DE2640684C2

DE2640684C2 - Brat- bzw. Kochofen

Info

Publication number: DE2640684C2
Application number: DE2640684A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Neyagawa Osaka Nishino; Toshio Nara Osaka Ookubo; Tadashi Katano Osaka Suzuki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1975-09-11
Filing date: 1976-09-07
Publication date: 1981-11-26
Also published as: US4113439A; DE2640684A1; GB1563927A

Description

Die Erfindung betrifft einen Brat- bzw. Kochofen mit einer Bratkammer zum Braten von Speisen und einer Reinigungseinrichtung, welche die Wrasen aus der Bratkammer aufnimmt und sie reinigt, wobei die Reinigungseinrichtung ein Gehäuse mit einem Gaseinlaß zum Eintritt der Wrasen aus der Bratkammer in das, Gehäuse und einen Gasauslaß zur Abgabe der Wrasen an den den Ofen umgebenden Außenraum aufweist, mit einem quer zum Gehäuse angeordneten Katalysator mit darin enthaltenen Durchlässen, durch die die Wrasen zwecks Reinigung geleitet werden, und mit einer Einrichtung zur Beibehaltung der Temperatur der Wrasen am Gasauslaß des Gehäuses über 130° C.

Bei einem bekannten derartigen Brat- bzw. Kochofen (US-PS 34 28 435) weist die Reinigungseinrichtung, die die Wrasen aus der Bratkammer aufnimmt, einen Platinkatalysator auf, der die Wrasen oxidieren soll, wobei die Temperatur des Gases am Gasauslaß zwischen 149°C und 200⁰C liegen soll. Mit diesem Bratbzw. Kochofen ist eine verhältnismäßig gute Reinigung im Vergleich zu frühreren Brat- bzw. Kochöfen möglich, bei denen die von kochenden Speisen erzeugten öldämpfe usw. unmittelbar in den den Ofen umgebenden Außenraum austreten und für eine starke Verschmutzung sorgen. Der Einsatz eines Platinkatalysators ist aber verhältnismäßig kostspielig und genügt wegen der nicht vollkommenen Reinigung der Wrasen aus der Bratkammer nichf den Anforderungen einer modernen Küche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Brat- bzw. Kochofen gemäß der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der die von kochendem Essen erzeugten Wrasen mittels eines verhältnismäßig billigen und widerstandsfähigen Katalysators vollkommen abführen und unschädlich machen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Katalysator eine spezifische Oberfläche von 10 bis 100 mVg besitzt und als Hauptbestandteil MnO₂ sowie als Bindemittel AI2O3 · CaO aufweist und daß die Verhältnisse im Innern des Bratofens derart gesteuert sind, daß die Raumgeschwindigkeit, die das pro Stunde abführbare Wrasenvolumen in m³ pro m³ Katalysatormenge wiedergibt, 1 000 bis 50 000 h"¹ beträgt Es ist auch möglich, die gestellte Aufgabe befriedigend bei Beibehaltung der Temperatur der Wrasen am Gasauslaß des Gehäuses bei 130° und darunter befriedigend zu lösen, wenn der Brat- bzw. Kochofen nach der Erfindung in vorteilhafter Weiterbildung mit einer Einrichtung zur Beibehaltung der Strömungsgeschwindigkeit der Wrasen am Gasauslaß über 0,5 m/s vorgesehen ist.

Das Zusammenwirken der speziellen spezifischen Oberfläche des Katalysators mit dem bestimmten Volumen der pro Kubikmeter Katalysatormenge pro Stunde abführbaren Wrasen, d. h. mit den Raumgeschwindigkeiten bestimmter Größe, sorgt in vorteilhafter Weise für eine vollkommene Abführung der vom kochenden Essen erzeugten Wrasen.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Brat- bzw. Kochofen wird nun im Einzelnen an Hand der Zeichnungen !■ι erläuteri. In letzteren sind

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des Brat- bzw. Kochofens;

Fig.2 ein Teilschnitt einer modifizierten Ausführungsform des Brat- bzw. Kochofens nach F i g. 1;
Fig. 3 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Temperatur der Abgase und der Schwarzskala, einem bekannten System zur Ermittlung des Schwärzungsgrades, zeigt;

Fig. 4 eine Form einer Reinigungseinrichtung des in Brat- bzw. Kochofens;

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der Reinigungseinrichtung;

