DD230979A3

DD230979A3 - Verfahren zur regelung des backklimas

Info

Publication number: DD230979A3
Application number: DD82246862A
Authority: DD
Inventors: Peter Kriems
Original assignee: Inst Getreideverarbeitung
Priority date: 1982-12-31
Filing date: 1982-12-31
Publication date: 1985-12-18
Also published as: PL137598B1; HU188020B; CS897983A1; DE3339936C2; DE3339936A1; BG46316A1; PL245403A1; ATA400183A; AT387497B

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Regelung des Backklimas, durch das die Herstellung qualitaetsgerechter Backwaren bei gleichzeitiger Senkung des Ausschusses gesichert werden soll. Die Erfindung ist in der Backwarenindustrie bei allen Durchlaufbackoefen zur Herstellung der verschiedensten Backwaren anwendbar. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, die im Verlauf des Backprozesses und ueber die gesamte Backflaeche in Abhaengigkeit von Backtemperatur, Backdauer und den herzustellenden Erzeugnissen benoetigte Backluftfeuchte zur Verfuegung zu stellen, das heisst den Feuchtegehalt in der Atmosphaere zu regulieren, ohne dass durch ueberschuessige Schwaden oder mangelnde Backluftfeuchte Brotfehler entstehen und sich die Backdauer verlaengert. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass trockene, vorzugsweise erhitzte Luft oder Luft hoher Feuchte an mehreren Stellen in den Backtunnel eingeblasen wird. Dadurch entsteht ein, den Saugeffekt der Schwadenabsaugung ausgleichender Ueberdruck von 2...20 Pa, der sichert, dass unkontrollierter Fremdlufteintritt und Zugerscheinungen vermieden, Waermeverluste auf ein Minimum herabgesetzt werden und das Backklima in allen Backzonen stabilisiert wird.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist in der Backwarenindustrie bei allen Durchlaufbacköfen zur Herstellung der verschiedensten Backwaren anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Backprozeß hat neben einer optimalen Temperatürführung die Feuchte des Dampf-Luft-Gemisches einen entscheidenden Einfluß auf die Qualität der Backwaren.

Der Feuchtegehalt der Backatmosphäre wirkt auf den Backverlust und den Volumenzuwachs des Backproduktes, aber auch auf die Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere die Krustenbildung, und die Form derfertigen.Erzeugnisse ein.

Spezieil die Herstellung von Roggen-, Misch- und Weizenbrot sowie Weizenkleingebäck erfordert in den einzelnen Backzonen ganz spezieile, aber unterschiedliche Feuchte- und Temperaturbedingungen. Das heißt, in den einzelnen Backzonen sind abhängig von der Art der herzustellenden Backware unterschiedliche extreme Klimabedingungen zu realisieren.

Hierzu wird meist am Anfang des Backprozesses in der sogenannten Schwadenzone Dampf zugegeben, der zusammen mit der dem Backgut entweichenden Feuchte im weiteren Backverlauf an verschiedenen Stellen des Durchlaufbackofens durch Schwadenabzüge ganz oder teilweise wieder abgesaugt werden muß.

Mangelnde Beschwadung, aber auch übermäßige Backluftfeuchte, führen zu äußeren Brotfehlern (gerissene Kruste, mangelnder Glanz, flaches Gebäck, schlechte Ausbundbildung) und damit zu nicht verkaufsfähiger Backware. Zum Backen gelangen die Teigstücke mit einer Oberflächentemperatur von 3O...35°C in den Ofen. Durch die Dampfeinspeisung liegt die Backluftfeuchte in der 1. Backzone, der Schwadenzone, zwischen 400 und 4000g Wasserdampf/kg Trockenluft (Taupunkttemperatur 76. ..95^CC).

Auf Grund der hohen (Taupunkt-) Temperaturdifferenz kondensiert Wasserdampf auf der Oberfläche der Teigstücke, wobei die Kondensationswärme frei wird und die Oberflächentemperatur schnell ansteigt.

Durch Verkleisterung der Stärke und Koagulation der Eiweißstoffe entsteht eine Backhaut, die dem Gebäck erste mechanische Festigkeit und den äußeren Zusammenhalt gibt. Das Kondenswasser und die hohen Temperaturen bewirken außerdem den Abbau von Stärke zu Dextrinen in der oberen Schicht des Backstückes, die die Grundlage für eine gute Glanzbildung und Bräunung der Kruste bilden. Bei zu langer Dampfeinwirkung wird aber die Wirkung der Temperaturstrahlung sowie der Konvektionswärme auf die Teigoberfläche vermindert (Energieverluste), da die hohe Backluftfeuchte einen Isoliermantel bildet.

