DE19814722A1 - Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Um ausgehend von einer bekannten Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung, mit einem Prozeßraum, mit einer Transportvorrichtung für den Transport eines Prozeßgutes durch den Prozeßraum in einer Transportebene, mit mindestens einer oberhalb der Transportebene vorgesehenen Infrarot-Bestrahlungslampe, und mit einer für infrarote Strahlung durchlässigen Abdeckung, die zwischen Bestrahlungslampe und Transportebene angeordnet ist, eine Verbesserung anzugeben, die einerseits strengen Anforderungen an Hygiene und Betriebssicherheit gerecht wird, wie sie sich bei der Lebensmittelverarbeitung stellen, und die andererseits rasche Temperaturwechsel ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Abdeckung eine Kunststoffolie umfaßt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung, mit einem Prozeß­ raum, mit einer Transportvorrichtung für den Transport eines Prozeßgutes durch den Prozeß­ raum in einer Transportebene, mit mindestens einer oberhalb der Transportebene vorgesehe­ nen Infrarot-Bestrahlungslampe, und mit einer für infrarote Strahlung durchlässigen Abdec­ kung, die zwischen Bestrahlungslampe und Transportebene angeordnet ist.

Eine derartige Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung ist in der Produktinformationsschrift der Heraeus Noblelight GmbH "Heraeus IR-Module KR: Wärme nach Maß im Know-how-Pack" (Druckvermerk: 2C 5.97/VN.Ku) beschrieben. Daraus ist eine Infrarotanlage zu entnehmen, die mit einem IR-Bestrahlungsmodul bestückt ist, bei dem mehrere sogenannte Zwillingsrohrstrah­ ler in einem gemeinsamen Rahmen gehalten werden. In einer Sonderausfertigung umfaßt das Bestrahlungsmodul zusätzlich eine IR-durchlässige Abdeckplatte aus Glas. Das Modul wird im Prozeßraum der Infrarotanlage oberhalb einer durchlaufenden Materialbahn montiert, wobei die Abdeckplatte zwischen der Materialbahn und den Zwillingsrohrstrahlern angeordnet ist. Die bekannte Infrarotanlage wird beispielsweise zum Trocknen, Erwärmen oder Härten einer durchlaufenden Materialbahn eingesetzt, wobei die Abdeckplatte ein Herunterfallen von Staub- oder Schmutzpartikeln auf die Materialbahn verhindert.

Die bekannte Infrarotanlage ist für einen Einsatz zum Erwärmen von Lebensmittelprodukten, wie Backwaren, Fleisch- und Frittierwaren oder für die Formgebung von Verpackungsmateriali­ en für Lebensmittelverpackungen nur bedingt geeignet. An die Reinhaltung der Lebensmittel und der Verpackungen während ihrer Herstellung bzw. ihrer Weiterverarbeitung werden be­ sonders hohe Anforderungen gestellt. Bei der bekannten Infrarotanlage können aber Verunrei­ nigungen durch herabfallende Bruchstücke aus der Abdeckplatte selbst nicht mit absoluter Si­ cherheit ausgeschlossen werden. Darüberhinaus ist die bekannte Glas-Abdeckplatte thermisch relativ träge, so daß auch bei einem mit kurzwelligen oder schnellen mittelwelligen Infrarotstrahlern bestückten Bestrahlungsmodul schnelle Temperaturwechsel kaum möglich sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der bekannten Infrarot-Be­ strahlungsvorrichtung anzugeben, die einerseits strengen Anforderungen an Hygiene und Betriebssicherheit gerecht wird, wie sie sich bei der Lebensmittelverarbeitung stellen, und die andererseits rasche Temperaturwechsel ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs beschriebenen Infrarot-Bestrahlungsvorrich­ tung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abdeckung eine Kunststofffolie umfaßt.

Die Kunststofffolie erstreckt sich zwischen der mindestens einen Infrarot-Bestrahlungslampe und dem Prozeßgut. Sie überdeckt das Prozeßgut und verhindert so eine Verunreinigung durch herabfallende Schmutz-, Bruch- oder Staubpartikel. Die Kunststofffolie ist elastisch, so daß selbst bei einem Reißen der Kunststofffolie keine Bruchstücke entstehen, die in das Pro­ zeßgut fallen könnten.

