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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stikkenbackofen auch Backschrank genannt.
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Stand der Technik
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In solchen Backöfen werden Backbleche, auf welchen das Backgut möglichst gleichmäßig angeordnet ist, auf einem Trägergestell (s. g. Stikken bzw. Stikkenwagen) übereinander abgelegt und durch einen Heißluftstrom erwärmt.
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Die Trägergestelle sind überwiegend fahrbar, es gibt jedoch auch fest eingebaute Stikken (Wachtel, Typ Comet 0.5). Damit die fertigen Backwaren schneller gegen ein gleichartiges Gestell mit ungebackenen Teiglingen ausgetauscht werden können, sind größere Stikkenöfen überwiegend mit fahrbaren Stikkenwagen ausgerüstet.
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Häufig befindet sich in Stikkenbacköfen eine Drehvorrichtung, es sind aber auch solche Öfen mit nicht drehenden Stikken bekannt, (von Werner & Pfleiderer oder DEBAG). Überwiegend wird das Trägergestell aber im Heißluftstrom gedreht, um die gleichmäßige Bräunung zu verbessern.
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Seltener werden diese Trägergestelle an einer Aufnahme in der Backkammerdecke befestigt und durch eine Hebevorrichtung vom Boden gehoben, um sich anschließend im Heißluftstrom zu drehen.
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Der Stikkenofen besitzt gewöhnlich eine Backkamer in welcher gleiche oder ähnliche Gebäcksorten gleichzeitig abgebacken werden oder unterschiedliche Gebäcksorten nacheinander abgebacken werden.
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Kleine Stikkenöfen sind mit 6 bis 10 Backblechen belegbar. Größere Stikkenöfen werden mit 16 bis 20 Backblechen belegt. Eine untergeordnete Rolle spielen solche Öfen die zur Herstellung von Keksen u. ä. eingesetzt werden und, weil diese Gebäcke sehr flach sind, bis zu 40 Backblechen aufnehmen können.
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Ein großer Teil der üblichen Backwaren, wie z. B. Brötchen, benötigt zum Beginn des Backens Schwaden. Bei Schwaden handelt es sich um einen übersättigten Nassdampf mit geringem Druck. Der Dampf kondensiert auf den offenporigen Teiglingen wodurch sich der Teig an der Oberfläche verdünnt und so die Poren verschließt sowie die Oberfläche glättet. Dieser Vorgang ist erforderlich, damit sich eine feuchte Krumme (Inneres des Backgutes) und eine gute Kruste (Äußeres des Backgutes) bildet. Weil die Oberfläche durch die Feuchtigkeit länger elastisch bleibt kann sich das Teiglingsvolumen vergrößern.
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Bei der vorhergehenden Gärung entstehen im Teig Gasblasen, die sich durch die Erwärmung im Ofen ausdehnen (s. g. Ofentrieb).
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Problem bei bekannten Stikkenöfen ist der Dampferzeuger. Der Dampferzeuger wird überwiegend vom Heiß- bzw. Umluftstrom erhitzt und/oder befindet sich im Heißluftstrom und dringt erst durch die Luftschlitze der Heißluft in die Backkammer. Diese Stelle ist aber heiß und ist nicht in der Richtung zum Wärmetauscher geschlossen, wodurch der Dampf weiter erhitzt wird.
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Daher wird der Nassdampf, der sich in alle Richtungen ausdehnt, stärker erhitzt und der Druck in der Backkammer erhöht sich erheblich. Türdichtungen werden stark belastet und Backkammertüren müssen erheblich stabiler gebaut werden, damit sie dicht bleiben. Der heißere Dampf enthält gleichzeitig nicht so viel Wasser wie der ursprüngliche Nassdampf. Erst weiter oben innerhalb der Backkammer, wenn sich der Dampf an den unteren Teiglingen leicht abgekühlt hat, kondensiert mehr Wasser auf den Teiglingen. Häufig sind daher die Teiglinge auf den unteren Backblechen schlechter gebacken und haben weniger Glanz (der durch das Schwadenkondensat entsteht) und weniger Farbe. Außerdem entzieht die Schwadenanlage, die durch das Wasser abgekühlt ist, dem Heißluftstrom gerade zu der Zeit Wärme, wo die Wärme für einen schnellen Temperaturanstieg benötigt wird (nach der Beschwadung).
