-
Verfahren und Vorrichtung zur Temperatursenkung von Backwaren unmittelbar
nach ihrem Austritt aus einem Backofen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Temperatursenkung von Backwaren ulmittelbar nach ihrem Austritt
aus einem Backofen.
-
Eine in diesem Zusammenhang besonders interessante Backware it Brot.
Die letzte Stufe des Backvorganges eines Brotlaibes findet in einem Ofen mit einer
Temperatur von 200 bis 270°C mit einer Backzeit statt, die in Abhängigkeit von der
Temperatur und dem Querschnitt der Brotlaibe zwischen 45 bis 20 Minuten schwankt.
Das weiche Innere eines Broi;laibes hat bei Beendung der Backzeit eine Temperatur
von etwa 95°C, während die Temperatur der Kruste bei etwa 1500C liegt, wobei die
erstgenannte Temperatur während des letzten Teiles der Ausbackzeit wegen der Verdampfung
des b'euchtigkeitsinhaltes des Brotlaibes verhältnismäßig konstant ist.
-
Aus mehreren verschiedenen Gründen werden Backwaren, insbesondere
Brot Jetzt meist in Beuteln zur Verteilung und zum Verkauf verpackt.
-
Wenn die Brotlaibe unmittelbar aus dem Ofen kommend verpackt werden,
können sie nicht verschlossen werden, weil der Dampf aus dem Brotlaib nicht aus
der Packung entweichen kann und auf ihrer Innenfläche kondensiert. Hierdurch wird
der Beutel weich. Bei Verwendung eines Kunststoffbeutels wird die Außenfläche des
Brotes von dem Wasser erweicht. Bei Brot, für das eine knusprige Kruste ein Qualitätskriterium
bildet (Weißbrot), muß während der Verpackung des warmen Brotlaibes dafür gesorgt
werden, daß der offene Beutel mit seinem Inhalt aufrecht hingestellt wird, so daß
der Dampf gut entweichen kann. Die Verwendung von Kunststoffmaterialien zur Verpackung
von Brotarten mit einer langen Lagerfähigkeit oder guten Haltbarkeitsqualitäten
(Roggenbrot) ist nicht möglich, ohne daß die Brote vorher gekühlt werden. Bäcker,
die es für vorteilhaft halten, Roggenbrot in geschlossenen Kunststoffbeuteln zu
verkaufen, müssen daher ür die Abkühlung der Brotlaibe wenigstens über eine Stunde
vor der Packung sorgen, entweder indem sie sie auf Regalwagen legen, die in große
Kühlhallen gefahren werden, oder indem sie ein Fördersystem anwenden, das die Brote
etwa einer Stunde lang auf einer Kreisbahn umlaufen läßt. Derartige Anordnungen
sind sehr zeitaufwendig bzw. erfordern großen konstruktions- und kostenmäßigen Aufwand.
-
Die Kühlung der Brotlaibe vollzieht sich bei den erwähnten
Einrichtungen
als Kombination von a) Strahlung, b) Konvektion und c) Verdampfung. Bei verhältnismäßig
hoher Feuchtigkeit im Kühlraum ist die Verdampfung geringer, was eine natürlich
wichtige Verringerung des Brotgewichtverlustes zur Folge hat.
-
Der verringerte Gewichtsverlust muß Jedoch in Beziehung zu den Kosten
in Form von Arbeit, Zeit und Kapital gesehen werden, die zur Erzielung dieses Ergebnisses
aufgewendet wurden.
-
Es ist bekannt, daß man Backwaren durch Vakuumbehandlung abkühlen
kann. Dies wird in "The Bakers Digest", Oktober 1949 und in "The Arkady Review",
Volume 49, No. 2, 1973 beschrieben. Die vorstehend beschriebenen Verfahren zur Vakuumkühlung
von Brot waren Jedoch nicht ausreichend erfolgreich und ermöglichen insbesondere
nicht die Erzielung eines Maximums an Verfahrenskapazität mit angemessenen Installations-
und Betriebskosten für de erforderliche Einrichtung. Eine wesentliche Forderung
an das Verfahren besteht außerdem darin, daß die Vakuumbehandlung die Struktur,
insbesondere die Außenfläche oder Kruste derselben nicht beschädigen darf. Dies
stellt ein ernstes Problem dar, das bei der Kühlung großer Kapazität zum erstenmal
durch die Erfindung gelöst worden ist Wie bei vielen Massenherstellungsverfahren
liegt der Schlüssel für eine ökonomische und effektive Produktion darin, daß dbBehandlungszeit
für Jeden Verfahrensschritt auf ein Minimum herabgesetzt ist. Für die Vakuumbeha:ldlung
von Backwaren ist eine Vakuumkammer erforderlich und eine Voraussetzung für die
Erfindung
ist, daß die Vakuumkammern ein verhältnismäßig geringes Volumen haben. Dies ermöglicht
mit einer mittelmäßigen Pumpenleistung im Vakuumsystem die Anwendung kurzer Behandlungszeiten
in diesen Kammern, wobei die Arbeitsgeschwindigkeit und damit die Produktionskapazität
groß ist.
