DE69623042T2

DE69623042T2 - Verfahren und vorrichtung zum kühlen und heizen von lebensmittelprodukten

Info

Publication number: DE69623042T2
Application number: DE69623042T
Authority: DE
Inventors: Josephus Bussmann; Elizabeth Krist-Spit
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2016-06-01
Also published as: EP0873052A1; ES2181894T3; ATE222061T1; DE69623042D1; US6000144A; OA10751A; BR9608631A; WO1996038048A1; NL1000482C2; EP0873052B1; AU5846496A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen und Kühlen von Lebensmittelprodukten wie Nüssen und Bohnen, beispielsweise ganzen und zerkleinerten Erdnüssen und Kaffee- und Kakaobohnen, wie zur Sterilisierung, Pasteurisierung, Trocknung und/oder Röstung, bei dem die rohen Lebensmittelprodukte mit einem erhitzten körnigen Material in Kontakt gebracht werden, anschließend die Lebensmittelprodukte mittels eines körnigen Materials abgekühlt werden und das körnige Material von den Lebensmittelprodukten nach dem Wärmeaustausch zwischen dem körnigen Material und den Lebensmittelprodukten getrennt wird.
Aus der US-A-1 403 211 ist ein Verfahren zum Erhitzen oder Kühlen von organischen Materialien unter Verwendung eines hitzebeständigen Materials in einem zerkleinerten Zustand bekannt. Das bekannte Verfahren kann für organische Materialien wie Getreide, Wurzeln, Früchte, Zichorie, Kaffee, Zucker, Fleisch, Gemüse usw. verwendet werden. In diesem Dokument werden keine speziellen hitzebeständigen Materialien erwähnt, die zu diesem Zweck besonders geeignet sind.
In der FR-A-1 314 172 wird das Erhitzen oder Kühlen von Lebensmittelprodukten durch Verwendung einer Wirbelbettes von festen Teilchen aus Natriumchlorid, Calciumphosphat, dreibasigem Calciumphosphat, Kalkstein oder Glutamat beschrieben.
Ein weiteres Verfahren zum Erhitzen von Produkten unter Verwendung von festem teilchenförmigen Material wird in der Britischen Patentschrift 1 530 784 offenbart. Diese offenbart das Rösten von Kaffeebohnen, bei dem die grünen Bohnen mit einem festen, erhitzten Material, das kein Fluid ist, bei Betriebsbedingungen inert ist und seine Wärme optimal an die grünen Bohnen abgibt, in Kontakt gebracht werden, anschließend das wärmeaustauschende Material und die Bohnen getrennt werden und abschließend die gerösteten Kaffeebohnen abgekühlt werden. Das Abkühlen findet dadurch statt, dass die nach wie vor heißen, gerösteten Kaffeebohnen mit Wasser besprüht werden und Luft über die Bohnen geblasen wird, wobei als Ergebnis davon ebenfalls die Schalen entfernt werden können. Das körnige Material, das von den Kaffeebohnen getrennt worden ist, wird nach jeder Trennung wiederverwendet und zu einer neuen Charge von grünen Kaffeebohnen gefördert.
Bei dem beschriebenen Röstverfahren werden Gase wie Wasserdampf, Kohlenwasserstoffe und anorganische Verbindungen freigesetzt, die das System als Verfahrensemissionen verlassen. Das Verlassen bedeutet einen inhärenten Energieverlust und die Freisetzung von Gerüchen und Verunreinigungen in die Umwelt.
Außerdem wird bei dem beschriebenen Verfahren die Produktqualität durch die Zufuhr von Wasser und Luft zum Abkühlen des gerösteten Produkts nachteilig beeinflusst. In der Praxis stellt sich heraus, dass ein solches Kühlverfahren, besonders im Hinblick auf die Regulierung des Feuchtigkeitsgehaltes des Produktes am Ende des Verfahrens, nicht mit ausreichender Genauigkeit reguliert werden kann. Als Ergebnis davon kann kein ausreichend homogenes Kühlen erreicht werden, und es wird zumindest keine zufriedenstellend reproduzierbare Produktqualität erzielt.
Außerdem bedeutet das Abkühlen des nach wie vor heißen, gerösteten Produkts mit Wasser- und Luftmitteln einen inhärenten Energieverlust, weil die mit dem Wasser und der Luft extrahierte Wärme das System verlässt.
In der Praxis sind gemäß diesem bekannten Verfahren anscheinend große Mengen an Luft zum Kühlen notwendig. Die gesamte Luft muss eingebracht, durchgeleitet und ausgebracht werden, was zu diesem Zweck geeignete Einrichtungen erfordert, die eine beträchtliche Energiemenge für ihren Betrieb benötigen.
