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Vorrichtung zum kontinuierlichen Garen von Gut in geschlossenen Packungen
Es ist bekannt, Gut, insbesondere pflanzliches Gut wie Gemüse in Dosen oder Gläser
gefüllt in Autoklaven zu kochen und/oder zu dämpfen und dann zu kühlen. In der Regel
läßt sich dabei nicht kontinuierlich arbeiten, weil nach dem Kochen das gekochte
Gut in den Autoklaven auch abgekühlt werden und dazu bei den meisten der bekannten
Vorrichtungen der Heiz- bzw. Kochvorgang zugunsten des Kühlvorgangs abgebrochen
werden mu2.
Kürzlich ist schon ein kontinuierlich arbeitender Sterilisator
bekannt geworden (val; in der Zeitschrift 1tKon serventechnische Informationen"
September 1969, Seiten 388 - 391), in welchem in Glaspackungen, Dünnblechdosen,
gezogenen Aluminiumpackungen, Folienbeuteln und Kunststoff-Flaschen verpackte Produkte
verarbeitet werden können, die einer Sterilisation über 1000 C bedürfen. Diese Vorrichtung
ist im unteren Teil mit relativ kaltem Wasser, im oberen Teil mit überhitztem Wasserdampf
beschickt. Das verpackte Out wird auf entsprechend geführten Förderketten zunächst
innerhalb der Wasserdampfzone, dann in der Kaltwasserzone durch die Vorrichtung
geleitet, Während des ganzen Arbeitszyklus der Sterilisation und Abkühlung wird
unter anhaltendem Gegendruck gearbeitet. Mit dieser bekannten Vorrichtung läßt sich
in vergleichsweise widerstandsfähigen Verpackungen, insbesondere solchen aus Glas
oder Dünnblech, eingeschlossenes Gut zufriedenstellend verarbeiten; für das Garen
von in geschlossenen Kunststoff-Folien ohne Aufguß verpacktes pflanzliches Gut weist
diese Vorrichtung den Nachteil auf> daß infolge des direkten Wärmeübergangs von
der Wasserdampf zone in die Kaltwasserzone die Temperatur der letzteren, wenn überhaupt,
nur mit erheblich technischem Aufwand einigermaßen niedrig gehalten werden kann
und die KUhlung unter Druck jedenfalls nicht bis auf etwa Zimmertemperatur möglich
ist,
Da, wie gefunden wurde, die Gefahr des Platzens der Folien-Verpackung
unter dem von dem Gut entwickelten Innendruck schon bei so niedriger Temperatur
wie etwa +25° C besteht, muß in Plastikfolien verpacktes Gut nach dem Garen bzw.
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Sterilisieren bis zur vollständigen Abkühlung bis auf etwa Zimmertemperatur
sorgfältig unter den Innendruck in den Verpackungen übersteigendem Außendruck gehalten
werden. Um dies zu erreichen, muß auch bei der bekannten kontinuierlichen Vorrichtung
der Heizvorgang zugunsten des Kühlvorgangs unterbrochen werden, um die Wärmeabgabe
aus der Wasserdampfzone an die Kaltwasserzone einzuschränken bzw. zeitweise gänzlich
auszuschalten.
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Der Erfindung liegt die Autgabe -zugrunde; eine Vorrichtung zu schaffen,
bei der diese Nachteile behoben sind.
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Diese Aufgabe wird gelöst mittels einer Vorrichtung in der eingangs
beschriebenen Art zum kontinuierlichen Garen von insbesondere pflanzlichem Gut in
geschlossenen Packungen, die einen liegend angeordneten Druckbehälter aufweist,
der mit Abdichtschleuse ausgerüstetem Ein- bzw. Auslaß zum Durchtritt des auf einer
endlosen Fördereinrichtung geführten Guts versehen und in eine Heiz-Zone und eine
Kühl-Zone unterteilt ist, und welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet
ist,
daß sowohl die Heizzone als auch die Kühlzone flüssige- Badmedien enthalten, die
durch senkrecht und quer zur Längsachse des Druckbehälters angeordnete Unterteilung
vollständig von einander getrennt gehalten sind, und der kontinuierliche Durchlauf
der Fördereinrichtung durch beide Zonen über eine in der Querunterteilung angeordnete
Schleuse erfolgt.