-
Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, daß eine kurze Vakuumbehandlungszeit
eine genaue überwachung und Kontrolle der Druckveränderungen in der Kammer erfordert.
Daher ist es wichtig, daß die Backwaren zunächst; einer im wesentlichen linearen
Druckabsenkung mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 60 mm Hg pro Sekunde
über wenigstens die Hälfte des gesamten vorgesehenen Druckabfalles ausgesetzt rz,erclfn
und daß die Druckabsen1.;:-geschwindigkeit dann zur Beendung der Vakuumbehandlung
wesentlich angehobenwird.
-
Wenn 50°C als gewünschte Brotlaib-Temperatur angenommen wird, so erhält
man diese, indem man den Brotlaib in eine Kammer einführt, in der der Druck auf
einen Wert abgesenkt ist, der dem Dampfdruck bei 500C entspricht. Wasser mit einer
höheren Temperatur als 500C kocht bei diesem Druck. Der Wärmeüberschuß durch das
Kochen wird von dem Brotlaib aufgenommen. In der Praxis folgt die Abkühlung der
Rate der Druckabsenkung. Wie erwähnt, wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung
,edoch gezeigt, daß es eine praktische Grenze für die Druckabsenkgeschwindigkeit
gibt. Wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist, wird der Brotlaib wegen der verhältnismäßig
großen freiwerdenden Dampfmenge beschädigt.
-
Außer einem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung
zur Durchführung desselben, da eh effektives und wirtschaftliches Abkühlungsverfahren
in einer geeigneten Einrichtung in hohem Grade dazu beiträgt, daß es konkurrenzfähig
und in der Praxis vorteilhaft ist.
-
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
-
Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Druckveränderung während der erfindungsgemäßen
Vakuumbehandlung und Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine Vakuumkammer mit angeschlossener
Einrichtung zur Abkühlung von Backwaren, insbesondere Brot, Die Druckverringerung
(Fig. 1) erfolgt in zwei Stufen von einem Punkt A, der dem Atmosphärendruck entspricht.
-
Die erste Stufe verläuft im wesentlichen linear von dem Ausgangspunkt
A zu einem Punkt B und dauert etwa 12 Minuten, in denen etwa 60 % des gesamten Druckabfalles
zurückgelegt ist, d.h. etwa 373 mm Hg. Dieser lineare Druckabfall läßt sich entsprechend
durch Druckausgleich in einer Leitung mit verengtem Querschnitt, z.B. einer Düse
von etwa 5 mm Durchmesser, erreichen, Die Vorrichtung wird nachfolgend im einzelnen
beschrieben. Während es im Verlauf der ersten Druckverringerungsstufe zwischen den
Punkten A und B außerordentlich wichtig ist, daß die Rate der Druckabnahme einen
bestimmten Wert nicht überschreitet, der unter anderem
bis zu einem
gewissen Grad von der Art der zu behandelnden Backwaren abhängt, kann der übrige
Anteil des Druckabfalles ohne eine solche Beschränkung vollzogen werden. Dies ergibt
sich aus der Kurve gemäß Fig. 1, die vom Punkt B mit wesentlih größerer Neigung
als im ersten Teil der Druckabnahme abfällt. Wie bei solchen Druckausgleichsvorgängen
üblich, flacht sich die Kurve nach und nach ab und die Behandlung ist gemäß der
Erfindung im Punkt C nach einer Gesamtbehandlungszeit von etwa 20 Sekunden beendet,
wenn etwas mehr als 80 % des ursprünglichen Druckes abgebaut wurde. Der Enddruck
soll dem Dampfdruck bei der gewünschten Temperatur nach der Vakuumbehandlung entsprechen.
