DE112016000886T5 - Gesteuerte Keimvorrichtung - Google Patents

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Wayne E. Carpenter
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    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs

Abstract

Die hier offenbarten Ausführungsformen betreffen ein computergesteuertes Keimsystem, das um ein rotierendes Gefäß herum gebaut ist, in dem ein Keimprozess stattfindet. Das System umfasst automatisierte Steuerungen für Luftstrom, Wasserströmung, Temperatur und Gefäßrotation.

Description

  • QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/119,889, eingereicht am 24. Februar 2015, deren Inhalt durch Verweis hier aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • Mälzen ist ein altes Verfahren, das seit Tausenden Jahren durchgeführt wird, um Körner für den menschlichen Verbrauch zu verarbeiten, und wird am häufigsten auf Gerste angewandt, um Malz zu erzeugen, eine grundlegende Zutat von Bier und einigen Arten von Whiskey. Das Korn wird zunächst gewaschen und auf eine Weise eingeweicht, die einen Keimvorgang induziert. Das gekeimte Korn wird für eine vorgeschriebene Dauer ruhen gelassen, bevor das teilweise gesprossene Korn, aus dem das Malzprodukt gewonnen wird, durch Beaufschlagung von Wärme getrocknet wird. Das Malz kann anschließend vor herkömmliche Back-, Brau- und Distilliervorgänge verwendet werden, oder für einen breiten Einsatz in der Lebensmittelherstellung zu Pulver oder Sirup weiterverarbeitet werden. Diese letzten Schritte werden nicht als Teil des Mälzverfahrens angesehen.
  • Richtiger Zeitpunkt, Temperatur und weitere Prozessparameter beim Mälzen sind dermaßen abhängig von der speziellen Kornart, dem spezifischen Zustand des Frischkorns sowie die beabsichtigten geschmacklichen Eigenschaften des endgültigen Malzprodukts, dass es typischerweise einem ausgebildeten Handwerker, dem Mälzer, oblag, die Prozesse von Anfang bis Ende zu beaufsichtigen. Die Mälzsysteme entwickelten sich von einfachen Körben, in denen das Korn während des Einweichens, Keimens und Freilufttrocknens gelagert wurde, hin zu höher entwickelten Mälzereien, die den höchsten Entwicklungsstand des Tennenmälzens, des vom 17. bis zum 19. Jahrhundert am weitesten verbreiteten Systems, darstellten. Beim Tennenmälzen wird das Korn in großen Gefäßen eingeweicht und keimen gelassen und dann vom Mälzer mithilfe von Rechen und Schaufeln auf einem speziell konzipierten Boden ausgebreitet und gewendet. Der Mälzer stützt sich beim Einsatz von Wasser, Luft und Wärme im Zuge der verschiedenen Prozessstufen auf seine Erfahrung und seine Fachkenntnisse, um das gewünschte Malzprodukt zu erhalten.
  • Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts existieren zahlreiche mechanische Mälzsysteme, gemäß dem aktuellen Stand der Technik geht jedoch der Trend hin zu Mehrstufensystemen. Während die meisten modernen Systeme Computersteuerungen verwenden, um den Malzprozess zu automatisieren, erfordern sämtliche Systeme nach wie vor, dass der Benutzer über erhebliche handwerkliche Kenntnisse verfügt, um ein hochwertiges Malzprodukt zu erzeugen.
  • KURZFASSUNG
  • Die hier offenbarten Ausführungsformen betreffen ein automatisiertes System zur Keimung und Sprossung von Korn für verschiedene Anwendungen, einschließlich Mälzen. Spezifische Ausführungsformen betreffen eine computerbasierte Maschine, in der die Keimung, die Sprossung und das Mälzverfahren stattfinden. Mindestens eine Ausführungsform umfasst ein computergesteuertes System, das um eine einzige rotierende Galland-Typ-Trommel herum gebaut ist, in der Einweich-, Keimungs-, Sprossungs- und Trocknungsvorgänge stattfinden können. Das System kann elektrisch angetrieben sein, während das System externe Wasser- und Luftquellen erfordern kann; das System kann über die Konzeption der Trommel und/oder einen Energie-Rückgewinnungs- und Austauschzyklus im geschlossenen Kreislauf ein im Vergleich zu bestehenden Keimungssystemen nie dagewesenes Ausmaß an Energieeffizienz erreichen.
  • Ausführungsformen können eine Bandbreite von Maschinen mit einem Fassungsvermögen von 50 Pfund bis über 40.000 Pfund Malz pro Charge aufweisen. Die anvisierte Kapazität wirkt sich auf die physikalischen Dimensionen des Keimungssystems sowie die Anforderungen an das Volumen und den Durchsatz der externen Ressourcen aus. Die physikalischen Dimensionen sowie die Anforderungen an das Volumen und der Durchsatz der externen Ressourcen können jedoch angepasst werden, um eine beliebige geeignete Chargengröße aufzunehmen.
  • Für ein umfassenderes Verständnis der Art sowie der Vorteile der vorliegenden Erfindung wird auf die nun folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verwiesen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht der Rückseite einer automatisierten Keimvorrichtung gemäß Ausführungsformen.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht der Vorderseite der automatisierten Keimvorrichtung von 1.
  • 3A ist eine perspektivische Ansicht eines Teilausschnitts einer Trommelkomponente der automatisierten Keimvorrichtung von 1–2.
  • 3B ist eine schematische Seitenansicht der Trommelkomponente der automatisierten Keimvorrichtung von 1–2 und 3A.
  • 4 ist eine schematische Draufsicht der automatisierten Keimvorrichtung von 1–2.
  • 5A ist eine schematische Ansicht der Vorderseite der automatisierten Keimvorrichtung von 1–2.
  • 5B ist eine schematische Ansicht der Rückseite der automatisierten Keimvorrichtung von 1–2.
  • 6 ist eine schematische Ansicht von Komponenten eines Belüftungssystems der automatisierten Keimvorrichtung von 1–2.
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das ein System zu Betreiben einer automatisierten Keimvorrichtung entsprechend Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das Luft- und Wasserzyklen zur Verwendung in einer automatisierten Keimvorrichtung entsprechend Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 9 ist ein Blockdiagramm, das eine Softwareumgebung zum Betreiben einer automatisierten Keimvorrichtung entsprechend Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 10 ist ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Keimprozess zur Verwendung in einer automatisierten Keimvorrichtung entsprechend Ausführungsformen veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zur Erklärung werden spezifische Konfigurationen und Details ausgeführt, um ein umfassendes Verständnis der Ausführungsformen zu ermöglichen. Wie Fachleute allerdings erkennen werden, kann die vorliegende Erfindung ohne die spezifischen Details in die Praxis umgelegt werden. Ferner können bekannte Merkmale weggelassen oder vereinfacht werden, um die beschriebene Ausführungsform verständlicher zu gestalten.
  • Ausführungsformen betreffen eine Vorrichtung zum Mälzen von Korn, die eine rotierbare Trommel, welche eine Korncharge aufnehmen kann, umfasst. Eine Vorrichtung zum Mälzen von Korn kann einen Luftkanal in der rotierbaren Trommel, um eine Luftströmung in die Trommel einzubringen, sowie eine Anordnung von Röhren in der rotierbaren Trommel zum Abziehen einer Luftströmung aus der Trommel umfassen. In einigen Fällen kann die Anordnung von Röhren verwendet werden, um die Luftströmung in die Trommel einzubringen, wobei ein zentraler Luftkanal zum Abziehen der Luftströmung verwendet wird. Eine Luftrotationseinheit kann den Luftkanal mit einer Eingangsluftströmung verbinden und die Anordnung von Röhren mit einem Auslass zum Auslassen der Luft verbinden. Ein Wassereinlassrohr kann in der Trommel angeordnet sein, um eine Einlasswasserströmung in die rotierbare Trommel einzubringen, und ein Wasserauslass kann in die rotierbare Trommel eingebracht sein, um eine Auslasswasserströmung abzuziehen. Eine Wasserrotationseinheit kann das Wassereinlassrohr mit einem Wassereinlass verbinden und das Wasserauslassrohr mit einem Wasserauslass verbinden. Die rotierbare Trommel kann Luft- und Wasserströme über den Luftkanal, die Anordnung von Röhren, das Wassereinlassrohr und das Wasserauslassrohr unter der Steuerung eines computerbasierten Steuersystems aufnehmen und auslassen. Das computerbasierte Steuersystem kann ferner die Rotation der rotierbaren Trommel steuern sowie Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt der Luft- und Wasserströme in der Trommel steuern, um das Korn optimal zu mälzen.
  • Ausführungsformen können ein Verfahren zum Mälzen von Korn in einer Keimvorrichtung wie oben beschrieben betreffen. Zum Beispiel kann ein Verfahren zum Mälzen von Korn das Befüllen einer Keimvorrichtung mit einer Korncharge umfassen. Die Korncharge kann durch einen Waschzyklus gewaschen werden. Die Korncharge kann in einer Wasserströmung eingeweicht werden, oder durch Eintauchen in Wasser in der Trommel eingeweicht werden, bis die Korncharge einen vordefinierten Feuchtigkeitsgehalt erreicht. Die Korncharge kann gespült und belüftet werden. In einigen Fällen kann die Korncharge belüftet werden, was ein Belüften bei vordefinierter Temperatur und Feuchtigkeit durch Leiten einer Luftströmung bei vordefinierter Temperatur und Feuchtigkeit durch die Körner in der Trommel umfassen kann. Die Korncharge kann durch Darren bei hohen Temperaturen auf einen vordefinierten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet werden. Die Korncharge kann in der Trommel gekühlt und aus der Vorrichtung entnommen werden. Jeder einzelne oder sämtliche der obigen Schritte kann entsprechend entweder einer Voreinstellung oder einer benutzerdefinierten Abfolge von Schritten wiederholt werden und kann basierend auf einem physikalischen Parameter des Korns oder der Vorrichtung (z.B. Kornfeuchtigkeitsgehalt, Luft- oder Wassertemperatur oder Zeitmessung) durchgeführt werden. Die Trommel kann während der oben genannten Handlungen oder einer Auswahl davon rotiert werden.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen die gleichen Bezugszahlen in den verschiedenen Ansichten durchgehend die gleichen Teile darstellen, zeigt 1 eine perspektivische Ansicht der Rückseite einer automatisierten Keimvorrichtung 100, die eine rotierbare Galland-Typ-Trommel 102 umfasst, die durch einen Rahmen 112 verbunden und gelagert werden kann. Die Trommel 102 kann gemäß Ausführungsformen über einen Elektromotor 114 rotiert werden.
  • Lufthandhabungsmerkmale können bereitgestellt sein, um Luft in die Trommel 102 zu leiten und/oder daraus zu abzuziehen. Zum Beispiel kann zum Abziehen von Luft aus der Trommel 102 die Trommel Luft über eine Rotationseinheit 104 im Ende der Trommel Luft aufnehmen und ausstoßen. Die Luftrotationseinheit 104 kann fluidisch mit einer Zyklonanordnung 108 und einem Gebläse 106 verbunden sein. Das Gebläse 106 kann Luft aus der Luftrotationseinheit 104, d.h. Abluft vom Inneren der Trommel 102, abziehen und bewirken, dass die Abluft in der Zyklonanordnung 108 zirkuliert, um Teilchen und/oder Trümmer aus der Abluft abzuscheiden. Die Abluft kann durch ein Umleitelement 156 geleitet werden, das eine aus einer Ausstoßklappe 158 und einer Rückführklappe 184 bestehende Oberklappenanordnung umfassen kann. Die Rückführklappe 184 kann angeordnet sein, um ein Hindurchtreten durch einen ersten Auslass des Umleitelements 156 zu blockieren oder zuzulassen, und die Ausstoßklappe 158 kann angeordnet sein, um das Hindurchtreten durch einen zweiten Auslass des Umleitelements zu blockieren oder zuzulassen. Das Umleitelement 156 kann selektiv die Luft vom Gebläse 106 in einen Wärmetauscher 116, in einen Rekuperator 118 und anschließend zu einer Entlüftung 172, oder beides leiten.
