DE2403294C2 - Ofen zur Wärmebehandlung von Nahrungsmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Wärmebehandlung von Nahrungsmitteln gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs u Ein derartiger Ofen geht aus der DE-AS 12 06 824 als bekannt hervor.

Seit einigen Jahren werden mit Warmluft beheizte Traggestellöfen, insbesondere zum Brotbacken, immer häufiger verwendet. Ein Traggestellofen besitzt einen Ofenraum, der beschickt und entleert wird, indem ein oder möglicherweise mehrere Traggestelle mit einer Anzahl von übereinander angeordneten Tragorganen in bzw. aus dem Ofenraum heraus bewegt werden. Die

JO Beliebtheit diessr Öfen, die praktisch Konvektionsöfen darstellen (d. h. öfen, bei denen die zu behandelnden Güter mit umströmender Warmluft erwärmt werden), beruht hauptsächlich auf der Tatsache, daß sie die Handhabung und den Transport der Güter erleichtern, während sie gleichzeitig eine große Kapazität im Verhältnis zu Preis- und Raumverhältnissen aufweisen. Ein wesentliches Problem bei Warmluft-Traggestellöfen besteht allerdings in der Schwierigkeit einer gleichmäßigen Behandlung aller in dem Traggestell befindlichen Güter. Zur Verbesserung dieses Nachteils ist es bekannt, den Luftstrom in bestimmten Intervallen während der Wärmebehandlung umzukehren und in dem Ofenraum das Traggestell kontinuierlich vor und zurück zu bewegen bzw. um eine vertikale Welle zu

•»5 drehen, wie beispielsweise in den DE-OS 15 32 311 und 19 37 472 beschrieben ist. Diese Vorschläge führten zu einer beträchtlichen Verbesserung, vergrößerten jedoch naturgemäß die Kosten eines derartigen Ofens. Wenn das Traggestell während der Behandlung kontinuierlich bewegt wird, ist es notwendig, in dem Ofenraum Mittel zum Aufhängen des Traggestells und Antriebsmittel vorzusehen, wodurch es schwierig wird, den Ofenraum sauberzuhalten.

Ferner wurde versucht, zur Lösung des Problems der Sicherstellung einer hinreichend gleichmäßigen Wärmebehandlung der Güter beim stationären Halten des Traggestells bei der Wärmebehandlung Querstromgebläse (d. h. Gebläse, bei denen Luft konstant senkrecht zur Rotationsachse der Gebläserotoren strömt) in dem

μ Luftzirkulationssystem anstelle von konventionellen Zentrifugalgebläsen zu verwenden, Gebläse also, wie sie an sich aus der DE-AS 12 06 824 bekannt sind. Bei Verwendung von Querstromgebläsen ist es nicht nur leichler, eine gleichmäßige Luftverteilung zu erreichen,

^h> sondern es ergeben sich auch größere Möglichkeiten bezüglich der Anordnung des Luftumwälzsystems, das eine Form besitzt, die vorteilhafter in bezug auf die Raumausnutzung, den Strömungsverlauf und die Zu-

gängüchkejt (zum Säubern und War'en) als konventionelle Luftumwälzsysteme ist.

In der Praxis zeigte sich jedoch, daß dieser Vorschlag keine vollkommene Lösung des vorgenannten Problems ergab, sondern weiterentwickelt werden mußte, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu liefern, insbesondere im Falle von Wärmebehandlungen mit höheren Anforderungen, wie etwa beim Backen von Brot,

Aufgabe der Erfindung ist daher die Weiterentwicklung der zuletzt genannten Lösung und insbesondere eines Ofens mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1, der hohen Anforderungen an die gleichmäßige Wärmebehandlung der Güter genügt, ohne daß die Güter während der Behandlung bewegt werden müssen, ausgehend von einem Ofen mit Querstromgebläsen im Luftumwälzsystem.

Gemäß der Erfindung werden zur Lösung dieser Aufgabe die Merkmale des Hauptanspruchs vorgesehen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Wie sich aus dem Nachfolgenden ergibt, begründet sich die erfindungsgemäße Lösung auf der Tatsache, daß entsprechend dem vorgenannten Vorschlag erwärmte Luft horizontal durch den Ofenraum in entgegengesetzten Richtungen zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Ofenraums geblasen wird, wobei jedoch, anstatt die Luft in gleicher Richtung aus dem Ofenraum heraus durch eine der Seitenwände strömen zu lassen, ein kleiner Teil der Luft horizontal durch eine dritte Seitenwand geführt wird. In der Praxis hat diese m einfache Maßnahme zu einem Ergebnis geiührt, das beträchtlich besser ist als dasjenige, das erzielt wird, wenn sämtliche Luft auf einem direkten Weg von einer Seitenwand zur anderen strömt

Allerdings kann keine Erklärung gegeben werden, J5 warum die Ablenkung eines Teils der Luft ein beträchtlich verbessertes Ergebnis liefert. Es wäre natürlich zu erwarten, daß die abgelenkte Luft höchstens ein verbessertes Ergebnis in der Nähe des Luftaustritts bewirken würde, jedoch liefert die 4 ο abgelenkte Luft offensichtlich auch den Luftstrom an der vierten Seitenwand.