F i g. 6 bis 11 Formen des Oxidkatalysators, der in der Reinigungseinrichtung des Brat- bzw. Kochofens 4) einsetzbar ist;

Fig. 12 und 13 schematisierte Darstellungen zu Herstellungsschritten des Katalysators;

Fig. 14 ein Diagramm, das den Zusammenhang der spezifischen Oberflächengröße des Katalysators und -«; der Fähigkeit zeigt, Kohlenmonoxid zu entfernen;

Fig. 15 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Fähigkeit, Kohlenwasserstoffe zu entfernen, und der Raumgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Katalysatortemperaturen zeigt;
■V) Fig. 16 ein Diagramm, aus dem die Wirkung von Anordnungen der Katalysatoren in Mehrfachschichtungen bei unterschiedlichen Schichtabständen ablesbar ist;

Fig. 17 ein Diagramm des den Zusammenhang zwischen den Abständen der menrschichtigen Katalysahu toren und dem Druckverlust zeigt;

Fig. 18 ein Diagramm, das die Änderung der Konzentration der aus der kochenden Speise austretenden Wrasen über der Zeit zeigt;

Fig. 19 ein Diagramm, das die öldampfkonzentralion h"> mit Schwankungen in einer sehr kurzen Zeitspanne zeigt, und

Fig. 20 eine Schnittdarstellung eines gängigen Elektrobratofens, der in einem Experiment eingesetzt

wurde, um die Wirkung des öldampfabzugs zu verifizieren.

Die Erfindung soll nun ausführlich beschrieben werden.

Die F i g. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Brat- bzw. ι Kochofens mit einem Plattenheizer 2 und einem Infrarotheizer 1 zum Erwärmen der zu bratenden Speichen 3. Diese Heizer lassen sich durch herkömmliche Gasbrenner setzen. In einer Bratkammer 4 befinden sich Netzroste 5 für die zu bratenden Speisen sowie eine in Auffangwanne 6 für die von den Speisen abtropfende Flüssigkeit. Eine mit Scharnieren angeschlagene Tür 8 mit einem durchsichtigen Glasfenster 7 erlaubt, die bratenden Speisen zu beobachten. Die Tür 8 schwenkt auf einem Drehzapfen 10 und kann durch Ziehen am Knopf 9 geöffnet werden. Eine Reinigungseinrichtung 11, die die von der bratenden Speise erzeugten Wrasen aufnehmen und reinigen kann, weist einen Abströmkanal 13, durch den die aus dem Gaseinlaß 12 eintretenden Wrasen aus dem Bratofen entfernt werden, einen Führungskanal 14, durch den ein Teil der durch den Gaseinlaß 12 einströmenden Wrasen in die BnttkamTier 4 zurückgeführt wird, und Katalysatoren 15, 16 auf, die die Wrasen im Führungskanal 14 und im Absirömkanal 13 reinigen. n

Der Führungskanal 14 steht in Strömungsverbindung mit einem Gasauslaß 17 der Bratkammer, der in Breitenrichtung langgestreckt ist. Die zum Führungskanal 14 geführten Wrasen werden mittels eines Umlaufgebläses 18 im Führungskanal 14 in den jo Innenraum der Bratkammer 4 geleitet und bilden so einen Luftvorhang 19 über der Innenfläche der Tür 8. Der Luftvorhang 19 hat die Rolle, die Haftung von ölen und Fetten am Glasfenster 7 der Tür 8 zu reduzieren und zu verhindern, daß die Dispersion der öldämpfe aus der v, Bratkammer 4 austritt, wenn die Tür 8 geöffnet wird.

Ein erstes Umlaufgebläse 20, das für eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Bratkammer 4 sorgt, und ein zweites Umlaufgebläse 21 sind vorgesehen, so daß die Wrasen gleichmäßig in die Reinigungseinrichtung 11 strömen. Ein öldampfsumpf 22, der die Dichte der von den zubereiteten Gerichten abrupt abgegebenen Öldämpfe gleichmäßig macht und eine Wärmeisolierung 23 sind vorgesehen, die von um die Außenwand der Bratkammer 4 herum angeordnete Glaswolle gebildet wird und einen Wärmefluß aus der Bratkammer 4 heraus verhindert. Hierdurch werden der Wärmewirkungsgrad und die Temperatur des Katalysators abrupt erhöht, indem die Wrasen eingeführt werden, ohne deren Temperatur zu senken. ->o

Die auf den Rosten 5 befindlichen Speisen werden von den oben und unten liegenden Heizern 1 und 2 erwärmt bzw. gebraten. Währenddessen tropft öl von den bratenden Speisen in die Auffangwanne 6. Da diese heiß ist. entstehen öldämpfe. Auch das an den vi bratenden Speisen und an den Kammerwänden haftende Öl erzeugt öldämpfe. Diese Öldämpfe strömen aufwärts durch den Abströmkanal 13 und werden durch die Wirkung des Katalysators unschädlich gemacht, so daß nur saubere Luft an die Umgebung mi abgegeben wird.