  • Wie bereits erwähnt, umfassen Ausführungsformen ein Lufteinlasssystem für die Trommel 102. Zum Beispiel kann der Rekuperator 118 einen Lufteinlass 174 umfassen, der angeordnet ist, um Luft aus der Umgebung aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen ist der Lufteinlass 174 angeordnet, um eine Einlassluftströmung in eine Gegenströmungsanordnung zu leiten, wenn Abluft aus dem Auslass 172 austritt. Die Einlassluftströmung vom Rekuperator 118 kann über eine Einlassklappe 170 in den Wärmetauscher 116 gezogen werden. Die Luftströmung aus dem Wärmetauscher 116 kann über die Luftrotationseinheit 104 separat von der Abluftströmung in die Trommel 102 geleitet werden.
  • In der in 1 gezeigten Ausführungsform 120 ist ein Steuerungsgehäuse 120 zum Verbinden eines Steuersystems mit Aspekten der Vorrichtung umfasst. Zum Beispiel können über ein Computersystem, das teilweise im Steuerungsgehäuse 120 aufgenommen ist, die Lufteinlass- und Luftauslasssysteme überwacht und die Temperatur aufrechterhalten werden. Das Steuerungsgehäuse 120 kann zum Steuern einer Luftströmungsrate mit dem Gebläse 106, zum Steuern von Aspekten des Luftkreislaufs mit den Klappenanordnungen 158, 184 und 170, zum Steuern einer Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 102 mit dem Motor 114, zum Steuern einer Wasserströmungsrate in der Trommel 102 mit der Wasserpumpe 122 (2) sowie mit Ventilen und Sensoren in der Vorrichtung elektrisch verbunden sein, wie unter Bezugnahme auf die Systeme von 7–8 weiter beschrieben werden wird.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Rückseite der automatisierten Keimvorrichtung nach 1. Eine Wasserrotationseinheit 128 am Ende der Trommel 102 entgegengesetzt zu der Luftrotationseinheit 104 verbindet Installationen für ein Wasseruntersystem mit der Trommel 102. In Bezug auf das Wasseruntersystem verbindet die Wasserrotationseinheit 128 ein Wassereinlassrohr 162 und ein Wasserauslassrohr 164 mit der Trommel 102. Das Wassereinlassrohr 162 und das Wasserauslassrohr 164 können beide durch einen Wasserwärmetauscher 110 hindurchtreten. In einigen Ausführungsformen kann das Wasserauslassrohr 164 oder ein Abschnitt des Wasserauslassrohrs am Wärmetauscher 110 vorbeilaufen. Eine Wasserpumpe 122 kann über den Wärmetauscher 110 und die Wasserrotationseinheit 128 einen Wasserstrom in die Trommel 102 leiten. In einigen Ausführungsformen kann die Wasserpumpe 122 eine Wasserströmung am Wärmetauscher 110 vorbei in die Trommel 102 leiten. Eine Benutzerschnittstelle 124 kann auf einer geeigneten Außenfläche der Vorrichtung 100 angeschlossen und konfiguriert sein, um zur Eingabe von Benutzerbefehlen für das Steuerungsgehäuse 120 in Koordination mit dem Steuerungsgehäuse 120 zu arbeiten. Eine Einfüll-/Entnahmetür 126 ist an einem Ende der Trommel, versetzt von der Wasserrotationseinheit 128, angeordnet und kann betätigt werden, wenn die Trommel angehalten wird, um Zugang zu ihrem Inneren zum Einfüllen und Entnehmen von Korn zu bereitzustellen.
  • 3A zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Trommel 102, die eine geradlinige Innentrommel 136 aufnimmt, gemäß Ausführungsformen. Rotationseinheiten sind außerhalb der Innentrommel an jedem Ende befestigt. Eine Luftrotationseinheit 104 verbindet die Trommel 102 mit dem Luftuntersystem, das eine Luftsammelleitung 132 und einen Mittelkanal 138 umfasst. Eine Wasserrotationseinheit 128 entgegengesetzt zu der Luftrotationseinheit 104 verbindet das Innere der Trommel 102 mit dem Wasseruntersystem, das das Wassereinlassrohr 162 (2) und das Auslassrohr 164 (2) umfasst. Die Rotationseinheiten 104, 128 können es der Trommel 102 ermöglichen, während des Rotierens gelagert zu sein, während Luft und Wasser durch die Trommel zirkulieren.
  • Der poröse Mittelkanal 138 kann durch den Mittelpunkt der Innentrommel 136 verlaufen und an jedem Ende befestigt sein. Die Luftsammelleitung 132 ist an einem Ende der Innentrommel 136 befestigt und endet an einer radialen Anordnung 134 von porösen Röhren, die entlang der Länge des Inneren der Innentrommel verlaufen. In Ausführungsformen können der Mittelkanal 138 und/oder die radiale Anordnung 134 von porösen Röhren die Form einer Keildrahtrohrleitung aufweisen, die eine Keildrahtleitwand 154 (4) ausbildet, die aus schmalen, parallelen Elementen besteht, die röhrenförmig angeordnet sind, um eine Röhrenwand mit langen und schmalen Spalten zwischen den parallelen Elementen auszubilden. Der Abstand zwischen den parallelen Elementen ist derart, dass Luft und Wasser ohne weiteres zwischen den Elementen hindurchtreten können, ohne Körner, z.B. in der Größenordnung von Millimetern, durchzulassen. Der Mittelkanal 138 wird verwendet, um eine Luftströmung in die Innentrommel 136 einzubringen. Die Luftströmung, der in die Innentrommel 136 einströmt, kann in einigen Fällen von einem Einlass stammen, kann rückgeführte Luft, die zuvor aus der Trommel 102 entfernt wurde, oder eine Mischung von beidem sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Luftsammelleitung 132 selektiv die Fluidverbindung mit einer Untergruppe der radialen Anordnung 134 von Keildrahtröhren unterbrechen (d.h. Strömung jeglichen Fluids, einschließlich Luft und Wasser, blockieren). Zum Beispiel kann die Luftsammelleitung 132 eine Gruppe von Röhren in der radialen Anordnung 134 nahe des Bodens der Innentrommel 136 blockieren, während er eine Luftströmung durch Röhren in der radialen Anordnung nahe der Oberseite der Innentrommel gestattet, wenn die Trommel rotiert, sodass Luft nur durch eine Untergruppe von Röhren der radialen Anordnung 134, die über einer bestimmten Höhe in der Innentrommel 136 liegt, treten kann. Um ein spezifisches Beispiel zu geben, kann die Luftsammelleitung 132 auch oder alternativ dazu die Luftströmung aus Röhren in der radialen Anordnung 134 blockieren, die sich über dem Kornbett befinden, und die Luftströmung ausschließlich durch das Kornbett hindurch leiten, wodurch das Korn vollständig belüftet wird, um den Keimprozess zu unterstützen. In manchen Ausführungsformen kann der Auswahlmechanismus dynamisch eingestellt werden, während er in anderen statisch sein kann. Zum Beispiel kann in einem statischen System die Luftsammelleitung 132 angeordnet sein, um eine Untergruppe von Röhren in der radialen Anordnung 134 basierend auf z.B. der Rotationsposition und/oder Höhe der Röhren in der radialen Anordnung relativ zur Luftsammelleitung, mechanisch zu verschließen. In einem dynamischen System kann die Luftsammelleitung 132 einstellbar sein, z.B. durch einen Benutzer des Systems und/oder über Computersteuerung, um eine Anordnung der Sammelleitung einzustellen, damit geändert werden kann, welche Drehpositionen und/oder Höhen versperrt sind. Ein dynamisches Auswahlsystem kann verwendet werden, um die Auswahl der Untergruppe von Röhren in der radialen Anordnung 134, durch die Luft aus der Trommel 102 entzogen wird, zu ändern. In einigen Fällen kann die Richtung der Luftströmung umgekehrt werden, sodass der Auswahlmechanismus auswählt, welche Untergruppe von Röhren in der radialen Anordnung verwendet werden, um Luft in die Trommel 102 zu leiten.
  • 3B zeigt die Trommel 102 in einer vereinfachten schematischen Seitenansicht gemäß Ausführungsformen. Der Mittelkanal 138 und die Luftsammelleitung 132 sind mit der Trommel 102 an einem Ende verbunden. Der Mittelkanal 138 ist als innerhalb der Luftsammelleitung 132 befindlich gezeigt und konfiguriert, um Luftströme, die durch den Mittelkanal und die Sammelleitung strömen, zu trennen. Zum Beispiel kann eine Luftströmung in durch den Mittelkanal 138 in eine Richtung strömen und durch die Luftsammelleitung 132 in eine andere Richtung (z.B. kann eine Einlassströmung in die Trommel 102 durch den Kanal strömen, und eine Auslassströmung kann durch die Sammelleitung aus der Trommel fließen, oder umgekehrt).
  • Eine horizontale Achse 718 ist als Referenz abgebildet. Im Betrieb kann die Trommel 102 rotiert werden, um das Korn in der Trommel zu durchmischen. Die Trommel 102 ist mit einer Konfiguration zur Drehung im Uhrzeigersinn in Bezug auf die Sammelleitung 132 gezeigt, doch ist klar, dass auch eine Konfiguration gegen den Uhrzeigersinn umgesetzt werden kann. Während die Trommel 102 rotiert, kann ein darin befindliches Kornbett 730 verschiedene Verhaltensweisen aufweisen, abhängig von verschiedenen Eigenschaften des Korns, doch insbesondere abhängig davon, ob das Korn trocken oder nass ist, sowie von der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 102. Typischerweise wird ein nasses Kornbett einen steileren Neigungswinkel aufweisen als ein trockenes Kornbett. Zum Beispiel kann ein erster Neigungswinkel 720 einen Winkel einer beispielhaften trockenen Kornbettoberfläche 724 darstellen; und ein zweiter Neigungswinkel 722 einen Neigungswinkel einer beispielhaften nassen Kornbettoberfläche 726. In jedem Fall können die Kornbettoberflächen gekrümmt sein. In einigen Fällen kann der erste Neigungswinkel ungefähr 30 ° betragen, doch können die genauen Neigungswinkel anhängig von der Größe, Form und Trockenheit der Körner im Kornbett variieren. In manchen Fällen kann der zweite Neigungswinkel ungefähr 70 ° betragen, was ebenfalls abhängig von der Größe, Form und Trockenheit der Körner einer Variation unterliegt. Verschiedene Komponenten der Trommel 102 und der Luftsammelleitung 132 können angeordnet sein, um diese Neigungswinkel zu berücksichtigen.
  • Die radiale Anordnung 134 ist fluidisch mit der Luftsammelleitung 132 an Öffnungen 704 der radialen Anordnung in der Luftsammelleitung verbunden. Gemäß Ausführungsformen, wie oben beschrieben, umfasst die radiale Anordnung 134 an einem jeglichen Rotationspunkt der Trommel 102 Röhren sowohl oberhalb als auch unterhalb des Kornbetts 724, 726, um Luft aus der Trommel 102 (oder alternativ dazu in diese hinein) zu leiten. Zu einem beliebigen Zeitpunkt kann eine Luftströmung 728 über die radiale Anordnung 134 alternativ von der Trommel 102 in die Luftsammelleitung 132 strömen (d.h. Abluft aus der Trommel 102), oder von der Luftsammelleitung in die Trommel. Eine Ventilplatte 702 kann in der Luftsammelleitung 132 angeordnet sein, sodass ein Abschnitt der Öffnungen 704 der radialen Anordnung 134 von der Luftsammelleitung abgesperrt ist. So kann die Ventilplatte 702 selektiv den Fluss aus einem Abschnitt der radialen Anordnung 134 basierend auf der relativen Position der Ventilplatte blockieren.