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Bekannt sind Stikkenöfen mit seitlich, neben der Backkammer angeordnetem Heizregister und Stikkenöfen mit einem Heizregister oberhalb der Backkammer, die jeweils die durchströmende Heißluft, die von einem oder mehreren Ventilatoren bewegt wird, so erwärmen. Dabei sind sowohl elektrisch beheizte wie auch gas- oder ölbeheizte Stikkenöfen üblich.
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Bekannt sind auch Stikkenöfen, bei denen die zum Aufheizen der Luft verwendeten Wärmetauscher aus flachen oder gebogenen Platten bestehen, an deren einer Seite energiereiches Rauchgas, das von einem Brenner erhitzt wurde, entlangströmt, wohingegen an der anderen Seite Heißluft zum Einleiten in die Backkammer und damit zum Erwärmen des Backgutes vorbeigeleitet wird. Derartige Stikkenöfen sind z. B. aus der
DE 10 2009 043 806 und der
DE 101 21 415 34 bekannt. Über einen Teilumfang der Backkammer ist um diese herum ein Heißluftkanal geführt. Aus der Backkammer angesaugte Luft gelangt in den Heißluftkanal, und wird auf der, der Backkammerwand abgewandten Seite, an der dortigen gemeinsamen Trennwand mit dem Heizgaskanal, in dem die unmittelbar durch den Brenner erhitzten Rauchgase strömen, aufgeheizt. Die so aufgeheizte Luft wird dann in die Backkammer eingeleitet.
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Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung ist sowohl durch einen s. g. Sturzbrenner (Skizze 3 (1a)), also von oben nach unten brennend, als auch durch einen gewöhnlichen Brenner (Skizze 3 (2a)), der aber vorzugsweise von unten nach oben feuert, beheizbar.
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Bei diesem Stikkenofen bildet der Rauchgaskanal den überwiegenden Teil der Backkammer (Skizze 1 (10)). Der Rauchgaskanal ist gleichzeitig auch Wärmetauscher.
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In Richtung der Backkammer emittiert der Rauchgaskanal Strahlungswärme, die das Backgut erwärmt. Die Strahlungswärme ist gegenüber der Konvektionswärme für das Gebäck vorteilhaft, weil das Gebäck nicht so stark ausgetrocknet wird, wie bei reiner Konvektionswärme.
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Auf der, von der Backkammer abgewandten Seite erwärmt der Rauchgaskanal die vorbeiströmende Luft, die vom Ventilator aus der Backkammer angesaugt und in den Umluftkanal gedrückt wird. Dabei strömt die Luft, im Gegenstromprinzip zur heißesten Stelle, bevor sie durch einstellbare Schlitze in die Backkammer gelangt
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Für ein gleichmäßiges Backergebnis ist es erforderlich, dass sich der Stikkenwagen in der Backkammer dreht. Dazu ist ein Drehteller im Boden oder eine Drehvorrichtig mit einer Hängeaufnahme bzw. Hebevorrichtung in der Decke erforderlich. Der Stikkenwagen wird durch die Backraumtüre in die Backkammer gerollt und steht dann in der Mitte der Drehvorrichtung, fixiert und zentriert durch entweder eine Hebevorrichtung in der Decke, oder durch Bodenschienen bzw. eine Zentralkugel auf dem Drehteller, oder ähnliches.
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Die unteren 10 bis 15 cm der Backkammerwände müssen nicht beheizt werden, weil sich in diesem Bereich die Räder des Stikkenwagens und ihre horizontalen Drehvorrichtungen befinden. Es ist daher sinnvoll diese aus einem nicht rostenden Edelstahl (wie z. B. 1.4301) herzustellen um ggf. keinen Rost entstehen zu lassen, wie er durch das Kondensat entstehen könnte.
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Eine Beschichtung der Backkammerwände, mit einer Funktionskeramik ist vorteilhaft aber für die Arbeitsweise nicht zwingend erforderlich.
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Der Stikkenwagen dreht sich für die Backzeit in der Mitte der Backkammer und wird von den Backkammerwändenmit Strahlungswärme beaufschlagt und gleichzeitig strömt die Umluft im Gegenstromprinzip auf der Rückseite des Rauchgaskanals vorbei und wird dabei vom Rauchgaskanal erwärmt. Am Ende des Rauchgaskanals umströmt die Umluft noch die senkrecht stehende, rohrförmige Brennkammer, die an der Rückseite mehrfach, senkrecht übereinander geschlitzt ist, damit die Rauchgase in den Rauchgaskanal strömen können. Die heiße Umluft staut sich in einem dreieckigen Raum (Skizze 1, (8)) hinter den verstellbaren Luftschlitzen.