Die Kunststofffolie ist durchlässig für infrarote Strahlung und temperaturbeständig. Die Kunst­ stofffolie kann eine geringe Dicke und damit einhergehend eine geringe Wärmekapazität auf­ weisen, so daß schnelle Temperaturwechsel möglich sind.

Besonders flexibel einsetzbar und hinsichtlich einer hohen Betriebssicherheit vorteilhaft ist ei­ ne Kunststofffolie, die in einem Temperaturbereich zwischen 250°C und 500°C beständig ist. Die Temperaturangeben beziehen sich auf kurzzeitige Belastungen. Die obere Anwen­ dungstemperatur bei dauernder Belastung liegt bei mindestens 250°C.

Bewährt hat sich eine Kunststofffolie, die Polyimid enthält. Polyimide sind nicht brennbar und sie zeichnen sich durch hohe Temperaturbeständigkeit aus. Polyimide sind in Folienform liefer­ bar, sie sind ausreichend IR-durchlässig und die derartige Polyimide enthaltende Kunststofffo­ lien weisen im allgemeinen eine hohe mechanische Festigkeit auf. Ein bekanntes Polyimid ist unter der Markenbezeichnung "Kapton" von der Firma Bayer erhältlich. Dieses Polyimid zeich­ net sich durch eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit aus. Die obere Anwen­ dungstemperatur bei dauernder Belastung in Luft wird mit 260°C spezifiziert; die obere An­ wendungstemperatur bei kurzzeitiger Belastung mit 480°C.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Kunststofffolie erwiesen, die vollständig aus Polyimid besteht. Neben den oben genannten vorteilhaften Eigenschaften zeichnet sich diese Kunststofffolie dadurch aus, daß sie beim Erwärmen keine giftigen Ausgasungen abgibt, so daß ihr Einsatz im Bereich der Lebensmittelverarbeitung aus physiologischen Gesichtspunkten unbedenklich erscheint.

Insbesondere unter dem Gesichtspunkt schnelle Temperaturwechsel zu ermöglichen, hat sich eine Kunststofffolie als günstig erwiesen, die eine Dicke im Bereich zwischen 20 µm und 2000 µm aufweist. Die genannte Untergrenze wird durch die mechanische Festigkeit der Folie bestimmt, die Obergrenze ergibt sich unter anderem aufgrund des Erfordernisses einer ausrei­ chenden IR-Transparenz.

Es wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung bevor­ zugt, bei der die Kunststofffolie von einem Spannelement gehalten wird. Das Spannelement kann beispielsweise als Rahmen ausgebildet sein, in dem oder an dem Enden der Folie gehal­ ten werden. Das Spannelement gewährleistet eine ausreichende Formstabilität der Kunststofffolie.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Kunststofffolie und die mindestens eine In­ frarot-Bestrahlungslampe als Baueinheit auszubilden. Dies ermöglicht eine vorgefertigte und paßgenaue Zusammenstellung von Kunststofffolie und Bestrahlungslampe und trägt zur Be­ triebssicherheit der Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung bei. Vorteilhafterweise wird die Kunststoff­ folie an einem Spannelement gehalten, das in die Baueinheit auswechselbar eingesetzt ist. Da­ durch wird ein Austausch oder eine Reinigung der Kunststofffolie erleichtert.

Der Abstand zwischen der Kunststofffolie und der Infrarot-Bestrahlungslampe liegt vorteilhaf­ terweise im Bereich zwischen 20 mm und 200 mm. Bei weiten Abständen ergibt sich eine gleichmäßigere Flächenbelastung der Folie durch IR-Strahlung und damit einhergehend eine geringere thermische Belastung.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung anhand eines Aus­ führungsbeispiels und anhand einer Patentzeichnung näher erläutert. In der Patentzeichnung zeigen im einzelnen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Durchlaufofen mit einer erfindungsgemäßen Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung in einem Schnitt senkrecht zur Transportebene,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Bestrahlungsmodul in dreidimensionaler Darstellung und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Infrarot-Bestrahlungs­ vorrichtung in einem Schnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte Durchlaufofen dient zum Erwärmen von Backware. Der Durch­ laufofen besteht aus mehreren Ofenmodulen, die entlang einer Transportvorrichtung für die Backware aneinandergereiht sind. Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch dasjenige Ofenmodul, in dem die höchsten Temperaturen erreicht werden. Das dargestellte Ofenmodul ist spiegel­ symmetrisch; wobei die senkrecht zur Blattebene verlaufende Spiegelebene durch eine strich­ punktierte Linie gekennzeichnet ist.

