wird das Röstgas über die Rückführleitung (20) gelenkt. Dabei wird Stellglied (21) geöffnet, während die Stellglieder (22 und 23) geschlossen sind, um ein Durch strömen der Röstkammer zu verhindern.When the roasting chamber is filled, the roasting gas is directed via the return line ( 20 ). The actuator ( 21 ) is opened while the actuators ( 22 and 23 ) are closed to prevent the roasting chamber from flowing through.
Stellglied (21) wird während des Röstvorganges linear geöffnet, um stets ein gleichmäßiges, homoge nes Wirbelbett zu erhalten. Actuator ( 21 ) is opened linearly during the roasting process in order to always obtain a uniform, homogeneous fluidized bed.
11
Röstkammer
Roasting chamber
22nd
Röstkammerdeckel
Roasting chamber lid
33rd
Zuluftrohrleitung
Supply air pipe
44th
Abluftrohrleitung
Exhaust pipe
55
Einschütte
Dump
66
Klappbarer Anströmboden
Foldable inflow floor
77
Tauchrohr
Dip tube
88th
Strömungsleitvorrichtung
Flow control device
99
Abscheider
Separator
1010th
Gebläse
fan
1111
Frischluftrohrleitung
Fresh air pipe
1212th
Doppelmantel zur Frischluftvorwärmung
Double jacket for fresh air preheating
1313
Heizung
heater
1414
Staubsammelbehälter
Dust collector
1515
Vermischungspunkt der Ablüfte
Mixing point of the exhaust air
1616
Siebbehälter
Sieve container
1717th
Siebblech
Screen plate
1818th
Kühlgebläse
Cooling fan
1919th
Kühlabluftleitung
Cooling exhaust pipe
2020th
Rückführrohrleitung
Return pipe
2121
Stellglied zur Luftmengenregelung
Actuator for air volume control
2222
Stellglied
Actuator
2323
Stellglied
Actuator
2424th
Klemmvorrichtung für Röstkammer
Clamping device for roasting chamber
2525th
Einlaßklappe
Inlet flap
2626
Antriebsmotor für Rührwerk
Drive motor for agitator
2727
Stellmotor für Auslaßklappe
Actuator for exhaust flap
2828
Rührwerk
Agitator
2929
Frischlufteintritt
Fresh air entry
3030th
Abgasasutritt
Exhaust gas entry
Claims (15)
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---|---|---|---|
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---|---|
DE (1) | DE19941036B4 (en) |
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-
1999
- 1999-08-28 DE DE1999141036 patent/DE19941036B4/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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