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Es hat sich dabei als sehr vorteilhaft erwiesen, die Unterteilung
des Druckbehälters aus drei senkrecht zur Längsachse angeordneten Trennwänden vorzusehen,
von denen zwei sich vom oberen Behälterraum nach unten über etwa 60 - 75 % der Querschnittsfläche
erstrecken, während die dritte Trennwand als im unteren Behälterraum angeordnete,
sich über etwa 60 - 75 ffi der Querschnittsfläche nach oben erstreckende Mittelwand
ausgebildet ist, und so eine Wasserschleuse zwischen Heizkammer und Kühlkammer vorhanden
ist. In der Regel genügt es, wenn die Heizzone und die Kühlzone eine teilweise HeiAwasser-
bzw.
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Kaltwasberfüllung -enthalten. Die beiden äußeren der drei Trennwände
erstrecken sich dann zweckmäßig bis kurz unter die Wasserspiegelß während die Mittelwand
bis kurz über die Wasserspiegel reicht, und durch mit Regelventilen bestückte Pressluftleitungen,
die in die von Wasser freien Räume der Heizzone bzw. der Kühlzone sowie der Wasserschleuse
münden, wird die zur Einstellung des erforderlichen Überdrucks benötigte Pressluft
aufgegeben.
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Zum störungsfreien Ein- und Ausgang des Behandlungsgutes durch den
Druckbehälter ist dieser zweckmäßig an seiner einen Stirnwand mit aus äußerem Schleusentor,
Schleusenkammer und innerem Schleusentor gebildeter Einlaß-Schleuse mit Druckausgleichsventil
sowie Pressluftregulierventil und an der anderen Stirnwand mit in gleicher Weise
ausgebildeter Auslaß-Schleuse versehen. Innerhalb dieser Schleusen sind vorteilhaft
durch die geöffneten Schleusen tore ausfahrbare Hydraulikarme angeordnet, und vor
und hinter den Schleusen Arretierungen für die Behältnisse mit dem zugeführten Gut
bzw. die Transportkette vor-handen, wodurch ein automatischer Ein- und Auslauf der
Körbe gewShrleistet wird.
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Einer der Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht
darin, daß eine kontinuierliche Führung des 3eandlungsgutes durch die unter Ueberdruck
stehende Erhitzungszone und danach durch die unter Überdruck stehende Kühlzone ohne
Wärmeübergang von der Erhitzungszone in die Kühlzone möglich ist, so daß es nicht
mehr erforderlich wird6 den Druckbehälter, insbesondere dessen Heizzonenteil, intermittierend
unterschiedlichen Temperaturen auszusetzen. Die Energiebilant wird dementsprechend
bei Verwendung der Der findungsgemäßen Vorrichtung überaus günstig.
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Durch gesteuerte Pressluftzufuhr in Jede der Zonen kann der erforderliche
Überdruck in einfacher Weise aufrechterhalten werden. Es lassen sich ferner Wärmeaustauscher
anordnen, durch die permanent heißes bzw. kaltes Wasser fUr die Heizzone bzw. die
Kühlzone auf die erforderliche Temperatur abgestimmt und im Kreislauf geführt wird;
über Niveauregler läßt sich der gewünschte Wasserstand in der Heizzone und der Kühlzone
einstellen.
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Will man außerdem noch eine eventuelle Korrosion der Kessel.-wandung
infolge der Wasserfüllung weitgehendeausschalten, so ist es bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung rundsätzliciiauch möglich, den Innenraum der Heizkammer bzw. der Kühlkammer
nicht nur teilweise sondern vollständig mit Heißwasser bzw. Kaltwasser zu füllen.
In einem solchen Fall brauchen die Regulierventile für diese Räume nicht betätigt
zu werden) vielmehr wird der Überdruck ausschließlich durch das Ventil in dem Schle-usenraum
aufgegeben, und in dem Schleusenraum wird dann da-s Wasser -gegebenenfalls bis auf
einen Wasserspiegel von Null -heruntergedrückt, auf jeden Fall bis unterhalb Oberkante
der mittleren Querwand, damit keine Vermischung von kaltem und wa-rmem Wasser eintreten
kann. Außerdem wird durch das Herunterdrücken des Wassers der erforderliche Überdruck
in der Heizkammer und -der Kühlkammer erzeugt. Zwischen den beiden oberen Trennwänden
befindet sich dann eine Druckglocke aus.P-ressluRtD
Je nach den
Erfordernissen des im Einzelfall in der erfindungsgemäßen Vorrichtung behandelten
speziellen Gutes kann die Sterilisations- und die Kühlzeit durch minderung der Umlaufgeschwindigkeit
der Transportkette eingestellt und/oder verändert werden.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die schwenk- und steuerbaren
Hydraulikarme in den Druckschleusenkammern zur Aufnahme und Übergabe der Körbe an
die in dem Druckbehälter umlaufende Fördereinrichtung mit einer Exzenter-und Parallelführung
für Kurvenbewegung auszubilden. Da die Schleusenkammern, um eine möglichst wenig
aufwendige Druckangleichung zu gestatten, vergleichsweise niedrig ausgeführt werden
sollten, wird zweckmäßig die Kurvenbewegung der Hydraulikarme sehr flach gehalten,
damit die Eydraulikarmeheinén Kreis um ihre Aufhängung schlagen, sondern nur eine
flache Kurve beschreiben.