Das Ofenmodul weist ein Außengehäuse 1 auf, das einen Heizraum 2 umgibt. Auf einer För­ dereinrichtung 3 aufliegend wird das Backgut 4 senkrecht zur Zeichenebene durch den Heizraum 3 gefördert. Die Fördereinrichtung 3 definiert eine Förderebene, die in Fig. 1 an­ hand einer gestrichelten Linie 5 symbolisiert ist. Oberhalb der Förderebene 5 ist ein Heizmodul 6 vorgesehen, das aus einer Vielzahl von schellen mittelwelligen Zwillingsrohr-Infrarotstrahlern 7 gebildet wird, die in einem gemei

nsamen Gehäuse 8 parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen dem Heizmodul 6 und der Förderebene 5 ist eine Polyimidfolie 9 gespannt, die das Backgut 4 im gesamten Ofenmodul überdeckt. Damit ein Herabfallen von Verunreinigungen aus dem Heizmodul 6 auf das Backgut 4 mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann, über­ ragt die Projektionsfläche der Polyimidfolie 9 auf die Förderebene 5 allseitig die Projektionsflä­ che des Heizmoduls 6 auf diese Ebene. Die Enden der Polyimidfolie 9 sind in einem umlaufen­ den Metallrahmen 10 eingeklemmt, der am Gehäuse 8 auswechselbar befestigt ist. Damit sich der Metallrahmen 10 nicht übermäßig aufheizt verläuft er vollständig außerhalb der direkten Bestrahlungsfläche des Heizmoduls 6. Nach oben ist der Heizraum 2 mit einem Gebläse 11 abgeschlossen.

Bei der Polyimidfolie 9 handelt es sich um ein Produkt der Firma Bayer, das unter dem Mar­ kennamen "Kapton" erhältlich ist. Die Dicke der Polyimidfolie 9 beträgt 50 µm. Der Abstand der Polyimidfolie zu den Zwillingsrohr-Infrarotstrahlern 7 beträgt 90 mm. Es werden kurzwellige Strahler eingesetzt, die auf eine Farbtemperatur von ca. 1600°C ausgelegt sind. Unter diesen Bedingungen erwärmt sich die Polyimidfolie 9 auf eine Temperatur von ca. 250°C.

Es hat sich gezeigt, daß die Polyimidfolie 9 dieser Belastung im Dauerbetrieb ohne weiteres standhält. Thermische Schäden oder Verformungen an der Polyimidfolie 9 wurden nicht beob­ achtet; es wurden auch keinerlei giftige Ausgasungen festgestellt. Die Polyimidfolie 9 zeichnet sich durch hohe IR-Transparenz aus.

Sofern bei den nachfolgenden Darstellungen gemäß den Fig. 2 und 3 identische Bezugs­ ziffern wie in Fig. 1 verwendet sind, so sind damit Bauteile und Bestandteile der erfindungs­ gemäßen Bestrahlungsvorrichtung bezeichnet, wie sie anhand Fig. 1 für die entsprechenden Bezugsziffern bereits beschrieben worden sind. Auf die obigen Erläuterungen wird insoweit verwiesen.

Aus der dreidimensionalen Darstellung eines Bestrahlungsmoduls gemäß Fig. 2 erkennbar, daß mehrere kurzwellige IR-Strahler 7 mit ihren Längsachsen parallel zueinander, quer zur Förderrichtung 12 des Backgutes 4 ausgerichtet sind. Die IR-Strahler 7 sind in einem gemein­ samen Gehäuse 13 angeordnet, das nach unten, zum Backgut 4 hin von einer Polyimidfolie 9 dicht abgeschlossen ist. Hierzu wird die Polyimidfolie 9 am Gehäuse 13 mittels eines Spann­ rahmens 14 gehalten, der um das Gehäuse 13 herumläuft und mittels dem die Polyimidfolie 9 in gespanntem Zustand gehalten wird. Hierzu sind innerhalb des Spannringes 14 Federele­ mente vorgesehen, die in der Fig. 2 nicht dargestellt sind. Der Spannrahmen 14 ist an Ge­ häuse 13 mittels Flügelschrauben befestigt und leicht abnehmbar. Bei der Polyimidfolie 9 han­ delt es sich um eine "Kapton-Folie" der Firma Bayer, deren Dicke 1000 µm beträgt.

