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Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung
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des Reifungsverlaufs von Nahrungsmitteln, insbesondere Rohwurst
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Reifungsverlaufs
von Nahrungsmitteln, insbesondere Rohwursts bei welchen dem zu behandelnden Gut
durch die Zufuhr von ggf konditionierter Luft Wasser entzogen wird, bis der gewünschte
Reife- und Trocknungsgrad erreicht ist.
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Zum Zwecke der Reifung und Trocknung von Nahrungsmitteln, insbesondere
von Rohwurst u a Gütern der fleischverarbeie tenden Industrie, werden klimatisierte
Anlagen verwendet, mit denen sowohl die Lufttemperatur als auch die Luftfeuch-
tigkeit
im Laufe der Zeit in einem Behandlungsraum abgesenkt werden. Dadurch wird das Behandlungsgut
einer allmählichen Trocknung ausgesetzt und gibt seine Feuchtigkeit im Laufe der
Zeit allmählich ab. Dies wird dadurch erreicht, daß man ggf. konditionierte Luft
oder Rauch durch den Behandlungsraum hindurchführt, welche die vom Behandlungsgut
abgegebene Feuchtigkeit aufnehmen, wobei die Behandlungsparameter vom jeweiligen
Produkt sowie der Herstellungsphase abhängen werden Man geht dabei in der Praxis
so vor, daß die Rohwürste in Klimakammern zunächst auf Temperaturen in der Größenordnung
von 15 0C - 25 OC erwärmt werden, anschließend läßt man den Reifungs- und Trocknungsprozeß
bei einer Temperatur in der Größenordnung von etwa 22 OC - 25 OC beginnen und senkt
dann die Temperatur im Behandlungsraum entsprechend einem vorgegebenen Zeitplan
ab. Dabei ist es auch heute noch üblich, die Temperaturen im Behandlungsraum in
Abhängigkeit von einem Zeitplan abzusenken, dessen Daten sich aus den Erfahrungen
mit vorhergehenden Chargen ergeben Dabei können zur Sicherheit ggf.
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mehrfach Proben aus dem Behandlungsgut genommen bzw. das Behandlungsgut
sensorisch untersucht werden, um während der Trocknung etwaige Abweichungen von
dem gewünschten Trocknungsverlauf festzustellen und den weiteren Verfahrensablauf
vorzugeben.
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Der Reifungs- und Trocknungsverlauf wird unter den jeweils herrschenden
äußeren Bedingungen und Temperaturen mit einem Fermentationsprozeß einhergehen;
der eine Absenkung des pH-Wertes im zu behandelnden Gut zur Folge hat, was wiederum
die Eiweiß-Wasser-Bindung im Behandlungsgut verändert. Der Trocknungsprozeß wird
dadurch gesteuert, daß man die Luftfeuchtigkeit im Behandlungsraum verringert, bzw
Luft mit geringerer relativer Luftfeuchs
tigkeit einleitet, da diese
dann Feuchtigkeit aus der Rohwurst oder ganz allgemein aus dem Behandlungsgut aufnehmen
kann. Dabei ist es übliche Praxis, die Temperatur im Behandlungsraum allmählich
abzusenken9 um auf diese Weise die bereits erwähnte Säuerung des Behandlungsgutes
zu verzögern, um eine geeignete Eiweiß-Wasser-Bindung beim Behandlungsgut zu erzielen.
Zweck dieser Behandlung ist es, durch die Verringerung der Feluchtigkeit des Behandlungsgutes
bzw seine Eintrocknung den im Behandlungsgut wirksamen Bakterien die zum Leben erforderliche
auch tigkeit zu entziehen, so daß das Behandlungsgut mikrobiologisch zunehmend stabiler
wird.
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Während der pH-Wert des Behandlungsgutes anfänglich bei Werten von
etwa pH = 5,7 - ô,0 liegt und nm Laufe der Zeit auf Werte von pH = 4,8 - 5,0 abgesenkt
wird, hat die Erfahrung gezeigte daß ein besonders günstiger pH-Wert bei etwa 5,3
liegt, bei dem die geringste Eiweiß-Wasser-Bindung gegeben ist. Aufgrund der bereits
erwähnten höheren pH-Anfangswerte ist auch die Eiweiß-Wasser-Bindung zu Beginn der
Behandlung relativ hoch, so daß in dieser Anfangsphase nur eine schonende Trocknung
vorgenommen werden darf Anderenfalls kann es zu unerwünschten Verfestigungen im
äußeren Bereich des Behandlungsgutes kommen die eine weitere Feucfltigkeitsabführung
und Trocknung aus dem Inneren des Behandlungsgutes behindern und damit den gesamten
Reifungsvorgang beeinträchtigen.