Eine gewisse Wassermenge ist stets in dem für das bekannte Verfahren verwendeten System vorhanden. Das Wasser führt zu Korrosion der Komponenten in diesem System.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Erhitzen und Kühlen von Lebensmittelprodukten wie Erdnüssen und Kaffee- und Kakaobohnen bereitzustellen, das die bereits erwähnten Nachteile in einem geringeren Umfang aufweist und das effektives Erhitzen und Kühlen zur Verfügung stellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eines der Materialien zum Erhitzen oder Kühlen Zeolith umfasst.
Das erfindungsgemäße Zeolithmaterial kann Wärme in einem reversiblen Verfahren aus seiner Umgebung absorbieren oder sie an diese abgeben. Als Ergebnis kann die Wiederverwendung des körnigen Materials erreicht werden, was für die Materialeinsparung vorteilhaft ist. Außerdem kann dasselbe körnige Material anschließend sowohl im Röstverfahren als auch im Kühlverfahren verwendet werden. Zu diesem Zweck ist es für die Ströme des körnigen Materials nicht notwendig, in beiden Verfahren miteinander in Verbindung zu stehen. Im Hinblick auf die Kosten und die Austauschbarkeit ist es insbesondere effizienter, eine Sorte von körnigem Material für beide, miteinander verbundene Verfahren als eine gesonderte Sorte von körnigem Material für jedes Verfahren zu verwenden.
Da das körnige Zeolithmaterial ein poröses Material ist, kann es beispielsweise Wasser als Kühlmittel adsorbieren, ohne dass die Gefahr auftritt, dass Wasser zu den abgekühlten Nüssen und Bohnen geführt wird, was die Produktqualität nachteilig beeinflussen würde.
Es hat sich gezeigt, dass Zeolithmaterial, das Silicium- und Aluminiumoxide enthält, vorzüglich geeignet ist. Das körnige Material kann ebenfalls Metalle wie Stahlkörnchen und/oder Kunststoffe enthalten.
Vorzugsweise werden ein mikroporöses Siliciumoxid (XSinOm, wobei X ein oder mehrere Metalle, beispielsweise A1, Bo, Mn, Ti, umfasst) wie Aluminiumsiliciumoxid, Aluminiumphosphat, das in dem Oxidgitter enthalten ist, oder Zeolithe mit beispielsweise eingeschlossenem Bo oder Ti als körniges Material genommen. Diese Materialien werden hauptsächlich als Katalysatoren in Syntheseverfahren und als Mikrosiebe zur selektiven Entfernung von bestimmten Molekülen aus beispielsweise Mischungen von Kohlenwasserstoffen verwendet.
Die Aluminiumsiliciumoxide sind durch ein Si/Al-Verhältnis von 1 bis unendlich gekennzeichnet. Die Enden dieser Skala werden durch Zeolith A (Gismondit) mit einem Si/Al-Verhältnis von 1 und Siliciumdioxid-Zeolithe mit einem Si/Al-Verhältnis von (viel) größer als 1 gebildet. Bei dem mnemonischen Kode der IUPAC gehören beispielsweise die Folgenden zur Klasse der Aluminiumsiliciumoxide: LTA (Linde Typ A), Na&sub1;&sub2;[Al&sub1;&sub2;Si&sub1;&sub2;O&sub4;&sub8;]·27H&sub2;O, Isotyp SAPO-42, LTL (Linde Typ L), K&sub6;Na&sub3;[Al&sub9;Si&sub2;&sub7;O&sub7;&sub2;]·21H&sub2;O, FAU (Faujasit), Na&sub5;&sub8;[Al&sub5;&sub8;Si&sub1;&sub3;&sub4;O&sub3;&sub4;&sub8;]·24OH&sub2;O, Isotyp SAPO-37, FER (Ferrierit), Na&sub2;Mg&sub2;[Al&sub6;Si&sub3;&sub0;O&sub7;&sub2;]·18H&sub2;O, Isotypen ZSM-5, NU-23 : 5 ≤ Si/Al < 25, MOR (Mordenit), Na&sub8;[Al&sub8;Si&sub4;&sub0;O&sub9;&sub6;]·24H&sub2;O sowie MFI (ZSM-5), Nan[Si96-nAlnO&sub1;&sub9;&sub2;]·16H&sub2;O (n ≤ 8), Isotypen Silicalit-1, Boralit, TS-1, (Si, Ge)-MFI. Bei dem mnemonischen Kode der IUPAC gehören beispielsweise die Folgenden zur Klasse der Aluminiumphosphate, die in dem Oxidgitter enthalten sind (alpos): AFI (AlPO&sub4;-5), [Al&sub1;&sub2;P&sub1;&sub2;O&sub4;&sub8;]·(C&sub3;H&sub7;)&sub4;NOH·xH&sub2;O, Isotypen SAPO-5, SSZ-24.