Die in Fig. 3 dargestellte Bestrahlungsvorrichtung dient zum Erwärmen von Backware. Die Bestrahlungsvorrichtung ist spiegelsymmetrisch ausgebildet, wobei die senkrecht zur Blattebe­ ne verlaufende Spiegelebene durch eine strichpunktierte Linie gekennzeichnet ist.

Die Bestrahlungsvorrichtung weist ein Außengehäuse 1 auf, das ein Heizmodul 6, eine För­ dereinrichtung 3, auf der aufliegend Backgut 4 gefördert wird, und ein Abdeckvorrichtung 15 umschließt. Die Fördereinrichtung 3 definiert eine Förderebene, die in Fig. 3 anhand einer gestrichelten Linie 5 symbolisiert ist und oberhalb von dem das Heizmodul 6 vorgesehen ist. Das Heizmodul 6 wird von einer Vielzahl von kurzwelligen Infrarotstrahlern 7 gebildet, die mit ihren Längsachsen parallel zueinander angeordnet sind. Die Abdeckvorrichtung 15 verhindert eine Verunreinigung des Backgutes 4 durch herabfallende Partikel. Sie umfaßt eine Polyimid­ folie 9, die zwischen dem Heizmodul 6 und der Förderebene 5 mittels eines Spannrahmens 16 gespannt ist, wobei der Spannrahmen 16 auf Halteschienen 17 befestigt ist, die jeweils an den sich gegenüberliegenden Seitenwänden des Außengehäuses 1 verlaufen. Damit sich der Spannrahmen 10 nicht übermäßig aufheizt, verläuft er vollständig außerhalb der direkten Be­ strahlungsfläche des Heizmoduls 6. Ein Herabfallen von Verunreinigungen aus dem Heizmo­ dul 6 auf das Backgut 4 wird mit Sicherheit ausgeschlossen, da die Projektionsfläche der Po­ lyimidfolie 9 auf die Förderebene 5 allseitig die Projektionsfläche des Heizmoduls 6 auf diese Ebene überragt.

Bei der Polyimidfolie 9 handelt es sich um ein Produkt der Firma Bayer, das unter dem Mar­ kennamen "Kapton" erhältlich ist. Die Dicke der Polyimidfolie 9 beträgt 250 µm. Der Abstand "D" der Polyimidfolie zu den Infrarotstrahlern 7 beträgt 50 mm. Es werden kurzwellige Strahler eingesetzt, die auf eine Farbtemperatur von ca. 1600°C ausgelegt sind. Unter diesen Bedin­ gungen erwärmt sich die Polyimidfolie 9 auf eine Temperatur von ca. 280°C.

Es hat sich gezeigt, daß die Polyimidfolie 9 dieser Belastung im Dauerbetrieb ohne weiteres standhält. Thermische Schäden oder Verformungen an der Polyimidfolie 9 wurden nicht beob­ achtet; es wurden auch keinerlei giftige Ausgasungen festgestellt. Die Polyimidfolie 9 zeichnet sich durch hohe IR-Transparenz aus.

Claims (9)

1. Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung, mit einem Prozeßraum, mit einer Transportvorrichtung für den Transport eines Prozeßgutes durch den Prozeßraum in einer Transportebene, mit mindestens einer oberhalb der Transportebene vorgesehenen Infrarot-Bestrahlungs­ lampe, und mit einer für infrarote Strahlung durchlässigen Abdeckung, die zwischen Be­ strahlungslampe und Transportebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung eine Kunststofffolie (9) umfaßt.

2. Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofffolie (9) in einem Temperaturbereich zwischen 250°C und 500°C beständig ist.

3. Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofffolie (9) Polyimid enthält.

4. Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofffolie (9) aus Polyimid besteht.

5. Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofffolie (9) eine Dicke im Bereich zwischen 20 µm und 2000 µm aufweist.

6. Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofffolie (9) von einem Spannelement (10; 16) gehalten wird.

7. Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofffolie (9) und die mindestens eine Infrarot-Bestrah­ lungslampe (6) als Baueinheit (8; 13) ausgebildet sind.

8. Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (10) in die Baueinheit (8; 13) auswechselbar eingesetzt ist.

9. Infrarot-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Kunststofffolie (9) und der Infrarot-Be­ strahlungslampe (6) im Bereich zwischen 20 mm und 200 mm liegt.