Die in dem Diagramm nach Fig. 1 gezeigten Werte beziehen sich auf eine Temperaturabsenkung
auf etwa 500C, was einem Dampfdruck von etwa 0,12 kp/cm2 oder 88 % Vakuum entspricht.
Dies entspricht 94 mm Hg in einer Normalatmosphäre.
-
Bei gleichzeitiger Behandlung von acht Brotlaiben (siehe Beispiel
der Fig. 2) mögen folgende Zahlen das Verfahren veranschaulichen: Nach dem Ausbacken
beträgt das Gewicht der acht Brtlaibe etwa 6,25 kg, von denen 37 % Wasser sind.
Bei vollständigem Gleichgewicht zwischen dem Dampfdruck des Wassergehaltes und der
umgebenden Atmosphäre entspricht das verdampfte Wasser der Abkühlung der Brotlaibe
von 920C auf 50°C.
-
Die Hälfte oder vorzugsweise 60 ç des Druckabfalles soll linear sein,
damit der in dem Brotlaib entwickelte Dampf bei einer Druckdifferenz durch die natürlichen
Poren
der Kruste entweichen kann, die die Kruste nicht zerbricht. Die Druckverringerungsgeschwindigkeit
soll niedriger als 60 mm Hg pro Sekunde sein, was bei dem Beispiel nach Fig. 1 dem
linearen Kurventeil für die Druckverringerung während nicht weniger als 8 Sekunden
entspricht. Der Enddruck und der linearverlaufende Teil des Vorganges sollen regelbarsein.
-
Ein schematisches und vereinfachtes Beispiel einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt.
-
Diese Vorrichtung basiert auf dem Zusammenwirken niLtejnun Backofen,
aus dem Brotlaibe in Gruppen oder Reihen von 7 bis 8 parallel oder quer zur Längsrichtung
des Ofens unter einem Winkel von 900 mittels eines Förderers oder einer mit dem
Ofen gekoppelten Austragvorrichtung ausgestoßen werden. Die Brotlaibe 2 werden in
ihrer Längserstreckung in eine zylindrische Vakuumkammer 1 eingEführt, die mit einem
Decke. 3 verschlossen werden kann, an den eine Vakuumleitung 4 mit Ventilen und
Anschlüssen angesetzt ist. Dieses Vakuumsystem besteht aus einem Abzweigstück 10,
einer kurzen Vakuumleitung 9 und einem Servoventil 6, das durch eine weitere Vakuumleitung
5 die Vakuumkammer 1 mit einer Vakuumpumpe oder einer anderen in der Zeichnung nicht
dargestellten Vakuumquelle verbindet. Zu dem Servoventil 6 ist eine Bypass-Leitung
8 parallelgeschaltet, deren kalibriertcr oder verstellbarer Strömungsquerschnitt
in bezug auf den offenen Strömungsquerschnitt des Servoventiles 6 verengt ist, damit
sich eine langsamere fast lineare Druckabsenkung bei Beginn der Vakuumbehandlung
ergibt. Zur Regelung oder Steuerung der linearen Druckabsenkungsrate dient ein Steuerventil
7 in der Bypass-Leitung 8.
-
Zur Beendung der Vakuumbehandlung ist über eine Leitung 11 ein Magnetventil
12 an das Abzweigstück 10 angeschlossen, über das die Kammer 1 mit der Atmosphäre
verbindbar ist. Zu diesem Zweck steht das Magnetventil 12 durch eine Leitung 13
mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung.
-
Insbesondere bei Beginn des Vorganges kann der Dampf aus den Backwaren
in der zylindrischen Kammer kondensieren. In der Praxis kann es daher vorteilhaft
sein, Mittel vorzusehen, die Kondenswasser von der Kruste der behandelten Backware
fernhalten. Dabei kann es aus hygienischen Gründen erwünscht sein, daß keine Einlagen,
Einsätze od.dgl. zu diesem Zweck in die Kammer eingebracht werden. Daher muß eine
Kondensation durch Aufheizen der Kammer verhindert werden.
-
Dies kann durch geeignete Mittel, z.B. durch Strahlungswärme geschehen.
-
Zwar ist in der Zeichnung kein besonderer Mechanismus zur Öffnung
und Schließung des Deckels 3 der Kammer 1 in Fig. 2 dargestellt, Jedoch kann dieser
in beliebiger zweckmäßiger Weise gestaltet werden.