Verfahren und Einrichtung zum Backen von Gebäck mit Infrarotstrahlen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Backen von Brot und Frischgebäck mittels Infrarot- bestrahlung, wobei das Backgut auf einem Transport band kontinuierlich durch den Backofen geführt wird.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Ein richtung zur Durchführung des Verfahrens.
Zum Backen von Brot sind verschiedene Verfahren bekannt, bei denen die Wirkung von Infrarotstrahlen zur Anwendung gelangt. Diese Verfahren haben ins gesamt die Anwendung langwelliger Infrarotstrahlen zur Grundlage. Bei den üblichen Backverfahren werden diese langwelligen Infrarotstrahlen unter Ver wendung von Kohle, Gas, Oel oder Elektrizität in der Weise erzeugt, dass ein Mittler (z.B. Keramik) zur Anwendung gelangt, von dem die Strahlung aus geht. Durch Zusatz von Feuchtigkeit für wenige Minuten wurden die bisherigen Backverfahren durch geführt. Dieselben Verfahren wurden auch zum Backen von Flachgebäck angewandt.
Bisher sind Verfahren, die auf der Anwendung einer kurzwelligen Infrarotstrahlung beruhen, nur für Flachgebäck bekannt.
Die bisher bekannten Backverfahren stellen einen ausgesprochenen Trocknungs- bzw. Röstprozess im Durchlaufofen dar. Bei diesen Backverfahren konnte die Wärme nur bis zu etwa 30% ausgenutzt werden. Die Backzeitnorm beträgt bei den bekannten Ver fahren bei Brot von 1 V2 Kilo 45 bis 50 Minuten, bei Brötchen von 40 Gramm 16 bis 18 Minuten.
Die bekannten Verfahren zum Backen von Brot setzen eine sorgfältige Vorbereitung wegen der Not wendigkeit des Aufheizens im wärmetechnischen Sinne voraus. Es muss nach jedem Arbeitsgang der Backofen wieder auf 240 bis 250 hochgeheizt werden, damit der Mittler wieder in genügendem Umfange lang wellige Infrarotstrahlung abgeben kann. Zur Durch führung des Backprozesses wurde Feuchtigkeit durch Zugabe von Wasser oder Wasserdampf, auch Wrasen genannt, bis zu einer Höchstdauer von 1 % Minuten angewandt.
Ausser den bisher genannten Backver- fahren von Brot ist ein Verfahren bekannt, bei dem Hochfrequenz in Verbindung mit Infrarotstrahlen zur Anwendung gelangt. Bei diesem Verfahren wird durch Hochfrequenz das Innere des Backgutes erhitzt. Letz teres Verfahren hat den Nachteil des hohen Anlage- Anschaffungspreises, der Kompliziertheit der Anlage und ihrer Bedienung.
Das Verfahren gemäss der Erfindung, welches diese Mängel vermeidet, zeichnet sich dadurch aus, dass das Backgut von oben und seitlich einer direkten kurzwelligen Infrarotbestrahlung durch Infrarot-Hell- strahler ausgesetzt und von unten durch ein Blech erhitzt wird, das von Infrarot-Hellstrahlern oder Infrarot-Dunkelstrahlern mit Reflektor angestrahlt ist und diese Strahlung absorbiert,
wobei dem Backgut während der Dauer der Krumenbildung von aussen regelbar Wrasen zugeführt und gegen Ende des Back- vorganges zur Krustenbildung das Backgut in eine Zone gelangt, in welcher dem Backgut keine Wrasen zugeführt werden und die Intensität der Infrarot bestrahlung kleiner gehalten wird.
Die kurzwellige Infrarothellstrahlung durchdringt ungehindert den in den Backraum von aussen einge führten Wasserdampf. Ferner dringt die Infrarothell- strahlung im Gegensatz zur, auch nicht sichtbaren, langwelligen Dunkelstrahlung einige Zentimeter tief in das Backgut ein, wobei die Anwesenheit des Wasser dampfes, auch Wrasen genannt, eine vorzeitige Krustenbildung verhindert.