Das Behandlungsergebnis kann weiter verbessert werden, indem man die Ventilatoren für eine kurze Zeit im Zusammenhang mit der Änderung der Strömungsrichtung der Luft in entgegengesetzten Richtungen arbeiten läßt, so daß die Ventilatoren durch beide Seitenwände in den Ofenraum blasen. Danach läßt man die gesamte Luft aus dem Ofenraum durch den in der dritten Seitenwand angeordneten Luftaustritt ausströ- ><> men.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Aus'ührungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines erfindungsgemä- > > Ben Ofens, bei demdie Ofentür entfernt ist.

Fig.2 ist ein vertikaler Schnitt längs der Linie H-II von Fig. 1.

Fig.3 ist eine vergrößerte Ansicht des durch den Kreis IH in Fig. 1 markierten Teils einer Ofenraumwand.

F i g. 4 zeigt den Wändteil von F i g. 3 von links.

F i g. 5 — 7 sind horizontale Schnitte längs der Linien V-VlI ... V-VII und stellen die Luftströmung während drei aufeinanderfolgender Phasen eines Behandlungszy- b5 klus dar.

Die äußere Konstruktion des dargestellten Ofens ist von konventioneller Art. und der Ofen hat daher ein wärmeisoliertes Gehäuse 11 mit einer Tür 12 an der Vorderseite hiervon (siehe Fig.2 und 5—7), Die Tür führt zu einem Ofenraum 13, der sich über einen großen Teil der Höhe des Ofens erstreckt, wobei die Tür, wenn sie geschlossen ist, die Vorderwand dieses Ofenraums bildet. Der Ofenraum 13 kann ein Traggestell 14 aufnehmen, das auf Rädern läuft und eine Anzahl von Tragorganen oder Böden 15 zur Aufnahme der zu behandelnden Güter aufweist, wobei die Tragorgane in der dargestellten Ausführungsform die Form von Blechplatten haben und in geeigneten Abständen übereinander angeordnet sind und sich im wesentlichen über die gesamte Ofenraumbreite erstrecken, um diesen in eine Anzahl von horizontalen Fächern zu unterteilen. Die zu behandelnden Güter werden auf den Tragorganen 15 angeordnet, wenn der Tragrahmen sich außerhalb des Ofenraums befindet, wonach der beladene Tragrahmen in den Ofenraum eingeschoben wird, aus dem er nach der Wärmebehandlung wieder entfernt wird.

Zusätzlich zu der Tür 12 wird der Ofenraum 13 horizontal durch drei Wände begrer^t, die nachfolgend einfach als Seitenwände bezeichnet w;.rden, nämiich zwei gegenüberliegende Seitenwände 16, die mit Luftdurchströmöffnungen 17 versehen sind, die sich im wesentlichen über die gesamte Fläche hiervon erstrekken (sidle insbesondere F i g. 3 und 4) und eine dritte rückwärtige Seitenwand 18, die sich zwischen den beiden Seitenwänden 16 erstreckt und einen engen Luftaustritt 19 aufweist, der sich längs der gesamten Höhe des Ofenraums 13 längs der vertikalen Mittellinie dieser Seitenwand erstreckt Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Ofenraum in Draufsicht eine parallelepipedische und rechteckige Anordnung, er kann jedoch auch von anderer Ausbildung sein.

Längs der drei Seitenwände erstreckt sich ein Luftkanal 20, dessen vertikale Ausdehnung im wesentlichen gleich der Höhe des Ofenraums 13 ist. Dieser Luftkanal bildet einen Teil eines Luftumwälzsystems, in dem erwärmte Luft in einem geschlossenen Kreis während der Behandlung der Güter auf den Tragelementen 15 fließt Das Luftumwälzsystem weist ferner zwei identische Querstromgebläse auf, von denen jedes durch einen entsprechenden elektrischen Motor 21 angetrieben und deren Rotoren 22 parallel sind und um vertikale Wellen 23 rotieren, die benachbart der entsprechenden rückwärtigen Ecken des Ofenraums 13 angeordnet sind. Die Länge der Rotoren 22 ist im wesentlichen gleich der Höhe des Ofenraums 13 und dementsprechend gleich der Höhe des Luftkanals 20.