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Hat man während des Reifungsvorganges pH-Werte von etwa 5,3 erreicht,
so kann die Trocknung verstärkt durchgeführt werden, da die Eiweiß-Wasser-Bindung
bei diesen Werten sehr gering ist. Allerdings ist hierbei Vorsicht und eine Beobachtung
der pH-Werte geboten, denn bei weiter fallenden pH-Werten und zunehmender Säuerung
des Behandlungsgutes muß die Trocknung wieder sehr schonend durchgeführt wer-
den,
weil bei niedrigeren pH-Werten die Eiweiß-Wasser Bindung wieder ansteigt.
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Der pH-Wert des Behandlungsgutes ist jedoch keine unabhängige Größe,
sondern ein Parameter, der weitgehend von der Umgebungstemperatur im Behandlungsraum,
also der Temperatur der Trocknungsluft abhängig ist. Dabei bewirken höhere Temperaturen
der Sehandlungsluft eine stärkere Aktivität der säurebildenden Keime während niedrigere
Temperaturen die Säurebildung im Behandlungsgut verzo gern.
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Um diesem Effekt Rechnung zu tragen, wird bei heute üblichen Verfahren
die Reifungstemperatur schrittweise abgesenkt, um die Säuerung des Behandlungsgutes
zu verzögern und die Zeitspanne möglichst lang zu machen, in welcher das Behandlungsgut
eine geringe Eiweiß-Wasser-Bindung besitzt. Auf diese Weise soll eine raschere Trocknung
ermöglicht werden, um den unerwünschten leimen im Behandlungsgut zur Vermeidung
von Reifefehlern den Nährboden zu entziehen. Ein wesentlicher Mangel einer derartigen,
stufenweisen Temperaturabsenkung, die auf Erfahrungswerten beruht, ist darin zu
sehen, daß eine derartige Temperaturabsenkung in der Praxis kaum dem tatsächlichen
Reifungsverlauf, d. k. der Säuerung des Behandlungsgutes entsprechend abläuft.
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Mit der Steuerung des Trocknungs- und Reifungsverlaufs von Nahrungsmitteln,
insbesondere Rohwurst, in Abhängigkeit vom pH-Wert können zwar in einigen Bereichen
sehr gute Ergebnisse erzielt werden, jedoch kann eine derartige pH-Messung nicht
überall und jederzeit eingesetzt werden.
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Außerdem ermöglicht die pH-Messung nur mittelbar eine Aussage über
die Eiweiß-Wasser-Bindung. Dies ist deswegen von Bedeutung, weil Fachkräfte mit
ausgeprägter Erfahrung und
Eignung für die sensorische Beurteilung
des Reifungszustandes des Behandlungsgutes immer weniger zur Verfügung stehen. Aus
diesem Grunde stellt sich die Frage nach einer weiteren geeigneten Führungsgröße
für die Änderung bzw. Absenkung der Temperatur, um eine einwandfreie Reifung des
Behandlungsgutes zu erzielen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben, die eine optimale Regulierung der Temperaturführung
und des Feuchtigkeitsentzuges und damit eine verbesserte Behandlung bzw Reifung
von empfindlichen Nahrungsmitteln ermöglichen.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß während der Behandlung
des Gutes kontinuierlich die Temperaturen im Behandlungsraum gemessen und mit vorgegebenen
Temperatur-Sollwerten verglichen werden, daß in Abhängigkeit von einer Überschreitung
bzw. Unterschreitung der vorgegeben nen Temperatur-SOllwerte die Temperaturen im
Behandlungsraum erniedrigt bzw. erhöht werden und daß die Temperatur-Sollwerte in
Abhängigkeit vom Verlauf der Gewichtsänderung bzw. der Eintrocknung des Gutes gesteuert
werden.
