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Die
Erfindung betrifft einen weiter verbesserten Trommelröster zum
Rösten
von Ölsaaten,
insbesondere zum Rösten
von Kakao und Rohkaffee.
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Nachdem
Kakaobohnen ursprünglich überwiegend
in kontinuierlichen Röstprozessen
geröstet worden
sind, geht man heute zunehmend dazu über in Chargen zu rösten, da
so eine gleichmäßige und gleichbleibende
Röstqualität gesichert
werden kann. Für
diese Röstprozesse
werden überwiegend
große Trommelröster eingesetzt,
die über
eine hohe Durchsatzleistung verfügen.
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Kernstück eines
derartigen Trommelrösters ist
eine, in einem Gestell horizontal angeordnete und drehbar gelagerte
Rösttrommel,
die an einer Stirnseite geschlossen ist und an der geschlossenen
Stirnseite über
ihre Mittelachse angetrieben wird. Das zu röstende Gut wird aus einem Vorratssilo über eine Produktrutsche
an der gegenüberliegenden,
offenen Stirnseite der Rösttrommel
aufgegeben, die zumeist auch mit Mitteln zur Erfassung und Steuerung
der Rösttemperatur,
zur Zuführung
von Wasser, das für den
Röstprozess
und für
die Sterilisierung des Röstgutes
benötigt
wird, und mit Einrichtungen zum Absaugen und Abführen der im Röstprozess
entstehenden Gase ausgestattet ist. Das zu röstende Gut durchströmt die Rösttrommel
von der Aufgabestelle unter ständiger
Umwälzung
in axialer Richtung und wird nach dem Erreichen des angestrebten Röstgrades
durch eine Öffnung
auf der Gutaufgabeseite der Rösttrommel
ausgetragen. Der Durchmesser und die Länge der Rösttrommel werden durch die
Röstzeit, den
Gutdurchsatz, die Fördergeschwindigkeit
des Gutes in der Rösttrommel
und durch das Schüttgutgewicht
bestimmt.
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Die
für den
Röstprozess
erforderliche Wärmeenergie
wird mit einer Brenneranlage erzeugt, wobei Luft als Wärmeträger dient
und die erhitzte Luft von einer Brennkammer in ein geschlossenes
Gehäuse
eingeleitet wird, das die Rösttrommel
umschließt.
Die erhitze Luft umströmt
die Rösttrommel über ihre
gesamte Länge
und wird danach aus dem Gehäuse
abgeleitet. Die abgeleitete Luft wird gegebenenfalls aufbereitet
und der Brenneranlage erneut zugeführt.
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Während des
Röstprozesses
ist die Rösttrommel
bekanntermaßen
hohen Wärmebelastungen ausgesetzt,
da die Rösttemperatur
bis zu 150°C
betragen kann. Die Temperaturen im Brennraum können sogar 500°C überschreiten.
Zudem entsteht ein Dampfdruck durch das in die Rösttrommel zur Sterilisation
des zu röstenden
Gutes zugeführte
Wasser.
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Diese
hohen Belastungen führen
zwangsläufig
zu Wärmedehnungen
der Rösttrommel
und zu Spaltänderungen
in den Abdichtungen am Produktaustrag für das geröstete Gut, mit der Folge, das
in bestimmten Betriebszuständen,
beispielsweise bei noch nicht erreichter Betriebstemperatur beim
Anfahren des abgekühlten
Rösters,
der Spalt zwischen der rotierenden Trommel und dem Verschluss der
Austragöffnung
nicht exakt geschlossen ist und unerwünschte Gutverluste eintreten.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Trommelröster der
vorstehend beschriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, dass
diese Gutverluste sicher vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch einen Trommelrösten
nach den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9.
