DE69313301T2 - Gerät zur gasbehandlung von produkten - Google Patents

Gerät zur gasbehandlung von produkten

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Gasbehandlung von Erzeugnissen, insbesondere Lebensmittel- und ähnlichen Erzeugnissen, unter Verwendung von Gasstrahlen, die auf die Produkte auftreffen, um sie z.B. zu kühlen, zu erwärmen oder zu trocknen.
  • Vorrichtungen zum Kühlen oder Erwärmen von Lebensmittelerzeugnissen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sind beispielsweise aus dem US-Patent Nr. 4,679,542 von Donald P. Smith et al. bekannt. Diese Vorrichtungen umfassen eine Hochdruck-Gaskammer, die mit oberen und unteren Leitungen in Verbindung steht, die einen Behandlungsbereich dazwischen einschließen und eine Vielzahl von Düsen zum Ausstoßen von Gasstrahlen vertikal in den Behandlungsbereich hinein aufweisen. Die zu behandelnden Lebensmittelerzeugnisse werden von einem Förderband getragen, das sie durch den Behandlungsbereich hindurchtransportiert.
  • Die Steuerung des Gasstroms verursacht jedoch bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik spezielle Probleme. Darüber hinaus ist der Aufbau dieser Vorrichtungen recht komplex, so daß es schwierig ist, die hohen Anforderungen an die Hygiene in der Lebensmittelindustrie zu erfüllen. Weiterhin ist die Wartung der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik zeitaufwendig, und die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Abschaltungen sind kurz.
  • Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Gasbehandlung von Erzeugnissen zu schaffen, die einfach aufgebaut ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine derartige Vorrichtung zu schaffen, die die hohen hygienischen Anforderungen der Lebensmittelindustrie erfüllt.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine derartige Vorrichtung zu schaffen, die die Wartung erleichtert.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine solche Vorrichtung zu schaffen, die gute Steuerung des Gasstroms ermöglicht, so daß hoher Wirkungsgrad, beispielsweise bei der Wärmeübertragung, erzielt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zur Gasbehandlung von Erzeugnissen ein Gehäuse mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung; ein Förderband, das die Erzeugnisse durch die Vorrichtung auf einem Weg von der Einlaßöffnung zu der Auslaßöffnung transportiert; einen Tunnel, dessen Volumen erheblich geringer ist als das des Gehäuses und der das Förderband auf wenigstens einem Teil des Weges von der Einlaßöffnung zu der Auslaßöffnung umschließt, wobei der Tunnel eine obere Wand, zwei Seitenwände und eine untere Wand hat, wobei wenigstens entweder die obere oder die untere Wand direkt vom Inneren des Gehäuses aus zugänglich ist und perforiert ist; eine Gasansaugeinrichtung, die mit dem Tunnel in Verbindung steht, um ein Vakuum im Inneren des Tunnels zu erzeugen, wobei das Gas vom Inneren des Tunnels aus selbigem heraus umgewälzt wird und im wesentlichen Umgebungsdruck aufweist, und wieder zurück in das Innere des Tunnels durch die wenigstens eine perforierte Wand des Tunnels hindurch, so daß durch die wenigstens eine perforierte Wand des Tunnels von außen angesaugtes Gas Gasstrahlen bildet, die auf das Förderband auftreffen; sowie eine Gaskonditioniereinrichtung, die das durch die Gasansaugeinrichtung umgewälzte Gas konditioniert.
  • Da der Behandlungsbereich von einem Tunnel umschlossen ist und der Tunnel mit der Gasansaugeinrichtung verbunden ist, fallen die beim Stand der Technik vorhandenen Leitungen zum Verteilen des Gases auf den Behandlungsbereich weg, so daß der Gasstrom besser gesteuert werden kann. Weiterhin ist die perforierte Wand des Tunnels direkt zum Prüfen und Reinigen zugänglich. Darüber hinaus erstrecken sich die Perforationen der Wand vorzugsweise über ihre gesamte Fläche.