Weiterhin ist in der oben beschriebenen Ausführungsform der Abgaseinlaß 12 an der oberen Seite der Bratkammer 4 vorgesehen. Wird für den Brat- bzw. Kochofen ein hoher thermischer Wirkungsgrad gefor- τ, dert, ist der Gaseinlaü) 12 in der unteren Hälfte d?r Höhe der Bratkammer 4 (vergleiche F i g. 2) vorzusehen. Falls der Gaseinlaß 12 sich iir der oberen Hälfte befindet, gehen große Wärmemengen verloren, da das sehr warme Gas nach oben und aus der Bratkammer 4 hinausstrcmt. Befindet sich der Gaseinlaß 12 in der unteren Hälfte der Bratkammer 4, so ist der thermische Wirkungsgrad höher, da das heiße Gas im oberen Teil der Bratkammer 4 verbleibt.

Die Wirkungsweise eines Heizelements 24, das die Wrasen erwärmt, wird nun beschrieben.

Bei herkömmlichen Bratöfen mit katalytischer Reinigung der öldämpfe wird ein Anteil des weißen Dampfes, der in den durch den Katalysator gelaufenen Wrasen verbleibt, nicht vollständig entfernt. Eine Analyse dieses weißen Dampfes zwecks Ergründung dieses Vorgangs hat gezeigt, daß der weiße Dampf nicht aus reinem öldampf besteht, sondern als Hauptbestandteil Wasserdampf aufweist. Die Ergebnisse vieler Versuche haben gezeigt, daß sich dieser weiße Dampf fast vollständig entfernen läßt, wenn die Wrasentemperatur am Auslaßteil 13', durch den die Wrasen aus dem Abströmkanal 13 abströmen, höher ist als ein bestimmter Wert.

Versuche mit unterschiedlichen Temperaturen am Auslaßteil 13' des Abströmkanals 13 in dem Brat- bzw. Kochofen bestätigen die Möglichkeit, den Damof bei Temperaturen über 130⁰C vollständig zu eliminieren. In diesen Versuchen wurde der Dampfanteil nach der Grauskala bestimmt, einem bekannten System zur Bestimmung des Schwärzungsgrades. Der in Betracht gezogene Dampf hatte in der Teilung der Grauskala Werte von mehr als 0,75; unter diesem Wert ist er im allgemeinen unsichtbar. Ein höherer Teilwert auf der Grauskala zeigt eine geringfügige Sichtbarkeit an.

Es ergab sich aus den Ergebnissen dieser Versuche mit dem oben erwähnten weißen Dampf, daß auch die Abströmgeschwindigkeit am Auslaßteil des Abströmkanals einen Faktor darstellt. Die Ergebnisse von Versuchen bei unterschiedlichen Abströmungsgeschwindigkeiten sind in Fig. 3 dargestellt, in der die Kurve A für eine Abströmgeschwincigkeit von 0,01 m/ see, die Kurve Bfür 0,1 m/sec, die Kurve CfürO,5 m/sec, die Kurve ZJfür 1 m/sec und die Kurve £für3 m/sec gilt. Diese Ergebnisse zeigen, daß bei höheren Abströmgeschwindigkeiten sich der weiße Dampf bei niedrigen Temperaturen entfernen läßt. Bei herkömmlichen Bratöfen werden Abströmgeschwindigkeiten von weniger als 0,01 m/sec (vergl. Kurve A in F i g. 3) nie benutzt. Aus diesem Grund läßt sich eine gründliche Entfernung des in den Wrasen enthaltenen Dampfes erreichen, indem man die Wrasentemperatur auf mindestens 13O⁰C hält, bei der bei einer Abströmgeschwindigkeit von 0,01 m/sec kein weißer Dampf mehr entsteht.