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Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Temperaturführung
für den gesamten Reifungs- und Trocknungsprozeß an den Verlauf der Eintrocknung
gekoppelt werden kann, so daß Eingriffe durch das Bedienungspersonal nicht mehr
erforderlich sind. Damit kann dem Umstand Rechnung getragen werden, daß Fachkräfte
mit ausgeprägter Erfahrung und Eignung für die sensorische Beurteilung des Reifezustandes
von derartigem Behandlungsgut in immer kleinerer Zahl zur Verfügung stehen.
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Ferner wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in vor-
teilhafter
Weise eine raschere Reifung und Trocknung bewirkt, die zur Folge hat, daß in vorteilhafter
Weise eine Verkürzung der Behandlungszeit, eine Unterbindung von unerwünschten bakteriellen
Aktivitäten und eine Erhöhung der Qualität der fertigen Erzeugnisse sowie eine Energieersparnis
aufgrund der Verkürzung der Behandlungszeit erreicht werden können.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gewichtsänderung des Gutes
durch die kontinuierliche Gewichtsmessung bei mindestens einer oder mehreren Pilotwürsten,
ggf. durch Mittelung der Meßwerte bestimmt wird Auf diese Weise wird eine zuverlässige
Messung der tatsächlichen Gewichtsänderung des Behandlungsgutes gewährleistet.
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In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,
daß die Temperatur-Sollwerte gemäß einer beliebigen vorgegebenen Kurve sukzessiv
auf einen minimalen Temperatur-Sollwert abgesenkt werden. Dabei kann es sich um
gekrümmte, glatte Kurvenverläufe sowie solche Kurven handeln, die aus geraden Stücken
zusammengesetzt sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn während der Behandlung
kontinuierlich die Eintrocknungsgeschwindigkeit und die Eintrocknungsbeschleunigung
bestimmt werden und bei Erreichen des Beschleunigungswertes Null der Temperatur
Sollwert schlagartig auf einen minimalen Wert abgesenkt und konstant auf diesem
Wert gehalten, oder aber schlag 0 artig z. B. um ca. 2 C und dann linear auf einen
minimalen Wert abgesenkt wird.
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Damit wird in vorteilhafter Weise ausgenutzt, daß die Kurve für die
Eintrocknung des Gutes in ihrem wesentli chen Bereich einen Wendepunkt besitzt,
also einen Ort, an welchem die Trocknungsbeschleunigung durch den Wert Null geht.
An dieser Stelle ist die maximale Trocknungsgeschwindigkeit und damit das Minimum
der Eiweiß-Wasser-
Bindung erreicht. Wenn man nun die gleiche Temperatur
weiterhin auf das Behandlungsgut einwirken läßt, so wird die Säuerung des Behandlungsgutes
relativ rasch fortschreiten, niedrigere pH-Werte ergeben und damit die Eiweiß-Wasser-Bindung
rasch wieder ansteigen lassen und damit die Reifung und Trocknung in unerwünschter
Weise behindern Wenn nun aber gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur
an dieser Stelle rasch abgesenkt wird, z. B. auf einen minimalen Temperatur-Sollwert
von 20 OC, so wird dadurch die weitere Säuerung des Behandlungsgutes erheblich verzögert.
Auf diese Weise kann die Zeitspanne mit optimalen Trocknungsbedingungen beim erfindungsgemäßen
Verfahren beträchtlich verlängert und dadurch die Effizienz des Verfahrens erheblich
gesteigert werden.
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In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,
daß die Steuerung der Temperatur-Sollwerte in Abhängigkeit von der Gewichtsänderung
erst eingeschaltet wird, wenn ein deutlicher Gewichtsverlust, z. B. in der Größenordnung
von 1 X gegenüber dem Anfangsgewicht gemessen wird Damit wird dem Umstand Rechnung
getragen, daß das Behandlungsgut unmittelbar nach dem Beginn der Behandlung noch
geringe Mengen an Wasser aufnehmen kann. Dies liegt daran, daß man aus Sicherheitsgründen
zu Beginn des Reifungsprozesses den Luftfeuchtigkeitsgehalt sehr hoch hält und das
Wasserbindevermögen des Trocknungsgutes relativ groß ist. Um daher eine schonende
Behandlung zu Beginn des Prozesses zu gewährleisten, erweist es sich als zweckmäßig,
zunächst die Feuchtigkeit der Luft allmählich abzusenken und eine gewisse Eintrocknung
des Behandlungsgutes abzuwarten, bevor in Abhängigkeit von der Gewichtsänderung
des Behandlungsgutes der Temperaturverlauf gesteuert wird.