Die Rotoren 22 sind so angeordnet, daß sie in entgegengesetzten Richtungen rotieren, wenn sie in der Richtung rotieren, für die sie konstruiert sind, nämlich im Gegenuhrzeigersinn in Draufsicht von oben gesehen für oeri Rotor in der linken hinteren Ecke des Ofenraums in den Fig.5—7 und im Uhrzeigersinn für den anderen Rotor. Jedoch können beide Rotoren von dem Antrieb entkuppelt werden, so daß sie frei unter dem Einfluß des Luftstroms in dem Luftkanal 20 rotieren können. In der dargestellten Ausführungsform sind die Gebläserotoren fest mit den Motorrotoren verbunden, die daher ebenfalls bei der freien Rotation der Gebläserotoren mit rotieren, obwohl aurh eine lösbare Kupplung zwischen den Gebläserotoren und den Motoren vorgesehen werden kann.

Der Luftkanal 20 ist zwischen den beiden Gebläserotoren 22 mit einer elektrischen Heizeinrichtung 24 versehen, die sich über die gesamte Höhe des Luftkanals

20 erstreckt.

Ein Faktor, der überraschenderweise wesentlich zur gleichmäßigen Behandlung der Güter auf den Tragelementet! 15 beiträgt, obwohl bisher nicht klar ist, weshalb dies so ist. ist die Ausbildung der Seitenwände 16, die vergrößert in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Wie aus diesen Figuren ersichtlich, weisen die Seitenwände 16 drei Hauptteile auf, nämlich eine ebene Platte 25 mit einer Vielzahl von horizontal sich erstreckenden Schlitzen 26, eine Platte 27, die gegen die Außenseite liegt (wenn man von der Innenseite des Ofenraums 13 aus blickt) und ähnliche Schlitze 28 aufweist, die an der Unterseite nach auswärts gestanzte Zungen 29 aufweisen, die durch die Schlitze 26 in der Platte 25 eingesetzt sind, wobei sich diese Zungen einwärts in den Ofenraum 13 und leicht aufwärts erstrecken, und schließlich einen Grill 30, der aus schmalen Metallstreifen gebildet ist, die hochkant und an der Außenseite der Platte 27 angeordnet sind.

Die Platten 25 und 27 sind zur vertikalen Bewegung relativ zueinander in bekannter Weise angeordnet, so daß die Größe der freien Durchströmöffnung zwischen dem oberen Ende der Sehlitze 25 und dem oberen Rand der Zungen 28 variiert werden kann.

Die den Grill 30 bildenden Streifen sind relativ schmal — eine Breite von 10— 15 mm ist normalerweise ausreichend — und in Abständen voneinander angeordnet, die nahezu gleich ihrer Breite sind. Wahlweise kann der Abstand zwischen den horizontal sich erstreckenden Streifen wesentlich größer als die Breite der Streifen sein, obwohl der Abstand zwischen den vertikal sich erstreckenden Streifen von der gleichen Größenordnung wie die Breite der Streifen sein soll. Der Grill 30 dient hauptsächlich zum Leiten oder Lenken der Luft und stellt sicher, daß die erwärmte Luft, die durch den Kanal 20 und parallel zu einer Seitenwand 16 strömt, durch die Seitenwand wenigstens im wesentlichen rechtwinklig hierzu strömt, bevor sie in den Ofenraum 13 durch die freien Öffnungen in den Seitenwänden eintritt.

Die Betriebsweise des Ofens während eines Behandlungszyklus wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 5 —7 beschrieben, die die Luftströmung während dreier Phasen des Behandlungszyklus darstellen, wobei aus Vereinfachungsgründen angenommen ist, daß diese Figuren den hauptsächlichen Strömungsverlauf in allen horizontalen Schnitten durch den Ofenraum zeigen. Die Veränderungen zwischen den verschiedenen Phasen des Behandlungszyklus werden durch einen nicht gezeigten Zeitschal'er gesteuert, der die Motoren 21 ein- und ausschaltet. Die Dauer eines Behandlungszyklus und die Dauer der verschiedenen Phasen wird in jedem besonderen Falle in bezug auf die vorzunehmende Wärmebehandlung, dip Art der zu behandelnden Güter, die gesamte Behandlungszeit, die Behandlungstemperatur und so weiter bestimmt. Zur Vereinfachung wird hier angenommen, daß die Zeit Tür einen Behar.dlungszyklus 1 Minute ist.