Modifizierte Zeolithe können ebenfalls als körniges Material verwendet werden. Um die Trenneigenschaften zu verbessern, bezieht sich die Modifikation in diesem Zusammenhang insbesondere derart auf die Bereitstellung eines Metallkerns, einer äußeren Metallschale oder einer Mischung mit Metallpulver auf oder in dem Zeolithen, dass die Zusammensetzung aus Metall und Zeolith ferromagnetische Eigenschaften erwirbt. Als Ergebnis werden die typischen Eigenschaften der Zeolithe beihalten während gleichzeitig Trennverfahren, die von Magneten Gebrauch machen, zum Entfernen der Zeolithe aus den Produkten verwendet werden können.
Wie bereits beschrieben können Metalle ebenfalls als körniges Material verwendet werden. In diesem Zusammenhang werden vorzugsweise ferromagnetische und ferrimagnetische Materialien verwendet. Der Vorteil davon besteht darin, dass dann Trennverfahrenzum Entfernen des körnigen Materials aus den Produkten verwendet werden können, die von Magneten Gebrauch machen. Beispiele solcher ferromagnetischen Materialien sind Stahllegierungen, Nickellegierungen (Alnico) und Ferroxdur (BaO-6Fe&sub2;O&sub3;). Beispiele ferrimagnetischer Materialien sind Ferrite (XFe&sub2;O&sub4;, wobei X ein Metall wie beispielsweise Cu, Mg, Ni, Fe oder Zn ist, Handelsname Ferroxcube), Granate (3X&sub2;O&sub3;-5Fe&sub2;O&sub4;, wobei X ein Seltenerdmetall wie beispielsweise Pr, Nd, Pm, Sa, Eu, Gd, Tb, Dy oder Y ist, Handelsname Ferroxplana), Silicium/Eisen-Verbindungen und Nickel/Eisen-Verbindungen (Permalloy).
Wie oben beschrieben können Kunststoffe ebenfalls als körniges Material verwendet werden. In diesem Zusammenhang wird vorzugsweise eine wärmebeständige Kunststoffsorte wie beispielsweise PVDF und PP (Polypropylen) verwendet. Der Vorteil davon besteht darin, dass eine hohe Verschleißbeständigkeit und hohe chemische Beständigkeit erhalten werden. Beispiele solcher Kunststoffe sind Teflon und Kunststoffe mit "eingeschlossenen" elektrostatischen Ladungen, wobei die Kunststoffe als Ergebnis davon in Bezug auf die Trennung des körnigen Materials und der Produkte vorteilhafte Eigenschaften aufweisen.
Vorzugsweise wird Siliciumdioxid-Zeolith als körniges Material genommen. Die Zeolithe sind wärmebeständig, chemisch inert, nicht-toxisch und werden, unter anderem, als Füllstoffe in Tierfutter verwendet.
Vorzugsweise wird Zeolith A, mit dem die besten Ergebnisse gemäß den durchgeführten Versuchen erhalten werden, als körniges Material verwendet. Zeolith A enthält Na&sub1;&sub2;[Al&sub1;&sub2;Si&sub1;&sub2;O&sub4;&sub8;]·27H&sub2;O.
Dieses Material liefert folgende Vorteile bei dem Röstverfahren. Während der Adsorption von Wasserdampf, der das zu röstende Produkt während des Röstverfahrens verlässt, wird eine beträchtliche Wärmemenge freigesetzt, was das Röstverfahren verstärkt. Als poröses Material weist er eine solche Porengröße auf, dass lediglich Wasser adsorbiert werden kann, wobei als Ergebnis davon das körnige Material nicht durch Verbindungen großer Moleküle "kontaminiert" wird, wobei als Ergebnis davon das körnige Material nicht oder kaum für eine Wiederverwendung geeignet wäre. Als Ergebnis der Wasseradsorption werden die Kohlenwasserstoffe in eine Atmosphäre freigesetzt, die einen geringen Gehalt an Wasserdampf aufweist, was für die thermische Nachverbrennung dieser Dämpfe energetisch günstig ist. Als Folge der Freisetzung der Adsorptionswärme ist weniger als die Hälfte der ansonsten benötigten Masse des körnigen Materials ausreichend, um das Verfahren im Bereich der festgelegten Randbedingungen ablaufen zu lassen.
Zeolith A liefert folgende Vorteile bei dem Kühlverfahren. Wie Siliciumdioxid-Zeolith kann Zeolith A eine beträchtliche Menge an Wasser absorbieren, wobei sich die Wärmekapazität als Ergebnis davon als 2- bis 3-mal größer als diejenige des trockenen körnigen Materials erweist. Als Ergebnis ist eine geringere Masse des körnigen Materials ausreichend, um das Kühlverfahren im Bereich der zu diesem Zweck festgelegten Bedingungen durchzuführen.
