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Anlage zum kontinuierlichen Kochen von Feststoffgegenständen,
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insbesondere Lebensmitteln.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung vom kontinuierlichen
Kochen oder dgl. Wärmebehandlung von Feststoffgegenständen, insbesondere Lebensmitteln.
Gewöhnlicherweise wird eine solche Behandlung auch im Grossbetrieb dadurch vorgenommen,
dass ein Korb mit den betreffenden Gegenständen in einem Kochbehälter versenkt wird,
und nach dem für die Wärmebehandlung notwendigen Zeitverlauf wieder aus dem Behälter
aufgehoben wird, und danach, wenn mit Rücksicht auf die Weiterbehandlung eine Abkühlung
der Gegenstände notwendig ist, in einem flüssigkeitsgefüllten Kühlbehälter versenkt
wird. Solche Apparaturen haben gewöhnlicherweise einen grossen Platzbedarf und grosse
Wärmeverluste und benötigen eine manuelle Bedienung.
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Unter gewissen Umständen geht auch ein Teil der wasserlöslichen Zusatzstoffe
zusammen mit dem Kühlwasser verloren.
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Es sind auch z.B. aus US PT 3 615 668 und 3 724 090 bekannt, bei Wärmebehandlung
von Feststoffgegenständen eine einheitliche Behandlungszeit zu erreichen durch Verwendung
von einem in einem zylindrischen Behälter rotierenden Zellenrad. Die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung ist eine Anlage obenerwähnter Art anzugeben, bei welcher
eine vollautomatische Funktion zu erreichen ist, und wo die bei der Kühlung abgegebene
Wärme ausgenutzt wird, und die von einer einfachen und preiswerten Konstruktion
mit geringem Platzbedarf ist.
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Um dieses zu erreichen, bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage
zum kontinuierlichen Kochen oder dgl. Wärmebehandlung von Feststoffgegenständen,
insbesondere Lebensmitteln, die einen vertikalen, kreisförmigen Behälter umfasst,
in welchem ein um die Behälterachse drehbares Zellenrad angebracht ist, welches
mittels vertikalen, radialen Flügeln, die bis zur Innenwand des Behälters ausragen,
in einer entsprechenden Anzahl von Zellen
aufgeteilt sind, und die
mit einer Zuleitungszone bzw. einer Ausnehmungszone, die je einer Zelleneinteilung
entspricht, versehen ist, welche Anlage dadurch gekennzeichnet ist, dass der Boden
des Zellenrades aus einer perforierten Platte, Gitter oder Drahtnetz ausgemacht
ist, und bei welchem im Behälterboden innerhalb einer ochzone Vorrichtungen zur
Heizung der Flüssigke-it des Behälters angebracht sind, welche Anlage weiter eine
Erwärmungszone und eine Kühlzone umfasst, wobei im Behälterboden, abgesehen von
der Kochzone, vertikale, radiale Flügel angebracht sind zum Erreichen einer des
Zellenrads entsprechenden Zellenaufteilung. Die Anlage ist ferner mit Pumpenvorrichtungen
für Zirkulation der Flüssigkeit im Gegenstrom durch die Erwärmung- und Kühlzone
versehen sowie eine Vorrichtung zur schrittweisen Drehung des Zellenrads einer Zellenaufteilung
entsprechend.
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Hierdurch wird erreicht, dass die zu behandlenden Gegenstände automatisch
mittels Förderbändern kontinuierlich die Anlage zugeführt und abgenommen werden,
sodass eine manuelle Bedienung im Grossen und Ganzen nicht erforderlich ist. Weiter
wird während der Behandlung dieselbe Flüssigkeitsmenge verwendet, wobei Verluste
von gegebenenfalls zugesetzten Stoffen und Verunreinigungen durch Abwasser vermieden
werden, und schliesslich wird durch Flüssigkeitszirkulation gesichert, dass die
durch die Kühlung der Gegenstände freigegebene Wärme zur Erwärmung der der Anlage
zugeführten Gegenstände wiederverwendet wird.