  • In manchen Fällen kann die Ventilplatte 702 über einen bestimmten Winkelbereich angeordnet sein, sodass ein Abschnitt der radialen Anordnung 134 in diesem Winkelbereich blockiert ist. Zum Beispiel kann der blockierte Winkelbereich eine Untergruppe der radialen Anordnung 134 blockieren, die in einer durch den Neigungswinkel 702, 722 einer Kornbettoberfläche 724, 726 verursachten Luftkammer 732 oberhalb des Kornniveaus angeordnet wäre. In manchen Fällen kann der blockierte Winkelbereich eine Untergruppe der radialen Anordnung 134 umfassen, die in Zwischenregionen 734a, 734b fällt, wo sich die Luftkammer 732 abhängig davon, ob das Kornbett 730 trocken (z.B. 734a) oder nass (z.B. 734b) ist, oder einen mittleren Trockenheitsgrad aufweist. Die Untergruppen der radialen Anordnung 134, durch die hindurch Luft geleitet und blockiert wird, können ausgewählt werden, um die Luftströmung in der Nähe von nassen Körnern (z.B. im Bodenabschnitt der Trommel 102) zu erhöhen, während die Luftströmung durch die Untergruppe der Anordnung 134 in der Nähe des oberen Bereichs des Kornbetts 730 verringert wird. In manchen Fällen kann sich die Ventilplatte über ungefähr 150 ° der Sammelleitung erstrecken, doch es sind verschiedene weitere Blockierungswinkel möglich, abhängig von den gewünschten Trocknungseigenschaften der Trommel. Zum Beispiel kann die sich die Ventilplatte 702 alternativ dazu über einen Bogen von ungefähr 180, 170, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 100, 90, 80 oder 70 ° erstrecken, abhängig von der Menge an Korn in der Trommel, dem Winkel des Kornbetts in der Trommel und davon, wie nass das Korn in der Trommel ist. In manchen Fällen kann sich die Ventilplatte über einen Bogen von weniger als 70° erstrecken. In manchen Fällen kann mehr als eine Ventilplatte 702 bereitgestellt sein, sodass zwei oder mehrere Untergruppen der radialen Anordnung 134 zu einem Zeitpunkt blockiert sein können, z.B. um zusätzlich die Luftströmung in einem unteren Abschnitt der Trommel 102 zu blockieren, wenn die Trommel mit Flüssigkeit gefüllt ist.
  • Die Ventilplatte 702 kann statisch sein, sodass die Untergruppe der radialen Anordnung 134, die durch die Ventilplatte blockiert ist, über einen bestimmten Bogen (in Bezug auf eine stationäre horizontale Achse 718) fixiert bleibt. Zum Beispiel kann sich der bestimmte Bogen von ungefähr 30 ° (von der horizontalen Achse 718 weg) bis zu ungefähr 180 ° erstrecken. Als weiteres Beispiel kann die Ventilplatte 702 auch konfiguriert sein, um eine Untergruppe der radialen Anordnung 134, die sich über eine bestimmte Höhe in der Trommel 102 erstreckt, zu blockieren.
  • In manchen alternativen Ausführungsformen kann die Ventilplatte 702 dynamisch sein, sodass die Untergruppe der radialen Anordnung 134, die blockiert ist, durch dynamisches Einstellen der Ventilplatte 702 variiert werden kann. Zum Beispiel kann eine Ventilplatte 702 mit einem Betätigungselement 710 über eine Verbindung 712 verbunden sein. Das Betätigungselement 710 kann die Position der Ventilplatte 702 über die Verbindung 712 einstellen, indem die Verbindung zwischen einer ersten Position 714b und einer zweiten Position 714a bewegt wird, sodass die Ventilplatte 702 zwischen einer ersten Plattenposition 702a und einer zweiten Plattenposition 702b bewegt wird. Die erste und die zweite Plattenposition 702a, 702b können bewirken, dass die Ventilplatte 702 selektiv verschiedene Untergruppen der radialen Anordnung 134 blockiert. Dynamisches Blockieren verschiedener Untergruppen der radialen Anordnung 134 kann eine verbesserte Luftströmung in der Nähe des Korns im Kornbett 730 bereitstellen, indem die Luftströmung durch die Luftkammer 732, sogar während die Position der Luftkammer sich ändert, verringert wird. In manchen Fällen kann die Ventilplatte 702 dynamisch eingestellt sein, um eine Untergruppe der radialen Anordnung 134, die in der Luftkammer 732 angeordnet ist, selektiv zu blockieren. In manchen Fällen kann die Ventilplatte 702 dynamisch eingestellt sein, um insbesondere eine Untergruppe der radialen Anordnung 134 zu blockieren, die in die Zwischenregionen 734a, 734b fällt, während sich die Größe der Luftkammer 732 ändert, z.B. mit zunehmender Trockenheit des Kornbetts 730. In manchen Fällen kann die dynamische Einstellung der Ventilplatte 702 kontinuierlich erfolgen; doch in anderen Fällen kann die dynamische Einstellung der Ventilplatte 702 zwischen Verfahrensschritten eines Keimprozesses erfolgen.
  • 4 ist eine detailliertere Draufsicht der in 1–2 gezeigten Keimvorrichtung 100 entsprechend Ausführungsformen. Die Trommel 102 weist eine Außenwand 130 und eine Innentrommel 136 auf. Der Zwischenraum zwischen der Innentrommel 130 und der Außenwand 130 kann Aspekte der Luft- und Wassersysteme tragen. Ferner kann der Raum zwischen der Innentrommel 136 und der Außenwand 130 mit einer Isolierschicht 144 zum Mindern von Wärmeverlust aus der Innentrommel 136, aus der Luft im Luftsystem und vom Wasser im Wassersystem gefüllt sein. In einigen Ausführungsformen ist eine Isolierung ferner zwischen der Innentrommel 136 und der Außenwand 130 an den Enden der Trommel 102 bereitgestellt. Die Isolierschicht 144 kann mit Luft, Schaum, Isolierfasern oder einem sonstigen geeigneten Isoliermaterial gefüllt sein.
  • Wie oben beschrieben kann die Luftsammelleitung 132 sowie die Enden der radialen Anordnung 134 innerhalb der Außenwand 130, aber außerhalb der Innentrommel 136 angeordnet sein, während die radiale Anordnung 134 und der Mittelkanal 138 in die Innentrommel 136 eintreten. Die radiale Anordnung 134 tritt in die Innentrommel 136 ein und kann entlang der Länge der Innentrommel 136 verlaufen. Die radiale Anordnung 134 kann durch ein Innentrommelende 140 nahe der Luftrotationseinheit 104 eintreten. Die radiale Anordnung 134 kann zum Beispiel zum Auslassen der Luftströmung aus der Trommel 102 verwendet werden. Die radiale Anordnung 134 kann radiale Keildrahtröhren 148 umfassen. Wie der Mittelkanal 138 können auch die Keildrahtröhren 148 breit genug sein, um das Hindurchtreten von Luft und Flüssigkeit zu gestatten, und im Allgemeinen eng genug, um ein Hindurchtreten von Körnern zu verhindern.
  • Ein Wassermittelrohr 152 kann in die Trommel 102 über die Wasserrotationseinheit 128 und in die Innentrommel 136 eintreten. In einigen Ausführungsformen verläuft das Wassermittelrohr 152 innerhalb eines Abschnitts des Mittelkanals 138. Das Wassermittelrohr 152 kann verwendet werden, um Wasser in die Innentrommel 136 einzuspritzen. Ein Wasserauslassrohr 164 kann ferner über die Wasserrotationseinheit 128 in die Innentrommel 136 eintreten und mit einem Sumpf 196 verbunden sein (5A).
  • In vielen Ausführungsformen treibt das Gebläse 106 das Strömen von Luft durch die Vorrichtung an. In bestimmten Ausführungsformen kann das Gebläse 106 stromabwärts in Strömungsrichtung von der Trommel 102 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die radiale Anordnung 134 verwendet werden, um Luft aus der Trommel 102 abzuziehen, woraufhin die Luft über die Luftsammelleitung 132 und die Luftrotationseinheit 104 aus der Trommel austritt. Das Gebläse 106 kann die Abluftströmung aus der Luftrotationseinheit 104 ziehen.
  • In manchen Ausführungsformen wird die Abluft aus der Luftrotationseinheit 104 über einen Ausgangskanal 190 gezogen. In solchen Ausführungsformen kann die Abluft durch Ansaugen aus der Trommel 102 gezogen werden. Zum Beispiel kann Luft durch ein Kornbett innerhalb der Trommel 102 hindurch aus dem Mittelkanal 138 zur radialen Anordnung 134 geleitet werden. In manchen Ausführungsformen kann Luft über einen Teil oder die Gesamtheit der Länge des Mittelkanals 138 über die Keildrahtwand 154 des Mittelkanals in ein Kornbett geleitet werden. Die Luft kann über einen Teil oder die Gesamtheit der Länge der radialen Anordnung 134 über die Keildrahtröhren 148 der radialen Anordnung aus dem Kornbett geleitet werden. Die Luft kann durch Ansaugen durch das Gebläse allein, oder über ein oder mehrere zusätzliche Gebläse in den Mittelkanal 138 gezogen werden. Die Luft kann durch die Luftrotationseinheit 104 aus einem Trommellufteinlasskanal 192 aus dem Wärmetauscher 116 in den Mittelkanal 138 gezogen werden. Die Luftrotationseinheit 104 und die Sammelleitung 132 wirken zusammen, um die Rotationsposition der Trommel 102 vom Ein- und Austreten von Luft durch die Trommel zu entkoppeln. Zum Beispiel können die Luftrotationseinheit 103 und die Sammelleitung 132 zulassen, dass Luft kontinuierlich in die Trommel 102 eintritt (z.B. über den Mittelkanal 138), während die Trommel rotiert oder während die Trommel statisch ist, und können ferner zulassen, dass gleichzeitig und kontinuierlich Luft aus der Trommel 102 austritt (z.B. über die radiale Anordnung 134 und die Sammelleitung 132), sodass die Luftströmung nicht durch die Rotation der Trommel unterbrochen wird.
  • Das Gebläse 106 kann die Abluftströmung in eine Zyklonanordnung 108 hineinziehen, die so geformt sein kann, dass sie einen Wirbel ausbildet. Die Zyklonanordnung 108 kann zum Beispiel eine konische Form aufweisen, wobei die Abluftströmung in einem Winkel eingezogen wird, sodass durch das Drehmoment der Strömung ein Wirbel in der Abluftströmung erzeugt werden kann. Die Abluftströmung kann aus dem Zyklon in einem mittleren Teil des Wirbels entzogen werden, sodass Trümmer, die von der Abluftströmung mitgerissen werden, durch den Wirbel eingefangen werden können, ohne weiter zum Gebläse 106 zu gelangen. In manchen Ausführungsformen ist eine Abfallsammeleinheit 160 in Verbindung mit der Zyklonanordnung 108 bereitgestellt, um die Trümmer aufzunehmen, die aus der Abluftströmung entfernt werden. Die Ausbildung eines Wirbels in der Zyklonanordnung 108 kann verursacht werden, wenn eine ausreichend hohe Strömungsrate, angetrieben durch das Gebläse 106, erreicht ist.
