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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft das Garen bzw. Kochen von Nahrungsmittelprodukten
und insbesondere das Garen, bei dem ein Verfahrensgardampf mit einer
im wesentlichen gleichförmigen
Rate auf Nahrungsmittelprodukte beaufschlagt wird, die von einem
Förderband
befördert
werden, so dass die Produkte an verschiedenen Positionen auf dem
Band mit der im Wesentlichen gleichen Rate gegart werden, wobei
wenn überhaupt
nur wenige zu lang oder zu kurz gegarte Produkte anfallen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Verwendung einer Beaufschlagungsheizvorrichtung zum thermischen
Behandeln von Nahrungsmittelprodukten, wie beispielsweise beim Garen
oder Auftauen, ist bekannt. Diese herkömmlichen Vorrichtungen verwenden üblicherweise
kolluminierende Jets eines temperaturgeregelten Gases, die auf die
Oberfläche
eines Nahrungsmittelprodukts auftreffen, das sich relativ hierzu
bewegt. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in den US-PS Nr.
4,525,391, 4,338,991 und 4,154,861 beschrieben. Wenn diese für Garzwecke
verwendet werden, dann werden bestimmte dieser Vorrichtungen in Kombination
mit Mikrowellengeneratoren aus dem offensichtlichen Grund verwendet,
dass das Beaufschlagungsgaren an sich nicht vollständig befriedigende
Ergebnisse liefert und der Ergänzung
durch andere Garvorrichtungen bedarf.
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In
der WO 89/00393 (Bellas), aus der der Oberbegriff von Anspruch 1
abgeleitet ist, wird eine Reihe von alternierenden Hochgeschwindigkeitsbeaufschlagungszonen
und Relaxationszonen niedrigerer Geschwindigkeit für ein Heizen
mit thermischen Pulsen und das Garen von Nahrungsmittelprodukten
verwendet.
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In
herkömmlichen Öfen mit
Förderbändern, die
ein Beaufschlagungsheizen verwenden, werden Hochgeschwindigkeitsjets
eines temperaturgeregelten Gases auf die Oberfläche von Nahrungsmittelprodukten
gelenkt, die auf einem Förderer
durch den Ofen befördert
werden. Das temperaturgeregelte Gas bzw. der Gardampf wird von einem
Gebläse oder
Ventilator in einen Verteilerkanal oder umschlossene Luftkanäle abgelassen,
der die Strömung des Dampfes
in eine Reihe von beabstandeten Luftkanälen leitet, die sich quer über die
Fördereinrichtung
erstrecken. Diese Luftkanäle
wiederum sind ausgestaltet, die Strömung des Gases in kollumniernde Öffnungen
zu leiten, wodurch bewirkt wird, dass das Gas auf die Oberfläche der
Nahrungsmittelprodukte auftrifft. Es ist schwierig, diese Luftkanäle zu säubern, und
diese erfordern besondere Anstrengungen während des Reinigungsvorgangs,
wobei ein besonderes Augenmerk auf die Details einer vollständigen Reinigung
gerichtet werden muss, die bei Verfahren in der Nahrungsmittelindustrie
vorgeschrieben sind.
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Ferner
hatten Personen, die in der Vergangenheit mit solchen Öfen gearbeitet
haben, Schwierigkeiten dabei, die Dampfströmung über den Verteilerkanal und
in die verschiedenen Luftkanäle
zu balancieren, und zwar insbesondere in diejenigen, die von dem
Punkt am weitesten entfernt waren, an dem der Gardampf von dem Gebläse abgegeben
wird. Ein Ergebnis ist, dass Nahrungsmittelprodukte von Seite zu
Seite auf dem Förderband
dem Gardampf mit ungleichen Raten ausgesetzt sind, was zu bestimmten Nahrungsmitteln
führt,
die genau richtig gegart sind, anderen, die zu lange gegart sind,
und wiederum anderen, die bedeutend zu kurz gegart sind. Dies ist üblicherweise
der Fall, wenn der Großteil
der Strömung des
Gardampfes quer zu der Bewegung des Nahrungsmittelprodukts erfolgt.