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Die letztgenannte Funktion und insbesondere die Sicherstellung der
Ueberführung der zu behandlenden Produkte aus den Zellen, die sich in der Ausnehmungszone
befinden, an einen unten näher beschriebenen Ausnehmungsbehälter, erfordert eine
effektive Flüssigkeitszirkulation durch die Zellen des Zellenrads, die sich zu jeder
Zeit in der betreffenden Zone befinden, und um dieses- zu erreichen, ist noch eine
weitere Eigentümlichkeit der Erfindung die an die Achse gekehrten kleineren Teile
der Zellen des Zellenrads mittels einer vertikalen Wand, die aus einer perforierten
Platte, Gitter oder Drahtnetz besteht, vom übrigen Teil des Zellenraums abgegrenzt
ist.
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Für die Ausnehmung der fertigbehandelten Feststoffgegenstände ist
zweckmässig die Seitenwand des kreisförmigen Behälters in der Ausnehmungszone ausgelassen
und durch einen Ausnehmungsbehälter ersetzt, über dessen Boden eine Scheidewand
angebracht ist, die die obere Seite eines Kanals ausmacht, durch welchen die Flüssigkeit
unter dem Boden des Zellenrads in der Ausnehmungs zone des kreisförmigen Behälter
eingeführt wird, wobei in dem Ausnehmungsbehälter ein Bandförderer bis zur oberen
Seite der genannten Scheidewand heruntergeführt ist, und dazu eingerichtet, die
den Ausnehmungsbehälter zugeführten Gegenstände aus dieser herauszuheben.
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Zweckmässig wird die genannte Flüssigkeitszirkulation durch im Kanal
unter der Scheidewand angebrachte Ejektoren hervorgebracht.
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Weil es für die Funktion der Anlage von ausschlagsgebender Bedeutung
ist, dass sämtliche behandelten Feststoffgegenstände der Ausnehmungszone entfernt
werden, ist in der Ausnehmungszone unmittelbar unter dem Boden des Zellenrads eine
Anzahl von Leitschaufeln angebracht, die dazu eingerichtet sind, die unter dem Boden
des Zellenrads nach Innen strömende Flüssigkeit in ausgehender Richtung umzulenken,
um dabei die Bildung von Leezonen und stehenden Wirbeln zu verhindern.
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Zur Vermeidung von Wärmeverlustaiwird erfindungsgemäss die Flüssigkeit
im Gegenstrom durch die Erwärmungs-, Zuleitungs- und Kühlzonen in Zirkulation gebracht
mittels einer UKlaufsleitung und in dieser eingeschalteter Pumpe, und dazu eingerichtet,
die Flüssigkeit vom oberen Bereich der in der Umlaufrichtung des Zellenrads ersten
Zelle der Kühlzone zu dem oberen Bereich der letzten Zelle in der Erwärmungszone
zu überleiten.
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Um sicherzustellen, dass nur die Flüssigkeitsmenge in der betreffenden
ersten Zelle der Kühlzone, die unmittelbar von der Kochzone herrühren, an die Erwärmungszone
überführt wird, ist in der Umlaufsleitung ein Thermostatregulator eingesetzt, der
die Umlaufspumpe stoppt, wenn die Flüssigkeitstemperatur unterhalb dem Kochpunkt
sinkt, und die Pumpe wieder im Betrieb setzt, wenn das Zellenrad den nächsten Umdrehungsschritt
vorgenommen hat.
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Betr. die übrigen Zellen wird zum Erreichen eines effektiven Gegenstroms,
der eine schnelle Abkühlung und Erwärmung der in den betreffenden Zellen vorhandenen
Gegenstände hervorruft, der kreisförmige Behälter mit Rohrverbindungen und in diesen
eingeschaltener Pumpe versehen, die dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit gegen
die Drehrichtung des Zellenrads in der Kühlzone vom oberen Bereich einer Zelle zum
Boden der vorher liegenden Zelle zu pumpen, um in der Zuleitungs- und Erwärmungszone
die Flüssigkeit vom Boden einer Zelle zum oberen Bereich' der vorhergehenden Zelle
und vom Boden der Zuleitungszone zum Boden der letzten Zelle der Kühlzone zu leiten.