  • Das Förderband ist vorzugsweise durchlöchert, und die obere sowie die untere Wand des Tunnels sind perforiert. Dadurch wird das Gas von außerhalb des Tunnels durch beide perforierte Wände angesaugt, so daß Gasstrahlen entstehen, die auf das Förderband auftreffen. So treffen auf Lebensmittelerzeugnisse, die auf dem durchlöcherten Förderband liegen, an der Oberseite und der Unterseite Gasstrahlen auf, die die Gasgrenzschicht in der Nähe dieser Oberflächen wegblasen. Auf diese Weise wird Wärme zwischen dem Gas und den Lebensmittelerzeugnissen mit einer hohen Rate übertragen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung ist die obere Wand des Tunnels im wesentlichen über ihre gesamte Fläche perforiert, wohingegen die untere Wand des Tunnels perforierte Abschnitte aufweist, die sich quer zu dem Weg von der Einlaßöffnung zu der Auslaßöffnung erstrecken.
  • Die Vorrichtung kann eine Vakuumkammer umfassen, mit der die Gasansaugeinrichtung verbunden ist, eine Vielzahl von Öffnungen in der oberen und der unteren Wand des Tunnels, wobei sich die Öffnungen mit den perforierten Abschnitten abwechseln, und eine entsprechende Vielzahl von Leitungen, wobei jede Leitung eine der Öffnungen mit der Vakuumkammer verbindet. Dadurch herrscht das von der Gasansaugeinrichtung erzeugte Vakuum in der gesamten Vakuumkammer, den Leitungen, die die Vakuumkammer mit dem Tunnel verbinden, und dem Tunnel. Unter Vakuum ist in diesem Zusammenhang ein Druck von ungefähr 1000-2000 Pascal unter dem Umgebungsdruck zu verstehen.
  • Weiterhin kann jeder perforierte Abschnitt mit der Außenseite des Tunnels über einen separaten Kanal verbunden sein. Dadurch kann jeder derartige Kanal durch zwei der Leitungen, die Vakuumkammer und einen der perforierten Abschnitte gebildet werden.
  • Bei der bevorzugten Ausführung hat jeder Kanal ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende, und seine Höhe nimmt von dem geschlossenen Ende zu dem offenen Ende hin zu.
  • Vorzugsweise ist die obere Wand des Tunnels an einer Kante derselben parallel zu dem Weg zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung angelenkt. Dadurch wird das Innere des Tunnels zum Prüfen und Reinigen zugänglich, wenn die obere Wand des Tunnels aus ihrer Funktionsstellung in eine angehobene Stellung geschwenkt wird.
  • Normalerweise handelt es sich bei dem Gas um Luft, es kann jedoch auch aus anderen Gasen bestehen. Wenn die Vorrichtung zum Gefrieren von Lebensmittelerzeugnissen eingesetzt wird, kann die Konditioniereinrichtung aus einer Kühlbatterie, wie beispielsweise einem Verdampfer, bestehen. Wenn die Vorrichtung zum Erwärmen von Lebensmittelerzeugnissen eingesetzt wird, kann die Konditioniereinrichtung aus einem Wärmetauscher oder einer elektrischen Heizung bestehen. Wenn die Vorrichtung schließlich zum Trocknen von Lebensmittelerzeugnissen eingesetzt wird, kann die Konditioniereinrichtung aus einer Feuchtigkeitsreguliervorrichtung bestehen. Andere Konditioniereinrichtungen sind ein Gasbrenner und ein Dampferzeuger.
  • Die Erfindung wird im folgenden ausführlicher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
  • Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist, die das Funktionsprinzip derselben veranschaulicht;
  • Fig. 2 eine ähnliche schematische Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, und Fig. 2a ein Detail in Fig. 2 zeigt;
  • Fig. 3 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung entlang der Linie III-III in Fig. 5 ist;
  • Fig. 4 eine Längsschnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 ist;
  • Fig. 5 eine als Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3 ausgeführte Draufsicht ist;
  • Fig. 6 eine Perspektivansicht ist, die ein Detail einer Vakuumkammer der Vorrichtung in Fig. 3-5 zeigt; und
  • Fig. 7 eine Fig. 3 ähnelnde Ansicht einer anderen Ausführung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 zu sehen ist, umfaßt eine Luftbehandlungsvorrichtung nach dem Stand der Technik ein Gehäuse 1 und eine Luftkammer 2, die mit Leitungen 3, 4 in Verbindung steht. Die Luftkammer 2 weist eine Öffnung 5 auf, in der ein Gebläserad 6 angebracht ist. In einem Behandlungsbereich 7 zwischen den Leitungen 3 und 4, von denen lediglich zwei dargestellt ist, trägt ein Förderband 8 zu behandelnde Lebensmittelerzeugnisse 9.