Da sehr geringe Mengen an Abgas im Vergleich zu gängigen Mengen an Abgas sowohl aus dem Röstverfahren als auch aus dem Kühlverfahren als Ergebnis der Verwendung eines Zeolithen freigesetzt werden, kann die Dampfverarbeitung durch thermische Nachverbrennung unter Verwendung einer verhältnismäßig kleinen Baueinheit durchgeführt werden.
Die als körnige Materialien erwähnten Stahlkugeln, Siliciumdioxid-Zeolith und Zeolith A haben wechselseitig verschiedene Eigenschaften. Im Unterschied zu Stahlkörnchen weisen die Zeolithe eine poröse Struktur auf, wobei sie als Ergebnis davon Wasser adsorbieren können. Zeolith A kann lediglich Wasser adsorbieren, wobei während des Vorgang eine große Adsorptionswärme freigesetzt wird, wohingegen Siliciumdioxid-Zeolith zusätzlich zu einer weitaus größeren Menge an Wasser als Zeolith A wegen seiner unterschiedlichen Porengrößen auch alle Arten anderer Substanzen adsorbieren kann, wobei bei dem Vorgang praktisch keine Adsorptionswärme freigesetzt wird. Die Unterschiede in den Eigenschaften führen zu unterschiedlichen Verhaltensweisen. Die Auswahl des Materials für das körnige Material ist daher von den verschiedenen erwünschten Verhaltensweisen abhängig. Ein Überblick über die charakterisierenden Eigenschaften der drei erwähnten Materialien ist in Tabelle 1 und ein Überblick über die Vorteile und Nachteile ist in Tabelle 2 angegeben.
Im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht der Ausgangspunkt in jedem Fall in kugelförmigen Körnchen, die einen Durchmesser zwischen annähernd 2 und 5 mm aufweisen. Es steht nicht zur außer Frage, dass die Verwendung von Körnchen mit größeren oder kleineren Durchmessern oder Körnchen mit einer anderen Gestalt als einer kugelförmigen gute oder bessere Ergebnisse ergeben.
Auf der Grundlage der Verfahrensbedingungen im Hinblick auf Temperaturen, Feuchtigkeitsgehalte und für eine bestimmte erwünschte Produktqualität benötigte Röst- und Abkühlgeschwindigkeiten ist der Wärmeaustausch zwischen den erwähnten drei Sorten des körnigen Materials und den zu röstenden oder abzukühlenden Nüssen und Bohnen untersucht worden. In diesem Zusammenhang sind Modellberechnungen für ideale Verhältnisse mit Parametern wie der Wärme austauschenden Oberfläche, der Verweilzeit des körnigen Materials in dem Verfahren und den Wärmeaustauschkoeffizienten durchgeführt worden. Das Ergebnis der Berechnungen bezieht sich auf die Masse des körnigen Materials im Vergleich zur Produktmasse, wobei dieses Verhältnis zur Einhaltung der festgelegten Randbedingungen notwendig ist. Die ermittelten Massenverhältnisse sind in Tabelle 3 für das Röstverfahren und in Tabelle 4 für das Kühlverfahren angegeben.
Die Möglichkeit, dass das körnige Material in Kerben oder Hohlräumen in den Produkten stecken bleibt, als Einschluss bezeichnet, ist anhand der Durchführung von Versuchen untersucht worden. Bei diesen Versuchen ist ermittelt worden, dass Kaffee- und Kakaobohnen sowie Erdnüsse gegenüber hohen Mischkräften empfindlich sind, wäs dazu führt, dass Produktzerstörung auftritt und die Gefahr des Einschlusses zunimmt. Im Falle von Kaffeebohnen ist ein geringer Grad des Einschlusses der Zeolithkörnchen mit einem Durchmesser von 3 mm festgestellt worden. Im Falle der Körnchen mit einem Durchmesser von 2,2 mm ist kein Einschluss festgestellt worden. Die Wirkung auf das Auftreten des Einschlusses im Falle von Körnchendurchmessern von größer als 3 mm konnte nicht untersucht werden, weil diese Körnchen nicht erhältlich waren. Es wird allerdings angenommen, dass Einschluss durch eine günstige Auswahl der Körnchengröße oder -gestalt verhindert werden kann. In diesem Zusammenhang leisten die Oberflächenglätte, Teilchenmasse, Klebrigkeit und der Grad der Produktzerstörung einen Beitrag.