  • Das Gebläse 106, das durch einen Gebläsemotor 150 angetrieben werden kann, kann mit variabler Geschwindigkeit betrieben werden. Bei einigen Prozessen kann das Gebläse 106 im Ruhezustand oder ausgeschaltet bleiben, zum Beispiel wenn nur Wasser in der Trommel 102 zirkuliert wird. Bei manchen Prozessen kann das Gebläse 106 bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden, um einen Wirbel in der Zyklonanordnung 108 zu erzeugen, zum Beispiel wenn der Inhalt der Trommel belüftet wird. In manchen Ausführungsformen kann das Gebläse 106 bei mittlerer Geschwindigkeit betrieben werden. In manchen Ausführungsformen weist das Gebläse 106 einen Auslass zu einer Luftumleitanordnung 156, die entweder mit dem Rekuperator 118 oder einem Wärmetauscher 116, oder beiden fluidisch verbunden sein kann. Die Umleitanordnung 156 kann mit dem Rekuperator 118 und dem Wärmetauscher 116 über eine Oberklappenanordnung verbunden sein, die aus einer Ausstoßklappe 158 und einer Rückführklappe 184 besteht. Die Ausstoßklappe 158 kann eine Abluftströmung aus dem Gebläse 106 zulassen, die über den Rekuperator 118 aus der Vorrichtung austritt. Die Rückführklappe 184 kann ermöglichen, dass die Abluftströmung aus dem Gebläse 106 innerhalb der Vorrichtung im Kreislauf zirkuliert, indem sie die Umleitanordnung 156 mit dem Wärmetauscher 116 verbindet, der ferner über einen Trommeleinlasskanal 192 mit der Trommel 102 verbunden sein kann. Weitere Details betreffend den Betrieb des Rekuperators 118 und des Wärmetauschers 116 sind weiter unten in Bezug auf 6 bereitgestellt.
  • 5A und 5B zeigen Draufsichten der Vorderseite und der Rückseite der in 1, 2 und 4 gezeigten Vorrichtung 100. In 5A werden Aspekte der Vorrichtung 100 entsprechend Ausführungsformen detaillierter gezeigt. Wie oben beschrieben kann ein Wassereinlassrohr 162 über einen mittleren Teil der Wasserrotationseinheit 128 in die Trommel 102 eintreten. Das Wassereinlassrohr 162 kann verwendet werden, um der Trommel 102 Wasser zuzusetzen. Es kann Wasser aus der Trommel 102 über den Sumpf 196, der mit dem Wasserauslassrohr 164 verbunden sein kann, aus der Trommel entfernt werden. Der Sumpf 196 kann einen Vorsprung von der Innentrommel 136 umfassen, der konfiguriert ist, um Wasser zu empfangen. In manchen Fällen kann der Sumpf 196 von der Innentrommel 136 durch eine Sumpfabdeckung 198 getrennt sein, die ein Keildrahtgitter, ein Filter, eine Netzoberfläche oder eine sonstige geeignete wasserdurchlässige Abdeckung sein kann. Vorzugsweise verhindert die Sumpfabdeckung 198 das Hindurchtreten von Kornteilchen. In 5B ist ein Trommelmotor 114 gezeigt, der verwendet werden kann, um ein Rotieren der Trommel 102 zu verursachen. Der Trommelmotor 114 kann mit einem Rahmen 112 verbunden sein und kann mit der Trommel 102 über z.B. eine mechanische Verbindung 194 interagieren. Die mechanische Verbindung 194 kann einen Gurt, einen Kettenantrieb, ein Kontaktrad oder eine sonstige geeignete Verbindung zum Verleihen von Drehmoment sein.
  • 6 zeigt Aspekte des Wärmetauschers 116 und des Rekuperators 118 von 1–2 entsprechend Ausführungsformen detaillierter. Eine Luftströmung innerhalb des Tauschers 116 und des Rekuperators 118 kann durch drei Klappen steuerbar sein. Die Rückführklappe 184 kann eine Luftströmung aus der Ausstossströmung der Vorrichtung in den Wärmetauscher 116 steuern. Die Ausstoßklappe 158 kann einen Luftstrom aus der Ausstossströmung der Vorrichtung zum Rekuperator 118 und letztlich zum Auslass 172 steuern. Eine Einlassklappe 170 kann einen Einlass 174 fluidisch mit dem Wärmetauscher 116 über den Rekuperator 118 verbinden, wobei eine Einlassluftströmung in einer Gegenströmung zu den Röhren 176, die die Auslassströmung transportieren, verlaufen kann, um Wärme von der Auslassströmung zur Einlassströmung zu verlagern.
  • Der Wärmetauscher 116 kann ein hydraulisches Wärmetauschelement 178 umfassen, das ein heißes Fluid (z.B. Wasser) aus einem Heißwassereinlass 180 entnehmen und es in Gegenstromrichtung zu einem Luftstrom im Wärmetauscher 116 zu einem Fluidauslass 182 leiten kann. In verschiedenen Ausführungsformen kann das hydraulische Wärmetauschelement 178 durch ein jegliches geeignetes Heizelement, wie einen Heizkörper, ein Gasheizelement, ein elektrisches Heizelement oder ein ähnliches Element, ersetzt werden. Die erhitzte Luftströmung kann aus dem Wärmetauscher 116 über einen Luftwärmetauscherauslass 186 austreten, von dem aus es zur Trommel 102 (1–2) geleitet werden kann.
  • Die Klappen 158, 184, 170 können in verschiedenen Kombinationen und in variierendem Ausmaß geöffnet oder geschlossen werden, um mehrere Luftkreisläufe zu erreichen, je nach Bedarf zur Einstellung der Wassertemperatur, der Feuchtigkeit, des Kohlendioxidgehalts und/oder der Lufttemperatur in der Vorrichtung. Zum Beispiel kann in einem Einlass- und Auslasskreislauf die Ausstoßklappe 158 geöffnet und die Rückführklappe 184 geschlossen sein. In einem solchen Kreislauf wird die gesamte Auslassströmung aus der Vorrichtung über den Rekuperator 118 ausgelassen, was eine Aufnahme von Frischluft aus der Umgebung am Einlass 174 der Vorrichtung bewirkt. Ein Einlass- und Auslasskreislauf kann in einer relativ niedrigen Temperatur, geringer Feuchtigkeit und geringem Kohlendioxidgehalt gegenüber einem Rückführkreislauf resultieren. Ein Einlass- und Auslasskreislauf kann ferner verwendet werden, um Temperatur, Kohlendioxidgehalt und Feuchtigkeit während des Betriebs der Vorrichtung zu verringern. Die Temperaturverringerung kann durch Erhöhen der Heizrate durch den Wärmetauscher 116 gemindert werden, z.B. durch Erhöhen einer Strömungsrate und/oder Temperatur des Arbeitsfluids im Wärmetauschelement 178, oder durch Verringern der Luftströmungsrate durch die Vorrichtung.
  • In einem Rückführkreislauf ist die Ausstoßklappe 158 geschlossen und die Rückführklappe 184 geöffnet. In einem solchen Kreislauf kann die gesamte oder im Wesentlichen die gesamte Auslassströmung über den Wärmetauscher 116 zurück in die Vorrichtung geleitet werden, was in höherer Temperatur, höherem Kohlendioxidgehalt und Feuchtigkeit resultieren kann, als es beim Einlass- und Auslasskreislauf der Fall ist. In manchen Fällen können die Ausstoßklappe 158 und die Rückführklappe 184 gleichzeitig in variierendem Ausmaß geöffnet werden um die Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Luft in der Vorrichtung zu mäßigen. Zum Beispiel kann, wenn eine Temperatur oder Feuchtigkeit zu hoch ist, die Ausstoßklappe zunehmend geöffnet werden, um eine Auslassrate der warmen und feuchten Abluft zu erhöhen und eine Einlassrate von Außenluft zu erhöhen. Wenn eine Temperatur oder Feuchtigkeit zu niedrig ist, kann die Ausstoßklappe zunehmend geschlossen werden, während die Rückführklappe zunehmend geöffnet wird, sodass die bereits warme und feuchte Abluft in der Vorrichtung rückgeführt wird, wo sie zusätzlich an Wassergehalt und Wärme gewinnen kann.
  • 7 zeigt ein System 200 zum Betreiben einer automatisierten Keimvorrichtung, wie der in 1–2 gezeigten Vorrichtung 100, gemäß Ausführungsformen. Im System 200 können verschiedene Module zum Steuern von Aspekten einer automatisierten Keimvorrichtung bereitgestellt sein. Die Module können Softwaremodule, Hardwaremodule oder eine Kombination davon sein. Wenn die Module Softwaremodule sind, liegen die Module auf einem computerlesbaren Medium vor und werden von einem Prozessor in einem beliebigen der hier beschriebenen Computersysteme, z.B. die Steuerungen, verarbeitet. Zum Beispiel kann eine Steuerung 202, wie sie im in 1–2 gezeigten Steuerungsgehäuse 120 aufgenommen sein kann, bereitgestellt sein, die mit den verschiedenen Komponenten über ein Netzwerk 204 kommunizieren kann, das ein Drahtlosnetzwerk, eine Reihe von Drahtverbindungen, oder beides umfassen kann. Die Steuerung 202 kann ferner mit einer Benutzerschnittstelle 206 kommunizieren, um Befehle von einem Benutzer zu empfangen. Die Steuerung kann einen Prozessor 266 und einen Speicher 268 zum Verarbeiten und Steuern von Befehlen sowie zum Speichern und Ausführen von vordefinierten Programmen, wie den Modulen in 7, zum Betreiben der verschiedenen Komponenten umfassen. Die Steuerung 202 kann ferner ein Sensordaten-I/O-Modul 270 zum Kommunizieren mit den verschiedenen Sensoren im System sowie ein Benutzerdaten-I/O-Modul 272 zum Austausch von Daten betreffend Vorgänge und Befehle an einem Benutzer, z.B. über die Benutzerschnittstelle 206, umfassen.
  • In Ausführungsformen können Benutzerinteraktionen und -anweisungen über eine grafische Benutzerschnittfläche und einen Maschinenzustandswächter auf der Benutzerschnittfläche 206 bereitgestellt sein. Der Benutzer kann über verschiedene Anzeigen und Werkzeuge verfügen, einschließlich, aber nicht ausschließlich, einen grafischen Status, der einige oder alle Motoren, Ventile und Sensoren zeigt; Auftragsinformationen, wie z.B. Attribute eines Mälzprogramms, einen Fertigstellungsstatus des Programms, einen Bereitzustand und einen Fehlerstatus; Empfangsinformationen; ein Bearbeitungswerkzeug zur Rezepturänderung und für Notizen; sowie Fehlerhandhabungswerkzeuge.
  • Verschiedene Module im System 200 können ein Trommelmotormodul 208 zum Steuern der Rotation einer Trommel, ein Gebläsemodul 210 zum Steuern des Betriebs eines Gebläses, ein Wärmetauschermodul 212 zum Steuern des Betriebs eines Wärmetauschers und/oder eines Rekuperators, und ein Hydronikmodul 214 zum Steuern der Verteilung von erhitzten Wasserströmungen zu verschiedenen Komponenten umfassen. Zum Beispiel kann ein Trommelmotormodul 208 in Bezug auf einen Motor und eine Trommel einer automatisierten Keimvorrichtung, wie z.B. der Trommel 102 und dem Motor 114 der in 1–2 gezeigten Vorrichtung 100, funktionieren. Eine Motorsteuerung 220 kann Befehle von der Steuerung 202 empfangen, um eine Trommel mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu rotieren. Ein Geschwindigkeitssensor 222 kann die Rotationsgeschwindigkeit detektieren, und die Motorsteuerung 220 kann die Ausgabe für einen Trommelmotor entsprechend einstellen. Eine Motorsteuerung 220 kann ferner Befehle von der Steuerung 202 empfangen, um die Trommel in einer bestimmten Position anzuhalten, z.B. in einer Entladeposition. In einem solchen Fall kann ein Positionssensor 224 die Position der Trommel kommunizieren und die Motorsteuerung 220 veranlassen, einen Trommelmotor zu aktivieren, um die Trommel in Entladeposition zu drehen.