  • Das Gebläserad 6 erzeugt einen hohen Druck in der Luftkammer 2 und den Leitungen 3, 4, so daß Luftstrahlen 10 über Düsen 11 an den einander gegenüberliegenden Seiten der Leitungen 3, 4 ausgestoßen werden. Diese Luftstrahlen 10 treffen auf die Oberseiten und die Unterseiten der Lebensmittelerzeugnisse 9 auf, die von dem Förderband 8 getragen werden, und blasen so die Grenzluftschicht weg, die sich am nächsten an den Ober- und Unterseiten befindet. Dadurch ist die Rate der Wärmeübertragung zwischen den Luftstrahlen 10 und den Lebensmittelerzeugnissen 9 hoch. Die Luft der Luftstrahlen 11 wird zwischen den Leitungen 3, 4 zu dem Gebläserad 10 zurückgeleitet, um einen hohen Druck in der Druckkammer 2 und den Leitungen 3, 4 aufrechtzuerhalten.
  • Eine Luftbehandlungsvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, eignet sich besonders gut für die Behandlung von flachen Lebensmittelerzeugnissen, so beispielsweise Frikadellen, da die Luftstrahlen einen begrenzten Wirkungsbereich haben. Daher hat der Behandlungsbereich 7 eine beschränkte Höhe, so daß dieser Bereich 7 schwer zum Prüfen und Reinigen zugänglich ist. Darüber hinaus behindert der Aufbau der Leitungen 3, 4 die Möglichkeit, das Innere dieser Leitungen 3, 4 zu prüfen und zu reinigen.
  • Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Gehäuse 12, in dem ein Tunnel 13 den Behandlungsbereich 7 umschließt. Der Tunnel 13 steht mit einer Luftansaugeinrichtung 14, z.B. einem Gebläse, in Verbindung, und ein Förderband 8 trägt die Lebensmittelerzeugnisse 9 in dem Tunnel 13. In Fig. 2 ist lediglich eine obere Wand 15 des Tunnels 13 perforiert, so daß Düsen 16 (siehe Fig. 2a) entstehen, ohne daß sich irgendwelche Teile über oder unter die Wand 15 hinaus erstrecken. Daher sind die Seiten der Wände 15 vollständig glatt, was hinsichtlich der Hygieneanforderungen von Vorteil ist. Darüber hinaus verringern die abgerundeten Ränder am Eingangsende der Perforationen die Verluste beim Gasstrom, und so werden klar begrenzte Luftstrahlen hergestellt. Bei der bevorzugten Ausführung, wie sie unten beschrieben ist, ist die untere Wand des Tunnels 13 ebenfalls perforiert.
  • In Funktion erzeugt die Luftansaugeinrichtung 14 ein Vakuum im Inneren des Tunnels 13, so daß Luft durch die Düsen 16 in der oberen Wand 15 angesaugt wird und so Luftstrahlen 17 entstehen, die auf das Förderband 8 und die daraufliegenden Lebensmittelerzeugnisse 9 auftreffen.
  • Es ist zu sehen, daß die Vorrichtung in Fig. 2 einfacher aufgebaut ist als die Vorrichtung in Fig. 1. So ist die perforierte Wand 15 direkt zum Prüfen und Reinigen zugänglich. Des weiteren sind das Förderband 8 und das Innere des Tunnels 13 zum Prüfen und Reinigen zugänglich, da die obere Wand 15 gelenkig angebracht ist.
  • Es ist weiterhin anzumerken, daß der Druck in dem Gehäuse dem Umgebungsdruck entspricht. Beim Anschalten der Vorrichtung in Fig. 2 erzeugt die Ansaugeinrichtung 14 jedoch einen etwas höheren Druck in dem Gehäuse 12, so daß Luft aus dem Inneren des Gehäuses 12 nach außen austritt. Das umgekehrte gilt für die Vorrichtung in Fig. 1, bei der Bakterien in das Gehäuse 1 dieser Vorrichtung angesaugt werden können, wenn sie angeschaltet wird, so daß sich die Laufzeiten der Vorrichtung verkürzen.
  • Eine bevorzugte Ausführung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3-6 beschrieben.
