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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gerätes zur Wärmebehandlung von Lebensmitteln, welches einen Abdampfkondensator besitzt, und einen zugehörigen Abdampfkondensator, insbesondere die Behandlung von Schwadenabluft (Luft-Wasserdampf-Gemisch) von Backöfen und Dampfgargeräten, vorrangig in Aufstellsituationen, die ein direktes Ableiten des Schwadens nach draußen nicht vorsehen, beispielsweise Ladenbacköfen.
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Bei der Wärmebehandlung von Lebensmitteln, beispielsweise dem Backen, wird bei Erfordernis Wasserdampf dem Prozess zugeführt. Diese, als auch die in den Lebensmitteln enthaltene Feuchtigkeit, wird bei der Wärmebehandlung zu einem Teil wieder frei und entweicht aus dem Gerät mittels eines Abdampfabganges. In den Abdampfleitungen und im eventuell vorhandenen Abdampfkondensator kondensiert ein erheblicher Teil und wird in den Kondensatleitungen abgeführt.
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Nach Stand der Technik funktioniert ein Abdampfkondensator im Bereich von Backöfen, Dampfgargeräten und ähnlichen Geräten so, indem der heiße Schwaden in einem Wärmetauscher gekühlt wird, wobei die enthaltene Wärmeenergie zum Teil unter Verwendung von Hilfsstoffen, z. B. Luft oder Wasser, an die kühlere Umgebung abgeführt wird. Durch die Temperatursenkung des Schwadens kondensiert Wasser aus. Die normale Funktionsweise eines Abdampfkondensators ist die Kühlung des etwa 100–150°C heißen Schwadens im Wärmetauscher auf Temperaturen deutlich unter 100°C, bis z. B. 70°C. Die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf aufzunehmen, nimmt unter 100°C mit sinkenden Temperaturen stark ab. Während in 100°C heißer Luft noch max. 588 g Wasser pro Kubikmeter enthalten sind (= 100% relative Feuchte), können es z. B. bei 70°C nur noch 197 g/m3 sein. Die Differenz, hier 66% der Wassermenge, kondensiert unter starker Wärmeabgabe aus.
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Dieses Verfahren wird insbesondere angewendet, wenn der Schwaden anschließend direkt an die unmittelbare Umgebung des Aufstellortes abgegeben wird und hier eine zu hohe Feuchtigkeitszufuhr vermieden werden soll.
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In
DE 10 2004 004 826 A1 wird eine Einrichtung zur Kühlung von Wrasen mit einem in einem Kühlbereich angeordneten Wärmetauscher beschrieben, dem der Wrasen zugeführt und von dem der gekühlte Wrasen abgeführt wird. Dadurch, dass eine Umleitung um den Kühlbereich vorhanden ist, durch die wahlweise wenigstens ein Teil des Wrasens geführt wird, soll die Einrichtung bei gegebener maximaler Kühlleistung des Wärmetauschers auch bei sehr großen Wrasenmengen zuverlässig und mit optimalem Wirkungsgrad betrieben werden können.
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Bei der
DE 10 2008 052 117 A1 wird über zwei Wärmetauscher und einen Speicher Wärmeenergie von einem Heißbereich des Gargerätes zum zulaufenden Trinkwasser transportiert. Der sich anschließende Verdampfer benötigt daher weniger Energie, um den Garprozess zu ermöglichen.
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DD 270 362 A1 betrifft ein Verfahren zur Schwadenwärmenutzung bei Backöfen mit dem Ziel, durch Wahl und Anordnung von Wärmeüberträgern ein aufzuheizendes Sekundärmedium wie z. B. Gebrauchswarmwasser mit einer möglichst hohen Austrittstemperatur zu erhalten.
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All den vorgenannten Lösungen haftet der Nachteil an, dass es bei Austritt des gekühlten Schwadens in die deutlich kühlere Umgebungsluft beim Vermischen mit dieser zur weiteren Abkühlung des Schwadens und damit nahezu zwangsläufig zur Kondensation kommt. Es bilden sich Wassertröpfchen, die sich z. B. an Wänden am Aufstellungsort niederschlagen und auf diese Weise zu feuchten Wänden und Schimmelbildung sowie zu Feuchteschäden an Einbauten führen können. Eine typische Aufstellung von Backstationen in Ecken oder Nischen verschärft diese Probleme.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Gerätes zur Wärmebehandlung von Lebensmitteln, welches einen Abdampfkondensators besitzt, sowie einen zugehörigen Abdampfkondensator vorzuschlagen, durch die die Bildung sichtbaren Nebels in Form kondensierender Wassertröpfchen in der Umgebung des Aufstellortes weitgehend verhindert und damit ein Überfeuchten dieser Bereiche vermieden werden kann. Der Abtransport von Luft mit erhöhten gasförmigen Wasseranteilen, z. B. über übliche Be- und Entlüftungssysteme, wird ermöglicht. Die Lösung soll mit geringem Aufwand realisierbar, energetisch günstig und wenig störanfällig sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Verfahrensanspruches 1 sowie des Vorrichtungsanspruches 5 gelöst. Ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 und 6 bis 7 beschrieben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zum Betrieb eines Gerätes zur Wärmebehandlung von Lebensmitteln, welches einen Abdampfkondensators besitzt, bei dem die anfallenden heißen Backschwaden einen Wärmetauscher durchlaufen, in welchem Wärmeenergie an ein Kühlmedium abgegeben und Wasserdampf auskondensiert wird. Erfindungsgemäß wird den gekühlten Backschwaden über eine zusätzliche Wärmetauscherfläche wieder Wärme zugeführt.