Auch ermöglicht man so einen starken Wärmetransport in das Innere des Back- gutes bei gleichzeitig bleibender Elastizität der Ober fläche und verhindert bei gleichzeitiger Erhöhung der Strahlungsintensität ein Reissen des in Ausdehnung befindlichen Backgutes. Dadurch wird ein maximales Volumen des Gebäckes erreicht.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird das Backen von Brot oder Brötchen unter günstigsten Be dingungen gelöst, wobei eine Regelung zur Schaffung jedes gewünschten Backgrades erfolgen kann.
Da mit der Gerinnung der Eiweissubstanz und mit der Verkleisterung der Stärke im Innern des Back- gutes durch eine Temperatur von 95 bis 98 auch der Quellvorgang und die Bindung des Wassers ab geschlossen ist, wird die Innentemperatur bei Brot nur in den wenigsten Fällen 100 erreichen oder gar überschreiten. Damit ist die Krumenbildung abge schlossen. Erst dann wird ohne Anwesenheit von Wasserdampf die Krustenbildung abgeschlossen. Der gesamte Backvorgang wird in ungefähr der Hälfte der früher benötigten Backzeit durchgeführt.
Die Backzeit beträgt bei dem erfindungsgemässen Verfahren für Brot von 1 Y2 Kilo 20 bis 25 Minuten, für Brötchen von 40 Gramm 8 bis 9 Minuten. Ausserdem wird bei diesem Verfahren nicht wärmetechnisch vor bereitet. Besonders günstig ist noch die gute Regel barkeit des Backvorganges durch das schnelle Reak tionsvermögen der Strahlungselemente.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur rationellen Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen dampfdichten, tunnelartigen Backraum, in welchem ein kontinuierlich angetriebenes Ketten band für das Backgut angeordnet ist, über welchem an einer Isolierdecke Zwischenwände zur Unterteilung des oberen Backraumes sowie kurzwellige Infrarot- Hellstrahler, deren Anzahl in Richtung auf die Back- gutabnahme geringer wird, und unter dem Ketten band Bleche,
die von Infrarot-Hellstrahlern oder Infrarot-Dunkelstrahlern mit Reflektor angestrahlt werden und diese Strahlung absorbieren, vorgesehen sind, wobei Trennwände den unterhalb des Ketten bandes befindlichen Raum unterteilen, die gleichzeitig als Ableitschächte für Mehlstaub und Abrieb dienen, und Dampf durch Rohre nur in die vom Backgut zuerst durchlaufenen, durch Wände gebildeten Kam mern oberhalb bzw. unterhalb des Kettenbandes ge leitet wird.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Einrichtung ist eine wärmetechnische Vorbereitung vor Beginn des Backprozesses nicht mehr erforderlich. Nach dem Einschalten des Stromkreises der Backein- richtung und Dampfzuführung ist diese sofort back- bereit.
Ferner wird eine hohe Betriebssicherheit der Ein richtung gewährleistet. Mehl und Abriebteilchen sowie Dampf, die im Backraum während des Betriebes herumkreisen, schlagen nicht auf Kettenband, Strahl körper und Reflektoren nieder und können diese nicht verkrusten und den Betriebsablauf behindern, weil die zwischengeschalteten Ableitschächte für eine stän dige Abführung sorgen.
In Verbindung damit, dass die Schächte gleichzeitig die Trennwände von Back- raumschotten bilden, wird eine zweckentsprechende Temperaturverteilung im Backraum erreicht und damit die Brauchbarkeit und Funktion der Einrichtung vor teilhaft erhöht. Es werden z.B. drei Hitzezonen ge schaffen, so dass die sich bildende Warmluft aus der langen Mittelzone nicht abfliessen kann.
Durch den in genügender Menge im Backraum vorhandenen, z.B. durch niedrig gespannten Dampf erzeugten Backschwaden, welcher im dampfdichten Backraum gehalten wird, werden gute Backergebnisse erreicht.