Ungleichförmigkeit
ist eine weitere Folge, wobei die Farbunterschiede ein ungleichmäßiges Garen
des Produkts von einer Seite des Bandes zu der anderen anzeigen.
Dies ist offensichtlich, wenn das beladene Fördeband betrachtet wird. Eine
derartige Situation liefert einen inakzeptablen Standard für Anwendungen
bei kommerziellen Hochqualitätsproduktionsvorgängen und
führt oftmals
zu großen
mengen von verschlissenen Produkten, die von der Qualitätskontrollbehörde abgewiesen
werden. Zu kurz gegartes Fleisch, wie beispielsweise Hamburgerpastetchen,
können
lebende Bakterien wie beispielsweise E-Coli enthaften, die bezüglich der
menschlichen Gesundheit sehr schädlich sind.
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Verteilerkanäle oder
Garluftkanäle,
die auf der Außenseite
von kommerziell erhältlichen,
herkömmlichen
Beaufschlagungsöfen
bzw. Umluftöfen angeordnet
sind, werden von einem Ventilator oder Gebläse versorgt, der bzw. das typischerweise
innerhalb eines Schutzblechs an der Seite des Hauptluftzuführverteilerkanals
oder des umschlossenen Luftkanals angeordnet ist. Diese Luftkanäle sammeln Dreck
wie beispielsweise Fett, Krümel
und andere Ablagerungen von den Gararbeitsschritten, die von Zeit
zu Zeit gereinigt werden müssen.
Bei der Verwendung einer Anordnung mit einem Gebläse, die üblicherweise
aus einem Gebläserad
und einem Gebläseantriebsmotor
besteht, hat es ferner Versuche gegeben, den Strom der Garluft in
die Verteilerkanäle,
die von dem Gebläse
am weitesten entfernt sind, zu balancieren, indem die Wände verjüngt wurden, wodurch
die Querschnittsfläche
der Kanäle
vermindert wurde. Dies ist nur teilweise wirksam bei einem Versuch,
um einen Luftstrom zu balancieren oder steuern, da zwischen den
Strömen,
die zu dem oberen Ende und dem unteren Ende des Produkts gerichtet
sind, oftmals Dämpfer
in den externen umschlossenen Kanälen verwendet werden. Obgleich Dämpfer in
dem Luftverteilungssystem ein wenig zum Ziel der Luftstrombalance
beitragen, können diese
weder den Gesamtmassenfluss im Ofen erhöhen noch vermindern. Das einzelne
Gebläse
ist der begrenzende Faktor.
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Es
ist im Stand der Technik herausgefunden worden, dass die inneren
Ofenflächen
zwischen den Luftablassöffnungen
und dem Gebläseeinlass
bzw. dem Ventilatoreinlass Turbulenz innerhalb der Garkammer hervorrufen.
Auch dies trägt
dazu bei, dass der Rückfluss
des Behandlungsdampfes gestört
wird und behindert sogar die effiziente Hitzeverteilung des Behandlungsdampfes,
der aus den Öffnungen
auf das Produkt emittiert wird. Es ist verständlich, dass, nachdem die Gargase
aus den Öffnungen
ausgetreten sind und auf das Produkt aufgetroffen sind, die Gase
idealerweise so effizient wie möglich
aus der Umgebung des Produkts entfernt werden sollten, damit es
den nachfolgenden Gargasen möglich
ist, das Produkt in Eingriff zu nehmen, und diese nicht von stagnierenden
oder verwirbelten Umlaufzonen behindert werden, die in dem Ofen
erzeugt werden. Diese Situation bzw. dieser Zustand ist hinsichtlich
des Erreichens einer effizienten Wärmeübertragung von der umlaufenden
Behandlungsluft auf die Produkte, die gegart werden, unerwünscht.