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Daraufhin wird sich die Eintrocknung beschleunigen, weil aufgrund
der noch relativ hohen Anfangstemperaturen eine Absenkung des pH-Wertes und damit
eine Verringerung der Eiweiß-Wasser-Bindung hervorgerufen werden.
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In der erwähnten Weise wird sich dann die Eintrocknung jedoch wieder
verzögern, weil bei pH-Werten unterhalb von etwa 5,3 wieder eine zunehmende Eiweiß-Wasser-Bindung
eintreten wird. Das bedeutet, daß die Eintrocknungsbeschleunigung zunächst positive
Werte hat und dann zu negativen Werten übergehen wird. In dem Augenblick, wo die
Eintrocknungsbeschleunigung den Wert Null annimmt, hat die Eintrocknungsgeschwindigkeit
ihr Maximum erreicht. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, diesen Zustand der
maximalen Eintrocknungsgeschwindigkeit möglichst lange aufrechtzuerhalten und den
Temperatur-Sollwert, wie oben angegeben, an dieser Stelle auf ein vorgegebenes Minimum
abzusenken, das von der Zusammensetzung und Qualität des Behandlungsgutes abhängen
kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erweist es sich als zweckmäßig,
wenn zu Beginn der Behandlung ein konstanter Temperaturwert, z. B. von 24 OC, als
Temperatur-Sollwert vorgegeben wird. Sobald ein deutlicher Gewichtsverlust von beispielsweise
1 % gegenüber dem Anfangsgewicht des Behandlungsgutes festgestellt wird, kann der
Temperatur-Sollwert beispielsweise linear abgesenkt werden, bis der Punkt maximaler
Trocknungsgeschwindigkeit erreicht wird, an welchem der Temperatur-Sollwert sprunghaft
auf den mi nimalen Temperatur-Sollwert, beispielsweise von 20 OC, abgesenkt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß im
Behandlungsraum mindestens ein Temperaturmeßfühler angeordnet ist, dessen ggf gemitteltes
Meßsig-
nal als Temperatur-Istwert mit einem von einem Temperaturgeber
vorgegebenen Temperatur-Sollwert in einem Regler mit Komparator verglichen wird,
wobei der Regler an eine Kühlung und/oder eine Heizung für ein Luftaufbereitungsaggregat
des Behandlungsraumes angeschlossen ist, und daß der Temperaturgeber an eine Meßeinrichtung
für die Gewichtsänderung des Behandlungsgutes angeschlossen ist. um die Temperaturwerte
in Abhängigkeit von dieser Gewichtsänderung vorzugeben.
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Dabei erweist es sich als zweckmäßigs wenn der bzw die Temperaturmeßfühler
im Behandlungsraum als Widerstandsthermometer ausgebildet und ggf. an eine Mittelungsschaltung
für den Temperatur-Istwert angeschlossen sind. Der Anschluß der Temperaturmeßfühler
an den Regler erfolgt zweckmäßigerweise über einen Meßumformer.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Temperaturgeber zweckmäßigerweise
über einen Meßumformer an eine Wägeeinrichtung im Behandlungsraum angeschlossen,
mit der die Gewichtsänderung von mindestens einer Pilotwurst bestimmt werden kann,
um die angestrebte gewichtsabhängige Temperatursteuerung im Behandlungsraum vorzunehmen.
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Zur Messung der Eintrocknung des Behandlungsgutes ist die Wägeeinrichtung
zweckmäßigerweise mit einem Dehnungsmeßstreifen oder einer Druckdose als Gewichtsmeßfühler
in der Aufhängung für jede Pilotwurst versehen. Die Wägeeinrichtung liefert beim
Start ein Ausgangssignal, das vorteilhafterweise mit 100 X angesetzt und über einen
Meßwertumformer einerseits an eine Gewichtsanzeige und andererseits an den Temperaturgeber
für die Temperatur-Sollwerte gegeben wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Temperaturgeber zweckmäßigerweise
an einen mit der Meßeinrichtung für die Gewichtsänderung verbundenen Rechner angeschlossen,
der in Abhängigkeit von der Gewichtsänderung die Eintrocknungsbeschleunigung bestimmt
und ein Steuersignal an den Temperaturgeber liefert, wenn die Beschleunigung den
Wert Null hat. Dadurch kann in einfacher Weise die allmähliche Reduzierung der Temperatur-Sollwerte
schlagartig auf den minimalen Temperatur-Sollwert abgesenkt werden, um die Phase
maximaler Eintrocknungsgeschwindigkeit möglichst lang zu machen.