  • Das Gehäuse 12 hat, wie in Fig. 4 dargestellt, eine Einlaßöffnung 18 sowie eine Auslaßöffnung 19 für Lebensmittelerzeugnisse, die in der Vorrichtung behandelt werden sollen. Das Förderband 8 erstreckt sich zwischen Rollen 20, 21 über einen oberen Weg zum Transport der Lebensmittelerzeugnisse von der Einlaßöffnung 18 zu der Auslaßöffnung 19 und durchläuft einen unteren Rückkehrweg von der Auslaßöffnung 19 zu der Einlaßöffnung 18. Der Tunnel 13 umschließt das Förderband 8 über einen Teil seines oberen Weges zwischen der Einlaßöffnung 18 und der Auslaßöffnung 19. Der Tunnel 13 weist eine perforierte obere Wand 15 in Form einer separaten Platte auf, die an ihrer Seitenkante nahe an einer Wand 22 des Gehäuses 12 angelenkt ist. Der Tunnel 13 weist weiterhin eine perforierte untere Wand 23 auf, die in perforierte Abschnitte 24 unterteilt ist, die sich mit Öffnungen 25 am oberen Weg des Förderbandes 8 abwechseln (Fig. 6). Die perforierten Abschnitte 14 und die Öffnungen 25 erstrecken sich quer zu dem Weg zwischen der Einlaßöffnung 18 und der Auslaßöffnung 19 über die gesamte Breite des Förderbandes 8. Über Leitungen 26 ist jede Öffnung 25 mit einer Vakuumkammer 27 verbunden, die sich unter dem Tunnel 13 befindet und sich über seine Länge erstreckt.
  • Die Ansaugeinrichtung 14, die ein Gebläse 28 und einen Motor 29 enthält, ist mit der Vakuumkammer 27 und über die Leitungen 26 mit dem Tunnel 13 verbunden. Kanäle 30, die sich zwischen den Leitungen 26 befinden, führen von der Außenseite des Tunnels 13 und der Vakuumkammer 27 zu jedem perforierten Abschnitt 24. So wird jeder Kanal 30 durch die Wände zweier angrenzender Leitungen 26 sowie eine obere Wand der Vakuumkammer 27 gebildet. Jeder Kanal 30 weist darüber hinaus ein durch die Wand 22 des Gehäuses 12 gebildetes geschlossenes Ende sowie ein offenes Ende auf. Die Höhe jedes Kanals 30 nimmt vorzugsweise vom geschlossenen Ende zum offenen Ende desselben hin zu.
  • Ein Wärmetauscher 31 ist an der Decke des Gehäuses 12 über dem Tunnel 13 angebracht. Eine Prallplatte 32 verbindet eine Bodenplatte 31' des Wärmetauschers 31 mit einer Vorderwand 33 der Vakuumkammer 27, so daß die aus der Vakuumkammer 27 durch die Ansaugeinrichtung 14 angesaugte Luft durch den Wärmetauscher 31 und über die Düsen 16 in der oberen Wand 15 des Tunnels 13 sowie die unteren Wandabschnitte 24 wieder ins Innere des Tunnels 13 geleitet wird.
  • Die Luft, die Luftstrahlen erzeugt, wenn sie durch die Düsen 16 in der oberen Wand 15 und die unteren Wandabschnitte 24 des Tunnels 13 angesaugt wird, trifft auf die Ober- und Unterseiten der Lebensmittelerzeugnisse 9 auf, die von dem Förderband 8 getragen werden, und anschließend tritt die Luft über die Öffnungen 25 in die Leitungen 26 und in die Vakuumkammer 27 ein.
  • Das Gehäuse 12 und die Vakuumkammer 27 weisen, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, Türen 34-36 auf, die Zugang zum Inneren des Gehäuses 12 und der Vakuumkammer 27 ermöglichen.
  • Um die Vorrichtung an Lebensmittelerzeugnisse unterschiedlicher Höhe anzupassen, kann die obere Platte 15 des Tunnels 13 vertikal verstellbar sein.
  • Es können, wie in Fig. 7 dargestellt, zwei der oben beschriebenen Vorrichtungen in ein und demselben Gehäuse 12' enthalten sein. Größere Vorrichtungen können hergestellt werden, indem derartige Module, wie sie in Fig. 2-6 bzw. 7 dargestellt sind, kombiniert werden.