Zum Erhitzen des körnigen Materials ist es vorteilhaft, wenn das Material polar ist, weil es dann ebenfalls in einfacher Weise mittels eines allgemein bekannten Mikrowellenofens erhitzt werden kann. Außerdem kann das Erhitzen dann in einfacher Weise genau reguliert werden, was der Produktüberwachung und demnach der Produktqualität nützt.
Zum Trennen des körnigen Materials von dem gerösteten oder abgekühlten Produkt ist es vorteilhaft, wenn das körnige Material magnetische Eigenschaften aufweist, so dass die Trennung in einfacher Weise mittels Permanentmagneten oder Elektromagneten stattfinden kann.
Bei den Zeolithkörnchen ergibt das Schwingsieb ein Entfernungsergebnis von 99,99% im Falle von Kaffeebohnen, von 99,0% im Falle von Kakaobohnen und von 99,94% im Falle von Erdnüssen. Der Produktverlust im Falle von Kaffeebohnen und Erdnüssen beträgt weniger als 0,1%. Im Falle von Kakaobohnen sind verschiedene anschließende Siebstufen zur Begrenzung des Produktverlustes notwendig, weil ihre Teilchengröße in einem weiten Bereich um die bei der Durchführung der Versuche verwendete Siebgröße herum liegt und die Körnchengröße unterschiedlich ist. Die Trenngeschwindigkeit ist von der Anzahl der vorgenommenen Trennschritte abhängig. Diese Geschwindigkeit kann in der Größenordnung von Sekunden im Falle der Trennung mit Magneten und der Verwendung von Schwingsieben liegen.
Die Verwendung des körnchenförmigen Zeolithmaterials verhilft dem Kühlverfahren dazu, es einfach als geschlossenes System durchzuführen, so dass der Energieverlust und das Entweichen von Gasen beträchtlich verringert werden kann. Außerdem muss kein Besprühen mit Wasser eingesetzt werden, was das Auftreten von ungleichmäßigem Kühlen und/oder von dem zu kühlenden Produkt oder abgekühlten Produkt absorbiertem Wasser vermeidet, deren Wirkungen im Allgemeinen einen nachteiligen Einfluss auf die Produktqualität haben. Außerdem wird das Auftreten von Korrosion dadurch verhindert, dass kein Wasser zugeführt wird und so wenig Kondensation wie möglich auftritt. Das körnige Material hat Eigenschaften und eine chemische Zusammensetzung, die derart sind, dass es sich bei dem Kühlverfahren nicht mit dem zu kühlenden Produkt chemisch umsetzt, es einfach Wärme aus dem zu kühlenden Produkt absorbiert und kein Wasser an das zu kühlende Produkt abgibt. Vorzugsweise ist das körnige Material ein poröses Material, so dass es beispielsweise Wasser als Kühlmittel enthalten kann.
Vorzugsweise wird das körnige Zeolithmaterial zum Kühlen der Lebensmittelprodukte wiederverwendet. Demnach ist ein geschlossenes System möglich, wobei als Ergebnis davon Verfahrensemissionen - um unerwünschte Substanzen zu entfernen oder diese zu verbrennen und das Auftreten von unerwünschten Gerüchen zu verhindern - vor dem Verlassen in die Umgebungsluft weiter behandelt werden können und ein Energieverlust vermindert werden kann. Etwas Materialersparnis kann ebenfalls durch die Wiederverwendung des körnigen Materials erreicht werden.
Erfindungsgemäß ist es nicht notwendig, dass das Röstverfahren und das Kühlverfahren im Hinblick auf die Ströme des körnigen Zeolithmaterials exakt getrennt werden. Erfindungsgemäß kann ein körniges Zeolithmaterial bereitgestellt werden, das bei dem Rösten und dem Kühlen von Nüssen und Bohnen vorzüglich geeignet ist. Die teilweise Trennung des für das Rösten der Lebensmittelprodukte verwendeten körnigen Materials von den gerösteten Lebensmittelprodukten ist ausreichend, wobei das nichtabgetrennte Zeolithmaterial zum Abkühlen der gerösteten Lebensmittelprodukte verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zur Energieersparnis in Bezug auf das Röstverfahren und das Kühlverfahren im Vergleich zum Energieverbrauch bekannter Verfahren und insbesondere im Vergleich zu demjenigen Verfahren, das keine oder eine teilweise Abgasbehandlung einschließt. Außerdem stellt die Erfindung eine thermische Nachverbrennung der Verfahrensemissionen zur Verfügung. Die Menge an insgesamt zu emittierenden Abgasen beträgt nach wie vor lediglich 2 bis 12% im Vergleich zu den bekannten Verfahren. Die geringen Mengen an körnigem Material im Vergleich zu den Produktmengen führen in Bezug auf die Gerätschaften zu einer kompakteren Gestalt oder einer kleineren äußeren Abmessung der Röstverfahrensmittel in Abhängigkeit von der Auswahl des körnigen Materials und in Abhängigkeit von dem zum Mischen von Produkt und körnigem Materialbenötigten Freiraum. Es wird dann weniger Energie durch die Mittel des Systems selbst absorbiert, was eine Verringerung des Energieverlustes bedeutet. Ein kleiner thermischer Nachverbrennungsofen ist ausreichend. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren zu mehr Systemkomponenten als die Ausführung der bekannten Verfahren führt, weisen die Anlagen eine weitaus begrenztere Ausdehnung auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das körnige Material, das zum Abkühlen der gerösteten Lebensmittelprodukte gedient hat und demnach erhitzt worden ist, zu dem körnigen Material gefördert, das zum Rösten der rohen Lebensmittelprodukte gedient hat und demnach abgekühlt worden ist. Demnach kann die Wärme, die das körnige Material bei dem Kühlverfahren absorbiert hat, an das körnige Material, das im Röstverfahren abgekühlt worden ist, abgegeben werden. Dies verringert den Energieverlust, der als Ergebnis davon auftreten würde, wenn das voneinander getrennte Auftreten des Abkühlens des im Abkühlverfahren aufgeheizten körnigen Materials und des Aufheizens des im Röstverfahren abgekühlten körnigen Materials ermöglicht wird.
