-
Verfahren und Vorrichtung zum Rösten von Kaffee, Kaffee-Ersatzmitteln
oder anderen Nahrungs- und Genußmitteln im Schwebeverfahren Es sind Verfahren zur
Behandlung von Stoffen im Wirbelbett bekannt.
-
Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Behandeln
von Kaffee od. dgl. im Schweberöstverfahren.
-
Beim Wirbelbett wird eine an sich auf einem Rost ruhende Masse feinverteilten
Materials behandelt, die durch Gase, die durch den Rost treten, zum Wallen gebracht,
also aufgelockert wird.
-
Beim Schweberöstverfahren dagegen findet eine Behandlung des Gutes
völlig losgelöst von einer Unterlage in einem aufwärts ziehenden Luftstrom statt.
-
Die für ein Wirbelbettverfahren bekannte Apparatur ist aus einfachen
physikalischen Gesetzen heraus nicht für ein Schweberöstverfahren verwendbar, weil
der Röstraum in seiner ganzen Höhe den gleichen zylindrischen Querschnitt aufweist,
ein Schweben aber nur in Räumen möglich ist, deren Querschnitt sich nach oben zu
erweitert. Dieser Unterschied zwischen einem Rösten in einem Wirbelbett und einem
solchen in der Schwebe ist aber entscheidend.
-
Beim Schweberöstverfahren hat es sich gezeigt, daß das genaue Konstanthalten
der Temperatur in der Röstluft beim Rösten von Kaffee nicht unerhebliche Nachteile
mit sich bringen kann, weil dabei, was tatsächlich beobachtet wurde, in der Endphase
der Röstung zu hohe Rösttemperaturen in den Kaffeebohnen auftreten können.
-
Dieser Nachteil wird durch das neue Verfahren vermieden, nach dem
die Temperatur des Röstgases durch ein oder mehrere anders temperierte Gase wahlweise
in kontinuierlicher Art geändert wird, ohne daß der Schwebezustand des Röstgutes
während des Austausches eines Teiles des Gases durch ein oder mehrere andere Gase,
die anders temperiert sind, in stärkerem Maße verändert wird. Dabei kann das anders
temperierte Gas das gleiche Gas sein, wie das ursprünglich verwendete.
-
Dieses Verfahren gestattet, die Röstung oder Wärmebehandlung elastisch
den jeweils erforderlichen Bedingungen anzupassen.
-
Wird Kaffee in einem Luftstrom von gegebener Temperatur geröstet,
so kann ein Teil dieses Luftstromes wahlweise durch einen Strom anderer Luft von
anderer Temperatur ersetzt werden. Die Temperatur des Austauschgases muß anders
sein als diejenige des ursprünglich angewandten Gases. Sie kann sowohl höher als
auch tiefer sein. Der Temperaturunterschied und seine Richtung wird gemäß den jeweils
vorliegenden Notwendigkeiten eingestellt.
-
In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird ein Teil des ursprünglich vorhandenen Röstgases gegen ein anders temperiertes
Fremdgas ausgetauscht, beim Rösten von
Kaffee in Luft von bestimmter und konstanter
Temperatur beispielsweise Kohlendioxyd oder Stickstoff od. dgl. von anderer, vorzugsweise
tieferer Temperatur. Hierdurch wird nicht nur der Einfluß von zu heißer Luft auf
den Kaffee vermieden, sondern der Röstvorgang als solcher auch chemisch im Sinne
eines Unterbindens von Verbrennungen gelenkt.
-
An sich könnte die Menge des Austauschgases beliebig sein. Bevorzugt
wird jedoch der Austausch des anders temperierten Gases so vorgenommen, daß die
Gesamtmenge des den eigentlichen Röstraum durchziehenden Gases beim Austausch ganz
oder nahezu unverändert gehalten wird. Das bedingt, daß beim Austausch die Menge
des ursprünglich je Zeiteinheit angewandten Röstgases um die Menge des ausgetauschten
Gases vermindert wird. Wenn es auch nicht erforderlich ist, diese Mengen streng
einander gleich zu machen, so wird. eine angenäherte Gleichheit von Nutzen sein.
-
Die Menge des ausgetauschten Gases und seine Geschwindigkeit werden
zueinander und zu der Menge und Geschwindigkeit des noch verbleibenden ursprünglichen
Röstgases derart in Beziehung gebracht, daß die Tragfähigkeit des gesamten Gasgemisches
für das Röstgut nur wenig oder gar nicht verändert wird.