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Es erweist sich als zweckmäßig, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
der Temperaturgeber einen Speicher für zeitabhängige Temperatur-Sollwerte, ggf.
Temperatur-Sollwertkurven für verschiedene Behandlungsgüter aufweist, um deren unterschiedlichen
Zusammensetzungen und Eigenschafw ten Rechnung zu tragen und Erfahrungen aus vorhergehenden
Chargen auszunutzen.
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Der Regler für die Umgebungsbedingungen im Behandlungsraum ist bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung über Stellmotoren an Steliventile in den Zuführungsleitungen
der Kühlung bzw. der Heizung angeschlossen, so daß eine rasche Anpassung der Temperaturen
an die vorgegebenen Temperatur-Sollwerte erfolgen kann.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung
zeigt in Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen Elemente und Baugruppen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung der gewichtsabhängigen Temperatursteuerung;
Fig.
2 ein Diagramm zur Erläuterung des Temperaturverlaufes beim erfindungsgemäßen Verfahren
in Abhängigkeit von der Eintrocknung bzw. Gewichtsabnahme; und in Fig. 3 ein weiteres
Diagramm zur Erläuterung der Temperaturführung in Abhängigkeit von der Eintrocknung,
unter Berücksichtigung der maximalen Eintrocknungsgeschwindigkeit.
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In Fig. 1 der Zeichnung erkennt man einen Behandlungsraum 10, in dem
eine oder mehrere Pilotwürste 11 vorgesehen sind, die jeweils über einen Gewichtsmeßfühler
12, etwa in Form eines Dehnungsmeßstreifens oder einer Druckdose, an einer elektrischen
Wägeeinrichtung 13 hängen. Die Wägeeinrichtung 13 ist über eine Leitung 14 an einen
Meßumformer 15 angeschlossen. Der Meßumformer 15 setzt das elektrische Ausgangssignal
der Wägeeinrichtung 13 beim beim Start des Behandlungsprozesses mit 100 % gleich,
vergleicht dieses Ausgangssignal mit den kontinuierlich gemessenen Gewichtswerten
der Pilotwürste 11 und liefert als Ausgangssignal Werte für die Gewicntsänderung
des Behandlungsgutes. Diese Ausgangssignale, die ein Maß für die Eintrockung des
Behandlungsgutes sind, werden über eine Leitung 16 an eine Gewichtsanzeige 19, über
eine Leitung 17 an einen Rechner 20 sowie über eine Leitung 18 an einen Temperaturgeber
22 für Temperatur-Sollwerte gegeben.
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Der Temperaturgeber 22 enthält einen Speicher für zeitabhängige Temperatur-Sollwerte,
z. B. Temperatur-Sollwertkurven oder zumindest die Anfangs- und Endtemperaturen,
die er einem Regler 24 eingibt, um den Temperaturverlauf bei der Reifung und
Trocknung
im Behandlungsraum 10 vorzugeben. Der Temperaturgeber 22 ist zu diesem Zweck über
eine Leitung 23 an den Regler 24 angeschlossen.
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Der Rechner 20, der über die Leitung 17 die Werte für die Eintrocknung
des Behandlungsgutes erhält, ermittelt die jeweiligen Eintrocknungsgeschwindigkeiten
und Eintrocknungsbeschleunigungen. Dabei wird der Rechner 20 zunächst positive Eintrocknungs-Beschleunigungswerte
errechnen, die dann in Abhängigkeit von der wieder zunehmenden Säuerung des Behandlungsgutes
zu negativen Eintrocknungs-Beschleunigungswerten übergehen werden. Dabei wird an
einer bestimmten Stelle der Beschleunigungswert Null angenommen. In diesem Augenblick
liefert der Rechner 20 über eine Steuerleitung 21 ein Steuersignal an den Temperaturgeber
22, damit dieser unabhängig von der jeweils verwendeten Kurve für Temperatur-Sollwerte
sofort auf den jeweiligen minimalen Temperatur-Sollwert herunterschaltet. Der Rechner
20 kann ggf mit einer nicht dargestellten Anzeige oder Aufzeichnungseinrichtung
für die jeweiligen Werte der Eintrocknungsgeschwindigkeit bzw. -beschleunigung versehen
sein.