Die Verfahrensemissionen können verschiedene chemische Substanzen enthalten, bei denen es unerwünscht ist, dass sie in die Umgebungsluft ausgetragen werden. Die unerwünschten Substanzen können durch Verbrennung oder Nachverbrennung der Verfahrensemissionen in andere Substanzen umgewandelt werden, die nicht unerwünscht oder weniger unerwünscht sind. Daher können übelriechende, in die Umgebung der Produktionsanlage entweichende Gerüche vermieden werden, wobei die Gerüche insbesondere beim Rösten und Kühlen von Nüssen und Bohnen entstehen. Die Nachverbrennung kann unter Verwendung von zu diesem Zweck bekannten Nachverbrennungsmitteln stattfinden.
Durch eine derartige Verarbeitung der Verfahrensemissionen können außerdem die nachverbrannten Verfahrensemissionen zu dem körnigen Material gefördert werden, das zur Wiederverwendung von den gerösteten Lebensmittelprodukten getrennt worden ist und zum Beginn des Röstverfahrens zurückgebracht worden ist, um ihre Wärme im Wesentlichen an das körnige Material abzugeben, bevor sie die Vorrichtung verlassen. Dies ergibt eine beträchtliche Energieersparnis.
Vorzugsweise werden die Verfahrensemissionen aus verschiedenen Verfahrensstufen zu einem gemeinsamen System von Nachverbrennungsmitteln gefördert. Dies führt zu einer Beschränkung der benötigten Mittel und ermöglicht eine derart wirksame Isolierung, dass eine optimale Energieersparnis erzielt wird.
Die Erfindung wird in allen Einzelheiten nachfolgend durch Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert, in der einige beispielhafte Ausführungsformen ausgeführt werden.
Fig. 1 zeigt in Diagrammform die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Ausführungsform.
Fig. 2 zeigt in Diagrammform die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Abschnitt 1, in dem das Röstverfahren stattfindet, einen Abschnitt 2, in dem das Kühlverfahren stattfindet, und einen Abschnitt 3, in dem das Nachverbrennungsverfahren stattfindet.
Der Abschnitt 1, in dem das Röstverfahren stattfindet, umfasst Mittel 4 zum Rösten der rohen Lebensmittelprodukte, wobei Mittel 4 wahlweise auch (nicht dargestellte) Mittel zum Mischen des körnigen Materials und der Lebensmittelprodukte, Mittel 5 zum Trennen des körnigen Materials von den Lebensmittelprodukten und Mittel 6 zum Regenerieren des körnigen Materials umfassen kann.