Die Krustenbildung wird hinausgezögert. Die noch dünne Backhaut kann der Volumenerhöhung durch den einsetzenden Ofentrieb und der zunehmenden Verflüssigung im Inneren des Teigstückes nicht widerstehen und reißt. Während gerissene Roggen- und Mischbrote nicht verkaufsfähig sind, führt ein spezielles Reißen bei der Brötchenherstellung durch die Ausbundbildung zu einer guten Form und vollen Volumenausbildung. Schnelle Krustenbildung verhindert dagegen bei Brötchen die Ausbundbildung und hat zu kleine Brötchenvolumen zur Folge.

Die Backhautbildung muß also gebäckspezifisch durch mengenmäßige und zeitliche Variation der Backluftfeuchte in enger Abstimmung mit dem Temperaturregime beschleunigt oder verzögert werden.

Dampfmangel ergibt stumpfe und rissige Gebäckoberflächen. Dampfüberschuß verzögert die Krustenbildung (stark gerissene Oberflächen), führt zum Kleben am Netzband und hat hohe Energieverluste zur Folge.

Bei allen Durchlaufbacköfen konnte die Fixierung der richtigen Feuchtemenge an eng begrenzten Abschnitten des Backtunnels noch nicht zufriedenstellend gelöst werden. Außerdem können durch ungünstige Durchzugverhältnisse im Backtunnel und durch Undefiniertes Ansaugen von Frischluft Feuchteschwankungen von mehr als 200% innerhalb weniger Sekunden auftreten.

Zur Verbesserung der Dampfverteilung werden in der DE-PS 1080941 Lenk- und Stauplatten vorgeschlagen.

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Gemäß CA-PS 783385 wird durch Sprühelektroden der Dampf ionisiert und auf das Backgut geleitet. In der AT-PS 176189 und in der DE-PS 1075062 werden absenkbare Schwadenhauben für jede Brotreihe vorgeschlagen. Schwadenhauben mit Absaugvorrichtungen werden in den SU-PS 449699 und 543376 angegeben. Nach der SU-PS 805969 wird Dampf am Anfang und Ende der Schwadenzone zu- und im zweiten Drittel wieder abgeführt, während nach der SU-PS 707557 und dem FR-PS 1181388 Dampf oberhalb der Schwadenzone durch Gitter zugeführt und unterhalb des Netzbandes abgesaugt wird.

Nach der GB-PS 2005524 wird der Dampf dagegen unterhalb des Netzbandes zugeführt und an mehreren Stellen der Backraumdecke wieder abgesaugt.

Zur besseren Schwadenausnutzung wird nach der SU-PS 309687 das unter dem Netzband abgesaugte Dampf-/Luftgemisch nach Verdichtung den Schwadenrohren wieder zugegeben.

Entsprechend der DE-OS 2201884 werden flexible Vorhänge aus Teflon zur besseren Schwadenzonenabschirmung eingesetzt. In der SU-PS 682204 wird vorgeschlagen, flexible Schwadenvorhänge an einer Welle drehbar am Ofeneinlauf anzubringen. Nach der SU-PS 429789 laufen Schwadenklappen mit dem Gebäck durch die gesamte Schwadenzone mit. Doppelt unterteilte Schwadenzonen werden in der DE-OS 2201884 beschrieben. Gemäß DE-OS 2102692 werden die Dampfverteilerrohre mit Kaltluftverteilerrohren kombiniert.

Eine Schwadendüse mit Luftzumischung wird auch in der FR-PS 1243423 beschrieben. Gemäß SU-PS 271447 wird der Dampf vor Eintritt in den Ofen zur Sättigung durch ein Wasserbad geleitet, während laut SU-PS 303039 die Beschwadung verbessert werden soll, indem der Dampf den Schwadenrohren von beiden Seiten zugeführt wird.