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Ferner hat es sich als zweckmässig erwiesen, eine gewisse Flüssigkeitsmenge
aus der zweiten Zelle der Kühlzone bis zur nächstletzten Zelle der Erwärmungszone
zu überführens dadurch dass das Zuführungsrohr zu der ersten Zelle der Kühlzone
durch eine Zweigleitung mit dem oberen Bereich der nächstletzten Zelle der Erwärmungszone
verbunden ist, wobei in der Zweigleitung ein R'e;g;UliP.Y11flgSvntil angebracht
ist, wobei die überführte Flüssigkeitsmenge an den im vorliegenden Falle optimalen
Wert eingestellt werden kann.
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Um eine unerwünschte Flüssigkeitsüberführung zwischen den einzelnen
Zellen zu vermeiden, u.z. an die Stelle wo die Zellenaufteilung oben im kreisförmigen
Behälter am Boden des Zellenrads anliegt, muss an diese Stelle in den betreffenden
Zellen derselbe Flüssigkeitsdruck aufrechterhalten werden. Weil aber die Temperatur
der Flüssigkeit in den betreffenden Zellen der Kühlzone und Erwärmungszone verschieden
ist mit entsprechenden Unterschieden der spezifischen Gewichte, muss der Flüssigkeitsspiegel
in den betreffenden Zellen an verschiedene Niveaus gehalten werden.
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Dies ist erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass am oberen Teil des
kreisförmigen Behälters ausserhalb jeder Zelle in Kühl-, Zuleitungs- und Erwärmungszone
ein kleiner Ablaufbehälter angebracht ist, der in der Kühlzone unmittelbar mit oberem
Bereich der betreffenden Zelle verbunden ist, und in Zuleitungs- und Erwärmungszone
über eine Rohrleitung mit dem Boden der betreffenden Zelle verbunden ist, wobei
die obere Mündung des Ablaufsrohrs im Ablaufbehälter in die Höhe einstellbar ist.
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Die Erfindung wird nachstehend mittels einem auf die Zeichnung gezeigte
beispielsweise Ausführungsform näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 schematisch und in Perspektiv eine Anlage gemäss
der Erfindung, Fig. 2 einen radialen Schnitt durch die Ausnehmungszone und Fig.
3 schematisch und in Perspektiv die zur Hervorbringen der Flüssigkeitszirkulation
im Gegenstrom erforderlichen Rohrverbindungen.
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Die auf die Zeichnung gezeigte Anlage umfasst einen vertikalen kreisförmigen
Behälter 18, z.B. aus Stahl, dessen Seitenwand in geeigneter Weise wärmeisoliert
ist. Dieser Behälter ist mit Ausnahme des unteren Teils von einem Zellenrad 17 ausgeführt,
das schrittweise einer Zellenaufteilung entsprechend um die vertikale Achse des
Behälters gedreht wird. Dieses Zellenrad ist mittels radial verlaufenden vertikalen
Zellenradflügeln 24, die auch wärmeisolierend sind, z.B. dadurch dass sie aus zwei
Stahlplatten mit inzwischen angebrachter Isolationschicht bestehen , in einer entsprechenden
Anzahl von Zellen aufgeteilt -im vorliegenden Falle sechzen Zellen, die mit 1-16
bezeichnet sind. Diese Zellenwände sind unten mit einander verbunden mittels einer
horizontalen Bodenplatte 25, die ein wenig über den Boden des zylindrischen Behälters
18 angebracht ist, und aus einer perforierten Platte, Gitter oder Drahtnetz bestehend,
sodass die zum Kochen verwendete Flüssigkeit, die den Behälter auffüllen, frei zwischen
dem Behälterboden und den betreffenden Zellen strömen kann. Die Aussenkante der
Zellenradflügel 24 aber schliesst sich mittels Dichtungsleisten 49 flüssigkeitsdicht
an die Innenwand des kreisförmigen Behälters.
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Funktionell ist die Anlage, wie es aus Fig. 3 hervorgeht, in einer
Anzahl von Zonen aufgeteilt, u.z. eine Zuleitungszone 19, die eine Zelle des Zellenrads
ausmacht, und die in der Umlaufrichtung des Zellenrads von einer Erwärmungszone
20 nachgefolgt wird, die bei der gezeigten Ausführungsform sich über drei Zellen
erstreckt. Dann folgt eine Kochzone, die sich über die Hälfte des Umkreisses des
Zellenrads erstreckt, also acht Zellen, undWvon
einer Kühlzone
22, die sich über drei Zellen erstreckt, nachgefolgt wird, und schliesslich eine
Ausnehmungszone 23, die sich über eine Zellenaufteilung erstreckt. In dieser Verbindung
ist zu bemerken, dass auch in der Zuleitungszone 19 eine Erwärmung des zugeführten
Materials stattfindet.