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Die erfindungsgemäßeVorrichtung ist so eingerichtet, daß man sie in
einfacher Weise auch vollautomatisch betreiben kann dadurch, daß aufeinander abgestimmte
gemeinsame Steuereinrichtungen zur Betätigung der Schleusentore, deren Hydrauw likarme,
zur Arretierung der Transporteinrichtungen, zur Zirkulierung des Heiz- und KUhlmediums
und zur'Einstellung der Regulierventile für Pressluftzufuhr und Druckablaß vorgesehen
werden.
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Anhand der beiliegenden Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht ist, wird die Erfindung näher
erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung und Figur 2 Einzelheiten der in der Vorrichtung gemäß Figur 1 angeordneten
Fördereinrichtung.
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In beiden Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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Wie in Figur 1 veranschaulicht, wird dem DruckbehGlter 20 das in vakuumdicht
verschlossenen Folien-Behältnissen unter Vakuum verpackte zu behandelnde Gut, welches
in aus-Drahtnetz odersonstigem den Durchtritt des Heiz- bzw. Kühlmediums ermöglichendem
Werkstoff bestehenden Tragekörben 5 gehalten ist, über eine Transporteinrichtung
27 zugeführt. Der Druckbehälter 20, der liegend angeordnet ist, besitzt in die Stirnwände
28a und 28b eingelassene Schleusen lDa~und 13b, die aus dem äußeren Schleusentor
1, der Schleusenkammer 2 und dem inneren Schleusentor 3 bestehen. Diese Schleusen
dienen dazu, die vollen Körbe 5 in den Druckbehälter 20
einzufahren,
ohne daß eine Druckminderung in dem Behälterinnenraum eintritt.
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Innerhalb des Druckbehälters 20 befindet sich eine Transporteinrichtung,
beispielsweise eine Transportkette 6> welche zweckmäßig, wie insbesondere aus
Figur 2 zu entnehmen, aus zwei Kettensträngen 31 und 32 besteht, die in Abständen
durch Eisenquerstäbe 33 verbunden sind, um die Parallelführung zu gewährleisten.
An den Eisenquerstäben 33 befinden sich hakenähnliche Aufnahmelaschen 34, in welche
der Korb 5 mit dem Behandlungsgut eingehängt wird und in denen der Korb 5 während
des Transportes auf seinem Weg durch den Innenraum des Druckbehalters 20 hängen
bleibt.
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Die Aufnahmelaschen 34 sind frei drehbar an den Eisenquerstäben 33
angelenkt, und die Tragekdrbe 5 sind mittels zapfenförmigen Aufhängebolzen 36 in
an dem Laschengestänge ansitzenden Lagern 37 eingerastet. Zapfen 36 und Lager 37
sind gegeneinander beweglich.
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Die Schleusen 13a und 13 b arbeiten vollautomatisch und das Einfahren
der Körbe5 in den Behälterinnenraum sowie das Einhängen in die Transportkette 6
erfolgen kontinuierlich im Takt. Dazu werden die auf der Transporteinrichtung 27
bis vor das äußere Schleusentor 1 geförderten Körbe 5 Jeweils
durth
(nicht dargestellte) Anschläge angehalten und vor dem Schleusentor genau arretiert.