In der Zeichnung wird die erfindungsgemässe Ein richtung schematisch an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 dieselbe im Längsschnitt, Fig. 2 im Schnitt nach der Linie A-B, Fig. 3 eine Teilansicht des Ableitschachtes für Abrieb u.ä., Fig. 4 eine in der Isolierdecke des Backraumes eingesetzte Fassung für Infrarotstrahler.
Mit 1 ist der dampfdichte, tunnelartige Backraum bezeichnet, durch den mittels Antriebsräder 2 durch einen nicht dargestellten Motor das Kettenband 3 in Pfeilrichtung bewegt wird. Am Eingang 4 zum Backraum erfolgt die Aufgabe des Backgutes, während bei 5 die Abnahme des gebackenen Brotes bzw. Ge bäcks vor sich geht. Diese Oeffnungen im Backraum öffnen und schliessen sich dementsprechend z.B. automatisch. An einer Isolierdecke 6 des Backraumes 1 sind etwa 360 kurzwellige Infrarot-Hellstrahler 7 zur Erzielung der Oberhitze angeordnet.
Jede Fassung 8 dieser Strahler 7 ist konisch gestaltet und auf Punkt berührung in der Fassungsöffnung der Isolierdecke 6 eingesetzt und mit einer ausserhalb des Backraumes 1 befindlichen Isolierkappe 9 verschlossen und z.B. durch einen Schraubring 10 oder auf andere Weise dampfdicht lösbar befestigt. Das Backgut wird von den kurzwelligen Infrarot-Hellstrahlern von oben und seitlich direkt angestrahlt, wobei der obere Backraum 1 durch Wände 12 unterteilt ist. Für die vom Backgut zuerst durchlaufenen Räume sind mehr Strahler vor gesehen als in den nachgeordneten Räumen, so dass durch die Wände 12 der Temperaturausgleich im oberen Backraum 1 verhindert wird.
Zur Unterteilung des unterhalb des Kettenbandes 3 befindlichen Back- raumes la sind Trennwände 15 vorgesehen, die gleich zeitig als Ableitschächte 13 dienen zum Auffangen des umgewälzten Mehlstaubes, Abriebes und anderer Verunreinigungen.
Mittels der Ableitschächte 13 fallen diese Parti- kelchen, insbesondere die sich vom Backgut auf dem Kettenband ablösen, eine russige, kleistrige Schicht bilden und stark isolierend wirken, in die unter den Ableitschächten 13 befindlichen, auswechselbaren Sammelbehälter 14. Die Trennwände 15 der in ver schiedenen Abständen angeordneten Ableitschächte 13 bewirken eine gute Unterteilung des unteren Back- raumes la, indem gewissermassen Trennschotten ge bildet werden.
Die Warmluft, die sich bei Anstrahlung der unterhalb des Kettenbandes 3 mit dem Backgut angeordneten Bleche durch Hellstrahler oder Dunkel strahler mit Reflektoren 17 im unteren Backraum la bildet, wird durch die Trennwände 15 gehindert, sich über die ganze Länge des unteren Backraumes aus zubreiten, da sie sonst bis zu einem gewissen Grad temperaturausgleichend wirken würde. Die beispiels weise vorgesehenen Dunkelstrahler mit Reflektoren 17 sind im unteren Backraum entsprechend der theoretisch notwendigen Temperaturverteilung in ver schiedenen Abständen angeordnet. Oberhalb des Backraumes 1 sind in einem Dom 18 Dampfaggregate bzw. Dampfzuführungen 19 untergebracht.
Der nie- derig gespannte Dampf wird durch Rohrleitungen 20 in den oberen und unteren Backraum eingeführt.
Anschliessend an den Backraum ist eine Sprüh vorrichtung 21 zum Abkühlen der fertigen Backware vorgesehen. Der Backraum selbst kann zusätzlich mit reflektierenden Blechen ausgekleidet sein.
Im Backraum sind ferner einige Schwadenrohre vorgesehen, sowie Thermo-Elemente für Mess- und Regelzwecke für Ober- und Unterhitze im Backraum sowie Kettenbandvorwärmung. Zum Absaugen des Wrasens dient eine nicht dargestellte Absaug- vorrichtung.