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Nach
einem vollständigen
Garzyklus wird der Ofen gesäubert
und bei zahlreichen Ofenmodellen handelt es sich hierbei um einen
arbeitsintensiven Vorgang, der eine beträchtliche Stillstandzeit des Ofens
zur Folge hat. Dämpfe
und Säfte,
die im Rahmen des Garvorgangs erzeugt werden, werden oftmals sowohl
auf den Innenwänden
des Ofens als auch in den Dampfverteilungskanälen abgelagert und erfordern
ein Öffnen
des Ofens, um diesen visuell zu inspizieren und zu säubern. Ein
hochgradig wünschenswertes
Merkmal in einem Ofen ist die Fähigkeit,
die Einheit zu säubern,
ohne diesen notwendigerweise zu öffnen,
um das Ofeninnere freizulegen, und mit einer hochgradig verminderten
Abhängigkeit bzgl.
des manuellen Säuberns.
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Im
Lichte dieser und weiterer Nachteile, die bei der Verwendung herkömmlicher,
kommerziell erhältlicher
Ofenvorrichtungen aufgetreten sind, besteht ein Bedarf für einen
verbesserten kanalfreien Beaufschlagungsofen bzw. Umluftofen, der
eine gleichmäßige Verteilung
der Nahrungsbehandlungsdämpfe
entlang des Förderbandes
für eine
gleichmäßigere Hitzeaufbringung
auf die darauf transportierten Produkte erleichtert, einen Ofen,
der eine bedeutend verminderte Turbulenz darin aufweist, wobei der Rückfluss
der Gardämpfe
zu dem Gebläse
für den Umlaufzyklus
sich innerhalb des eigentlichen Ofens befindet und nicht durch die
schwierig zu säubernden, üblicherweise
unsichtbaren Innenoberflächen von
Verteilerkanälen
oder Kanälen
außerhalb.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
umfasst ein Hochgeschwindigkeitsumluftofen für die Nahrungsmittelzubereitung:
ein Außengehäuse mit
einem Produkteinlass und einem Produktauslass; ein dampfdurchlässiges Förderband,
auf dem Nahrungsmittelprodukte zur Behandlung liegen; Mittel zur
Behandlung von Nahrungsmittelprodukten auf dem Förderer mit einem kontinuierlich
mit hoher Geschwindigkeit umlaufendem Nahrungsmittelbehandlungsdampf;
ein Innengehäuse
mit einer oberen und einer unteren Kammer, die über bzw. unter dem Förderband
angeordnet sind; längliche
Niederdruckumlaufkorridore entlang jeder Seitenwand des Innengehäuses; Umwälzgebläse für die obere
und die untere Kammer mit Gebläseeinlässen, die
mit den Niederdruckumlaufkorridoren in Verbindung stehen, und Gebläseauslässen, die
mit der oberen und der unteren Kammer in Verbindung stehen, um eine
Zone mit relativ hohem Druck zu schaffen; Düsenanordnungen, die sich von
der oberen und der unteren Kammer quer zum Förderband erstrecken und zu
diesem hin vorstehen; wobei jede Düsenanordnung eine Wand der
oberen oder der unteren Kammer bildet, damit Nahrungsmittelbehandlungsdampf über und
unter dem Förderband
ausströmen
kann, um das darauf beförderte Produkt
zu beaufschlagen; wobei jede Düsenanordnung
mehrere parallele Steigrohre aufweist, die in Abständen entlang
dem Förderer
angeordnet sind; wobei jedes Steigrohr sich von einem Basisabschnitt zu
einem wesentlich schmaleren distalen Abschnitt verjüngt und
sich seitlich und in der Nähe
des Förderbands
erstreckt, wobei der distale Abschnitt eine Reihe von Dampfausströmschlitzen
hat, bei denen der Ausströmschlitz
so angeordnet und/oder ausgerichtet ist, dass der turbulente Kontakt
des Ausströmdampfs
mit dem Produkt gesteuert wird; gekennzeichnet durch die relative
Beweglichkeit der oberen und der unteren Kammer mit einer dazwischenliegenden
geteilten Muffe und Dichtung, was die Änderung der relativen Anordnung
der Ausstromdüsen
in Bezug auf den Förderer
und das darauf angeordnete Produkt gestattet; wobei die Profile
der sich verjüngenden
Steigrohre einen fortschreitend schmaler werdenden Strömungsweg
dazwischen für
eine mit höherer
Geschwindigkeit ausströmende
Strömung zur
Beaufschlagung des Produkts und eine turbulente beschleunigende
Strömungsumkehr
bei Beaufschlagung sowie tiefe Rückflusskanäle mit fortschreitend
breiter werdendem Profil definieren, in denen eine langsamere, weniger
turbulente Dampfströmung
herrscht quer zu dem Förderer
(13) zu einer Abdampfrückführungsbahn,
damit frischer Dampf zum Produkt gelangen kann; Heizungsmittel in
der Dampfumlaufbahn zwischen Ausströmschlitzen zu Umwälzgebläsen, um
aus den Ausströmschlitzen ausströmenden Gardampf
zu erhitzen und für
gleichförmigeres
Produktgaren auf einer gesteuerten Temperatur zu halten.