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In der Ausnehmungszone 23 ist die Seitenwand des kreisförmigen Behälters
durch einen Ausnehmungsbehälter 28 ersetzt. Im Boden desselben ist mittels einer
Scheidewand 29 ein Kanal 30 hervorgebracht, durch welchen die Flüssigkeit aus dem
Behälter 28 durch die Zelle, die sich in Ausnehmungszone befindet, in Zirkulation
gebracht wird. Diese Zirkulation wird vorzugsweise mittels einer Mehrzahl von Ejektoren
31 hervorgebracht, an welche mittels auf die Zeichnung nicht gezeigte Pumpe Flüssigkeit
zugeführt wlrd, die gegebenenfalls über einen auf die Zeichnung nicht gezeigten
Filter vom Behälter 28 ausgenommen wird. Um eine effektive Zirkulation zu erreichen,
die eine vollständige Entfernung der Gegenstände in der Ausnehmungszone gewährleistet,
sind in dieser Zone unmittelbar unter dem Boden des Zellenrads Leitschaufeln 48
angebracht, die die aus dem Behälter 28 im Boden des kreisförmigen Behälters einströmende
Flüssigkeit in auswärtsgehender Richtung umleitet. Die von der Flüssigkeitsströmung
zum Ausnehmungsbehälter geführten Gegenstände werden hier von einem über die Scheidewand
29 angebrachten Bandförderer 33 aufgefangen, der die Gegenstände aus dem Behälter
28 aufheben und für die Weiterbehandlung abgeben. In dieser Weise einen leerte Zelle
wird bei einer nachfolgenden Drehung des Zellenrads der Zuleitungszone überführt,
wo die Gegenstände, die zu behandeln sind, mittels einem Bandförderer 50 von oben
her zugeführt werden.
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Im Boden des kreisförmigen Behälters 18 ist, abgesehen von der mit
Heizkörpern 26 versehene Kochzone 21, mit zur Zellenradaufteilung entsprechenden
Behälterflügeln 27 versehen, sodass jede Zelle in diesen Zonen einschliesslich dem
Behälterboden gegen einander abgeschlossene Räume bildet. Durch diese Räume wird
mittels Rohrverbindungen und Pumpen während Betrieb der Anlage ein Flüssigkeitsstrom
entgegen der Umdrehungsrichtung des Zellenrads hervorgebracht.
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Wie es aus Fig. 3 hervorgeht, sind an der oberen Kante des kreisförmigen
Behälters 18 jeder Zelle gegenüber in Kühl-, Zuleitungs- und Erwärmungszone auswendig
kleine Ablaufbehälter 42 angebracht. In der Kühlzone 22 hat der kreisförmige Behälter
18 bei jedem Ablaufbehälter 42 einen Ausschnitt, der die Flüssigkeit erlaubt, von
der oberen Fläche der betreffenden Zellen nach dem Ablaufbehälter 42 zu fliessen.
Aus der ersten Zelle der Kühlzone, bei der gezeigten Stellung des Zellenrads der
Zelle 13, wird die Flüssigkeit aus dem Ablaufbehälter 42 mittels einer Pumpe 35
durch eine Rohrleitung 34 zu oberer Seite der letzten Zelle 4 in die Erwärmungszone
gepumpt. Gleichzeitig wird etwas abgekühlte Flüssigkeit von der Oberfläche der folgenden
Zelle 14 im Boden der genannten Zelle 13 mittels einer Rohrleitung 37 mit eingesetzter
Pumpe 38 zugeführt. Wenn diese etwa abgekühlte Flüssigkeit die von der Kochzone
herrührende heisse Flüssigkeit von der Zelle 13 ausgetrieben hat, wird von einem
in der Rohrleitung 34 eingesetzten Thermostatregulator 36 die Pumpe 35 gestoppt
und dann wieder im Betrieb gesetzt, wenn das Zellenrad eine Zellenaufteilung gedreht
ist.