Hell- und Dunkelstrahler unterscheiden sich in ihrem Aufbau nicht voneinander. Bei den Dunkel strahlern ist der Glaskolben auf der Innenseite mit Email od.dgl. belegt, während der Glaskolben des Hellstrahlers unbelegt zum Einsatz kommt. Dunkel strahler werden bevorzugt dort eingesetzt, wo eine Wärmeübertragung durch Lichtwellen nicht gefördert werden kann. Daher werden zur direkten Bestrahlung des Backgutes Hellstrahler und zur Bestrahlung von die Wärme auf das Backgut übertragenden Blechen Dunkelstrahler verwendet. Die Zu- oder Abschaltung von Widerständen schafft die Möglichkeit einer aus reichenden Regelbarkeit dieser Strahler.
Infrarot ist der im elektromagnetischen Spek trum jenseits von rot liegende und für das menschliche Auge unsichtbare Spektralbereich.
Die Unterschiedlichkeit zwischen der kurzwelligen Infrarot-Hellstrahlung und der langwelligen Infrarot- Dunkelstrahlung zeigt sich beim Backen von Brot und Frischgebäck darin, dass die kurzwellige Strahlung im Gegensatz zur langwelligen Strahlung einige Zenti meter tief in das Backgut eindringt.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied zeigt sich beim Einsatzt von Wrasen, der unbedingt erforderlich ist, um im ersten Backabschnitt während der Krumen bildung eine vorzeitige Krustenbildung zu verhindern. Während die langwelligen Infrarot-Dunkelstrahlen nämlich von dem Wrasen absorbiert werden, gelangen die kurzwelligen Infrarot-Hellstrahlen ungehindert in das Backgut.
Während nach dem beschriebenen Verfahren das Backgut von oben und seitlich einer direkten kurz welligen Infrarot-Hellstrahlung ausgesetzt und durch innermolekulare Vorgänge diese Strahlung im Back- gut absorbiert und in dessen Inneren in Wärmeenergie umgewandelt wird, wird die Unterseite des Backgutes durch Wärmeleitung (Kontakt) behandelt. Daher müssen die unterhalb des Kettenbandes vorgesehenen und angestrahlten Bleche diese Strahlung gut absor bieren und über das auf ihnen entlang gleitende Kettenband an den Boden des Backgutes übertragen.
Für die Anstrahlung der erwähnten Bleche können Hellstrahler oder auch Dunkelstrahler mit Reflektor verwendet werden.
Während der Dauer der Krummenbildung wird dem Backgut von aussen regelbar Wrasen zugeführt und gegen Ende des Backvorganges gelangt das Back- gut in eine Zone, in welcher ihm keine Wrasen zuge führt werden und die Intensität der Infrarotbestrahlung kleiner gehalten wird.
Method and device for baking baked goods with infrared rays The invention relates to a method for baking bread and fresh baked goods by means of infrared radiation, the baked goods being guided continuously through the oven on a conveyor belt.
The invention also relates to a device for performing the method.
Various methods are known for baking bread, in which the action of infrared rays is applied. All of these methods are based on the use of long-wave infrared rays. In the usual baking processes, these long-wave infrared rays are generated using coal, gas, oil or electricity in such a way that a medium (e.g. ceramic) is used from which the radiation originates. The previous baking processes were carried out by adding moisture for a few minutes. The same procedures have also been used for baking flatbreads.
So far, methods based on the use of short-wave infrared radiation have only been known for flat baked goods.
The baking processes known up to now represent a distinct drying or roasting process in a continuous oven. With these baking processes, the heat could only be used up to about 30%. The baking time standard in the known methods is 45 to 50 minutes for bread weighing 1 ½ kilos, and 16 to 18 minutes for rolls weighing 40 grams.
The known methods for baking bread require careful preparation because of the need for heating in the thermal sense. The oven must be heated up to 240 to 250 after each work cycle so that the mediator can again emit long-wave infrared radiation to a sufficient extent. To carry out the baking process, moisture was applied by adding water or steam, also called vapor, for a maximum duration of 1% minutes.