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Die gekühlten Backschwaden werden dabei so weit erhitzt, bis deren relative Luftfeuchte weniger als 100% beträgt.
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Die Wiederaufwärmung des gekühlten Backschwadens kann entweder direkt durch den im Wärmetauscher ankommenden heißen Backschwaden oder durch das erhitzte Kühlmedium erfolgen.
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Wenn das Kühlmedium Luft ist, kann der wieder erwärmte Backschwaden mit der Kühlabluft des Wärmetauschers mindestens teilweise vermischt werden. Dadurch kann auch ein kontinuierlicher Abtransport des anfallenden Backschwadens bis in weiter entfernte Bereiche erfolgen.
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Der Abdampfkondensator besteht aus einem Wärmetauscher zur Entfeuchtung von in einem Gerät zur Wärmebehandlung von Lebensmitteln anfallenden Backschwaden. Der Wärmetauscher besitzt einen an sich bekannten ersten Wärmetauscherbereich, in dem heißer Backschwaden über eine Wärmeaustauscherfläche mittels eines zugeführten Kühlmediums abkühlbar ist. Erfindungsgemäß besitzt der Wärmetauscher einen zweiten Wärmetauscherbereich, in dem der gekühlte Backschwaden wieder erhitzbar ist.
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Der zweite Wärmetauscherbereich ist entweder im Zugangsbereich des ankommenden heißen Backschwadens oder im Abstrombereich des erhitzten Kühlmediums angeordnet.
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Die Funktionsweise ist wie folgt:
Der heiße Backschwaden durchläuft zuerst einen in bekannter Weise funktionierenden Wärmetauscher und gibt dort die Wärmeenergie an das Kühlmedium ab. Als Kühlmedium dient vorzugsweise Luft. Statt Luft kann jedoch auch Wasser als Kühlmedium eingesetzt werden.
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Im Wärmetauscher kondensiert anteiliger Wasserdampf aus, da das Vermögen der Luft, Wasserdampf zu enthalten, mit sinkender Temperatur stark abnimmt. Nach dieser Abkühlphase hat der Backschwaden eine relative Feuchte von 100%, da nur Anteile über 100% auskondensieren. Jetzt wird dem gekühlten Schwaden über eine zusätzliche Wärmetauscherfläche in einem zweiten Wärmetauscherbereich wieder Wärme zugeführt z. B. direkt durch den ankommenden heißen Schwaden oder auch durch das erhitzte Kühlmedium des ersten Wärmetauscherbereiches. Die zugeführte Wärme führt zur Temperaturerhöhung und damit zum Sinken der relativen Feuchte des Schwadens, da diese temperaturabhängig ist, der im Schwaden enthaltene Wasseranteil aber konstant bleibt. Die Temperaturerhöhung sollte vorzugsweise mehr als 10°C betragen. Jetzt kann die Schwadenabluft entweder direkt an die Umgebung abgeführt werden oder zur Verbesserung der Wirksamkeit z. B. vorher noch mit dem Abluftstrom aus dem ersten Wärmetauscherbereich gemischt werden.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es ermöglicht wird, den Feuchtigkeitsanteil des beim Backprozess entstehenden heißen Schwadens möglichst vollständig aus dem Aufstellbereich der Backöfen und sonstiger Gargeräte wegzutransportieren. Dabei ist es besonders günstig, dass die beschriebenen Effekte in Bezug auf den vorhandenen Wärmetauscher keinerlei zusätzlichen Energieeinsatz benötigen. Die Baukosten erhöhen sich nur geringfügig durch zusätzlich erforderliche Wärmetauscherflächen. Es sind keine beweglichen Teile erforderlich und die Anordnung ist nicht störanfällig.
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Nachfolgend wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 Wiedererwärmung des gekühlten Backschwadens indirekt durch den heißen Backschwaden
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2 Wiedererwärmung des gekühlten Backschwadens durch das erwärmte Kühlmittel des Wärmetauschers
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In einem Gerät zur Wärmebehandlung von Lebensmitteln, beispielsweise einem Ladenbackofen, sollen die anfallenden heißen Backschwaden 4 in einem Abdampfkondensator entfeuchtet und so weit abtransportiert werden, dass der Aufstellort möglichst trocken bleibt und z. B. Schimmelbildung vermieden wird.