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Im Behandlungsraum 10 sind ein oder mehrere Temperaturmeßfühler 25
angeordnet, die 2. B. als Widerstandsthermometer oder Feuchtefühler mit Feuchtedocht
ausgebildet sein können und ggf. über eine nicht dargestetlte Mittelungsschaltung
und eine Leitung 26a an einen Meßumformer 27 angeschlossen sind, der über eine Leitung
26 an eine Temperaturanzeige 28 für Temperatur-Istwerte sowie an den Regler 24 angeschlossen
ist, um diesem die jeweiligen Temperatur-Istwerte einzugeben.
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Die Eingangssignale auf den beiden Leitungen 23 und 26 werden von
dem Komparator des Reglers 24 miteinander ver-
glichen, der seinerseits
über Steuerleitungen 31 und 32 dafür sorgt, daß die gewünschte Temperatur im Behandlungsraum
10 eingestellt bzw. aufrechterhalten wird. Der Regler 24 liefert nämlich über die
Steuerleitungen 31 und 32 Ausgangssignale, beispielsweise Impulse mit 220 V Wechselspannung,
mit denen Stellmotoren 39 bzw. 40 angetrieben werden, welche Stellventile 35 und
36 betätigen.
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Eine Kühlung ist mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet, während eine
Heizung mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist. Die Kühlung 29 ist über eine Versorgungsleitung
33, das Stellventil 35 und eine Versorgungsleitung 37 an ein Luftaufbereitungsaggregat
41 angeschlossen; in gleicher Weise ist die Hei-zung 30 über eine Versorgungsleitung
34, das Stellventil 36 und eine Versorgungsleitung 38 an das Luftaufbereitungsaggregat
41 angeschlossen Von diesem Luftaufbereitungsaggregat 41 führt eine Zuleitung 42
zum Behandlungsraum 10, während die Rückleitung vom Behandlungsraum 10 mit dem Bezugs
zeichen 43 bezeichnet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend anhand der oben beschriebenen
Vorrichtung näher erläutert werden. Zu Beginn des Reifungs- und Trocknungsprozesses
wird über den Temperaturgeber 22, den Regler 24 und das Luftaufbereitungsaggregat
41 ein bestimmter Temperatur-Sollwert im Behandlungsraum 10 vorgegeben, beispielsweise
ein konstanter Temperatur-Sollwert von 24 QC. Die tatsächliche Temperatur im Behandlungsraum
10 wird mit einem oder mehreren Temperatur-Meßfühlern 25 gemessen, im Regler 24
mit dem Temperatur-Sollwert verglichen und ggf.
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die gewünschte Temperatur auf dem Temperatur-Sollwert stabilisiert.
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Ferner wird bei Beginn des Reifungs- und Trocknungspro-
zesses
das Gewicht des Behandlungsgutes über die Gewichtsmeßfühler 12, die Wägeeinrichtung
13 und die Leitung 14 vom Meßumformer 15 festgehalten und mit 100 % angesetzt.
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Im Laufe des Behandlungsprozesses gemessene Gewichtswerte werden
mit diesem Anfangswert von 100 % verglichen und daraus die Gewichtsänderung, d.
h. die Gewichtsabnahme bzw0 Eintrocknung des Behandlungsgutes bestimmt. Erst wenn
eine deutliche Gewichtsänderung des Behandlungsgutes im Behandlungsraum 10 festzustellen
list, etwa eine Gewichtsabnahme von 0,5 % oder vorzugsweise 1 %, wird die gewichtsabhängige
Temperatur-Sollwert-Steuerung eingeschaltet und im Laufe der Zeit eine kontinuierliche
Temperaturverringerung im Behandlungsraum 10 vorgegeben. Dies kann gemäß einer beliebigen
vorgegebenen glatten oder stückweise zusammengesetzten Kurve erfolgen, beispielsweise
mit einer linearen Temperaturabsenkung.
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Die Steuerung der Temperatur im Behandlungsraum 10 auf den gewünschten
Temperatur-Sollwert, wie er vom Temperaturgeber 22 vorgegeben wird, erfolgt durch
Steuersignale des Reglers 24 über die Steuerleitungen 31 und 32, welche über Stellmotoren
39 bzw. 40 auf die Stellventile 35 bzw 36 in den Versorgungsleitungen von der Kühlung
29 bzw der Heizung 30 einwirken.