In addition to the previously mentioned methods of baking bread, a method is known in which high frequency is used in conjunction with infrared rays. In this process, the interior of the baked good is heated by high frequency. The latter method has the disadvantage of the high cost of the system, the complexity of the system and its operation.
The method according to the invention, which avoids these deficiencies, is characterized in that the dough is exposed from above and from the side to direct short-wave infrared radiation by infrared light emitters and is heated from below by a sheet of infrared light emitters or infrared -Dark radiators is illuminated with a reflector and absorbs this radiation,
the dough is supplied with controllable vapors during the crumb formation and towards the end of the baking process the dough reaches a zone in which no vapors are fed to the dough and the intensity of the infrared radiation is kept lower.
The short-wave infrared light radiation penetrates unhindered the water vapor introduced into the oven from outside. Furthermore, in contrast to the long-wave dark radiation, which is also invisible, the infrared light radiation penetrates a few centimeters deep into the baked goods, the presence of the water vapor, also known as vapor, preventing premature crust formation.
This also enables a strong heat transport into the interior of the baked good while maintaining the elasticity of the surface and prevents the expanding baked good from tearing while increasing the radiation intensity. As a result, the maximum volume of the pastry is achieved.
The inventive method, the baking of bread or rolls is solved under the most favorable conditions Be, with a control to create any desired degree of baking can be done.
Since the coagulation of the protein substance and the gelatinization of the starch inside the baked good at a temperature of 95 to 98 also complete the swelling process and the binding of the water, the internal temperature of bread will only reach 100 or less in very few cases even exceed. So that the crumb formation is completed. Only then is the crust formation complete without the presence of water vapor. The entire baking process is carried out in about half the baking time previously required.
The baking time in the method according to the invention is 20 to 25 minutes for bread weighing 1 ½ kilograms and 8 to 9 minutes for bread rolls weighing 40 grams. In addition, there is no thermal preparation in this process. The good controllability of the baking process due to the fast reactivity of the radiation elements is particularly beneficial.
The device according to the invention for the efficient implementation of the method is characterized by a vapor-tight, tunnel-like baking chamber in which a continuously driven chain belt is arranged for the baked goods, above which partition walls for dividing the upper baking chamber and short-wave infrared light radiators, the number of which in In the direction of the baked good decrease, and under the chain belt trays,
which are illuminated by infrared light emitters or infrared dark emitters with reflector and absorb this radiation, are provided, with partition walls subdividing the space below the chain belt, which also serve as discharge shafts for flour dust and abrasion, and steam through pipes only into the Baked goods first passed through, chambers formed by walls above or below the chain belt ge is directed.
Due to the design of the device according to the invention, a thermal preparation before the start of the baking process is no longer necessary. After switching on the circuit of the baking equipment and supplying steam, it is immediately ready for baking.
Furthermore, a high operational reliability of the device is guaranteed. Flour and abrasive particles as well as steam that circulate in the baking chamber during operation do not hit the chain belt, jet body and reflectors down and cannot encrust them and hinder the operational process because the interposed discharge shafts ensure constant discharge.
In connection with the fact that the shafts simultaneously form the partition walls of the baking chamber bulkheads, an appropriate temperature distribution is achieved in the baking chamber and thus the usefulness and function of the device is advantageously increased. E.g. Create three heat zones so that the warm air that is formed cannot flow out of the long central zone.
Due to the sufficient quantity in the baking chamber, e.g. Good baking results are achieved through low-tension steam generated by baking steam, which is kept in the steam-tight oven.
In the drawing, the inventive device is shown schematically in an embodiment. It shows: Fig. 1 the same in longitudinal section, Fig. 2 in section along the line A-B, Fig. 3 a partial view of the discharge duct for abrasion and the like, Fig. 4 a socket for infrared radiators inserted in the insulating ceiling of the baking chamber.
The steam-tight, tunnel-like baking chamber is designated by 1, through which the chain belt 3 is moved in the direction of the arrow by means of drive wheels 2 by a motor (not shown). At the entrance 4 to the baking room the task of the baked goods takes place, while at 5 the removal of the baked bread or Ge baked goods is going on. These openings in the baking chamber open and close accordingly e.g. automatically. About 360 short-wave infrared light emitters 7 are arranged on an insulating ceiling 6 of the baking chamber 1 to achieve the top heat.