-
Auch diese Maßnahme technischen Handelns läßt sich in einem weiten
Bereich ändern, so daß gerade hierdurch ein sehr gutes Anpassen an die jeweils vorliegenden
Erfordernisse ermöglicht wird.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht nur auf den Austausch
nur eines anders temperierten Gases beschränkt, vielmehr kann es auch notwendig
werden, im Verlaufe einer Röstung mehrere verschieden temperierte Gase oder das
gleiche Gas von mehreren Temperaturen auszutauschen. Beispielsweise kann es
beim
Rösten von Kaffee im Luftstrom erforderlich werden, die anfänglich hohe Temperatur
des Röstluftstromes zunächst durch den Austausch von kälterer Luft ein wenig herabzusetzen,
um dann in der Endphase der Wärmebehandlung die eigentliche Röstung durch den Austausch
von anders temperiertem, meist kälterem Kohlendioxyd auch chemisch zu beeinflussen.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich auf verschiedene Weise
praktisch durchführen. Eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
besteht in einer Koppelung von in den verschiedenen Gaswegen befindlichen Drossel-
oder Verschlußorganen. Diese Koppelung arbeitet derart, daß die Freigabe oder Erweiterung
eines Weges selbsttätig Veränderungen im Querschnitt, wie Verengungen oder auch
Verschluß, in den anderen Gaswegen bewirkt. Vorzugsweise wird es sich um zwei verschiedene
Gaswege handeln, deren Durchströmung durch diese Koppelung aufeinander abgestimmt
wird.
-
Bevorzugt wird diese Koppelung gemäß den jeweils vorliegenden Verhältnissen
eingestellt, wobei die Bruchteile, zu denen die einzelnen Wege einerseits gedrosselt,
andererseits freigegeben werden, durchaus verschieden sein können. Wird beispielsweise
die eine Drosselklappe um 10 O/o verengt, so braucht deshalb die andere, mit ihr
gekoppelte Drosselklappe nicht unbedingt um 10 °/o erweitert zu werden. Sie kann
vielmehr beispielsweise nur um 8 ovo erweitert werden. Das richtet sich nach den
jeweils vorhandenen Anordnungen, insbesondere Widerständen in den Leitungen.
-
Die Koppelung der Drossel- oder Abstellorgane geschieht gemäß der
Erfindung über stufenlos wirkende Steuerorgane, die den Grad der Drosselung oder
Freigabe regeln. In den Fig. 1 bis 4 sind einige Ausführungsbeispiele für Anordnungen
zur DurchTührung des Verfahrens gemäß der Erfindung gegeben.
-
In den Figuren bedeuten 10 und 11 die zu dem Röster führenden Rohrleitungen,
durch die zwei verschieden temperierte Gasströme ziehen, 12 und 13 Drosselklappen
oder Absperrvorrichtungen, 14 ein pneumatisch betriebenes Regelorgan, mit dessen
Hilfe zunächst die Drosselklappe 12 verschieden eingestellt werden kann, 15 das
stufenlos wirkende Steuerorgan, das über die beiden Hebel 16 und 17 und die Gestänge
18 und 19 die Drosselorgane 12 und 13 miteinander koppelt und 20 eine Führung für
das Gestänge 19. Der Drehpunkt 21 des Steuerorgans 15 kann in einem ortsfesten Schlitz
22 in horizontaler oder nahezu horizontaler Richtung verstellt werden. Hierdurch
wird die Koppelung der beiden Drosselorgane 12 und 13 in quantitativer Hinsicht
verändert. Nur wenn die beiden Drehpunkte 23 und 24 der beiden Gestänge 18 und 19
in den Schlitzen 25, 26 des Steuerorgans 15 gleich weit von seinem Drehpunkt21 entfernt
sind, wird das Organ 12 beispielsweise um den gleichen Betrag geöffnet, wie das
Organ 13 geschlossen wird.
-
Sind die Drehpunkte 23, 24 des Gestänges 18, 19 verschieden weit vom
Drehpunkt 21 des Steuerorgans 15 entfernt, dann ändert das Organ 13 seine Stellung
zu einem anderen Betrage als das Organ 12.