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Bei negativer Temperaturdifferenz, d. h. wenn der Temperatur-Istwert
größer ist als der vorgegebene Temperatur-Sollwert, wird das Heizungs-Stellventil
36 weiter geschlossen, so daß zur Beheizung der Luft weniger Energie in Form von
Dampf Heißwasser od dgl aufgewendet wird und die so behandelte Luft in das Luftaufbereitungsaggregat
41 einströmt und über die Zuleitung 42 in den Behandlungsraum 10 gelangt.
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Ist das Stellventil 36 für die Beheizung ganz geschlossen, der Temperatur-Istwert
aber immer noch höher als der Temperatur-Sollwert, so wird das Kühlungs-Stellventil
35
geöffnet werden, um dem Luftaufbereitungsaggregat 41 über die
Versorgungsleitungen kältere Luft zuzuführen, die über die Zuleitung 42 in den Behandlungsraum
10 eingeführt wird Wenn andererseits eine positive Temperaturdifferenz beim Regler
24 vorliegt, d. h. der Temperatur-Istwert kleiner ist als der Temperatur-Sollwert,
wird das Kühlungs-Stellventil 35 wieder weiter geschlossen. Reicht das Schließen
des Kühlungs-Stellventils 35 nicht aus, um den vorgegebenen Temperatur-Sollwert
zu erreichen, so wird auch das Heizungs-Stellventil 36 geschlossen, um einen Temperaturanstieg
im Behandlungsraum 10 zu ermöglichen und auf diese Weise den Temperatur-Istwert
auf den vorgegebenen Temperatur-Sollwert zu bringen.
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Dieser Vorgang läuft kontinuierlich während des Reifungs-und Trocknungsprozesses
ab, so daß der Temperatur-Istwert innerhalb vorgegebener Toleranzen auf den Temperatur-Sollwert
gebracht wird.
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Ab dem Start der Behandlung wird, wie oben erwähnt9 kontinuierlich
die Gewichtsänderung des Behandlungsgutes und damit seine Eintrocknung gemessen.
Erst wenn eine vorgegebene relative Eintrocknung des Behandlungsgutes festge stellt
wird, die beispielsweise bei 1 % gegenüber dem Anfangsgewicht des Behandlungsgutes
liegt, wird die gewichtsabhängige Temperatursteuerung eingeschaltet. Diese Verhältnisse
sind beispielsweise in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Aus dem mit einer durchgehenden
Linie angegebenen Eintrocknungsverlauf erkennt man, daß ab dem Start des Reifungsprozesses
zunächst eine geringfügige Zunahme des Gewichtes des Behandlungsgutes erfolgt, die
dann im Laufe des zweiten Tages der Behandlung kontinuierlich abnimmt und schließlich
einen Wert von 1 % Eintrocknung erreicht.
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Während dieser Zeit wird die Reifungstemperatur auf einem
konstanten
Wert gehalten, beispielsweise einer Starttemperatur von 24 0C Im weiteren Verlauf
der Behandlung haben die Temperatur-Sollwerte, die mit einer gestrichelten Linie
angegeben sind, einen Verlauf in Abhängigkeit von der fortschreitenden Eintrocknung
des Behandlungsgutes, wie es in Fig. 2 angegeben ist. Wenn dann beispielsweise im
Laufe des sechsten Tages die Endtemperatur von 20 0C erreicht wird, wird diese Endtemperatur
konstant gehalten.
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Aus Fig. 2 erkennt man, daß die Kurve der Gewichtsänderung bzw. Eintrocknung
des Behandlungsgutes einen Wendepunkt besitzt, der einer maximalen Trocknungsgeschwindigkeit
ent spricht und der beim vorliegenden Beispiel etwa am Ende des dritten Tages der
Behandlung liegt. Danach wird die Kurve der Eintrocknung wieder flacher, d. h. die
Trocknungsgeschwindigkeit des Behandlungsgutes wird geringer, was mit der bereits
erwähnten, wieder zunehmenden Säuerung des Behandlungsgutes zusammenhängt.