Außerdem umfasst der Abschnitt 1 Leitungen 7 zum Fördern von rohen Lebensmittelprodukten zu den Mitteln 4 zum Rösten der rohen Lebensmittelprodukte, Leitungen 8 zum Fördern der gerösteten Lebensmittelprodukte und des körnigen Materials zu den Mitteln 5 zum Trennen des körnigen Materials und der gerösteten Lebensmittelprodukte, Leitungen 9 zum Austragen der gerösteten Lebensmittelprodukte in den Abschnitt 2, in dem das Kühlverfahren stattfindet, Leitungen 10 zum Austragen von Emissionen in Abschnitt 3, in dem das Nachverbrennungsverfahren stattfindet, Leitungen 11 zum Fördern des von den gerösteten Lebensmittelprodukten getrennten körnigen Materials zu den Mitteln 6 zum Regenerieren des körnigen Materials, Leitungen 12 zum Fördern des regenerierten körnigen Materials zu den Mitteln 4 zum Rösten der eingespeisten rohen Lebensmittelprodukte, Leitungen 13 zum Fördern der in Abschnitt 3 nachverbrannten Emissionen zu den Mitteln 6 zum Regenerieren des körnigen Materials, Leitungen 14 zum Entfernen der in den Abschnitt 3 nachverbrannten Emissionen, die zuvor zu den Mitteln 6 zum Regenerieren des körnigen Materials gefördert worden sind, und Leitungen 13 zum Fördern der in den Mitteln 6 erzeugten Emissionen zu den Mitteln 29 zur Nachverbrennung der Emissionen. Auf Wunsch kann das körnige Material über Leitungen 15 in den Abschnitt 1 hineingelassen oder aus diesem herausgelassen werden. Leitung 16 deutet an, dass beispielsweise natürliches Gas oder Elektrizität beispielsweise für ein Verbrennungsverfahren bzw. einen Mikrowellenofen eingespeist werden kann.
Der Abschnitt 2, in dem das Kühlverfahren stattfindet, umfasst Mittel 17 zum Abkühlen der gerösteten Lebensmittelprodukte, wobei die Mittel 17 wahlweise auch (nicht dargestellte) Mittel zum Mischen des körnigen Materials und der gerösteten Lebensmittelprodukte umfassen können, Mittel 18 zum Trennen des körnigen Materials von den abgekühlten Lebensmittelprodukten in einem groben Grad, Mittel 19 zum Trennen des körnigen Materials von den abgekühlten Lebensmittelprodukten in einem feinen Grad und Mittel 20 zum Regenerieren des körnigen Materials.
Außerdem umfasst der Abschnitt 2 Leitungen 9 zum Fördern der gerösteten Lebensmittelprodukte zu den Mitteln 17 zum Abkühlen der gerösteten Lebensmittelprodukte, Leitungen 21 zum Fördern der abgekühlten Lebensmittelprodukte und des körnigen Materials zu den Mitteln 18 zum Trennen des körnigen Materials und der abgekühlten Lebensmittelprodukte in einem groben Grad, Leitungen 22 zum Fördern der abgekühlten Lebensmittelprodukte und des körnigen Materials zu den Mitteln 19 zum Trennen des körnigen Materials von den abgekühlten Lebensmittelprodukten in einem feinen Grad, Leitungen 23 zum Entfernen der fertigen Lebensmittelprodukte zur weiteren Verarbeitung außerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Leitungen 24 zum Austragen von Emissionen in den Abschnitt 3, in dem das Nachverbrennungsverfahren stattfindet, Leitungen 25 zum Fördern des von den abgekühlten Lebensmittelprodukten getrennten körnigen Materials zu dem Mittel 20 zum Regenerieren des körnigen Materials und Leitungen 26 zum Fördern des regenerierten körnigen Materials zu den Mitteln 17 zum Kühlen der eingespeisten gerösteten Lebensmittelprodukte. Auf Wunsch kann das körnige Material über Leitungen 27 in den Abschnitt 2 hineingelassen oder aus diesem herausgelassen werden. Die Leitungen 28 deuten an, dass beispielsweise Kühlwasser in die Mittel 20 eingespeist und aus letzterem zum Abkühlen des körnigen Materials entfernt werden kann.
Das Rösten und Kühlen der rohen bzw. gerösteten Lebensmittelprodukte kann chargenweise oder in einem kontinuierlichen Fluss stattfinden. Die Mittel 4 und 17 zum Rösten bzw. Abkühlen der Lebensmittelprodukte können beispielsweise eine Säule umfassen, die einen Rührmechanismus oder eine Trommel enthält. Die Mittel 5, 18 und 19 zum Trennen des körnigen Materials von den Lebensmittelprodukten können beispielsweise Schwingsiebe oder Trennmittel, die auf Permanentmagneten oder Elektromagneten basieren, oder Mittel zur elektrostatischen Trennung umfassen. Dies alles ist von der Art des verwendeten körnigen Materials abhängig.
Der Abschnitt 3, in dem das Nachverbrennungsverfahren stattfindet, umfasst Mittel 29 zum Nachverbrennen der Emissionen, die aus den Abschnitten 1 und 2, in denen das Röstverfahren bzw. das Kühlverfahren stattfindet, einführt werden. Außerdem umfasst der Abschnitt 3 Leitungen 10 zum Einführen von Emissionen aus dem Abschnitt 1, in dem das Röstverfahren stattfindet, Leitungen 24 zum Fördern von Emissionen aus dem Abschnitt 2, in dem das Kühlverfahren stattfindet, Leitungen 13 zum Austragen der nachverbrannten Emissionen in den Abschnitt 1, in dem das Röstverfahren stattfindet, und Leitungen 32 zum Austragen der nachverbrannten Emissionen aus dem System. Die Leitung 30 zeigt, dass beispielsweise natürliches Gas in den Mitteln 29 für das Nachverbrennungsverfahren eingespeist werden kann.