Wenn weiterhin die Abströmtemperatur über 130⁰C sein soll, kann der Abströmkanal warmgehalten werden, irdet.i t:r in ein Wärmedämmaterial eingehüllt wird. Diese Isolierung ist im Hinblick auf die Temperaturregelung für den Be;rieb des Brat- bzw. Kochofens wirkungsvoll und ihre gemeinsame Anwendung mit dem oben erwähnten Heizelement 24 ist praktisch möglich.

In dem obigen Beispiel wird di? Abgastemperatur mit einer Abströmgeschwindigkeit von 0,01 m/sec als Norm eingestellt, tntsprechend läßt sich durch die Innentem· peratur der Bratkammer 4, die selten geringer als 100⁰C als Norm ist, die Abströmgeschwindigkeit einstellen, unterhalb der sich in herkömmlichen Bratöfen Dampf entwickelt. Wenn dann die Abströmgeschwindigkeit auf mehr als 0,5 m/sec eingestellt wird, bei der ein Wert von 0,75 auf der Grauskala zu einer Zeit angezeigt ist, bei der der Brat- bzw. Kochofen auf 100⁰C gehalten wird, wie

Fig. 3 zeigt, ist es möglich, den in den Wrasen enthaltenden Dampf vollständig zu entfernen.

Im folgenden werden die Ergebnisse eines typischen Versuchs beschrieben, der durchgeführt wurde, um die oben beschriebenen Ergebnisse zu bestätigen:

In den Versuchen wurde der Hüftteil eines Hühnerbeins gebacken. Kohlenwasserstoffe wurden in einer Konzentration von etwa 60 ppm erzeugt. Diese Kohlenwasserstoffkonzentration ließ sich auf 50 ppm durch eine Reinigungseinrichtung mit katalytischem Oxidationssystem senken. Wenn die Abströmgeschwindigkeit am Auslaßteil des Abströmkanals bei einer Wrasentemperatur von 50°C 0.5 m/sec betrug, verblieb ein geringer Dampfanteil, wie sich aus dem Wert 0.4 auf der Grauskala für die Kurve D in F i g. 3 ergab, über 100⁰C jedoch war der Dampf vollständig verschwunden, wie durch einen Grauwert von 0.75 und mehr angezeigt wurde. Wenn weiterhin die Wrasentemperatur am AusIaLSteil des Abstromkanais 5irC und die Abströmgeschwindigkeit 0.5 m/sec betrugen, verblieb ein geringer Dampfanteil, wie der Wert 0,4 der Grauskala für die Kurve C zeigt, bei 3 m/sec war der Dampf jedoch verschwunden, wie der Grauwert von 0.75 für die Kurve £ ergab.

Die F i g. 4 zeigt die Reinigungseinrichtung 11 aus Oxidkatalysatorschichten 27' mit jeweils zahllosen Offnungen 26. die am Katalysatortank 25 schichtartig angeordnet sind. Die Wrasen 28 werden beim Durchlauf durch den Katalysator — vergl. den Pfeil — von Dampf befreit und aus dem Tank ausgestoßen. In einer weiteren Ausführungsform der Reinigungseinrichtung sind mehrere Oxidkatalysatorschichten 31 mit zahllosen Löchern 30 schichtartig im Katalysatortank 29 angeordnet. Die Saugöffnung 34 zum Einlaß der im Brat- bzw. Kochofen erwärmten Luft 32 ist zwischen der ersten und der /weiten Katalysatorschicht angeordnet. Die Saugöffnung 34 wird von der Öffnung 35 im Katalysatortank 29 und den Druckzylinder 37 des Lufteinlaßzylinders 36 umgeben, so daß der Druck der Warmluft 32 wirkungsvoll ausgenutzt werden kann.

Die Bestandteile der im Brat- bzw. Kochofen

der Oxidkatalysator allein eingesetzt, sammelt sich die große Menge von öldampf und öltröpfchen, die beim Braten entsteht, als Kondensat auf dem Oxidkatalysator an. Der öl- und Fettanteil wird zunächst aufgespalten, dann vergast und oxidiert, was zu einer erheblichen verringerten nutzbaren Lebensdauer des Katalysators führt. Folglich wurden Untersuchungen durchgeführt, bei denen als Zersetzungsschicht für die öldämpfe die erste Schicht 27'. 31 des Oxidkatalysators verwendet wurde. Zur Zersetzung des öldampfs und der öltröpfchen erweisen sich ein Streckmetallkörper aus nichtrostendem Stahl, kontinuierlich poröse Streckmetallkörper aus elementarem Metall wie Aluminium. Nickel, Eisen. Kupfer. Zink usw. bzw. deren Legierungen oder fasrige Matten dieser Metalle als geeignet. Es können auch keramische Materialien mit kontinuierlicher Porosität erfolgreich eingesetzt werden.