Dann öffnet sich das Schleusentor 1 nach außen. Innerhalb der Schleusenkammer 2
sind hydraulisch betriebene Arme 4 angeordnet, und beim Offnen des Sohleusentors
1 greifen zwei dieser Hydraulikarme 4 aus der Schleuse heraus, rasten an den Qufhängebolzen
36 eines Korbs 5 ein und heben diesen in die Schleusenkammer 2 hinein. Gleichzeitig
schließt sich das Schleuse sentor 1. Nun wird in die in dieser Stellung beidseitig
geschlossene Schleusenkammer über das automatisch gesteuerte Ventil 22 Pressluft
in die Schleusenkammer 2 eingeleitet, bis der Innenraum der Schleusenkammer 2 sich
auf etwa gleichem Druckniveau mit dem Innenraum des Druckbehälters 20 befindet.
Gleichzeitig übergeben die beiden ersten Hydraulikarme den Korb 5 an die zwei weiteren
der Hydraulikarme 4, die neben den ersten an dem Aurhängebolzen 36 des Korbs 5 angreifen.
Es öffnet sich nun das innere Schleusentor 3, .und durch eine Exzenter- und Paralielführung
beschreiben die Hydraulikarme eine flache Kurve, in welcher der Kcrb 5 aus der Schleusenkammer
2 in den Innenraum des Druckbehälters 20 gefahren und-dort in die dafür vorgesehene,
oben beschriebene Aufnahmevorrichtung an der Transportkette 6 eingehangt wird. Die
Transportkette ist durch eine in entsprechendem Takt gesteuerte Regeleinrichtung
zuvor in der für diesen
Einhängevorgang bestimmten Stellung arretiert.
Nach dem Einhängen eines Korbes 5 löst sich die Arretierung automatisch und die
Transportkette 6 bewegt sich auf ihrer Bahn durch den Innenraum des Behälters 20
kontinuierlich weiter. Das Schleusentor 3 schließt sich wieder, und es wird der
Überdruck aus der Schleusenkammer 2 durch Betätigung des Druckablaßventils 21 entfernt.
Die Arretierung der Transporteinrichtung 27 wird ebenfalls all s gelöst, und ein
weiterer Korb5 wird vor die Schleuse angefahren.
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Der Innenraum des Druckbehälters 20 ist durch senkrecht zu dessen
Längsachse angeordnete Querwände 9, 10 und 11 in hintereinander liegende Heizt bzw.
Kühlkammern 29 bzw. 30 unterteilt. Die Heizkammer 29 ist zu etwa 35 - 40 ffi ihres
Volumens mit heißem Wasser gefüllt. In der Kühlkammer 30 befindet sich etwa die
gleiche Menge an kaltem Wasser.
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Durch die Querwände 9, 10 und 11 ist das heiße Wasser vollständig
gegen das kalte Wasser abgegrenzt. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dies dadurch erreicht, daß die Querwände
9, 10 und 11 nicht den gesamten Querschnitt des Druckbehalters 20 einnehmen, Die
mittlere Querwand 10 bedeckt nur etwa die untere Hälfte bzw.- die unteren ca. 60
% des Querschnittes und ragt bei der angegebenen WasserfUllung
etwas
über die Wasserspiegel 8 in der Heizkammer 29 und 12 in der Kühlkammer 30 heraus.
Die beiden Quertrennwände 9 und 11 decken etwa 60 % des oberen Querschnitts des
Druckbehälters 20 und reichen bei der angegebenen Wasserfüflung dementsprechend
etwas unter die Wasserspiegel 8 und 12 des Heiz- und Kühlbads herunter.
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In die Heizkammer 29 des Druckbehälters 20 wird heißes Wasser von
ca. + 115 bis + 1250C aus einem Durchlauferhitzer 15 über eine Pumpe 25 eingepumpt.
In die Kühlkammer 30 wird Kühlwasser aus einem Durchlauf-Kühlaggregat 16 über eine
Pumpe 26 eingeführt. Durch (nicht gezeigte) Niveauregler wird der eingestellte Wasserstand
aufrecht erhalten, und durch Kreislaufführung des Heiz- bzw. Kühlwassers wird die
erforderliche Temperatur der Eadmedien gesichert. Sowohl in der Heizkammer 29 als
auch in der Kühlkammer 30 wird über Regelventile 17 und 19 Preßluft in einer solchen
Menge in den Druckbehälter 20 eingeführt, daß sich in beiden Kammern 29 und 30 ein
Überdruck über den Partialdruck des gesättigten Reißdampfes von etwa 2 Atil ausbildet,
Die Querwände 9 und 11 bilden zusammen mit der mittleren Querwand 10 eine Wasserschleuse
24, welche verhindert, daß ein Temperaturaugleich zwischen der Heizkammer 29 und
der Kühlkammer 30 stattfindet, so daß über der Reißwasserfüllung
in
der Heizkammer 29 eine warme Luftschicht steht, während sich über der Kaltwasserfüllung
in der Kühlkammer 30 eine kalte Iaftschicht befindet. Ein Regelventil 18 ist vorgesehen,
um durch entsprechende Preßluftzufuhr auch den Raum der Wasserschleuse 24 unter
Überdruck zu halten.