Nach der SU-PS 654227 wird das Brot im Bereich der Schwadenzone über eine Erhöhung geführt, wobei über jeder Brotreihe in Förderrichtung ein Schwadenrohr angeordnet ist

Die recherchierten Patente besitzen folgende Mängel:

Lenk- und Stauplatten wirken sich nur im Bereich der abgeschirmten Schwadenzone aus. Die Ionisierung des Dampfes bewirkt zwar eine bessere Dampfausnutzung, jedoch durch schnellere Erwärmung der Brotoberfläche nur eine kurze Kondensationsdauer. Zur Verbesserung der Beschwadung mit Schwadenhauben müßten diese mit dem Brot mitgeführt werden. Dies würde größere Belegungsabstände erfordern und damit zur Durchsatzverlusten (Kapazitätsverlusten) führen. Die meisten der vielen Beschwadungsvorrichtungen haben den Nachteil, daß sie den Zutritt von Strahlungswärme verhindern. Durch die Anordnung der Beschwadungsvorrichtungen über dem Brot bzw. unter dem Netzband ist keine Anwendung von Oberbzw. Unterhitze möglich. Für die Roggen- und Mischbrotproduktion muß aber gleichzeitig mit dem Schwaden eine intensive Hitzeeinwirkung vorhanden sein.

Alle bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß in den einzelnen Backzonen nicht die, in Abhängigkeit von der Rezeptur der herzustellenden Erzeugnisse, der Backtemperatur und -dauer, optimale Dampfmenge vorhanden ist.

Es werden zwar die unterschiedlichsten Vorschläge zur Verbesserung des Beschwadungseffektes gemacht. Sie beziehen sich aber alle nur auf den Bereich der Schwadenzone. Bei der Roggen- und Mischbrotproduktion ist aber neben einer guten Befeuchtung in der Schwadenzone auch eine wirksame Entfeuchtung in den folgenden Backabschnitten unbedingt erforderlich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch Regelung des Backklimas die Herstellung qualitätsgerechter Backwaren bei gleichzeitiger Senkung des Ausschusses zu sichern. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Einsparung von Energie beim Backprozeß.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, die im Verlauf des Backprozesses und über die gesamte Fläche in Abhängigkeit von Backtemperatur, Backdauer und den herzustellenden Erzeugnissen benötigte Backluftfeuchte zur Verfügung zu stellen, das heißt, den Feuchtegehalt in der Backatmosphäre zu regulieren, ohne daß durch überschüssigen oder mangelnden Schwaden Brotfehler entstehen und sich z.B. die Backdauer verlängert. Damit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Regelung der Klimaverhältnisse während des Backprozesses und eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu entwickeln.

Die Ursache für die beschriebenen Mängel und Nachteile der bekannten Verfahren ist einmal die ungenügende Begrenzung der Backschwaden auf die für die jeweilige Backware optimale Backzone unter gleichzeitiger Berücksichtigung der für diese Zone in Abhängigkeit von Backdauer günstigsten Temperatur und zum anderen die mangelhafte Absenkung der Backluftfeuchte in der Schwadenabsaugzone.

Es wurde gefunden, daß durch die Zuführung trockener, vorzugsweise erhitzter Luft oder von Luft hoher Feuchte in den Backtunnel von Netzbandbacköfen (Tunnelöfen) ein, den Saugeffekt der Schwadenabsaugung ausgleichender Überdruck von 2... 20 Pa erreicht wird, der sichert, daß unkontrollierter Fremdlufteintritt und Zugerscheinungen vermieden, Wärmeverluste auf ein Minimum herabgesetzt werden und das Backklima in allen Backzonen stabilisiert wird.

Das Wesen der Erfindung besteht demnach darin, trockene, vorzugsweise auf 150...250⁰C erhitzte Luft bzw. mit Feuchte angereicherte Luft an mehreren Stellen der Schwadenabsaugzone zuzuführen.

Ob trockene, erhitzte Luft oder Luft hoher Feuchte zugeführt wird, ist abhängig von der Art der herzustellenden Backware. So wird für die Herstellung von Roggen- und Roggenmischbrot überwiegend trockene, erhitzte Luft zugegeben, um die Feuchte unter 400 g/kg Trockenluft abzusenken. Für die Herstellung von Weizenbrot, Weizenkleingebäck und Kastenbrot wird dagegen Luft mit einer Feuchte bis zu 1000g/kg Trockenluft eingeblasen. Bei der Brötchenherstellung ist es zweckmäßig, zusätzlich im letzten Drittel des Backtunnels erwärmte, trockene Luft zuzuführen. Die Zuführung der Luft ist unabhängig davon, ob eine Längsoder Querbelegung des Netzbandes erfolgt.