Die Temperatur der Zersetzungsschicht zum Zersetzen des öldampfs und der öltröpfchen sollte wün-· schenswerterweise 230 bis 400° C betragen. Bei weniger als 230° C zersetzen der öldampf und die Öltröpfchen sich nicht sondern sammeln sich als Kondensat an und blockieren dadurch die Wrasen. Weiterhin muß dann auch die Dicke der öldampf zersetzenden Schicht größer sein.

Obgleich es erwünscht ist für die Zersetzung des

Öldampfes eine Temperatur von mehr als 400⁰C zu verwenden, ist eine derart hohe Temperatur schädlich für die Sicherheit des Brat- bzw. Kochofens und die Bratwirkung. Wünschenswerte Temperaturen sind geringer als 400°C.

Die öldämpfe und Öltröpfchen zersetzende Schicht sollte wünschenswerterweise eine Dicke im Bereich von 3 bis 15 mm haben. Ist sie dünner als 3 mm, läßt sich die Zersetzung des öldampfs und der öltröpfchen kaum erreichen. Um diese Wirkung zu erreichen, sollte die Zersetzungsschicht auf einer hohen Temperatur gehalten werden. Bei einer Dicke von mehr als 15 mm nimmt die Zersetzungsschicht im Brat- bzw. Kochofen unerwünscht viel Raum ein.

Die Porosität der Zersetzungsschicht muß so eingestellt sein, daß sich der gewünschte Effekt bei einer Dicke von weniger als I 5 mm erreichen läßt, wobei man die Größe des Brat- bzw. Kochofens in Betracht ziehen muß.

Die Porosität der Zersetzungsschicht sollte wünschenswerterweise in der Größenordnung von 15 bis 80% sein. Der wesentliche Sinn dieser öldämpfe und Öltröpfchen zersetzenden Schicht liegt darin, die Öle und Fett mit hohem Molekulargewicht zu Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffverbindungen mit geringem Molekulargewicht zu zersetzen und dadurch den Wirkungsgrad des Oxidierkatalysators zu verbessern. Werdei. .Speisen jedoch bei hoher Temperatur gebraten (insbesondere bei so hohen Temperaturen, daß sie verbrennen), läßt sich infolge der Anteile an Feuchtigkeit und Öldämpien und ölt.öpfchen, die in den gebratenen Speisen verbleiben, nicht immer ein konstanter Fluß an öldämpfen und öltröpfchen erreichen. Sie schießen aus der Oberfläche der Speisen, die verbrannt sind, in Stoßen hinaus. Folglich ist zusätzlich die poröse, öldämpfe und öltröpfchen zersetzende Schicht so ausgelegt, daß eine gleichmäßige öldampfmenge erreicht wird und daß sie zugleich die Rolle eines Verteilers spielt, der die Berührung des öldampfs mit dem Katalysator so gleichmäßig wie möglich macht und verhindert, daß die KatalysatorbecionHipiip auf Hip Oherfläche der bratenden Speisen fallen, wenn diese unter mechanischen Stoßen vom Katalysator lösen sollten.

Es wäre wirksam, den Katalysator haftend auf die öldämpfe und öltröpfchen zersetzende Schicht aufzubringen. Da hierbei aber eine lang andauernde Wirkung nicht gewährleistet werden kann, müssen die die Öldämpfe und Öltröpfchen zersetzende Schicht und der Katalysator beim Aufbau der Reinigungseinrichtung voneinander getrennt angeordnet werden.

Mögliche Formen, die die Oxidkatalysatorschichten 27, 31 aufweisen können, sind eine große Anzahl von Zylindern, die jeweils ein kleines Loch 38 (vergl. F i g. 6) aufweisen und in der in Fig.7 gezeigten Form zusammengesetzt sind, oder die in Gestalt eines Zylinders gemäß F i g. 8 oder einer rechteckigen Säule gemäß Fig.9. die beide eine große Anzahl kleiner Löcher aufweisen, ausgeführt sind. Es können auch eine vorgeschriebene Anzahl zylindrischer Pellets nach F i g. 10 in einem Behälter nach F i g. 11 vorgesehen sein.