Fig. 2 stellt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als diejenige in Fig. 1 dar. In der Vorrichtung gemäß Fig. 2 findet keine Trennung des körnigen Materials von den gerösteten Lebensmittelprodukten in Abschnitt 1 statt, in dem das Röstverfahren stattfindet. Außerdem stellt Fig. 2 die Verhältnisse dar, bei denen Mittel 19 einmal für die Trennung des körnigen Materials von den Lebensmittelprodukten bereitgestellt werden, bei denen keine Leitungen zum Fördern der in den Mitteln 6 erzeugten Emissionen zu den Mitteln 29 zur Nachverbrennung der Emissionen vorhanden sind und bei denen keine Leitungen zum Austragen von nachverbrannten Emissionen aus dem System vorhanden sind. Eine einfachere erfindungsgemäße Vorrichtung wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 erhalten.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 umfasst Leitungen 31 zum Fördern des von den abgekühlten Lebensmittelprodukten getrennten körnigen Materials zu dem Mittel 6 in den Abschnitt 1 zum Regenerieren des körnigen Materials, wobei es danach bei dem Röstverfahren verwendet wird. Tabelle 1
Abmessungen: Kugeln 2-5 mm Tabelle 2 Tabelle 3 Tabelle 4

Claims

1. Verfahren zum Erhitzen und Kühlen von Lebensmittelprodukten wie Nüssen und Bohnen, beispielsweise ganzen und zerkleinerten Erdnüssen und Kaffee- und Kakaobohnen, wie zur Sterilisierung, Pasteurisierung, Trocknung und/oder Röstung, bei dem die rohen Lebensmittelprodukte mit einem erhitzten körnigen Material in Kontakt gebracht werden, anschließend die Lebensmittelprodukte mittels eines körnigen Materials abgekühlt werden und das körnige Material von den Lebensmittelprodukten nach dem Wärmeaustausch zwischen dem körnigen Material und den Lebensmittelprodukten getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Materialien zum Erhitzen oder Kühlen Zeolith umfasst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Zeolith Aluminiumsiliciumoxid umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Zeolith Zeolith A ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der Zeolith Aluminiumphosphat umfasst, das in dem Oxid enthalten ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Material modifizierten Zeolith umfasst.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Modifikation einen Metallkern, eine äußere Metallschale oder eine Mischung aus Metallpulver bereitgestellt auf oder in dem Zeolith derart umfasst, dass der Zeolith ferromagnetische Eigenschaften erwirbt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das körnige Material Metall umfasst.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Metall ferromagnetisch oder ferrimagnetisch ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das körnige Material Kunststoff umfasst.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Kunststoff Teflon ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Kunststoff Polypropylen ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das körnige Material polares Material umfasst, wobei es als Ergebnis davon zum Erhitzen in Mikrowellenöfen geeignet ist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das körnige Material magnetische Eigenschaften hat, um so die Trennung von dem körnigen Material von den Lebensmittelprodukten zu vereinfachen.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das körnige Material wiederverwendet wird, um die Lebensmittelprodukte abzukühlen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, das das Rösten der Lebensmittelprodukte mittels des körnigen Materials umfasst, wobei das Material nur teilweise von den gerösteten Lebensmittelprodukten zur Wiederverwendung getrennt wird, woraufhin es zum Abkühlen der gerösteten Lebensmittelprodukte verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das körnige Material, das zum Abkühlen der gerösteten Lebensmittelprodukte gedient hat und als Ergebnis erhitzt worden ist, zu dem körnigen Material gefördert wird, das zum Rösten roher Lebensmittelprodukte gedient hat und als Ergebnis abgekühlt worden ist.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens etwas der Verfahrensemissionen gesammelt werden und dann durch Nachverbrennungsmittel verbrannt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die nachverbrannten Verfahrensemissionen zu dem körnigen Material gefördert werden, das zur Wiederverwendung von den gerösteten Lebensmittelprodukten getrennt worden ist und zum Beginn des Röstverfahrens zurückgebracht worden ist, um ihre Wärme im Wesentlichen an das körnige Material abzugeben, bevor sie die Vorrichtung verlassen.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem mindestens etwas von den Verfahrensemissionen aus verschiedenen Verfahrensstufen zu einem gemeinsamen System von Nachverbrennungsmitteln gefördert wird.