Während einer ersten Phase des Behandlungszyklus (Fig. 5) wird der linke Gebläserotor 22 im Gegenuhrzeigersinn durch seinen Motor 21 angetrieben. Der rechte Gebläserotor 22 ist ausgekuppelt und rotiert im Gegenuhrzeigersinn unter der Wirkung des Luftstroms, der von dem linken Gebläserotor erzeugt wird. Der Luftstrom des linken Gebläserotors strömt in den Ofearaum 13 durch die linke Seitenwand 16, und der Hauptteil der Luft fließt durch den Ofenraum, wie durch die geraden Pfeile 31 angedeutet ist, um anschließend

durch die rechte Seitenwand 16 zu dem Luftkanal 20 zu strömen, wo sie an dem rechten Gebläserotor 22 und an der Heizeinrichtung 24 auf ihrem Weg zurück zu dem linken Gebläserotor vorbeiströmt.

Ein kleinerer Teil des Luststroms strömt jedoch direkt zurück zu dem Luftkanal 20 in der Nähe der Heizeinrichtung 24 durch den Luftaustritt 19 in der rückwärtigen Seitenwand 18. Dieser Kurzkreisstrom ist in sehr vereinfachter Weise durch einen Pfeil 32 in F ί g. 5 symbolisiert.

Nachdem etwas weniger als die Hälfte des Zyklus um ist, beispielsweise nach etwa 27 Sekunden in dem angenommenen I alle, wird der Antriebsmotor 21 für den rechten Gebläserotor 22 eingeschaltet, um diesen Gebläserotor im Uhrzeigersinn zu drehen, während der Antriebsmotor für den linken Gebläserotor weiterhin diesen Rotor im Gegenuhrzeigersinn dreht, wie in F i g. 6 dargestellt ist. Die beiden Gebläserotoren blasen daher Luft von entgegengesetzten Richtungen in den Ofenraum 13 durch die Seitenwände 16. während der gesamte Luftstrom nun durch den Luftaustritt 19 in der rückwärtigen Seitenwand 18 strömt.

Nach etwa der Hälfte des Zyklus, d. h. nach ungefähr drei weiteren Sekunden, wii d der Antriebsmotor für den linken Getrieberotor abgeschaltet, während der Antriebsmotor für den rechten Getrieberotor fortfährt, dieser Getrieberotor im Uhrzeigersinn zu drehen. Der linke Oetrieberotor wird allmählich nach einer oder mehreren weiteren Sekunden abgebremst und beginnt dann, im Uhrzeigersinn unter der Einwirkung des von dem rechten Gehläserotors erzeugten Luftstroms zu rotieren. Wie aus F i g. 7 ersichtlich, strömt dann die Luft in der gleichen Weise wie in der ersten in F i g. 5 dargestellten Phase, jedoch in entgegengesetzter Richtung.

Nachdem etwa 57 Sekunden vorbei sind, wird der Antriebsmotor für den linken Gebläserotor erneut eingeschaltet, um die in F i g. 6 gezeigten Strömungsverhältnissr erneut zu erzeugen. Nach näherungsweise weiteren 3 Sekunden ist der Behandlungszyklus vervollständigt, und der nächste Behandlungszyklus wird begonnen durch erneutes Abschalten des Motors für den rechten Gebläserotor, so daß nur der linke Gebläserotor angetrieben wird und die in F i g. 5 gezeigten Strömungen erneut erzeugt werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform besteht jeder Behandlungszyklus aus vier aufeinander folgenden Phasen, nämlich zwei langen Phasen (F i g. 5 und F i g. 7), die als Hauptphasen bezeichnet werden können und sich voneinander nur durch die Strömungsrichtung der Luft unterscheiden, und zwei kurzen, iderMschen Phasen, die Übergangsphasen zwischen den Hauptphasen darstellen und die daher als Zwischenphasen bezeichnet werden können. Da die Zwischenphasen bis zu einem gewissen Grad einen Energieverlust darstellen, sollten sie im Prinzip so kurz wie möglich sein, obwohl sie von genügender Dauer sein müssen, um den gewünschten Effekt hervorzurufen. Ein grober Anhaltspunkt für die Dauer der Zwischenphasen kann gesagt werden, daß diese zwischen 5 und 25% der Dauer der Hauptphasen liegen, wobei gefunden wurde, daß 10% in bestimmten Fällen einen geeigneten Wert darstellt