  • Ein Gebläsemodul 210 kann auf ähnliche Weise wie oben dargelegt arbeiten. Zum Beispiel kann ein Gebläsemodul 210 Befehle von der Steuerung 202 empfangen, um ein Gebläse bei einer bestimmten Luftströmungsrate zu anzutreiben. Der Gebläsegeschwindigkeitssensor 228 kann eine Luftströmungsgeschwindigkeit oder eine Luftströmungsrate detektieren, und die Strömungsratensteuerung 230 kann ein Gebläse entsprechend der gewünschten Luftströmungsrate beschleunigen oder verlangsamen. In manchen Fällen kann eine Gebläsemotorsteuerung 226 ein Gebläse ausschalten, z.B. wenn ein Luftkreislauf gestoppt wird.
  • Ein Wärmetauschermodul 212 kann Befehle von der Steuerung 202 empfangen, um in einem bestimmten Modus zu arbeiten, wie oben in Bezug auf 6 beschrieben. Zum Beispiel kann die Rückführklappensteuerung 232 eine Rückführklappe in der Vorrichtung öffnen, während die Auslass- und Einlassklappensteuerungen 234, 236 das Einlass- und Auslasssystem absperren können. Umgekehrt kann in einem Einlass-/Auslassmodus die Rückführklappensteuerung 232 einen Rückführpfad über eine Rückführklappe absperren, während ein Pfad zum Auslassen und Einlassen von Umgebungsluft geöffnet wird. In manchen Fällen können die Klappensteuerung 232, 234, 236 abgestimmt arbeiten, um eine Luftauslassströmung teilweise auszulassen, um Frischluft aufzunehmen, ohne die gesamte Wärme und Feuchtigkeit der Luftauslassströmung zu verlieren.
  • Ein Hydronikmodul 214 kann Befehle von der Steuerung 202 empfangen, um Wasser für verschiedene Komponenten zu erhitzen oder zuzuführen. Zum Beispiel können Wasserwärmetauscherventile 238 betrieben werden, um Heißwasser von einer Heißwasserquelle, z.B. einem Wasserwärmetauscher 110 (1), zur Trommel 102 zum Keimen des Korns, oder zum Luftwärmetauscher 116, wo das Heißwasser als Wärmequelle zum Erhitzen von Luft verwendet werden kann, zu leiten. Heißwasser kann in jedem Fall mit kühlem oder Raumtemperaturwasser kombiniert werden, um einen geeigneten Temperaturbereich zu erhalten. In manchen Fällen kann ein Heizelement 240, wie ein Gas- oder elektrischer Wasserheizer verwendet werden, um einen Heißwassertank zu erhitzen und/oder um eine Wasserströmung vor der Verwendung der Wasserströmung weiter zu erhitzen. Eine Wasserpumpensteuerung 242 kann betrieben werden, um eine Strömungsrate von Wasser in einer Pumpe, z.B. der Pumpe 122 (2), zum Pumpen von Wasser in die Trommel 102 hinein oder aus dieser hinaus und/oder zum Zirkulieren von Heißwasser in den Luftwärmetauscher 116 hinein zu erhöhen oder zu verringern.
  • Wie oben dargelegt können Ventile in der Vorrichtung 100 an verschiedenen außen und innen liegenden Verbindungen sowie zwischen Komponenten angeordnet sein, um spezifische, unten beschriebene Luft-, Wasser- und Reinigungskreisläufe zu steuern. Auch Sensoren können in der Vorrichtung 100 z.B. in einem Inneren der Trommel 102 sowie an anderen Verbindungen, montiert sein, um Temperatur, Kohlendioxid, Feuchtigkeit, Strömungsraten, Motordrehzahlen und/oder Position der Trommel zu messen.
  • Gemäß Ausführungsformen kann in Komponenten einer automatisierten Keimvorrichtung, wie der in 1–2 gezeigten Vorrichtung 100, eine Anordnung von Sensoren 216 angeordnet sein, die Informationen über die verschiedenen Komponenten an die Steuerung 202 kommunizieren kann. Zum Beispiel können Sensoren einen oder mehrere Innentrommelsensoren 244, umfassen, die in der Trommel 102 eingebettet sein können, um Temperaturen innerhalb der Trommel zu messen. Es können einer oder mehrere Lufttemperatursensoren 236 in Stromaufwärts- und Stromabwärtsabschnitten des Wärmetauschers 116 sowie in dem Wärmetauscher zugeordneten Kanälen eingebettet sein, um die Temperatur und die Temperaturänderung im Wärmetauscher zu messen. Es können ein oder mehrere Wassertemperatursensoren 248 im Wassertauscher 110 und in verschiedenen Rohren der Vorrichtung, wie etwa im Trommeleinlassrohr 162 und im Trommelauslassrohr 164, sowie im Wassereinlass und im Wasserauslass 180, 182 des Luftwärmetauschers 116, eingebettet sein, um die Temperatur des Wassers im Hydroniksystem zu messen. Es können Kohlendioxidsensoren 250 an verschiedenen Punkten stromaufwärts und stromabwärts der Trommel 102 oder innerhalb der Trommel 102 eingebettet sein, um den Kohlendioxidgehalt der Luft in den Eintritts- und/oder Auslassströmungen zu messen. Es können auch Feuchtigkeitssensoren 252, 256 stromaufwärts und stromabwärts der Trommel 102 zum Messen der Luftfeuchtigkeit während eines Keimprozesses angeordnet sein.
  • Gemäß Ausführungsformen kann eine Reihe von Ventilen 218 in Komponenten der automatisierten Keimvorrichtung 100 angeordnet sein, um das Strömen von Luft und Wasser durch die Vorrichtung zu steuern. Zum Beispiel können Trommelwassereinlassventile 258 an einem jeglichen geeigneten Punkt im Wassereinlassrohr 162 für die Trommel 102 bereitgestellt sein, um das Strömen von Wasser zur Trommel 102 zu erleichtern oder anzuhalten. Trommelwasserauslassventile 260 können an einem jeglichen geeigneten Punkt im Wasserauslassrohr 164 bereitgestellt sein, um das Strömen von Wasser aus der Trommel 102, z.B. zum Entleeren oder Füllen der Trommel 102, zu erleichtern oder anzuhalten. Ein beliebiges oder sämtliche der oben genannten Ventile können mit der Steuerung 202 über das Netzwerk 204 zur automatischen Betätigung der Ventile wirkverbunden sein.
  • Der Mittelkanal 138, die Luftsammelleitung 132 und die radiale Röhrenanordnung 134 sind betätigbar, um das Strömen von Luft durch die Trommel 102 zu erleichtern. Die Luftsammelleitung 132 kann in einigen Fällen eine selektive Trommelluftauslasssammelleitung umfassen, um ein Hindurchtreten von Luft zu einigen der Röhren der radialen Röhrenanordnung 134 dynamisch und selektiv zu blockieren. In manchen Fällen ist die Luftsammelleitung 132 statisch, um das Hindurchtreten von Luft zu einigen der Röhren der radialen Röhrenanordnung 134 basierend auf z.B. einer Höhe der Röhren selektiv zu blockieren.
  • 8 zeigt ein Diagramm mit verschiedenen Luftströmungskreisläufen 320 und Wasserströmungskreisläufen 302 gemäß Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Komponenten der automatisierten Keimvorrichtung 100 (1). In mindestens einer solchen Ausführungsform eines Luftkreislaufs 302 wird Luft, die über den Einlass 174 aus einer externen Quelle angesaugt wird, sowohl durch den Rekuperator 118 als auch den Wärmetauscher 116 und in die Trommel 102 hinein geleitet. Aus der Trommel 102 ausgelassene Luft kann durch den Wärmetauscher 116 rückgeführt werden, um eine Zieltemperatur aufrechtzuerhalten, oder durch den Rekuperator 118 zu einem Auslass 172 ausgelassen werden.
  • Komponenten zum Steuern des Luftstroms und der Temperatur können Folgendes umfassen: ein Gebläse 106 oder einen elektrischen Ventilator, der den Luftstrom bei einer spezifizierten Geschwindigkeit antreibt; einen Zyklon 108 oder eine Zyklonkammer zum Erleichtern der Entfernung von Trümmern unter bestimmten Bedingungen; einen Rekuperator 118, um Energie aus der Abwärme in der Abluft zurückzugewinnen, die abhängig von der jeweiligen Lufttemperatur auf eingehende Luft beaufschlagt wird; und einen Luftwärmetauscher 116, der durch ein externes Hydroniksystem (nicht gezeigt) oder ein Heizelement (nicht gezeigt) angetrieben wird und zuständig dafür ist, die Luft auf die Zieltemperatur zu bringen. Luft kann durch Einstellen der Klappen 158, 174 und/oder 184, die die Menge an Außenluft, welche der rückgeführten Luft beigemischt wird, steuern, vollständig oder teilweise rückgeführt werden. Ein mittlerer Keildrahtkanal 138 leitet Luft in die Trommel, während radiale Keildrahtröhren 134 Luft aus dem Trommelinneren durch das Kornbett ziehen und zur Rückführung oder Ableitung aus der Trommel leiten. Eine Rotationseinheit 104 kann die Einlass- und Auslassinstallationen einstückig mit der Trommel verbinden und einen ungehinderten Luftstrom ermöglichen, während die Trommel rotiert. Zum Beispiel kann eine Trommelsammelleitung 132 selektiv die radialen Röhren schließen, die oberhalb des Kornbetts freiliegen, wodurch der Luftstrom durch das Kornbett hindurch hinaus geleitet wird. In manchen Fällen kann eine Trommelsammelleitung selektiv nur jene radialen Röhren öffnen, die über einem vordefinierten Niveau freiliegen, z.B. oberhalb des Kornbetts, um aus der Trommel austretende Luft aufzunehmen, während die Trommel mit Luft gefüllt ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können das Strömen und die Temperatur von Luft entsprechend einem oder einer Kombination von folgenden Faktoren verwaltet werden: Ziellufttemperatur relativ zur aktuellen Lufttemperatur; Sollfeuchtigkeitsgehalt zur Aufrechterhaltung der Feuchtigkeit in der Trommel; Sollkohlendioxidgehalt zur Begrenzung des Kohlendioxidgehalts in der Trommel; Ventilatorgeschwindigkeit, die die Luftströmungsrate steuert; oder sowohl die Einlass- als auch die Ausstoßklappe, die teilweise oder vollständig geöffnet oder geschlossen sein können, um die Mischung von rückgeführter und frischer Luft zu steuern. Ein Luftkreislauf kann mehrere Modi aufweisen.
  • Eine erste Ausführungsform eines Luftkreislaufmodus ist ein Einlass-/Auslasskreislauf 306, in dem das Gebläse 106 Außenluft vom Einlass 174 über den Rekuperator 118 und in eine offene Einlassklappe 170 zieht, bevor er sie über den Wärmetauscher 116 und in die Trommel 102 hinein leitet. Von dort strömt die Luft aus der Trommel 102 hinaus, durch das Gebläse 106 und tritt über die Ausstoßklappe 158, den Rekuperator 118 und den Auslass 172 aus dem System aus. In manchen Ausführungsformen ist der Auslass 172 über eine Auslassverbindung (nicht gezeigt) mit einer Außenumgebung verbunden.
  • Eine zweite Ausführungsform eines Luftkreislaufmodus ist ein Trümmerentfernungskreislauf, der dem oben beschriebenen Einlass-Auslasskreislauf ähnlich ist, außer dass er eine Ventilatorgeschwindigkeit und eine Trommelrotationsgeschwindigkeit aufweist, die groß genug ist, um einen Zykloneffekt zu erzeugen. Nachdem Luft wieder aus der Trommel hinaus und in das Gebläse hinein geleitet wird, kann sie stagnieren oder sich innerhalb des Zyklons spiralförmig bewegen, um etwaige Trümmer einzufangen und zu bewirken, dass die Trümmer durch Einwirkung der Schwerkraft in ein am Zyklon befestigtes Sammelelement fällt.