-
Diese Maßnahme ermöglicht es, den Grad der Koppelung während des
Betriebes zu ändern und den jeweilig vorliegenden Erfordernissen anzupassen. Diese
Änderung des Grades der Koppelung zwischen den beiden oder zwischen mehreren Gaswegen
ist nicht auf die in den Fig. 1 bis 3 gezeichneten mechanischen Vorrichtungen beschränkt,
sie stellt vielmehr eine allgemeine Maßnahme im Sinne der Erfindung dar.
-
Durch diese Maßnahme ist es beispielsweise möglich, dem verschiedenen
Strömungswiderstand in den
beiden Rohrleitungen 10 und 11 Rechnung zu tragen.
-
Die Vorrichtung zum Verschieben des Drehpunktes 21 im Schlitz 22 wird
daher bevorzugt so ausgebildet, daß sie leicht und in ihrem Betrage meßbar von einer
zentralen Bedienungsstelle der ganzen Röstanlage aus betrieben und auch in eine
Automatik eingeschaltet werden kann.
-
Zur Erleichterung und Verfeinerung dieser Abstimmung der beiden Gasströme
auf verschiedene Strömungswiderstände sind in den Fig. 2 und 3 statt der geradlinigen
und in gleicher Richtung liegenden Gleitschlitze 25 und 26 der Fig. 1 nach beliebigen
Kurven gebogene Schlitze angegeben, deren Richtung voneinander verschieden ist.
-
Die in den Fig. 1 bis 3 angedeuteten Koppelungen der Drosselorgane
12 und 13 über die Steuerorgane 15 sind natürlich nicht die einzigen Möglichkeiten
der stufenlosen Koppelung von zwei oder mehreren Drosselorganen. Es lassen sich
hierzu elektrische Antriebe über entsprechende Rel aissteuerungen angeben oder andere
pneumatisch betriebene Koppel ungen u. dgl.
-
Gemäß der Erfindung wird die Temperatur des Röstgasstromes durch
Austausch von anderen, anders temperierten Gasströmen geändert. Es ist also erfindungsgemäß
möglich, die einzelnen Gasströme - den eigentlichen Röstgasstrom und die ihm zuzumischenden
anderen Gasströme - verschiedenen Quellen zu entnehmen, beispielsweise aus verschiedenen
Gebläsen.
-
Bei der sehr großen Empfindlichkeit des Schwebezustandes gegenüber
den Gasmengen und Gasgeschwindigkeiten ist es dabei erforderlich, die verschiedenen
Gebläse in ihrer Wirkung genauestens aufeinander einzustellen und zu halten. Eine
solche Maßnahme erfordert viel Aufsicht und zusätzliche Regelorgane.
-
Gemäß der Erfindung werden daher die zur Anwendung gelangenden Gas
ströme aus einem einzigen Gasstrom abgezweigt und dann auf ihrem weiteren Wege zur
Röstapparatur einer verschiedenen Wärmebehandlung unterworfen. Durch diese Maßnahme
wird eine möglichst gleichförmige Strömung im Röster erzielt.
-
In Fig. 4 ist eine solche Verzweigung der Gasströme schematisch wiedergegeben.
Ein Gebläse 27 erzeugt einen Gasstrom, beispielsweise Luftstrom, der zunächst in
die allgemeine Rohrleitung 28 eintritt, sich aber dann in die Rohrleitungen 10 und
11 verzweigt.
-
Der Gasstrom in der Rohrleitung 10 wird in einem Ofen 29 erhitzt und
gelangt über das Drosselorgan i2 und das T-Stück 30 in den unteren Teil des Rösters
3i und von dort in den eigentlichen Röstraum 32, in dem das Gut in Schwebe geröstet
wird. Der Gasstrom in der Rohrleitung 11 wird nicht erhitzt. Er gelangt kalt über
das Drosselorganl3 und das T-Stück30 ebenfalls in den unteren Teil des Rösters 3i.
Die Mengen der einzelnen Gasströme sind durch die Stellungen der beiden Drosselorgane
12 und 13 bestimmt. Diese Drosselorgane sind erfindungsgemäß miteinander durch das
Steuerorgan 15 gekoppelt.
-
Die Mischung der Gasströme erfolgt im T-Stück 30, doch lassen sich
auch andere Orte des Mischens wählen. Bevorzugt wird das Mischen im T-Stück, das
möglichst nahe an die Eintrittsstelle der Gase in den Röster kurz vor die beim Entleeren
des Röstgutes zu betätigende Absperrklappe 33 gelegt ist.