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Um
die während
des Röstprozesses
durch Spaltenänderungen
in den Abdichtungen am Produktaustrag hervorgerufenen Gutverluste
sicher auszuschließen,
schlägt
die Erfindung eine generelle Trennung von Produktaufgabe und Produktaustrag
vor. Hierzu wird der zentrale Antrieb der Rösttrommel, die über ihren
Umfang mittels Kettentrieb und Umlenkrollen für die Kette angetrieben wird,
auf die geschlossene Stirnseite der Rösttrommel verlegt, in der auch eine
zentrale Öffnung
für die
Produktaufgabe vorgesehen ist. Die Zuführung des zu röstenden
Gutes erfolgt über
eine vertikale Förderschnecke,
die mit ihrer Ausgangsseite durch die zentrale Öffnung der geschlossenen Stirnseite
des Trommelrösters
hindurchgeführt
ist. Der hierzu notwendige Spalt zwischen der Förderschnecke und der zentralen Öffnung liegt
oberhalb des Produktniveaus im Inneren des Rösters, so dass kein Gut austreten
kann. Weiterhin sind die Leitbleche, mit deren Hilfe das Röstgut in
der Rösttrommel
zusätzlich
umgewälzt
wird, so angeordnet, dass das Gut vom Produkteinlass weg in Richtung
des Produktausganges bewegt wird. Die Förderschnecke ist vorteilhafter
Weise mit einer Hohlwelle ausgestattet, die zur Zuführung des
für die Sterilisation
des zu röstenden
Gutes einzuleitende Wasser genutzt werden kann.
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Um
die horizontale Anordnung der Rösttrommel
zu sichern und eine Zwangsführung
derselben zu erreichen sind an der Eingangsseite Führungsringe angeordnet,
die in nutführende
Rollenlager laufen. Neben dem nutführenden Rollenlager wird ein
Ausbrechen der Rösttrommel
durch den Kettenantrieb und durch den Verschluss des Produktausganges, der
eine lösbare
konische Formschlussverbindung zwischen Deckel und Rösttrommel
aufweist, verhindert und gleichzeitig die Einbaulage der Rösttrommel zusätzlich gesichert.
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Erfindungsgemäß gibt es
im Gegensatz zu herkömmlichen
Trommelröstern
keinen, insbesondere durch Wärmedehnungen
hervorgerufenen und zu Gutverlusten führenden Spalt, an der Anschlussstelle zwischen
der Rösttrommel
und dem Deckel am Produktausgang.
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Der
Deckel am Produktausgang besitzt hierzu ein in Längsachse der Rösttrommel
angeordnetes Lager und ist über
dieses Lager auf einem Lagerzapfen drehbar gelagert. Der Lagerzapfen
selbst ist in axialer Richtung verstellbar angeordnet und wird von einem
Loslager aufgenommen, das Teil einer weiteren, am zentralen Maschinengestellt
des Trommelrösters
angelenkten Halterung ist. Ferner ist das Loslager über eine
einstellbare Verbindung an einem Stellorgan angeschlossen. Darüber hinaus
verfügt dieses
Loslager über
ein elastisches Element, welches unmittelbar auf den in axialer
Richtung beweglich angeordneten Lagerzapfen einwirkt. Über die Verbindung
zwischen dem Lager im Deckel und dem Lagerzapfen werden durch das
elastische Element die Wärmedehnungen
der Rösttrommel
aufgenommen, kompensiert und die Schließstellung des Deckels gesichert.
Ferner kann durch die erfindungsgemäße Ausbildung das Loslagers
und durch die einstellbare Verbindung zwischen dem Loslager und dem
Stellorgan die Schließ-
bzw. Anpresskraft des Deckels auf die Rösttrommel justiert werden.
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Um
Wärmeverluste
zu minimieren, sind sowohl die geschlossene Stirnseite an der Produkt-Eingangsseite
der Rösttrommel
als auch der Deckel des Produktausganges doppelwandig ausgebildet
und isoliert, wobei das Lager für
den Deckel vorteilhafter Weise zwischen den Doppelwänden des
Deckels angeordnet und so vor Wärmebelastungen
geschützt ist.
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Als
Stellorgan dient vorteilhafter Weise ein doppelwirkender, pneumatischer
oder hydraulischer Arbeitszylinder, während für das elastische Element in
der Halterung für
den Lagerzapfen vorzugsweise eine Druckfeder vorgesehen ist. Das
Stellorgan ist durch einen in seiner wirksamen Länge einstellbaren Stößel mit
einer den Lagerzapfen aufnehmenden Gleitbuchse in der Halterung
verbunden, über
den auch die auf den Lagerzapfen und somit auf den Deckel einwirkende
Schließkraft
des elastischen Elementes justiert werden kann.
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Für den Austrag
des gerösteten
Gutes nach Abschluss des Röstprozesses
wird das Stellorgan in seine Offenstellung gebracht und der Ausgang
der Rösttrommel
durch axiales Verschieben des Deckels geöffnet.