Each socket 8 of these radiators 7 is conical and is inserted into the socket opening of the insulating cover 6 with point contact and is closed with an insulating cap 9 located outside the baking chamber 1 and e.g. fastened detachably in a steam-tight manner by a screw ring 10 or in some other way. The short-wave infrared light radiators directly illuminate the baked goods from above and from the side, the upper baking chamber 1 being divided by walls 12. For the rooms first traversed by the baked goods, more radiators are seen than in the subsequent rooms, so that the temperature equalization in the upper baking chamber 1 is prevented by the walls 12.
In order to subdivide the baking space 1 a located below the chain belt 3, partition walls 15 are provided, which at the same time serve as discharge shafts 13 to collect the circulated flour dust, debris and other impurities.
By means of the discharge chutes 13, these particles, in particular those particles that are detached from the baked goods on the chain belt, form a sooty, sticky layer and have a highly insulating effect, fall into the exchangeable collecting containers 14 located under the discharge chutes. The partitions 15 of the various Discharge shafts 13 arranged at a spacing effect a good subdivision of the lower baking chamber 1 a by forming partitions to a certain extent.
The warm air that forms when the trays arranged below the chain belt 3 with the baked goods are illuminated by light radiators or dark radiators with reflectors 17 in the lower baking chamber la is prevented by the partition walls 15 from spreading over the entire length of the lower baking chamber, since otherwise it would have a temperature equalizing effect to a certain extent. The example provided dark radiators with reflectors 17 are arranged in the lower baking chamber according to the theoretically necessary temperature distribution at different distances ver. Above the baking chamber 1, steam units or steam supply lines 19 are housed in a dome 18.
The low-pressure steam is introduced through pipes 20 into the upper and lower baking chambers.
Subsequent to the baking chamber, a spray device 21 is provided for cooling the finished baked goods. The baking chamber itself can also be lined with reflective metal sheets.
There are also some steam pipes in the baking chamber, as well as thermal elements for measuring and regulating purposes for top and bottom heat in the baking chamber as well as chain belt preheating. A suction device (not shown) is used to suck off the vapors.
Light and dark radiators do not differ from one another in their structure. In the dark radiators, the glass bulb is on the inside with enamel or the like. occupied, while the glass bulb of the light radiator is used unoccupied. Dark emitters are preferably used where heat transfer cannot be promoted by light waves. Therefore, light radiators are used for direct irradiation of the baked good and dark radiators are used for the irradiation of the sheets that transfer the heat to the baked good. The connection or disconnection of resistors creates the possibility of sufficient controllability of these emitters.
Infrared is the spectrum that lies beyond red in the electromagnetic spectrum and is invisible to the human eye.
When baking bread and fresh baked goods, the difference between short-wave infrared light radiation and long-wave infrared dark radiation is that the short-wave radiation, in contrast to long-wave radiation, penetrates a few centimeters deep into the baked goods.
Another important difference is shown when using steam, which is absolutely necessary to prevent premature crust formation in the first baking section during crumb formation. While the long-wave infrared dark rays are absorbed by the vapor, the short-wave infrared light rays reach the baked goods unhindered.
While, according to the method described, the baked good is exposed to direct, short-wave infrared light radiation from above and to the side and this radiation is absorbed in the baked good by internal molecular processes and converted into thermal energy inside, the underside of the baked good is treated by thermal conduction (contact) . Therefore, the provided and irradiated metal sheets provided below the chain belt must be well absorbed by this radiation and transmitted to the bottom of the baked goods via the chain belt sliding along them.
Light emitters or dark emitters with a reflector can be used to illuminate the sheets mentioned.
While the baked goods are being warped, steam is supplied to the baked goods from the outside in a controllable manner and towards the end of the baking process the baked good gets into a zone in which no fumes are supplied to it and the intensity of the infrared radiation is kept lower.