Bei den gewöhnlich eingesetzten Oxidkatalysatoren handelt es sich um Platinkatalysatoren. Es lassen sich jedoch wirksam auch Katalysatoren auf Mangangrundlage aus folgenden Gründen einsetzen:

(1) Ihre Fähigkeit, Bratdünste und -dämpfe zu vernichten und schädliche Gase harmlos zu

machen, entspricht der der Platinkatalysatoren.

(2) Sie sind über einen breiten Temperaturbereich — von niedrigen zu hohen Temperaturen — einsetzbar und beständig gegen Wärmeschocks und mechanische Stöße, die sie beim Transport erleiden -, können.

(3) Bei etwa '/io des Preises von Platinkatalysatoren ist ihr Preis niedrig.

(4) Sie können SO₂-Gase aus den Wrasen entfernen, das von den in den Speisen enthaltenen Schwefel- m verbindungen freigesetzt wird.

Der vorgenannte Oxidkatalysator enthält Mangandioxid (MnO;) als Hauptbestandteil, ein Oxid von Metallen wie Cu, Fe usw. als Hilfskatalysator sowie ι \ AI₂Os · CaOaIs Binder.

Im folgenden werden Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens für den Oxidkatalysaior beschriek_L.., n^r ς>-*ΐη V:r!:hr:n i^r.t eine Preßfnrnvjf!"

Für die in F i g. 6 beispielsweise gezeigte Form jn werden zunächst die oben beschriebenen Bestandteile des Oxidkatalysators 30 min lang gemischt, dann I 5 min lang unter Zusatz von 5 bis IO Gewichtsprozent Wasser gemischt. Flierbei entsteht eine Pulvermischung mit Feuchtigkeitsanteil. Diese Mischung wird in eine :> Preßform der in Fig. 6 gezeigten Gestalt gegeben, um unter Druck ausgeformt zu werden. Auf diese Weise erhält man die gewünschte Gestalt. Der Preßling hat jedoch eine nur geringe Festigkeit. Dieses Erzeugnis härtet man 1 Std. lang in Wasserdampf von 100" C und κ tr ;knet es dann. Der Aluminiumsäurekalk (AI2O3 ■ CaO) reagiert mit dem Wasser zu einer harten porösen Oxidkatalysatorschicht.

Das zweite Verfahren ist ein Spritzformverfahren. Für beispielsweise die Scheibengestalt der F i g. 8 wird π zunächst eine Metallform in der gewünschten Gestalt hergestellt, die als Matrix eingesetzt werden soll. In diese Matrix 39. die fest in einen Außenrahmen 40 eingesetzt ist. wie Fig. 12 zeigt, wird Silikongummi 41 gefüllt, der 2 Std. in Luft bei 80^fC getrocknet und in kochendem Wasser I Std. lang gekocht wird, wobei der Silikongummi 41 härtet. Nach dem Kühlen werden die Matrix 39 und der Rahmen 40 abgenommen und der gehärtete Silikongummi 41 freigesetzt, der dann zum Einsatz als Spritzform für den Oxidkatalysator bereit ist. 4-, Der letztere wird im folgenden als SR-Form 42 bezeichnet. Sodann werden die gleichen Bestandteile für den Oxidkatalysator wie irr, ersten Verfahren 30 min gemischt, dann weitere 15 min unter Zusatz von 20 bis 30 Gewichtsprozent Wasser zu einer Mischung 43 in v> Form einer Aufschlämmung gemischt, die in die SR-Form der Fig. 13 gefüllt wird. Danach wird die Mischung 43 in Luft bei 80° C zu dem Oxidkatalysator getrocknet Nach dem Kühlen wird der Oxidkatalysator aus der Form 42 freigegeben, weiter 10 bis 20 min in heißem Wasser bei 80^cC nachgehärtet, um seine Festigkeit zu erhöhen, und dann in Luft 1 Std. bei 150⁰C getrocknet. Auf diese Weise entsteht ein Oxidkatalysator, wie ihn die Fig.8 zeigt. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da es erlaubt, gewünschte Gestalten nach Belieben herzustellen, wobei die Anlagenkosten gering sind.

Bei dem Verfahren zum Entfernen von aus bratenden Gerichten freigesetzten Wrasen unter Einsatz des Oxidkatalysators können wesentliche Unterschiede der Reinigungsfähigkeii in Abhängigkeit von der eingesetzten Katalysatormenge, sowie der Größe und Anordnung des Katalysators angenommen werden. Hierzu wurden Versuche angestellt, deren Ergebnisse nun beschrieben werden.