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Die
Erfindung soll nachstehend am Beispiel eines Trommelrösters für Kakaobohnen
näher erläutert werden.
In den dazugehörigen
Zeichnungen zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch den Trommelröster
nach der Erfindung,
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2 die
linke Seitenansicht des Trommelrösters,
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3 die
Draufsicht entsprechend 1
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4 die
Verschlussanordnung für
den drehbar gelagerten Deckel am Produktausgang des Trommelrösters.
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Der
zum Rösten
von Kakao konzipierte Trommelröster
mit hoher Durchsatzleistung besitzt eine horizontal angeordnete
Rösttrommel 1,
die über beide
Stirnseiten in einem geeigneten Maschinengestell auf mehreren nutführenden
Lagerrollen 7 drehbar gelagert und von einem Antriebsmotor 3 über einen
Kettentrieb 5 mit speziellen Umlenkungsrollen 4 für die Antriebskette
in eine Drehbewegung um ihre Längsachse
versetzt wird.
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Die
geschlossene Stirnseite 6 an der Eingangsseite der Rösttrommel 1,
an der das zu röstende
Gut aufgegeben wird, verfügt über eine
zentrale Öffnung 24 für eine Produktschnecke 25 mit
einer nicht rotierenden Ankerplatte 26, die mit Öffnungen 9 für die manuelle
Probenentnahme, die Prüfung
des Drucks innerhalb der Rösttrommel 1 und
für einen Temperatursensor
zur Erfassung der Rösttemperatur und
zur Temperatursteuerung des Röstprozesses ausgestattet
ist. Die Wasserzuführung 8 für das zur Sterilisation
des Röstgutes
benötigte
Wasser erfolgt über
die Hohlwelle der Produktschnecke 25.
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Das
zu röstende
Gut wird aus einem Vorratssilo 11 über ein Füllrohr 10 und über die
Produktschnecke 25 in die Rösttrommel 1 eingeleitet.
Die Produktschnecke 25 dient gleichzeitig zur Ausleitung der
während
des Röstprozesses
in der Rösttrommel 1 entstehenden
Gase, die über
das Absaugrohr 12, das an das Füllrohr 10 angeschlossen
ist und über
einen Zyklon 27 abgeleitet werden. Im Zyklon 27 wird der
im Röstprozess
entstandene Wrasen abgeschieden, um eine Beaufschlagung des Lüfters 28 der
Absauganlage mit Wrasen zu vermeiden.
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Mit
Abstand zu ihrem Außenmantel
ist die Rösttrommel 1 von
einer Einhausung 2 umschlossen, die mit einer Isolierung 21 versehen
ist. Die für den
Röstprozess
benötigte
Wärmeenergie
wird mit einem Brenner, zumeist ist es ein Gasbrenner, erzeugt und
durch das Einlaufrohr 16 für das Wärmeträgermedium so in den Raum zwischen
dem Außenmantel
der Rösttrommel 1 und
der Einhausung 2 eingeleitet, dass die aufgeheizte Luft
die Rösttrommel 1 in
ihrer Längsachse
umströmt.
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Die
erhitzte Luft, die einen Teil ihrer Wärmeenergie an die Rösttrommel 1 abgegeben
hat, wird mit Hilfe eines Ventilators 14 über ein
Abgasrohr 15, das an der Ausgangsseite der Rösttrommel 1 an
die Einhausung 2 angeschlossen ist, abgesaugt und nach
entsprechender Aufbereitung und Zuführung von Frischluft erneut
als Wärmeträger dem
Brenner zugeleitet.
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Der
gegenüber
der Stirnseite 6 liegende Ausgang der Rösttrommel 1, durch
den das geröstete Gut
nach Abschluss des Röstprozesses
abgeleitet wird, ist mit einem Deckel 18 verschlossen,
der sowohl drehbar als auch in Richtung der Längsachse der Rösttrommel 1 axial
verstellbar angeordnet ist. Die axial verstellbare Anordnung des
Deckels ist Teil einer gesonderten Baugruppe, die über eine
eigene Halterung 17 mit einem Loslager 29 verfügt und an das
zentrale Maschinengestellt des Trommelrösters angelenkt ist.