  • Das Volumen des Tunnels 13, der Leitungen 26 und der Vakuumkammer 27 ist, wie aus der obenstehenden Beschreibung und den Zeichnungen hervorgeht, erheblich kleiner als das Volumen des Gehäuses 12, so daß der Luftdruck in dem Gehäuse 12 außerhalb des Tunnels 13 im wesentlichen dem Umgebungsdruck entspricht. Weiterhin ist die obere Wand 15 des Tunnels 13 direkt vom Inneren des Gehäuses aus zugänglich.
  • Es versteht sich, daß Modifikationen, Abwandlungen und Veränderungen der Vorrichtung vorgenommen werden können. So könnte beispielsweise die obere Wand 15 des Tunnels 13 gegen eine andere obere Wand mit anderen Perforationen ausgetauscht werden.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Gasbehandlung von Erzeugnissen, die umfaßt:
ein Gehäuse (12) mit einer Einlaßöffnung (18) und einer Auslaßöffnung (19);
ein Förderband (8), das die Erzeugnisse durch das Gehäuse auf einem Weg von der Einlaßöffnung zu der Auslaßöffnung transportiert;
eine Gaskonditioniereinrichtung (31), die das Gas konditioniert;
gekennzeichnet durch einen Tunnel (13), dessen Volumen erheblich geringer ist als das des Gehäuses und der das Förderband auf wenigstens einem Teil des Weges von der Einlaßöffnung zu der Auslaßöffnung umschließt, wobei der Tunnel eine obere Wand (15), zwei Seitenwände und eine untere Wand (23) hat, wobei wenigstens entweder die obere oder die untere Wand direkt vom Inneren des Gehäuses aus zugänglich ist und perforiert ist; und
eine Gasansaugeinrichtung (14), die mit dem Tunnel in Verbindung steht, um ein Vakuum im Inneren des Tunnels zu erzeugen, wobei das Gas vom Inneren des Tunnels aus selbigem heraus umgewälzt wird und im wesentlichen Umgebungsdruck aufweist, und wieder zurück in das Innere des Tunnels durch die wenigstens eine perforierte Wand des Tunnels hindurch, so daß durch die wenigstens eine perforierte Wand des Tunnels von außen angesaugtes Gas Gasstrahlen bildet, die auf das Förderband auftreffen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Förderband (8) durchlöchert ist, die eine (15) der Wände, d.h. der oberen und der unteren Wand des Tunnels (13), im wesentlichen über ihre gesamte Fläche perforiert ist und die andere(23) der Wände, d.h. der oberen und der unteren Wand, des Tunnels perforierte Abschnitte (24) hat, die sich quer zu dem Weg von der Einlaßöffnung zu der Auslaßöffnung erstrecken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin eine Vakuumkammer (27) umfaßt, mit der die Gasansaugeinrichtung (14) verbunden ist, eine Vielzahl von Öffnungen (25) in der anderen (23) der Wände, d.h. der oberen und der unteren Wand, des Tunnels, wobei sich die Öffnungen mit den perforierten Abschnitten (24) abwechseln, und eine entsprechende Vielzahl von Leitungen (26), wobei jede Leitung eine der Öffnungen mit der Vakuumkammer verbindet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei jeder perforierte Abschnitt (24) mit der Außenseite des Tunnels (13) über einen separaten Kanal (30) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 wenn abhängig von Anspruch 3, wobei jeder Kanal (30) durch zwei der Leitungen (26), die Vakuumkammer (27) und einen der perforierten Abschnitte (24) gebildet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei jeder Kanal (30) ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende hat, und eine Höhe hat, die von dem geschlossenen Ende zu dem offenen Ende hin zunimmt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die eine (15) der Wände, d.h. der oberen und der unteren Wand, des Tunnels, an einer Kante derselben parallel zu dem Weg zwischen der Einlaßöffnung (18) und der Auslaßöffnung (19) angelenkt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei der Abstand zwischen dem Förderband (8) und wenigstens einer (15) der Wände, d.h. der oberen oder der unteren Wand, des Tunnels verstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei das Gas Luft ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Konditioniereinrichtung (31) ein Wärmetauscher ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Konditioniereinrichtung (31) ein Verdampfer ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3 zum Gefrieren flacher Lebensmittelerzeugnisse, wobei die Höhe des Tunnels (13) im wesentlichen der Summe aus der Höhe des Förderbandes (8) und der Höhe der flachen Lebensmittelerzeugnisse entspricht.
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