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Ein erstes Ausfühungsbeispiel ist in 1 dargestellt. Es zeigt einen als Abdampfkondensator dienenden Wärmetauscher 1, dem die heißen Backschwaden 4 in einem Wärmetauscherzugangsbereich 9 zugeleitet werden. Der hier etwa 130°C heiße Backschwaden 4 wird in den Kühlrippen 11 eines ersten Wärmetauscherbereiches 2 durch einen als Kühlmedium dienenden Kühlluftstrom 6 auf eine Temperatur von etwa 70°C abgekühlt. Die Kühlabluft 7 hat sich etwa auf eine Temperatur von 95°C erwärmt und wird in den Umgebungsbereich des Ladenbackofens abgeleitet. Durch die Temperatursenkung des heißen Backschwadens 4 kondensiert etwa 2/3 der enthaltenen Wassermenge aus. Der Wärmetauscher ist so konstruiert, dass ein Teil der Wärmetauscherfläche dafür vorgesehen ist, den auf ca. 70°C gekühlten Backschwaden 5 wieder zu erwärmen. Der Backschwaden wird dazu im ersten Wärmeaustauscherbereich 2 mittels Leitblechen 12 so geleitet, dass der gekühlte Backschwaden 5 anschließend einen zweiten Wärmetauscherbereich 3 durchströmt. Dieser zweite Wärmetauscherbereich 3 ist Teil des Gehäuses des Wärmetauschers 1 und im Zugangsbereich 9 des Wärmetauschers 1 angeordnet. Hier wird der gekühlte Backschwaden 5 direkt durch den Eintrittsbereich des heißen Backschwadens 4 geführt und indirekt durch den heißen Backschwaden 4 wieder erwärmt. Die relative Luftfeuchtigkeit des gekühlten Backschwadens 5 von 100% wird nach dem Durchlauf des zweiten Wärmetauscherbereiches 3 und einer Erwärmung auf ca. 90°C auf unter 50% reduziert. Nun kann der wieder erwärmte Backschwaden 8 über eine längere Zeit zu entfernteren Orten transportiert werden, ohne dass es zu Dampfbelästigungen kommt.
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Dies ist die effektivste Variante, da sich der heiße Backschwaden 4 durch Wärmeabgabe hier bereits teilweise abkühlt und dadurch im ersten Wärmetauscherbereich 2 noch weiter heruntergekühlt werden kann.
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Eine weitere mögliche Variante ist in 2 dargestellt. Es ist wieder ein als Abdampfkondensator dienender Wärmetauscher 1 dargestellt, dem die heißen Backschwaden 4 zugeleitet werden. Der hier etwa 130°C heiße Backschwaden 4 wird in den Kühlrippen 11 eines ersten Wärmetauscherbereiches 2 durch einen als Kühlmedium dienenden Kühlluftstrom 6 auf eine Temperatur von etwa 70°C abgekühlt. Durch die Temperatursenkung des heißen Backschwadens 4 kondensiert wieder etwa 2/3 der enthaltenen Wassermenge aus.
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Der Wärmetauscher ist so konstruiert, dass ein Teil der Wärmetauscherfläche dafür vorgesehen ist, den auf ca. 70°C gekühlten Backschwaden 5 wieder zu erwärmen. Der Backschwaden wird dazu aus dem ersten Wärmeaustauscherbereich 2 in einen separaten zweiten Wärmetauscherbereich 3 geleitet. Dieser zweite Wärmetauscherbereich 3 kann wieder Teil des Gehäuses des Wärmetauschers 1 und im Abstrombereich 10 der Kühlabluft 7 angeordnet sein.
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Hier wird der gekühlte Backschwaden 5 durch den Abstrombereich 10 der auf etwa 95°C erwärmten Kühlabluft 7 geleitet und wieder erwärmt. Die relative Luftfeuchtigkeit des gekühlten Backschwadens 5 von 100% wird nach dem Durchlauf des zweiten Wärmetauscherbereiches 3 und einer Erwärmung auf ca. 80°C auf unter etwa 68% reduziert.
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Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass damit die Wärmeenergie der Kühlabluft 7 genutzt werden kann.
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Durch den wieder erwärmten Backschwaden 8 sinkt dessen relative Luftfeuchtigkeit bei gleichbleibendem Dampfgehalt deutlich. Ein Auskondensieren erfolgt deutlich später. Dadurch kann zum einen die Schwadenabluft weiter vom Wärmebehandlungsgerät weg transportiert werden, bevor Feuchtigkeit auskondensiert. Es steht mehr Zeit zur Verfügung, in der sich die Schwadenabluft mit der Kühlabluft und der in der Regel trockeneren Umgebungsluft mischt. Der Aufstellort bleibt trockener und so kann z. B. Schimmelbildung vermieden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wärmetauscher
- 2
- erster Wärmetauscherbereich
- 3
- zweiter Wärmetauscherbereich
- 4
- heißer Backschwaden
- 5
- gekühlter Backschwaden
- 6
- Kühlmedium (Kühlluftstrom)
- 7
- Kühlmedium (Kühlabluft)
- 8
- erwärmter Backschwaden
- 9
- Zugangsbereich
- 10
- Abstrombereich
- 11
- Kühlrippen
- 12
- Leitblech
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004004826 A1 [0005]
- DE 102008052117 A1 [0006]
- DD 270362 A1 [0007]