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Durch die Luftschlitze gelangt die Umluft in die Backkammer und bläst gegen das Backgut, das sich auf dem drehenden Stikkenwagen befindet. Die Backraumatmosphäre wird durch eine vergitterte Öffnung (Skizze 2, (12)), oben auf der, den Luftschlitzen gegenüberliegenden Seite durch einen Ventilator mit horizontaler Achslage (Skizze 2, (11)) abgesaugt und von dort (Skizze 2, 18) in den Umluftkanal gepresst.
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Sowohl der Umluftkanal, wie auch der Rauchgaskanal sind mit ausreichenden Mengen von Abstandshaltern versehen, wodurch wärmebedingte Verwerfungen den Kanalquerschnitt nicht reduzieren können.
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Der Rauchgaskanal (Skizze 2, (14)) ist an der Absaugstelle oben und unten verkürzt. Oben (Skizze 2 (12)), um Platz für die Absaugung der Backraumatmosphäre zu schaffen und unten (Skizze 2, (16)), um den Eintritt für den Schwaden (Nassdampft) in die Backkammeer zu schaffen. Weil die Rauchgase auf dem Weg von der Brennkammer zum Kamin deutlich abkühlen und so an Volumen verlieren, ist der Kanalquerschnitt für das Rauchgas völlig ausreichend. Der Rauchgaskanal umschließt die Schwadenanlage an drei Seiten (Skizze 1, (10)) und erwärmt sie so.
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Hinter der Schwadenanlage mündet der Rauchgaskanal in einen nach oben führenden Kanal, der zum Rauchgasabzug (Kamin) führt.
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Die Schwadenanlage bildet einen Raum, der nur zur Backkammer hin geöffnet ist. Der Zulauf für das zu verdampfende Wasser ist über Magnetventile verschlossen und der Ab- bzw. Überlauf für das Wasser ist durch einen Siphon verschlossen.
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Die Schwadenanlage besteht aus zwei senkrecht stehenden Stahlplatten (Skizze 3 (20)) und dreiseitig umgebenden Aluminiumplatten (Skizze 3 (21)), die den Rauchgaskanal, der die Schwadenanlage dreiseitig umgibt, vor direkter Berührung mit dem kalten Wasser schützt.
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Zwischen den Stahlplatten (Skizze 3 (20)) sind U-Eisen, mit der offenen Seite nach oben (Skizze 3 (22 und 23)) abwechseln leicht schräg übereinander angeordnet.
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Durch das Einspritzen des Wassers kühlt die Schwadenanlage ab. Damit im Rauchgaskanal keine Spannungsrisse entstehen, wird der Rauchgaskanal durch die Metall-Platten (Skizze 3 (21)) mit guten Wärmeleiteigenschaften (wie z. B. Aluminium) an den Stellen geschützt, die mit dem Wasser in Berührung kommen könnten.
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Das durch Magnetventil gesteuerte Wasser läuft von oben, durch s. g. Spritzrohre (Skizze 3 (24 und 25)) auf den oberen bzw. mittleren U-Stahl und von dort zum jeweiligen nächsten U-Stahl usw.
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Das Wasser verdampft schnell und der so entstandene Nassdampf entweicht durch den unten liegenden Dampfaustritt (Skizze 2 (16)) in die Backkammer.
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Die Schwadenanlage kann zu Servicezwecken nach hinten ausgebaut werden. Unter der Schwadenanlage befindet sich ein Sammelbecken, um das nicht verdampfte Wasser aufzufangen. Das Sammelbecken ist mit einem Siphon-Überlauf ausgerüstet, der wahlweise nach vorne oder hinten geführt werden kann.
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Vorteil ist, dass die Schwadenanlage sich außerhalb des Umluftsystems befindet. Die Schwadenanlage beeinflusst daher nur noch gering die Backraumtemperatur und wird von den Rauchgasen beheizt, welche die Schwadenanlage umströmen und die normalerweise schon vorher in den Kamin gelangt wären.
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Weil diese Rauchgase aber noch immer eine Temperatur zwischen 190°C und 270°C haben, reicht die enthaltene Wärmemenge in den Rauchgasen aus, um die Schwadenanlage soweit aufzuheizen, dass ein Nassdampf entstehen kann.
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Vorteil ist auch, dass der Nassdampf nicht überhitzt werden kann und daher besser auf den Teiglingen kondensiert. In anderen Stikkenöfen wird der Dampf innerhalb des Umluft- bzw. Heißluftkanal erzeugt und gelangt erst durch die Lufteinstellschlitze in die Backkammer.