Versuch I
Spezifische Oberflächengröße des Katalysators

Ein handelsüblicher elektrischer Bratofen mit 1,2 kW Leistung und einem Kammervolumen von etwa 250 χ 300 χ 300 mm wurde zugerichtet und die Reinigungseinrichtung mit einem 120-mm-Loch in dessen Dachplatte eingesetzt.

Weiterhin wurden Mn-Katalalysatoren der oben beschriebenen Zusammensetzung mit spezifischen Oberflächen von 10m²/g, 50 ni²/g. IOOm²/g ebenfalls zubereitet. Mit diesen Katalysatoren wurden die Unterschiede der Reinigungsgeschwindigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in der Fig. 14 gezeigt.

Fig. 14 zeigt, daß die katalytische Wirkung scharf

(» IM IEf* Π ·* I ■ Π ·■ ΠΙ·! #* H ■» βΎ rt f" t ΤΛ βΎ f\ r \ r ψ till'

6¹' '"e·

10 m²/g.

Andererseits läßt sich mit spezifischen Oberflächen von mehr als 100 m²/g keine wesentliche Verbesserung der Reinigungswirkung erzielen.

Beispiel 2
Katalysatormenge

Unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 wurde die Reingungsfähigkcit für Kohlenwasserstoffe bei unterschiedlicher Katalysatormenge und folglich unterschiedlicher Raumgeschwindigkeit bei Katalysatorternperaturen von 150 und 300⁰C untersucht. Die erwähnte Raumgeschwindigkeit wird im allgemeinen als Meßwert benutzt, um den Zusammenhang zwischen dem zeitlichen Abgasvolumen und der Katalysatormenge darzustellen. Die Raumgeschwindigkeit wird in m³ pro Stunde und m³ pro Stunde und m³ Katalysatorvolumen angegeben. Bei der Bestimmung der Raumgeschwindigkeit war es schwierig, den Abgasdurchsatz /u ändern. Es wurde daher nur die Katalysatormenee variiert.

Fig. 15 zeigt, daß bei Raumgeschwindigkeiten von

1 000 bis 50 000 h~' die Reinigungswirkung gegenüber Kohlenwasserstoffen über 40% liegt. Dies ist ein zufriedenstellendes Ergebnis.

Beispiel 3
Anzahl der eingesetzten Katalysatoren

Um den Effekt einer Anordnung der Katalysatoren in mehreren Schichten zu ermitteln, wurden eine Katalysatorscheibe mit 120 mm Durchmesser und 45 mm Dicke bei einem Gewicht von etwa 400 g, drei Scheiben Katalysator mit 15 mm Dicke und etwa 400 g sowie 4 Scheiben Katalysator mit 10 mm Dicke und einem Gewicht von etwa 320 g hergestellt und in den Bratofen des Versuchs 1 eingesetzt, um diesen Versuch durchzuführen. Proben aus einer Vielzahl von Katalysatoren wurden in mehreren Schichten in Abständen von

2 mm, 5 mm und 10 mm hergestellt Die Ergebnisse sind in Fig. 16dargestellt

Fig. 16 zeigt, daß sich höhere Fähigkeiten zum Entfernen von CO erreichen lassen, wenn man den Katalysator in mehreren Schichten — im Gegensatz zu einer Schicht — anordnet

Die Fähigkeit CO zu entfernen, wird durch Ändern des Abstands zwischen den Katalysatorenschichten nicht wesentlich beeinflußt Wie jedoch aus Fig. 17

ersichtlich ist, nehmen die Druckverluste bei einem Abstand unter 0,5 mm schnell zu. Wie aus diesen Daten hervorgeht, ist es sinnvoll, den Katalysator in möglichst viele Schichten zu unterteilen, wobei der Abstand zwischen den Schichten mindestens 5 mm beträgt.

Bei diesen Versuchen wurden die spezifische Oberflächengröße und die Katalysatormenge und die Anordnung der Kata'ysatoren in mehreren Schichten beschrieben, wie oi'forderlich, um die von bratenden Gerichten freigesetzten Öldämpfe zu entfernen. Neben diesen Variablen hat auch die Kohlenwasserstoffmenge, die die bratenden Gerichte freisetzen, ein zeitliches Maximum, wie mit »b« in Pig. 18 gezeigt ist. Die Konzentration der Kohlenwasserstoffe schwankt fortwährend kurzzeitig, wie mit »b<r in Fig. 19 gezeigt ist. Folglich muß eine so große Menge des Katalysators vorgesehen werden, daß die .Spitzenkonzentration an Kohlenwasserstoffen — vcrgl. Fig. 18 — sicher abgefangen werden kann.