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Unter Berücksichtigung dieser Gegebenheiten erweist es sich bei einem
derartigen Verfahren als sehr vorteilhaft, wenn man einen Temperaturverlauf bzw.
eine Vorgabe der Tempteratur-Sollwerte wählt, wie es sich dem Diagramm in Fig. 3
entnehmen läßt. Auch bei dem dort dargestellten Verfahrensablauf wird mit einer
Starttemperatur von 24 OC und einer Endtemperatur von 20 OC gearbeitet. In ähnlicher
Weise wie bei dem Diagramm gemäß Fig. 2 wird die Starttemperatur, beispielsweise
von 24 °C,zunächst konstant gehalten, bis im Laufe des zweiten Tages eine Gewichtsabnahme
bzw. Eintrocknung von 1 % erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die gewichtsabhängige
Temperatursteuerung eingeschaltet. Beim Ausführungsbeispiel werden die Temperatur-Sollwerte
linear abgesenkt, bis im vorliegenden Falle ein Temperatur-Sollwert zwischen etwa
22 0C und 23 OC erreicht ist. Gleichzeitig werden kontinuierlich die Trocknungsgeschwindigkeit
und die Trocknungsbeschleunigung
aus den gemessenen Eintrocknungswerten
bestimmt Daraus ergibt sich der in Fig. 3 markierte Wendepunkt der Eintrocknungskurve,
der der maximalen Trocknungsgeschwindigkeit des Behandlungsgutes entspricht.
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Während man sonst bei Vorgabe der Temperatur-Sollwerte eine Eintrocknungskurve
erhält, die dem oberen, durchgehenden Ast der Eintrocknungskurve in Fig. 3 entspricht
und den gleichen Verlauf hat wie die Eintrocknungskurve in Fig. 2, kann auch eine
schnellere Eintrocknung erzielt werden. Zu diesem Zweck wird, wie in Fig. 3 dargestellt,
die Kurve der Temperatur-Sollwerte zu dem Zeitpunkt, wo der Wendepunkt der Eintrocknungskurve
erreicht wird, schlagartig und sprunghaft auf die minimale Endtemperatur abgesenkt,
die beispielsweise 20 ob betragen kann. Der Temperatur-Sollwert wird dann während
der restlichen Behandlungsdauer auf diesem konstanten minimalen Temperaturwert gehalten
und mit der vorstehend. beschriebenen Regelung die Temperatur-Istwerte sehr rasch
auf diesen Wert gebracht.
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Alternativ kann, wie ebenfalls in Fig. 3 schematisch und gestrichelt
angedeutet, die Kurve der Temperatur-Sollwerte zu dem Zeitpunkt, wo der Wendepunkt
der Eintrocknungskurve erreicht wird, schlagartig und sprunghaft, z. B. um ca.
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2 OC und dann linear auf den minimalen Temperatur-Sollwert abgesenkt
werden.
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In der Folge ergibt sich eine raschere Trocknung des Behandlungsgutes,
da die starke Temperaturabsenkung zur Zeit der höchsten Wasserabgabe des Behandlungsgutes
erfolgt. Dabei wird nämlich die sonst rasch eintretende zunehmende Säuerung des
Behandlungsgutes und die damit zusammenhängende Erhöhung der Eiweiß-Wasser-Bindung
vermieden. In der Folge erreicht man nach dem Wendepunkt einen Eintrocknungs-
verlauf,
der in Fig. 3 mit einer strichpunktierten Linie angegeben ist. Man erkennt, daß
die Eintrocknung im Laufe der Zeit wesentlich rascher vonstatten geht und größere
Eintrocknungswerte als bisher erzielt werden können.
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Bezugszeichenliste 10 Behandlungsraum 11 Pilotwurst 12 Gewichtsmeßfühler
13 Wägeeinrichtung 14 Leitung 15 Meßumformer 16 Leitung 17 Leitung 18 Leitung 19
Gewichtsanzeige 20 Rechner 21 Steuerleitung 22 Temperaturgeber 23 Leitung 24 Temperaturregler
25 Temperaturmeßfühler 26 Leitung 26a Leitung 27 Meßumformer 28 Temperaturanzeige
29 Kühlung 30 Heizung 31 Steuerleitung 32 Steuerleitung 33 Versorgungsleitung 34
Versorgungsleitung 35 Stellventil - Kühlung 36 Steliventil - Heizung 37 Versorgungsleitung
38 Versorgungsleitung 39 Stel-lmotor - Kühlung 40 Stellmotor - Heizung 41 Luftaufbereitungsaggregat
42 Zuleitung 43 Rückleitung
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