  • Eine dritte Ausführungsform eines Luftkreislaufmodus ist ein Rückführkreislauf 304, in dem das Gebläse 106 einen Rückführluftstrom durch den Wärmetauscher 116 und in die Trommel 102 hinein erzeugt. Von dort wird die Luft wieder aus der Trommel 102 hinaus, durch das Gebläse 106 und über die Rückführklappe 184 zurück in den Wärmetauscher 116 geleitet. Die Einlass- und die Ausstoßklappe 170, 158 können während der Rückführung teilweise geöffnet sein, um ein Vermischen von frischer und rückgeführter Luft zu erlauben.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann ein temperaturgesteuerter Wasserkreislauf 320 verwendet werden, um das Korn zu waschen und einzuweichen. Wasser kann aus einer externen Quelle 322 durch eine Pumpe 122 gepumpt 308 und zu einem Wärmetauscher 110 gedrückt 314 und, z.B. über ein Wassereinlassrohr 162, in die Trommel 102 geleitet 316 werden. Wasser, das aus der Trommel entnommen wurde, kann über die Pumpe 122 und den Wärmetauscher 110 wieder rückgeführt 318 werden, um eine Zieltemperatur zu erreichen, oder aber es kann Wasser über einen Außenabfluss 310 aus dem System entfernt 312 werden.
  • Hauptkomponenten des Wasserkreislaufs können Folgendes umfassen: eine Pumpe, die Wasser durch das System zirkuliert; einen Wassereinlass, der durch Öffnen eines Einlassventils, welches mit einer externen Wasserquelle verbunden ist, erreicht wird; Entfernen von Wasser durch Öffnen eines Abflussventils; einen Wasserwärmetauscher, um Wasser aus dem Wassereinlass auf eine gewünschte Temperatur zu bringen; ein Trommeleinlassventil zum Steuern einer Wasserströmung in die Trommel; ein Trommelauslass- oder Sumpfventil, damit Wasser aus der Trommel gepumpt werden kann; und eine Rotationseinheit, um den Trommeleinlass- und Trommelauslassinstallationen mit der Trommel einstückig zu verbinden, wodurch ein ungehindertes Strömen von Wasser ermöglicht wird, während die Trommel rotiert.
  • Der Wasserkreislauf kann durch eine jegliche Kombination von einem oder mehreren von Folgenden verwaltet werden: die Wasserzieltemperatur, um das Wasser abhängig von einer aktuellen Lufttemperatur zu erhitzen oder zu kühlen; das Sollwasservolumen, um zu spezifizieren, wieviel Wasser sich in der Trommel befinden soll; und die Pumpgeschwindigkeit, um die Wasserzirkulationsrate zu steuern. Ein Wasserkreislauf kann verschiedene Hauptmodi aufweisen.
  • Eine erste Ausführungsform einer Wasserkreislaufmodus ist ein Wasser-Hinzufügen-Modus, bei dem Einlassventile geöffnet sein können, während Entleerungs- und Trommelpumpventile geschlossen sein können, sodass Wasser über einen Wärmetauscher 110 und durch die Rotationseinheit 128 und den Trommeleinlass 162 in die Trommel gepumpt wird. Die Trommel kann weiter mit Wasser gefüllt werden, bis ein Sollvolumen erreicht ist.
  • Eine zweite Ausführungsform eines Wasserkreislaufmodus ist ein Entleerungsmodus, bei dem ein Entleerungs- und Trommelsumpfventil, das mit dem Auslassrohr 164 verbunden ist, geöffnet sein kann, während das Einlassventil, z.B. ein Ventil, das das Einlassrohr 162 abschließt, geschlossen ist und die Pumpe 122 Wasser über die Pumpe aus der Trommel zieht.
  • Eine dritte Ausführungsform eines Wasserkreislaufmodus ist ein Waschmodus, der ein Rückführkreislauf sein kann, in dem sowohl das Trommeleinlassventil als auch die Trommelsumpfventile geöffnet sind, sodass Wasser über die Trommel 102 und den Wärmetauscher 110 zirkuliert wird.
  • 9 zeigt ein Diagramm einer beispielhaften Computersteuerungs- und Netzwerksystems 500 entsprechend Ausführungsform der automatisierten Keimvorrichtung, wie z.B. das System 200 (7). Das automatisierte Keimsystem kann durch eine Steuerung auf Mikroprozessorbasis, die mit einem oder einer Untergruppe der Ventile, Motoren und Sensoren in der Maschine verbunden ist, unter Verwendung von entweder verdrahteten oder Drahtlosverbindungen oder beidem verbunden ist, verwaltet werden. Zum Beispiel kann eine Steuerung, die einen Prozessor und einen integrierten Speicher umfasst, die Fähigkeit aufweisen, einzelne Motoren ein- oder auszuschalten, und kann einzelne Motoren auf spezifische Geschwindigkeiten einstellen. Ventile können vollständig oder teilweise geöffnet sein. Die Steuerung kann die ablaufenden Prozesse durch Umweltsensoren überwachen, die Temperatur-, Feuchtigkeits- und Kohlendioxidsensoren umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • In mindestens einer Ausführungsform kann das Netzwerksystem 500 eine lokale Netzwerkschnittfläche oder ein Steuerungs-LAN 502 umfassen, die/das zum Informationsaustausch eine Maschinensteuerung 510 mit Netzwerkservern, wie einem Datei-Server 504 und/oder einem operativen Server 506 verbindet. Zum Beispiel können Auftrags- und Empfangsinformationen für die Steuerung 202 vom File-Server 504 heruntergeladen werden (2), um die für einen gegebenen Auftrag erforderlichen Prozessdaten bereitzustellen, während die Steuerung 202 Statusinformationen und Fehler dem operativen Server 506 zur Fernüberwachung zurück melden kann. Prozessdaten können zum Beispiel Befehle zum Aktivieren von einem oder mehreren Luftkreislaufmodi oder Wasserkreislaufmodi, parallel oder in Serie, für festgelegte Zeiträume oder bis ausgewählte Kriterien erfüllt wurden, umfassen. Das Steuerungs-LAN 502 kann hinter einer globalen Firewall 534 gesichert und mit einem externen Netzwerk (nicht gezeigt) verbunden sein, um es dem System 500 zu ermöglichen, zusätzliche Informationen zu empfangen. In manchen Ausführungsformen kann das Steuerungs-LAN 502 über die globale Firewall 534 mit dem Internet verbunden sein. Ein Fabrik-LAN 508 kann Netzwerkkomponenten, die durch eine zweite Firewall 536 vom Steuerungs-LAN 502 geschützt werden, umfassen. In manchen Fällen können das Fabrik- und das Steuerungs-LAN 508, 502 einander ohne zwischen geschaltete Firewall überlappen.
  • In manchen Ausführungsformen kann die Steuerung 202 operativ mit verschiedenen Komponenten für Steuerungsaspekte des Betriebs des Systems verbunden sein. Zum Beispiel kann die Maschinensteuerung 202 mit Steuerungen von Ventilen 218 und Sensoren 216 über das Fabrik-LAN 508 und wie oben beschrieben unter Bezugnahme auf 7 drahtlos verbunden sein.
  • Beschreibung des Betriebs der gesteuerten Keimvorrichtung:
  • 10 zeigt ein Beispiel eines Prozesses 600 für den Betrieb einer automatischen Keimvorrichtung gemäß Ausführungsformen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Prozess 600 über ein System, wie das in 7 gezeigte System 200, umgesetzt werden. Der Prozess 600 kann das Befüllen einer Trommel mit einer Korncharge umfassen, wie etwa der Trommel 102 der automatisierten Keimvorrichtung 100 (1–2) (Handlung 602). Die Trommel kann eine Galland-Typ-Trommel mit variabler Geschwindigkeit sein, die über eine manuell betätigte Tür an einem Ende der Trommel befüllt und entleert werden kann. Als nächstes können Parameter eines Keimprozesses festgelegt werden (604). In manchen Fällen kann das Festlegen eines Keimprozesses das Empfangen von Befehlen zum Befolgen vordefinierter Parameter umfassen (z.B. betreffend Temperatur, Kreislauf-Schrittfolge, Kreislauf-Schrittlänge und ähnliche Parameter). In manchen Fällen kann das Festlegen von Parametern des Prozesses das Empfangen von von einem Benutzer eingegebenen Befehlen umfassen.
  • Als nächstes kann der Prozess 600 das Waschen des eingefüllten Korns mit Wasser bei einer Waschtemperatur umfassen (Handlung 606). Waschen kann generell das Eintauchen des eingefüllten Korns in Wasser und/oder das Leiten von Wasser durch das Korn umfassen, um Schmutz und Trümmer zu entfernen, und kann ein Rotieren der Trommel umfassen. In manchen Ausführungsformen wird Wasser aus einem Einlassventil, das auf einer externen Wasserquelle befestigt ist, gepumpt, durch einen speziell dafür vorgesehenen Wärmetauscher geleitet, um die Wassertemperatur nach Bedarf zu erhöhen oder zu verringern, und der Trommel über eine Wasserrotationseinheit, die sowohl einen auf dem Trommelende befestigen Einlass als auch einen Auslass umfasst, zugeführt. Wenn es an der Zeit ist, Wasser aus der Trommel zu entfernen, kann dieses hinausgepumpt und zu einem Abfluss geleitet, oder aber über den Wärmetauscher rückgeführt und zurück zur Trommel geleitet werden. Die Wasserzirkulation kann gemäß einem oder mehreren der oben, z.B. in Bezugnahme auf 8, beschriebenen Wasserkreislaufmodi gesteuert werden. In manchen Fällen kann die Waschtemperatur des Wassers zwischen ungefähr 50 °F und ungefähr 80 °F liegen.
  • Als nächstes kann der Prozess 600 das Einweichen des gewaschenen Korns durch Eintauchen des gewaschenen Korns in einer Einweichwasserströmung umfassen (Handlung 608). Der Korn kann vollständig oder teilweise in der Einweichwasserströmung eingetaucht sein. In manchen Ausführungsformen kann die Einweichströmung das Korn vollständig eintauchen und über entsprechend den Parametern des Keimprozesses einen vordefinierten Zeitraum in der Trommel bleiben. In manchen Ausführungsformen kann die Temperatur der Immersionswasserströmung zwischen ungefähr 40 °F und ungefähr 60 °F liegen. In manchen Ausführungsformen kann das Einweichverfahren durch einen oder mehrere Belüftungszyklen unterbrochen sein. Die Immersionswasserströmung kann periodisch aus der Trommel entfernt werden, und eine Belüftungsluftströmung kann durch das gewaschene Korn geleitet werden, bevor das gewaschene Korn erneut im Wasser eingetaucht wird. In manchen Ausführungsformen kann das System bestimmen, ob das Korn einen Sollfeuchtigkeitsgehalt 610 erreicht hat. Wenn das Korn den Sollfeuchtigkeitsgehalt nicht erreicht hat, kann das System das gewaschene Korn über einen weiteren Zeitraum 608 hinweg eingetaucht lassen. In manchen Fällen kann das System den Feuchtigkeitsgehalt in Verbindung mit einem periodischen Lüften der Körner zwischen Einweichzyklen 612 bewerten, in welchem Fall das System die Einweichwasserströmung abfließen lassen und das teilweise eingeweichte Korn mit einem Belüftungsluftströmung 614 belüften, bevor der Einweichprozess durch erneutes Eintauchen des gewaschenen Korns 608 im Wasser wiederaufgenommen wird.
  • Der Sollfeuchtigkeitsgehalt kann ein jeglicher zum Mälzen geeigneter Feuchtigkeitsgehalt sein. In manchen spezifischen Ausführungsformen kann ein Sollfeuchtigkeitsgehalt des Korns zwischen ungefähr 40 Gew.-% bis ungefähr 50 Gew.-% betragen. Das eingeweichte Korn kann anschließend gespült werden (Handlung 616).