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Dies
kann in einer Ofenkonstruktion ohne irgendwelchen Außenrohre
jedoch mit einer Anordnung von Ofenelementen implementiert werden,
die ausgestaltet sind, eine im wesentlichen gleichförmige Gargasverteilung
von Seite zu Seite bei sehr einheitlichen Geschwindigkeiten von
Düsen auf
die Nahrungsmittelprodukte bereitzustellen, die behandelt werden.
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Diverse
Heizmittel bzw. Heizungsmittel können
verwendet werden, einschließlich:
gasbeheizter
Rohre, die in den Niederdruckumlaufkorridoren positioniert sind;
elektrisch
beheizter Widerstandselemente;
Gasbrennermittel mit offener
Flamme;
eines Wärmefluidheizungssystems
oder
heizölbeheizter
Rohre, die in den Niederdruckumlaufkorridoren positioniert sind.
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Vorzugsweise
sind Mittel zur Zufuhr von Wasserdampf in den umlaufenden Gardampf
und Mittel zur Steuerung des Feuchtigkeitsgehalts des Dampfs auf
ausgewählte
Werte bereitgestellt.
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Eine
besondere Ausgestaltung umfasst Mittel, die das gezielte Anheben
und Absenken des oberen Gehäuseabschnitts
in Bezug auf das Förderband gestatten,
so dass die Düsenanordnung
eine ausgewählte
Strecke weit von dem Forderband wegbewegt wird, so dass die Dampfausströmschlitze
auf dem Band beförderte
Produkte in mehreren Abständen mit
Gardampf beaufschlagen können.
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Vorzugsweise
sind die Gebläsemittel
mit Regelmotorantriebsmitteln bereitgestellt, die dahingehend betrieben
werden können,
den Nahrungsmittelbehandlungsdampf von etwa 5,08 m/s (1000 Fuß pro Minute)
bis etwa 45,72 m/s (9000 Fuß pro
Minute) durch die Dampfausströmschlitze
umlaufen zu lassen.
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Im
Betrieb kann das Rücklaufvolumen
durch die Niederdruckumlaufkorridore zwischen etwa 7,62 m/s (1500
Fuß pro
Minute) und etwa 10,16 m/s (2000 Fuß pro Minute) betragen.
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Ebenso
können
die Dampfheizmittel gezielt zur Erhitzung des Verfahrensdampfs auf
eine Temperatur zwischen etwa 310,93 K (100 Grad F) und 588,71 K
(600 Grad F) zur Beibehaltung dieser Temperatur betrieben werden.
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Eine
bestimmte Ausgestaltung umfasst Fördermittel mit einer Förderstützrahmenstruktur,
wobei die Seitenwände
des Innengehäuses
Abschnitte zur Unterstützung
der Düsenanordnung
für die
untere Kammer aufweisen und wobei der Förderstützrahmen die untere Düsen anordnung
beaufschlagt und niederhält
und sie in luftdichtem Eingriff mit den Seitenwänden des Innengehäuses hält.