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In derselben Weise wird mittels einer Rohrleitung 37 mit eingeschalteter
Pumpe 38 Flüssigkeit aus der Oberfläche der Zelle 15 zum Boden der Zelle 14 geführt.
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In der Erwärmungs- und Zuleitungszonen wird die Flüssigkeit aus dem
Boden einer Zelle gegen die Umdrehungsrichtung des Zellenrads zum oberen Teil der
anliegenden Zelle dadurch überführt, dass der Ueberlaufbehälter 42 durch eine Rohrleitung
43 den Boden der betreffenden Zelle angeschlossen ist. Von dem Ueberlaufbehälter
wird die Flüssigkeit durch Rohrleitungen 39 mit in diesen eingeschalteten Pumpen
48 zum oberen Teil der beiliegenden Zelle geführt. Betr. die Zuleitungszone wird
die Flüssigkeit um die Ausnehmungszone herum zum Boden der letzten Zelle in der
Kühlzone gepumpt. In dieser Leitung ist ein Strömungsmesser 47 eingesetzt, auf Grund
dessen Angabe die Leistung der Pumpen reguliert und eingestellt werden kann, z.B.
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mittels einem Frequenzumformer für die Elektromotoren, die die Pumpen
antrieben.
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Unter Berücksichtigung, dass der Flüssigkeitsstrom durch die Rohrleitung
34 aus der ersten Zelle der Kühlzone wie oben erwähnt unter gewissen Verhältnissn
von dem Thermoregulator 38 eingestellt wird, hat der Rohr der Flüssigkeitszuleitung
an diese Zelle eine Zweigleitung 41, durch welche die von der Pumpe 38 gelieferte
Flüssigkeit zur nächstletzten Zelle 3 in der Erwärmungszone überführt werden kann.
Zur Regulierung dieses Flüssigkeitstroms ist in der Zweigleitung 41 ein Regulierungsventil
46 eingesetzt.
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Um zu verhindern, dass die Flüssigkeit in grösserer Menge zwischen
den betreffenden Zellen in der Kühl- und Erwärmungszone, insbesondere während Drehung
des Zellenrads strömt, muss am Boden des Zellenrads derselbe Flüssigkeitsdruck aufrechterhalten
werden.
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Wegen des von den Temperaturunterschieden hervorgerufenen spezifischen
Gewichts muss deshalb ein etwa abweichendes Flüssigkeitsniveau in diesen Zellen
gehalten werden. Dieses ist dadurch erreicht, dass die Mündung in den Ablaufrohren
34, 37 und 39 in den Ablaufbehältern 42 in der Höhenrichtung einstellbar ist.
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Während des Betriebs der Anlage ist das Zellenrad gewöhnlicherweise
stillstehend und wird nach einer festgelegten Zeitspanne ein Winkel einer Zellenaufteilung
entsprechend gedreht. Dies wird mittels einem Verschiebungshebel 44 erreicht, der
von einem hydraulischen Zylinder 47 bedient ist, und mittels einem auf der Zeichnung
nicht gezeigten Mitnehmermechanismus das Zellenrad den erforderlichen Winkel dreht.
Der Zwischenraum zwischen den Drehungsoperationen beruht auf die Anzahl von Zellen
und die Zeitspanne, in welcher sich das zu behandlende Material in der Kochzone
verbleiben muss. Gewöhnlicherweise ist der Zwischenraum zwischen der Drehungsbewegung
des Zellenrads etwa fünf bis zehn Minutten, und die Winkeldrehung nimmt etwa sieben
bis acht Sekunden in Anspruch.
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Die oben beschriebene Anlage ist insbesondere für das Kochen von roten
Rüben im Wasser berechnet und mit einer Kapazität von etwa 4000 kg pro Stunde. Es
ist aber einleuchtend, dass die Anlage gemäss der Erfindung auch zur Wärmebehandlung
von irgendwelchen anderen Gegenständen ausgeformt werden kann, z.B.PaSteurisierung
von gefüllten und geschlossenen Konservendosen, Kochen von pommes frites in Oel
usw.