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Um
die wirtschaftliche Nutzung der für den Röstprozess erforderlichen Wärmeenergie
zu verbessern und Wärmeverluste
am Produkteingang und an der Ausgangsseite der Rösttrommel 1 zu vermeiden,
sind die geschlossene Stirnseite 6 und der Deckel 18,
der den Produktausgang verschließt, doppelwandig ausgebildet
und isoliert.
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Das
Lager 22 für
die drehbare Anordnung des Deckels 18, der sich auf einem
Lagerzapfen 23 gemeinsam mit der Rösttrommel 1 um die
Längsachse
des Trommelröster
dreht, ist vorzugsweise zwischen den isolierten Wänden des
Deckels 18 angeordnet und auf diese relativ einfache Weise
vor Wärmebelastungen
geschützt.
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Der
Lagerzapfen 23, der das Lager 22 und den Deckel 18 aufnimmt,
ist in ein Gleitstück 30 eingesetzt. Über dieses
Gleitstück 30 und
einen in seiner wirksamen Länge
einstellbaren Stößel 20 ist
der Lagerzapfen 23 mit einem Stellorgan 19 verbunden, mit
dem die Ausgangsseite des Trommelröster geöffnet und wieder verschlossen
wird bzw. der Deckel 18 in Richtung der Längsachse
des Trommelrösters
axial verstellt werden kann.
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Im
Gleitstück 30 ist
ferner ein elastisches Element 31, beispielsweise in Form
einer vorgespannten Druckfeder, angeordnet, das die während des
Röstprozesses
auftretenden und auf den Deckel 18 einwirkenden Dampfdruckbelastungen
und Längenänderungen,
die zu Spaltänderungen
zwischen der Rösttrommel 1 und
dem Deckel 18 führen,
kompensiert und ausgleicht. Dadurch ist gewährleistet, dass unabhängig von
dem jeweiligen Betriebszustand des Trommelrösters der Deckelverschluss
sicher in seiner Schließstellung
verbleibt und ein Verlust an Röstgut
durch auftretende Spaltänderungen sicher
vermieden werden kann.
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Die
Vorspannung des elastischen Elementes 31 wird mit Hilfe
eines Anschlussstückes 32 eingestellt,
das im Gleitstück 30 in
Richtung der Längsachse
des Trommelröster
beweglich gelagert und in das der Stößel 20 eingeschraubt
ist. Das Anschlussstück 32 selbst
wird von einem Verschlussteil 33 aufgenommen, das in das
Gleitstück 30 eingeschraubt
ist und gleichzeitig das Lager für
die Gleitlagerung des Anschlussstückes 32 bildet.
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Zusammen
mit den Gleitlagern 34 und 35 bilden das Gleitstück 30,
der Lagerzapfen 23, das Anschlussstück 32, das Verschlussteil 33 und
das elastische Element 31 das Loslager 29, welches
für die drehbare
Anordnung und die axiale Verstellung des Deckels 12 am
ausgangsseitigen Verschluss des Trommelrösters in einer gesonderten,
mit dem zentralen Maschinengestell des Trommelröster verbunden Halterung 17 vorgesehen
ist.
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Als
Stellorgan wird vorteilhafter Weise ein hydraulischer oder pneumatischer
Arbeitszylinder oder eine Luftfeder verwendet.
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- 1
- Rösttrommel
- 2
- Gehäuse
- 3
- Getriebemotor
- 4
- Umlenkrolle
(Kettentrieb)
- 5
- Kettenantriebsrad
- 6
- Stirnseite
- 7
- Lagerrolle
- 8
- Wasserzuführung
- 9
- Öffnung für Temperatursensor
bzw. Probenahme
- 10
- Füllrohr
- 11
- Vorratssilo
- 12
- Absaugrohr
- 13
-
- 14
- Ventilator
- 15
- Abgasrohr
- 16
- Einlaufrohr
(Wärmeträgermedium)
- 17
- Halterung
- 18
- Deckel
(Verschluss Ausgangsseite)
- 19
- Stellorgan
- 20
- Stößel
- 21
- Isolierung
- 22
- Lager
- 23
- Lagerzapfen
- 24
- Öffnung (Produktzuführung)
- 25
- Produktschnecke
- 26
- Ankerplatte
- 27
- Zyklon
- 28
- Lüfter
- 29
- Loslager
- 30
- Gleitstück
- 31
- elastisches
Element
- 32
- Anschlussstück
- 33
- Verschlussteil
- 34
- Gleitlager
- 35
- Gleitlager