  • Als nächstes kann der Prozess 600 eine Keimstufe umfassen, in der das eingeweichte Korn belüftet wird während die Trommel rotiert (Handlung 618). In manchen Ausführungsformen kann das Korn in der Trommel bei einer vordefinierten Keimfeuchtigkeit gehalten werden. In einigen Füllen beträgt die Keimfeuchtigkeit ungefähr 100 %, mindestens 95 % oder mindestens 90 %. Das Belüften des Korns kann das Leiten einer Luftströmung durch die Trommel, z.B. über den Rückführmodus des Luftkreislaufs, den Einlass-/Auslassmodus des Luftkreislaufs, oder eine Kombination von beidem umfassen. Die Keimstufe kann über einen vordefinierten Zeitraum andauern, oder andauern, bis das Korn aufkeimt. In manchen Fällen kann das System bestimmen, dass das Korn aufgekeimt ist, indem es z.B. ein Kohlendioxidgehalt in der Trommel oder in der Abluftströmung misst, wobei der Kohlendioxidgehalt ein Keimen in der Korncharge anzeigt.
  • Als nächstes kann das gekeimte Korn gedarrt werden (Handlung 620). Zum Beispiel kann der Wassergehalt des gekeimten Korns weiter verringert werden, indem eine Heißluftströmung durch die Trommel geleitet wird. In manchen Fällen kann die Heißluftströmung Temperaturen im Bereich von ungefähr 90 °F bis ungefähr 200 °F aufweisen. In manchen Fällen kann das gekeimte Korn gedarrt werden, bis es einen zweiten Sollfeuchtigkeitsgehalt erreicht. In manchen Fällen kann der zweite Sollfeuchtigkeitsgehalt für das Darren von Korn 5 Gew.-% betragen. Das getrocknete Korn kann anschließend auf eine Handhabungstemperatur gekühlt werden (Handlung 622), z.B. indem eine Strömung kühlerer Luft durch die Körner geleitet wird, bis diese gehandhabt werden können. In manchen Fällen kann die Strömung kühlerer Luft in einem Temperaturbereich von ungefähr 80 °F bis ungefähr 100 °F liegen. Wenn es ausreichend abgekühlt ist, kann das getrocknete Korn aus der Trommel entnommen werden (Handlung 624).
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Computer das System verwalten, der Motoren und Ventile steuert und Sensoren überwacht, um den Status des Keimprozesses zu bewerten. Eine lokale Netzwerkschnittfläche kann es dem System ermöglichen, sich mit einem Fernserver zu verbinden, von dem aus es Rezepturen in Übereinstimmung mit einer individuellen Formel für jeden Mälzauftrag empfängt, während es Backlogdaten und weitere Betriebsstatusse meldet. Der Benutzer kann in der Lage sein, mit dem Computer über eine grafische Benutzerschnittfläche zu interagieren und Funktionen, wie z.B. Einsehen des Status, Bearbeiten einer Rezeptur und Einleiten oder Anhalten geeigneter Betriebsfunktionen durchzuführen.
  • Ausführungsformen des Systems können durch die, in der Computersteuerung oder sonstige Hardware- oder Softwareverwaltungsmodule durch Einstellen eines Betriebsmodus oder High-Level-Modus betrieben werden, der z.B. Folgendes umfasst: Rezepturmodus, Pause-Modus, und automatischer Reinigungsmodus. Der Betriebs- oder High-Level-Modus umfasst Untergruppen von einem oder mehreren der oben beschriebenen Luftkreislaufmodi und der Wasserkreislaufmodi, zusätzlich zu weiteren Befehlen.
  • In mindestens einer Ausführungsform des Rezepturmodus kann der Benutzer die Maschine mit Korn befüllen und ein spezifische Rezeptur einleiten, was bewirkt, dass die Maschine eine Sequenz von vordefinierten High-Level-Schritten ausführt. Als Beispiel zeigt der Prozess (600) (10) eine beispielhafte Sequenz, doch sind auch weitere Schrittabfolgen möglich. Jeder Schritt kann von der Maschine interpretiert werden, um spezifische Funktionen und Ventile zu aktivieren, zum Beispiel einen oder mehrere der Wasserkreislaufmodi und Luftkreislaufmodi, sequenziell oder parallel, während spezifische Sensoren überwacht und bedingt auf verschiedene Ereignisse reagiert wird. Ereignisse können z.B. folgende umfassen: Erreichen oder Überschreiten eines voreingestellten Bereichs durch eine Temperatur in der Trommel; Ablaufen eines voreingestellten Zeitraums; Erreichen oder Überschreiten eines voreingestellten Bereichs durch einen Wasserpegel; oder ein sonstiger Zustand. Bestimmte Ereignisse, wie etwa solche, die anzeigen können, dass der Prozess nicht entsprechend gewünschten Parametern erfolgt ist, können als Fehlerzustande bezeichnet werden. Die Anzeige und der Statuswächter der Maschine werden aufrechterhalten und der Status wird in ausgewählten Intervallen dem operativen Server rückgemeldet. Unter bestimmten Umständen wird die Maschine angehalten (oder geht über zum Pause-Modus, siehe unten), um ein Eingreifen des Benutzers zu ermöglichen. Nach Abschluss aller Rezepturschritte hält die Maschine an, signalisiert den Abschluss sowohl auf der Anzeige als auch auf dem Statuswächter, wodurch der Benutzer darüber informiert wird, dass das fertige Produkt aus der Maschine zu entnehmen ist.
  • In mindestens einer Ausführungsform des Pause-Modus wird die Maschine unter der Leitung des Benutzers angehalten, wie durch die aktive Rezeptur definiert, oder aufgrund eines Fehlerzustands. Wenn die Maschine angehalten ist, kann ein manueller Neustart durch den Benutzer erforderlich sein.
  • Ausführungsformen können ferner ein Anlagenreinigungs-(CIP-)System umfassen. In mindestens einer solchen Ausführungsform entspricht das Anlagenreinigungssystem den strengen Qualitätsanforderungen der lebensmittelgerechten Produktion. Zum Beispiel entfernen Ausführungsformen eines solchen Systems unter der Steuerung eines Computers sämtliche Trümmer und setzen eine Reinigungslösung hinzu, die im Inneren der Trommel und einer Untergruppe oder sämtlichen Innenoberflächen, Düsen, Ventile, einschließlich des Lufthandhabungssystems, verteilt wird. Sämtliche Oberflächen werden auf diese Weise gewaschen, abgespült und getrocknet, und die Maschine wird so für den nächsten Auftrag vorbereitet. In mindestens einer Ausführungsform des Anlagenreinigungsmodus führt ein eingebautes Programm die Maschine durch einen Anlagenreinigungsprozess, wie oben beschrieben.
  • Weitere Variationen liegen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung. Während verschiedene Modifizierungen und alternative Bauweisen der Erfindung vorgenommen werden können, werden bestimmte veranschaulichte Ausführungsformen davon in den Zeichnungen gezeigt und wurden oben im Detail beschrieben. Es ist klar, dass in keiner Weise beabsichtigt ist, die Erfindung auf die spezifische(n) offenbarte(n) Form(en) zu beschränken, sondern es ist, im Gegenteil, die Absicht, dass sämtliche Modifikationen, alternative Bauweisen und Äquivalente, die innerhalb des Gedankens und des Schutzumfangs der Erfindung liegen, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, abgedeckt sind.
  • Die Verwendung der Bezeichnungen „ein/eine“ und „der/die/das“ und ähnliche Bezüge im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erfindung (insbesondere im Kontext der folgenden Ansprüche) sind so verstehen, dass sie sowohl die Einzahl als auch die Mehrzahl abdecken, sofern hier nichts anderes angegeben ist oder der Zusammenhang nichts anderes erkennen lässt. Die Bezeichnungen „umfassend“, „aufweisend“, „einschließend“ und „enthaltend“ sind als einschließend auszulegen (d.h. „einschließlich, aber nicht beschränkt auf ...“), sofern nichts anderes angegeben ist. Die Bezeichnung „verbunden“ ist so auszulegen, dass etwas teilweise oder vollständig enthalten, daran befestigt oder damit verbunden ist, selbst wenn sich etwas dazwischen befindet. Bereiche von Werten werden hier nur zur Abkürzung angeführt, anstatt einzeln auf jeden separaten Wert innerhalb des Bereichs zu verweisen, sofern hier nichts anderes angegeben ist, und jeder separate Wert ist in die Beschreibung aufgenommen, so als wäre er hier einzeln angeführt. Sämtliche hier beschriebenen Verfahren können in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, sofern nichts anderes angegeben oder durch den Kontext klar vorgegeben ist. Die Verwendung von Beispielen oder beispielhafter Sprache (z.B. „wie z.B.“) dient lediglich einer besseren Erklärung von Ausführungsformen der Erfindung und stellt keine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung dar, sofern nichts anderes angegeben ist. Keine Formulierung in der Beschreibung ist so auszulegen, dass sie irgendein nicht beanspruchtes Element als wesentlich für die Praxis der Erfindung anzeigt.
  • Bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung sind hier beschrieben, einschließlich der besten den Erfindern bekannten Umsetzungsweise für die Erfindung. Variationen dieser bevorzugten Ausführungsformen können für Fachleute auf dem Gebiet beim Lesen der obigen Beschreibung erkennbar werden. Die Erfinder gehen davon aus, dass ausgebildete Fachleute solche Variationen angemessen einsetzen, und es liegt in der Absicht der Erfinder, dass die Erfindung auf andere Weise als hier spezifisch beschrieben verwendet wird. Dementsprechend umfasst diese Erfindung sämtliche Modifikationen und Äquivalente des in den hier beigefügten Ansprüchen genannten Gegenstands in Übereinstimmung mit den geltenden Rechtsvorschriften. Darüber hinaus ist eine jegliche Kombination der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen davon in der Erfindung eingeschlossen, sofern hier nichts anderes angegeben oder durch den Kontext klar zu erkennen ist.
  • Sämtliche Verweise, einschließlich auf Publikationen, Patentanmeldungen und Patente, die hier erwähnt werden, sind hiermit durch Verweis aufgenommen, so als würde darauf hingewiesen, dass jeder Verweis einzeln und spezifisch durch Verweis aufgenommen ist, und als wären sie hier in ihrer Gesamtheit angeführt.