Wenn jedoch die Menge der in den Katalysator eintretenden öldämpfe während des Zubereitens der Speisen ausgeglichen werden kann, ist für die Reini-

Tabelle

giingskapa/ität des Katalysators ein gewisser Spielraum gegeben.

In dem in F i g. 1 gezeigten Brat- und Kochofen ist der öldampfsumpf 22 vorgesehen, um einen Ausgleich der erzeugten Öldampfmenge zu erreichen.

Die Konzentrationsschwankungen sollen an Versuchsergebnissen wie folgt erläutert werden:

Die Versuche wurden mit handelsüblichen 1,2-kW-Elektrobratöfen mit einem Kammervolumen von etwa 250 χ 300 χ 300 mm durchgeführt, von denen einer in Fig. 20 dargestellt ist. Dabei hatte der Teil A einen Durchmesser von 120 mm, der Teil B einen Durchmesser von 150 mm, 170 mm bzw. 200 mm. In Gegenüberstellung hatte der Teil B bei einem von ihnen einen Durchmesser von 120 mm. In der Reinigungseinrichtung hatte der Katalysator (Eisen) fast keine katalytisch^ Wirkung und brachte einen fast konstanten Druckverlust. Zur Bestimmung der Kohlenwasserstoffkonzentration wurde in Kohlenwasserstoffinstrument eingesetzt. Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.

Durchmesser
des Teils H

max. Kohlenw.isserstoH-kon/entr.ition

(ppm)

nun. Kohlenwasserstoff
konzentration

(ppm)

mittlere

Kuhlenwasserstof

konzentration

(ρρηυ

650 620 6(X) 5 90

5(K)
550
570
570

580
580
585
580

Die in F i g. 18 und 19 dargestellten Ergebnisse zeigen, daß der Spitzenwert der öldampfkonzentration für den erfindungsgemäß ausgebildeten Brat- und Kochofen (Kurve a) gering ist im Vergleich zu herkömmlichen Brat- bzw. Kochofen, was einen günstigen Ausgleich Konzentrationen als Ausgleich. Es ergeben sich verhältnismäßig geringe Konzentrationen. Folglich braucht die Reinigungseinrichtung in ihrer Reinigungskapazität nicht auf die örtlichen oder zeitlichen Spitzenwerte ausgelegt zu sein, sondern sie ks.,n auf die

t_»X_ *» X.1.JI. f ■ \, I Il ■ \_ · I I ^UIIILII »V/l ItVCt, nil IWIl UIV. Ill UUtII Sumpf befindlichen Öldämpfe durch Dispersion und Mischung gegenüber örtlich oder zeitlich hohen den, die sich aus dem Ausgleich ergibt.

Hierzu 10 Blatt /.eichnmiücn

Claims

Patentansprüche:

1. Brat- bzw. Kochofen mit einer Bratkammer zum Braten von Speisen und einer Reinigungseinrichtung, welche die Wrasen aus der Bratkammer aufnimmt und sie reinigt, wobei die Reinigungseinrichtung ein Gehäuse mit einem Gaseinlaß zum Eintritt der Wrasen aus der Bratkammer in das Gehäuse und einen Gasauslaß zur Abgabe der Wrasen an den den Ofen umgebenden Außenraum aufweist, mit einem quer zum Gehäuse angeordneten Katalysator mit darin enthaltenen Durchlässen, durch die die Wrasen zwecks Reinigung geleitet werden, und mit einer Einrichtung zur Beibehaltung der Temperatur der Wrasen am Gasauslaß des Gehäuses über 130⁰C, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator eine spezifische Oberfläche von 10 bis lOOm'/g besitzt und als Hauptbestandteil MnO₂ sowie als Bindemittel AI2O3 · CaO aufweist und daß die Verhältnisse im Innern des Bratofens derart gesteuert sind, daß die Raumgeschwindigkeit, die das pro Stunde abführbare Wrasenvolumen in m³ pro m³ Katalysatormenge wiedergibt, 1 000 bis 50 000 h -' beträgt.

2. Brat- bzw. Kochofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Beibehaltung der Strömungsgeschwindigkeit der Wrasen am Gasauslaß über 0,5 m/s vorgesehen ist.