Für die Herstellung von Roggen-und Roggenmischbrot kann es zweckmäßig sein, trockene, auf 300...450⁰C erwärmte Luft direkt hinter der Schwadenzone in den Backtunnel zu geben, um einen sogenannten Vorbackeffekt zu erzielen. Bei Einwirkung der trockenen Backluft kann durch Luftgeschwindigkeiten von 0,5...3m/s, auch in Verbindung mit Strömungselementen oder Schikanen, der Backeffekt durch erhöhte Konvektion verbessert werden.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß durch Regelorgane an den Luft-Zufuhrleitungen der Luftstrom in der Weise eingestellt werden kann, daß die Strömungsrichtung im Backtunnel sowohl in Richtung des Brotlaufes als auch

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entgegengesetzt erfolgen kann. Durch diese kontrollierbare Führung von trockener, erhitzter Luft bzw. Luft hoher Feuchte kann der Backprozeß in technologisch definierte Operationen unterteilt werden, und die chemisch-physikalischen Vorgänge beim Backprozeß können entsprechend den Erfordernissen des zeitlichen Ablaufes des Backprozesses gesteuert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Form realisiert, daß auf beiden Seiten des Backtunnels gesonderte Luftzuführungen (D) mit Regelorganen (A) angebracht sind. Die Lufteinleitung in den Backtunnel erfolgt durch unter der Backtunneldecke installierte drehbare, mit Austrittsöffnungen (C) versehene Düsenrohre oder Luftkanäle (B) mit einem Querschnitt von 15...20cm². In Höhe der Backtunnelmitte sind diese, wie aus Abb. 1 ersichtlich, mit einer Trennwand versehen, so daß in beiden Backtunnelhälften unterschiedliche Luftmengen eingegeben und damit unterschiedliche Strömungsverhältnisse und Unterdrücke ausgeglichen werden können. Die Anzahl der anzubringenden Luftzufuhrkanäle und ihr Abstand untereinander ist abhängig von der Länge des Backtunnels. Ein Abstand von 1 ...3m bzw. 5... 10% der Tunnellänge

ist zweckmäßig.

In Abb.2 wird eine weitere Ausführungsvariante dargestellt, bei der zur Verfeinerung des Luftleitungsnetzes die Luft nur von einer Seite des Backtunnels, aber über jeweils 2 verschieden lange, mit Regelorganen versehene Düsenrohre oder Luftkanäle (E) eingeleitet wird. Durch Verwirbelung der Luft am Ausgang der Rohre mittels Pralllpiatten (P) oder durch speziell gestaltete Düsen

(F) ist eine Lokalisierung der austretenden Luft in den beiden Backtunnelhälften und damit eine Regulierung des Backklimas über die Breite und Länge des Backtunnels möglich.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante gemäß Abb. 3 wird die Luft ebenfalls nur von einer Seite über jeweils ein Rohrpaar

(M) mit unterschiedlichen Längen der 2 Rohre in den Backtunnel geleitet. Zur Regulierung der Luftmenge über die Ofenbreite besitzt das kürzere Luftzufuhrrohr über seine ganze Länge Auslaßöffnungen von 1,2...3,5cm², während das längere Luftzufuhrrohr nur in dem, über das kürzere Rohr hinausgehenden Bereich entsprechende Öffnungen hat. Die Luftmenge wird auch hier über getrennte Regelorgane gesteuert.

Mit Hilfe einer Feuchtmessung (G) der Regelstrecke H-I-K können die Luftregelorgane automatisch so verstellt werden, daß im Backtunnel ein konstantes Klima aufrechterhalten wird. Die für das erfindungsgemäße Verfahren benötigte trockene, erhitzte Luft kann über Wärmeaustauscher (Rekuperatoren) aus den beim Backprozeß entstehenden Abgasen gewonnen werden. Auch ist es möglich, feuchte Backschwaden für das Verfahren einzusetzen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es möglich, der Kinetik des Backprozesses zu jeder Zeit und damit in jeder Backzone zu entsprechen. Qualitätsminderungen der Backwaren, hervorgerufen durch ein falsches oder unkontrolliertes Backklima, werden vermieden.

Durch die Regelung des Backklimas wird die für den Backprozeß erforderliche Dampfmenge bis zu 50% gesenkt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit der Abgaswärmenutzung.

Weiterhin werden mit der Erhöhung des Backeffektes durch gezielte Krustenbildung und beschleunigten Temperaturanstieg in der Gebäckkrume die Aromabildung, Kaubarkeit und Frischhaltung wesentlich verbessert.

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Beispielen erläutert werden.