Claims (23)

  1. Vorrichtung zum Keimen von Korn, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine rotierbare Trommel, die konfiguriert ist, um Korn aufzunehmen; einen Luftkanal in der rotierbaren Trommel, um eine Einlassluftströmung in die rotierbare Trommel zu leiten, wobei der Luftkanal befestigt ist, um mit der rotierbaren Trommel zu rotieren: eine Anordnung von Röhren, die umfangsmäßig in der rotierbaren Trommel verteilt sind, um eine Abluftströmung aus der rotierbaren Trommel abzuziehen, wobei die Anordnung von Röhren befestigt ist, um mit der rotierbaren Trommel zu rotieren; eine Luftrotationseinheit, die den Luftkanal mit einem Trommellufteinlass, der außerhalb der rotierenden Trommel liegt und derart befestigt ist, dass er nicht mit der rotierenden Trommel rotiert, fluidisch verbindet, wobei die Fluidverbindung während der Rotation der rotierenden Trommel aufrechterhalten wird, und die die Anordnung von Röhren mit einem Trommelluftauslass, der außerhalb der rotierenden Trommel liegt und derart befestigt ist, dass er nicht mit der rotierenden Trommel rotiert, fluidisch verbindet, wobei die Fluidverbindung während der Rotation der rotierenden Trommel aufrechterhalten wird; ein Gebläse, das konfiguriert ist, um die Abluftströmung über den Trommelluftauslass aus der Luftrotationseinheit abzuziehen; und ein Einlassrohr in der rotierbaren Trommel zum Einbringen einer Einlasswasserströmung in die rotierbare Trommel.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Auslassrohr in der rotierbaren Trommel, das befestigt ist, um mit der rotierbaren Trommel zu rotieren, und zum Abführen einer Auslasswasserströmung aus der rotierbaren Trommel; und eine Wasserrotationseinheit, die das Einlassrohr fluidisch mit einem Wassereinlass verbindet, der außerhalb der Trommel liegt und nicht mit der Trommel rotiert, und die das Auslassrohr fluidisch mit einem Wasserauslass verbindet, der außerhalb der Trommel liegt und nicht mit der Trommel rotiert, sodass die Fluidverbindung zwischen dem Einlassrohr und dem Wassereinlass während der Rotation der rotierenden Trommel aufrechterhalten bleibt, und die Fluidverbindung zwischen dem Auslassrohr und dem Wasserauslass während der Rotation der rotierenden Trommel aufrechterhalten bleibt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Luftkanal ferner einen Keildrahtkanal umfasst und wobei jede Röhre der Anordnung von Röhren ferner eine Keildrahtröhre umfasst.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Wärmetauscheranordnung, die fluidisch mit dem Kanal verbunden ist, wobei die Wärmetauscheranordnung Folgendes umfasst: einen Lufteinlass, der konfiguriert ist, um die Einlassluftströmung aus einer externen Quelle aufzunehmen; einen Luftauslass, der konfiguriert ist, um die Abluftströmung auszulassen; einen Rekuperator, der konfiguriert ist, um Wärme zwischen der Abluftströmung und der Einlassluftströmung zu leiten; und einen Wärmetauscher stromabwärts des Rekuperators in eine Strömungsrichtung der Einlassluft, der konfiguriert ist, um der Einlassluftströmung Wärme zuzusetzen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Luftumleitanordnung, die fluidisch mit der Wärmetauscheranordnung verbunden ist, wobei die Luftumleitanordnung Folgendes umfasst: eine Einlassklappe, die über den Rekuperator fluidisch mit dem Lufteinlass verbunden ist und mit dem Wärmetauscher fluidisch verbunden ist, wobei die Einlassklappe es in einer offenen Position ermöglichen kann, dass die Einlassluftströmung in den Wärmetauscher eintritt, und in einer geschlossenen Position verhindert, dass die Einlassluftströmung in den Wärmetauscher eintritt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Luftumleitvorrichtung Folgendes umfasst: einen Umleiter mit einem Umleitereinlass, einem ersten Umleiterauslass und einem zweiten Umleiterauslass, wobei der erste Umleiterauslass fluidisch mit dem Wärmetauscher verbunden und stromaufwärts des Wärmetauschers angeordnet ist, und wobei der zweite Umleiterauslass fluidisch mit dem Rekuperator verbunden ist, wobei: in einer Rückführkonfiguration der Umleiter die Abluftströmung über den ersten Umleitauslass in den Wärmetauscher leiten und verhindern kann, dass die Abluftströmung aus dem zweiten Umleiterauslass austritt; wobei in einer Einlasskonfiguration der Umleiter die Abluftströmung über den zweiten Umleiterauslass in den Luftauslass über den Rekuperator leiten kann und verhindern kann, dass die Abluftströmung aus dem ersten Umleiterauslass austritt, und in einer teilweisen Einlasskonfiguration der Umleiter die Abluftströmung über sowohl den ersten Umleiterauslass als auch den zweiten Umleiterauslass leiten kann, sodass ein Teil der Abluftströmung sich mit der Einlassluftströmung im Wärmetauscher mischen kann.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Zyklonanordnung, die fluidisch zwischen dem Trommelluftauslass und dem Gebläse angeschlossen ist, wobei die Zyklonanordnung Folgendes umfasst: einen Zyklonhohlraum, der konfiguriert ist, um die Abluftströmung aufzunehmen und einen Wirbel in der Abluftströmung zu bewirken, sodass Trümmer über den Wirbel aus der Abluftströmung fallen können; und einen Abfallbehälter, der mit dem Zyklonhohlraum verbunden und angeordnet ist, um die Trümmer zu sammeln.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Wasserwärmetauscher, der fluidisch mit dem Wassereinlassrohr verbunden und konfiguriert ist, um der Einlasswasserströmung Wärme zuzusetzen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend: ein Auslassrohr in der rotierbaren Trommel zum Entnehmen einer Auslasswasserströmung aus der rotierbaren Trommel, wobei der Wasserwärmetauscher ferner mit dem Auslassrohr verbunden und konfiguriert ist, um Wärme von der Wasserauslassströmung auf die Einlasswasserströmung zu übertragen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anordnung von Röhren eine Vielzahl von Röhren umfasst, wobei jede Röhre der Vielzahl von Röhren in der Nähe zu einer Innenwand der rotierbaren Trommel angeordnet ist, sodass, wenn die rotierbare Trommel rotiert, die Röhren der Anordnung von Röhren mit der Trommel rotieren; und wobei die Luftrotationseinheit ferner eine Luftsammelleitung umfasst.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Luftsammelleitung konfiguriert ist, um die Abluftströmung von einer Untergruppe der Vielzahl von Röhren aufzunehmen, wobei die Untergruppe Röhren oberhalb oder unterhalb einer vordefinierten Höhe in der rotierbaren Trommel umfasst.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Luftsammelleitung konfiguriert ist, um die Abluftströmung von einer Untergruppe der Vielzahl von Röhren zu empfangen, wobei die Untergruppe Röhren in einem oder mehreren Bereichen von Rotationspositionen relativ zur Luftsammelleitung umfasst.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Luftsammelleitung konfiguriert ist, um die Untergruppe der Vielzahl von Röhren dynamisch auszuwählen.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Luftsammelleitung ferner konfiguriert ist, um eine Luftströmung umzukehren, sodass der Luftkanal in der rotierbaren Trommel ferner konfiguriert ist, um die Abluftströmung aus der rotierbaren Trommel abzuziehen, und wobei die Anordnung von Röhren in der rotierbaren Trommel ferner konfiguriert ist, um die Einlassluftströmung in die rotierbare Trommel zu leiten.
  15. Verfahren zum Mälzen von Korn, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: in einer Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine rotierbare Trommel, die konfiguriert ist, um Korn aufzunehmen; einen Luftkanal in der rotierbaren Trommel, um eine Einlassluftströmung in die rotierbare Trommel zu leiten, wobei der Luftkanal befestigt ist, um mit der rotierbaren Trommel zu rotieren: eine Anordnung von Röhren, die entlang des Umfangs in der rotierbaren Trommel verteilt sind, um eine Abluftströmung aus der rotierbaren Trommel abzuziehen, wobei die Anordnung von Röhren befestigt ist, um mit der rotierbaren Trommel zu rotieren; eine Luftrotationseinheit, die den Luftkanal mit einem Trommellufteinlass, der außerhalb der rotierenden Trommel liegt und derart befestigt ist, dass er nicht mit der rotierenden Trommel rotiert, fluidisch verbindet, wobei die Fluidverbindung während der Rotation der rotierenden Trommel aufrechterhalten wird, und die Anordnung von Röhren mit einem Trommelluftauslass, der außerhalb der rotierenden Trommel liegt und derart befestigt ist, dass er nicht mit der rotierenden Trommel rotiert, fluidisch verbindet, wobei die Fluidverbindung während der Rotation der rotierenden Trommel aufrechterhalten wird; ein Gebläse, das konfiguriert ist, um die Abluftströmung über den Trommelluftauslass aus der Luftrotationseinheit abzuziehen; und ein Einlassrohr in der rotierbaren Trommel zum Einbringen einer Einlasswasserströmung in die rotierbare Trommel; Einbringen einer Korncharge in die Trommel; und Aktivieren einer Serie von ausführbaren Befehlen in einer Steuerung, wobei die Befehle konfiguriert sind, um die Trommel mit mindestens einem von Wärme, Feuchtigkeit, mechanischer Betätigung oder einem Luftstrom zu beaufschlagen, und wobei die Befehle konzipiert sind, um mit der Trommel Korn zu mälzen.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend: Strömenlassen einer Waschwasserströmung mit einer ersten Temperatur durch die Korncharge in der Trommel; Einweichenlassen der Korncharge in der Trommel in einer Einweichwasserströmung mit einer zweiten Temperatur, bis die Korncharge einen ersten Feuchtigkeitsgehalt erreicht; Spülen der Korncharge in der Trommel in einer Spülwasserströmung; Belüften der Korncharge in der Trommel mit einer ersten Feuchtigkeit; Darren der Korncharge in der Trommel in einer Darrluftströmung mit einer dritten Temperatur, bis die Korncharge einen zweiten Feuchtigkeitsgehalt erreicht; Kühlen der Korncharge in der Trommel in einer Kühlungsluftströmung mit einer vierten Temperatur; und Entnehmen der Korncharge aus der Trommel.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Belüften der Korncharge ferner das Rotieren der Trommel mit einer ersten Geschwindigkeit und das Leiten einer Belüftungsluftströmung durch die Korncharge, bis im Wesentlichen die Gesamtheit des Korns in der Korncharge aufgekeimt ist, umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Einweichen der Korncharge ferner Folgendes umfasst: Eintauchen der Korncharge in der Einweichwasserströmung; Entfernen der Einweichwasserströmung aus der Trommel; und erneutes Eintauchen der Korncharge in der Einweichwasserströmung, bis das Korn den ersten Feuchtigkeitsgehalt erreicht hat.
  19. System zum Mälzen von Korn, wobei das System Folgendes umfasst: eine rotierbare Trommel, die konfiguriert ist, um Korn aufzunehmen; ein Luftkreislaufmodul, das konfiguriert ist, um eine Luftströmungsrate und eine Lufttemperatur einer Luftströmung durch die Trommel zu steuern; ein Wasserkreislaufmodul, das konfiguriert ist, um eine Wasserströmungsrate und eine Wassertemperatur einer Wasserströmung durch die Trommel zu steuern; und eine Steuerung mit einem Prozessor und einem Speicher, die mit ausführbaren Anweisungen zum Ausführen einer Sequenz von vordefinierten Vorgängen auf einem oder mehreren des Luftkreislaufmoduls, des Wasserkreislaufmoduls und der rotierbaren Trommel konfiguriert sind, wobei die Sequenz definiert ist, um mit der Trommel Korn zu mälzen.
  20. System nach Anspruch 19, wobei das Luftkreislaufmodul mindestens einen Lufttemperatursensor und einen ersten Wärmetauscher umfasst, wobei der Lufttemperatursensor konfiguriert ist, um die Lufttemperatur der Luftströmung zu detektieren; und wobei das Luftkreislaufmodul konfiguriert ist, um die Luftströmung über den ersten Wärmetauscher zu erhitzen, wenn die Lufttemperatur unterhalb einer Ziellufttemperatur liegt.
  21. System nach Anspruch 20, wobei das Luftkreislaufmodul ferner einen Lufteinlass und eine Einlassklappe umfasst, die den ersten Wärmetauscher fluidisch mit dem Lufteinlass verbindet, und wobei das Luftkreislaufmodul ferner konfiguriert ist, um über die Einlassklappe eine Einlassströmung mit der Luftströmung mitzuziehen, wenn die Lufttemperatur bei oder oberhalb einer Ziellufttemperatur liegt.
  22. System nach Anspruch 21, wobei das Wasserkreislaufmodul ferner einen Wassertemperatursensor und einen zweiten Wärmetauscher umfasst, und wobei das Wassertemperaturmodul ferner konfiguriert ist, die Wasserströmung über den zweiten Wärmetauscher zu erhitzen, wenn die Wassertemperatur unterhalb einer Zielwassertemperatur liegt.
  23. System nach Anspruch 19, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um Benutzerbefehle zu empfangen, wobei die Benutzerbefehle teilweise die Sequenz der vordefinierten Vorgänge definieren.
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