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Die Körbe 5 durchwandern an der Transportkette 6 hängend zunächst
das Heizbad in der Heizzone 29, werden von dort durch die Wasserschleuse 24 geführt
und gelangen dann in das Kühlbad in der Kühlkammer 30. Sie durchlaufen dieses KAhlbad,
bis sie vor der in gleicher Weise wie die Einlaßschleuse 13a ausgebildeten Auslaßschleuse
13b ankommen. In dieser Stellung wird die Transportkette 6 wieder automatisch arretiert.
Das innere Sohleusentor der Schleuse 13b öffnet sich und Hydraulikarme, die den
Rydraulikarmen 4 der Schleuse 13a entsprechen, betätigen sich so, daß sie den Korb
5 von der Transportkette 6 abnehmen und in das Innere der Schleuse 13b transportieren.
Dann schließt sich das innere Schleusentor gegen den Innenraum des Druckbehälters
20 ab. Durch Betätigung des Druckabflußventils 21 wird der Druck aus dem Schleusenraum
abgelassen, und anschließend öffnet sich das äußere Tor der Schleuse 13b, und die
Hydraulikarme schwenken den Korb 5 auf eine außerhalb des Druckbehälters 20 angeordnete.
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Transporteinrichtung 14, auf der der Abtransport erfolgt.
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Kettenleiträder 7 dienen zur Umlenkung der Transportkette auf ihrem
Weg durch die Kammern 29, 24 und 30.
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Eine (nicht gezeigte) Elektronik-Anlage steuert alle Arbeitsvorgänge
und sichert die korrekte~Rethenfolget-und den erforderlichen Takt des Vorschubs.
Dabei brauchen die Schleusentore 1 und 3 der Schleusen 13a und 13b nur in geschlossenem
Zustand einer Druckdifferenz zwischen Innendruck und Aussendruok standzuhalten;
während des Oeffnens und Schließens der Tore herrscht auf beiden Seiten der Tore
stets der gleiche Druck.
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Wie erkennbar ist für die Schleuse 24 zwischen der Heizkammer 29 und-der
Kühlkammer 30 bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine technisch aufwendige Konstruktion
erforderlich.
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Vielmehr sind die Mittel, die die Trennung und Isolation der beiden
Füllmedien in diesen Räumen sichern, konstruktiv einfach, ermöglichen dabei Jedoch
einen äußerst geringen Energieverlust, da das Aufeinandertreffen von kalter und
warmer Luft nur auf kleinem Raum innerhalb der Schleuse 24 stattfinden kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit an sich bekannten Transporteinrichtungen
zur An- bzw, Abführung der mit dem verpackten Gut gefüllten Körbe sowie mit entsprechend
im gleichen Rhythmus arbeitenden Verpackungs-Einrichtungen, beisplels.weise zum
Abtüten des zu behandelnden Guts und Einbringen der Packungen in die Körbe, sowie
mit Vorrichtungen zum Trocknen des behandelten Produkts nch Durchlauf durch den
Druckbehälter und zum Verpacken des Fertigprodukts in
Lager- bzw.
Transport-Behältnisse, beispielsweise Kartons, zu einer vollständig kontinuierlich
arbeitenden Anlage gekoppelt werden. Dabei spielt es keine Rolle, daß die Transportkette
innerhalb des Druckbehälters sich im Takt schrittweise vorwärtsbewegt und die Schleusen
an den Beiden Stirnseiten des Druckbehälters ebenfalls intermittierend arbeiten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient in erster Linie zur Durchführung
der Verfahren des Anmelders zum Kochen oder Dämpfen bzw. Garen von pflanzlichem
Gut, insbesondere Kartoffeln, in geschlossenen Packungen, wie sie in den noch im
Prüfungsverfahren befindlichen deutschen Patentanmeldungez P 16 92 048.2, P 17 92
332.9 und P 19 32 900.1 beschrieben worden sind.