Ausführungsbeispiele

1. Für einen 25m² Netzbandbackofen mit 2,1 m Netzbandbreite werden gemäß Abb. 1 hinter der Schwadenzone 3 Paar Luftzuführrohre (B) von 50 mm Durchmesser in einem Abstand von 1000 mm direkt unter der Backraumdecke installiert. Jede Rohrhälfte hat 15 Austrittsöffnungen (C) von 12 mm Durchmesser. Über Zuleitungen (D) und Regelorgane (A) gelangt klimatisierte Luft in die Luftzuführrohre (B).

2. Für die Roggenbrotproduktion mit einem Tunnelofen mit 25 m² Backfläche werden 150 m³/h auf 220 bis 24O⁰C erhitzte Luft mit einem Feuchtegehalt von 20 bis 50 g/kg Trockenluft jeweils 500 und 1500 mm hinter der Schwadenzone in den Backraum geleitet. Durch die zugeführte Luftmenge wird ein Überdruck von 5 bis 10 Pa erzeugt. Die Absaugung der überschüssigen feuchten Backluft wird vorteilhaft direkt hinter der Schwadenzone zwischen und/oder hinter den Zuführrohren für die Trockenluft vorgenommen, damit in dieser Schwadenabsaugzone Taupunkttemperaturen unter 6O⁰C erreicht werden.

3. Für die Brötchenproduktion mit einem Tunnelofen mit 50 m² Backfläche werden 200m³/h auf 180 bis 200⁰C erhitzte Luft mit einem Feuchtegehalt von 100 bis 200g/kg Trockenluft 3000 mm und 6000mm hinter der Schwadenzone in den Backraum geleitet. Durch die zugeführte Luftmenge wird ein Überdruck von 10 bis 15 Pa erzeugt. Die Absaugung der überschüssigen feuchten Backluft wird vorteilhaft hinter der Schwadenabsaugzone vorgenommen. Durch die Zuführung feuchterer Luft sollen in der Schwadenabsaugzone Taupunkttemperaturen zwischen 75 und 80⁰C erreicht werden.

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Regelung des Backklimas bei Durchlaufbacköfen, dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren Stellen der Schwadenabsaugzone in Abhängigkeit von der herzustellenden Backware trockene, vorzugsweise erhitzte Luft hoher Feuchte bis zur Erreichung eines Überdruckes von 2 bis 20 Pa über unmittelbar unter der Backtunneldecke angebrachte mit Regelorganen (A) versehene, drehbare, Austrittsöffnungen (C) aufweisende, Düsenrohre oder Luftkanäle (B, E, M) in den Backtunnel eingeblasen wird.
2. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene, vorzugsweise erhitzte Luft oder Luft hoher Feuchte von beiden Seiten des Backtunnels über, in der Mitte mit einerTrennwand versehene, über die gesamte Länge Austrittsöffnungen (C) aufweisende Düsenrohre oder Luftkanäle (B) eingeblasen wird.
3. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene, vorzugsweise erhitzte Luft oder Luft hoher Feuchte nur von einer Seite des Backtunnels über jeweils 2 verschieden lange, am Ende offene Rohre oder Luftkanäle (E) eingeblasen und beim Austritt durch einen Düsenkörper (F) oder vor den Rohren oder Luftkanälen befindliche Prallplatten (P) verwirbelt wird.
4. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene, vorzugsweise erhitzte Luft oder Luft hoher Feuchte nur von einer Seite des Backtunnels über ein, aus zwei unterschiedlich langen Rohren bestehendes, Austrittsöffnungen (C) aufweisendes Rohrpaar (M), von denen das kürzere Rohr über seine gesamte Länge und das längere nur in dem über das kürzere Rohr hinausgehenden Bereich mit Austrittsöffnungen (C) versehen ist, eingeblasen wird.
5. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene, vorzugsweise erhitzte Luft oder Luft hoher Feuchte an mehreren Stellen, die untereinander einen Abstand von 1000...3000mm bzw. 5... 10% der Tunnellänge aufweisen, eingeblasen wird.
6. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung von insbesondere Roggen- und Roggenmischbrot trockene, vorzugsweise auf 300...450°C erhitzte Luft eingeblasen wird.
7. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung von insbesondere Weizenbrot, Weizenkleingebäck und Kastenbrot Luft mit einer Feuchte von 400... 10OOg/kg Trockenluft eingeblasen wird.
8. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Brötchenherstellung zusätzlich im letzten Drittel des Backtunnels auf 18O...22O°C erwärmte, trockene Luft eingeblasen wird.