Sogar der Teilstrom von Luft, der durch den Luftaustritt 19 in der rückwärtigen Seitenwand 18 austritt, ist in bestimmter Hinsicht uneffektiv und sollte daher so kiein wie möglich sein. Wie bei der Dauer der Zwischenphasen müssen jedoch bestimmte Konzessionen gemacht werden, um die gewünschte Ausgleichung

zu erhalten. Ein vorteilhafter Ausgleich ist normalerweise möglich, wenn der Teilstrom höchstens 25 — 30% des gesamten Luftstroms beträgt. In der Mehrzahl ^r Fälle genügt ein Teilstrnm von höchstens 15% des gesamten Luftstroms.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ofen zur Wärmebehandlung von Nahrungsmitteln mit einem Ofenraum, enthaltend ein Traggestell mit einer Vielzahl von übereinander angeordneten Tragelementen für die zu behandelnden Güter, und mit einem Luftumwälzsystem, das Gebläse aufweist und so angeordnet ist, daß erwärmte Luft durch diese Gebläse in einem geschlossenen Kreis transportiert wird, dabei im wesentlichen horizontal durch den Ofenraum strömt, die zu behandelnden Güter auf den Trägerelementen unmrömt und durch die Seitenwände des Ofenraums hierbei in und aus dem Ofenraum herausströmt, wobei die Gebläse aus zwei identischen Querstromgebläsen bestehen, die im wesentlichen parallel angeordnete Rotoren aufweisen, deren Länge im wesentlichen gleich der Abmessung des Ofenraums in Richtung der Rotorachsen ist und die Rotoren so angeordnet sind, daß sie Luft, in den Ofenraum während einer ersten Hauptphase eines Behandlungszykius durch eine der beiden gegenüberliegenden Seitenwände und aus dem Ofenraum heraus durch die andere der beiden Seitenwände blasen und während einer nachfolgenden, zweiten Hauptphase Luft in den Ofenraum durch die andere der beicLsn gegenüberliegenden Seitenwände und aus dem Ofenraum heraus durch die eine der beiden Seitenwände blasen, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggestell (14) in den Ofenraum (13) herein- und herausbewegbar ist und daß i. .vischen den gegenüberliegenden Seitenwänden (16) eine dritte Seh'.nwand (18) angeordnet ist, die einen Luftaus'ritt (19) aufweist, der sich im wesentlichen über die gesamt ^ Höhe des Ofenraums erstreckt, wobei dieser Luftaustritt (19) so angeordnet ist, daß er während der beiden Hauptphasen höchstens 25—30% der in den Ofenraum (13) einströmenden Luftmenge aus dem Ofenraum wieder herausführt

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläserotoren (22) so angeordnet sind, daß sie in entgegengesetzten Richtungen während einer Zwischenphase (Fig.6) rotieren, die zwischen den beiden Hauptphasen stattfindet und von einer beträchtlich kürzeren Zeit als die Hauptphasen (F i g. 5,7) ist, wobei Luft in den Ofenraum (13) durch beide einander gegenüberliegende Seitenwände (16) geblasen und aus dem Ofenraum durch den Luftaustritt (19) in der dritten Seitenwand (18) strömt.

3. Ofen nach, einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Hauptphase nur ein Gebläserotor (22) angetrieben ist, während der andere Gebläserotor (22) frei unter der Einwirkung des Luftstroms in dem Luftumwälzsystem (20) rotieren kann.

4. Ofen nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gebläserotoren (22) zur Rotation um eine vertikale Welle benachbart der entsprechenden Ecken des Ofenraums (13), die von den sich gegenüberliegenden Seitenwänden (16) in der dritten Seitenwand (18), die den Luftaustritt (19) aufweist, gebildet werden, montiert sind.

5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden gegenüberliegenden Seitenwände (16) eine Vielzahl von Luftdurchtritlsöffnungen (17) aufweist, deren Größe regulierbar ist und von denen aus sich Zungen (29)

leicht aufwärts und einwärts in Richtung des Ofenraums (13) erstrecken, und daß eine Luftleiteinrichtung (30) vorgesehen ist, die auf der dem Ofenraum (13) abgewandten Seite angeordnet ist, und den Teil des Luftumwälzsystems (20) an dieser Seite in eine große Anzahl von kleinen, beiderseits parallelen Durchgängen teilt, die sich senkrecht zur Seitenwand (16) erstrecken, wobei die Frstreckung dieser Durchgänge sowohl senkrecht zu der Seitenwand als auch senkrecht zu den Rotationsachsen (23) der Gebläserotoren (22) klein in bezug auf die gesamte Ausdehnung der Seitenwand (16) in der zuletzt genannten Richtung ist