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Ein weiterer Vorteil ist der schnelle Temperaturanstieg beim Backen. Es ist erforderlich, dass während und nach dem Beschwaden die Backraumatmosphäre ruht, damit das Kondensat auf der Teiglingsoberfläche einziehen kann. Nach dieser s. g. Schwadenpause ist ein schneller Temperaturanstieg von Vorteil, weil die Teiglingsoberfläche nur noch kurze Zeit (durch den Schaden) elastisch bleibt und sich nur in dieser Zeit der s. g. Ofentrieb ausprägen kann. Weil die Schwadenanlage nicht mehr im Umluftkanal liegt und daher die Umluft nach der Beschwadung nicht abkühlt, ist der Temperaturanstieg sehr viel schneller als bei gewöhnlichen Stikkenöfen.
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Der in der Backkammer entstehende Überdruck wird durch ein Staurohr (Skizze 1 (11)) abgeleitet. Das Staurohr ist so geführt, dass es von der Umluft erwärmt wird, damit an dieser Stelle kein Kondensat im Rohr entsteht und im 90°-Winkel unten in die Backkammer eingeführt wird. Oberhalb der Backkammer wird es mittig durch ein größeres Rohr geführt (Skizze 1 (12)), durch welches die Frischluft für die Backkammer gesaugt wird.
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Die Frischluft ist mit einer elektrischen Stellklappe versehen und wird saugseitig unter dem Ventilator zugeführt. Wenn die Frischluftklappe geöffnet wird, was typischerweise kurz vor Ende der Backzeit erfolgt, dann saugt der Ventilator frische Luft an, die im Backofen bei Temperaturen zwischen 200°C und 270°C die relative Luftfeuchtigkeit stark verringert und damit verhindert, dass heißer Dampf in großen Mengen austritt, wenn nach Backzeitende die Backraumtüre geöffnet wird, um den Stikkenwagen mit dem fertigen Backgut zu entnehmen.
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Gleichzeitig entweicht bei diesem Vorgang ein Teil der heißen Backraumatmosphäre durch den Überdruck und erwärmt dabei die Frischluft.
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Nach Angabe in der Herstellerbescheinigung (für ELKO und Weishaupt-Brenner (Einstellung wie erforderlich 81 kW) beträgt der Abgasmassenstrom 0,055 kg/s. Die Abgastemperatur beträgt im Mittel 320°C. Der CO2-Gehalt liegt zwischen 10 und 12 Vol.-% bei einem CO-Gehalt unter 0,03 Vol.-%. Der für den sicheren Betrieb des Backofens notwendige Förderdruck beträgt 0,25 mbar (25 Pa)
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Bezugszeichenliste
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Skizze 1
- 1
- Brennkammer
- 2
- Umluftkanal
- 3
- Rauchgaskanal
- 4
- Schwadenanlage
- 5
- Kamin/Rauchgasabzug
- 6
- Eintritt der Umluft vom Ventilator in den Umluftkanal
- 7
- Drehteller
- 8
- Stauraum vor den Luftschlitzen
- 9
- Stikkenwagen
- 10
- Staurohr
- 11
- Frischluftzufuhr
Skizze 2 - 11
- Ventilator
- 12
- Ansaug der Backraumatmosphäre
- 13
- Schwadenanlage
- 14
- Rauchgaskanal
- 15
- Backkammer
- 16
- Schwadenaustritt in die Backkammer
- 17
- Kamin/Rauchgasabzug
- 18
- Eintritt der Umluft vom Ventilator in den Umluftkanal
Skizze 3 - 11
- Ventilator
- 12
- Ansaugkanal
- 13
- Schwadenanlage
- 14
- Rauchgaskanal
- 15
- Backkammer
- 16
- Schwadenaustritt in die Backkammer
- 17
- Kamin/Rauchgasabzug
- 18
- Eintritt der Umluft vom Ventilator in den Umluftkanal
- 19
- Umluftkanal
- 20
- Stahlplatten der Schwadenanlage
- 21
- Abschottung zwischen Rauchgaskanal und Schwadenanlage
- 22
- U-Eisen
- 23
- U-Eisen
- 24
- Spritzrohr (Wasserzulauf)
- 25
- Spritzrohr (Wasserzulauf)
- 1a
- Sturzbrenner
- 2a
- normaler Brenner
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009043806 [0013]
- DE 1012141534 [0013]