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In
einer alternativen Ausgestaltung umfasst jede obere und untere Kammer
ein an einen Regelantriebsmotor gekoppeltes Umwälzgebläse und Steuermittel gestatten,
dass das Gebläse
mit denselben Geschwindigkeiten wie das andere Gebläse oder
unabhängig
von diesem betrieben werden kann, so dass die Mengendurchsätze des
Nahrungsmittelbehandlungsdampfs im Ofen in Bezug auf die obere und
die untere Kammer und die diesen zugeordneten Düsen zur Erzielung erwünschter
Garwirkungen gesteuert werden können.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Garen von
Nahrungsmittelprodukten durch Beaufschlagung der Produkte mit Verfahrensdampf
unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Hochgeschwindigkeitsumluftofens
die folgenden Schritte:
Einbringen von Nahrungsmittelprodukten
in das Gehäuse,
Beaufschlagen
eines Gardampfs auf die Nahrungsmittelprodukte von oberhalb und
unterhalb des Förderers
aus mehreren Düsenanordnungen
für eine bestimmte
Behandlungszeit lang im Ofen;
Umführen des Verfahrensdampfs zuerst
zwischen benachbarten Düsenanordnungen
seitlich der Produktbewegungsbahn und dann längs der Bewegungsbahn zu den
Gebläseeinlässen;
Erhitzen
des Verfahrensdampfs auf seinem Weg längs der Bewegungsbahn;
Umführen des
Dampfs durch Umwälzgebläse, die
in den Ofenkammern angeordnet sind und seitlich der Bewegungsbahn
angeordnete Einlassöffnungen
aufweisen;
Bewirken, dass der Verfahrensdampf durch die Gebläseeinlässe und
von da in die obere und die untere Kammer des Ofens und durch die
Düsenanordnungen
geht und Entfernen der Nahrungsmittelprodukte aus dem Gehäuse und
von dem Förderer.
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Im
Betrieb kann der Verfahrensdampf mit einer Geschwindigkeit zwischen
etwa 5,08 m/s (1000 Fuß pro
Minute) und etwa 50,8 m/s (10 000 Fuß pro Minute) im Wesentlichen
gleichmäßig in die
seitliche Richtung der Produkte ausströmen.
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Ebenso
kann Verfahrensdampf in einem Strom zu beiden Seiten der Produktbahn
zu den Gebläseeinlassöffnungen
umgeführt
werden.
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Verfahrensdampf
kann das Produkt bei einer Temperatur zwischen etwa 366,48 K (200
Grad F) und etwa 588,71 K (600 Grad F) beaufschlagen.
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Ebenso
kann der Verfahrensdampf das Produkt für eine Dauer zwischen etwa
0,7 Sekunden und etwa 44 Minuten (2640 Sekunden) beaufschlagen.
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Vorzugsweise
wird das Produkt seitlich über das
Band bis zu einer einheitlichen Innentemperatur und Außenfarbe
gegart.
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Vorzugsweise
wird der Verfahrensdampf durch Kontakt mit einer Strahlungsenergieheizquelle oder
Gasfeuerung oder Abgabe von Wasserdampf in den Verfahrensdampf erhitzt.
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Der
Verfahrensdampf kann von den Ofenkammern in aufeinanderfolgenden,
sich seitlich über die
volle Breite des Förderers
erstreckenden Strömen
umgeführt
und in mindestens zwei, sich längs des
Förderers
erstreckenden Strömen
zu den Kammern zurückgeführt werden.
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Alternativ
kann der Verfahrensdampf von den Ausströmschlitzen senkrecht zum Produkt
und seitlich der Produktbewegungsbahn mit einer ersten Geschwindigkeit
und dann längs
der Bewegungsbahn zu den Umwälzgebläseeinlassöffnungen
mit einer zweiten Geschwindigkeit, die wesentlich niedriger als
die erste ist, umgeführt
werden.
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Außerdem kann
ein bestimmter Nahrungsmittelgeschmacksstoffbestandteil im Verfahrensdampf
zur Beaufschlagung des auf dem Förderer
beförderten
Nahrungsmittelprodukts mitgeführt werden,
um ihm während
des Garens einen bestimmten Geschmack zu verleihen.
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Somit
kann der bestimmte Nahrungsmittelgeschmacksstoffbestandteil beispielsweise
aus einem Räuchergeschmacksstoffmaterial
bestehen.
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Im
Betrieb kann nach dem Entfernen der Nahrungsmittel ein Volumen an
flüssiger
Reinigungslösung
in die Umwälzgebläse eingebracht
werden und durch diese durch den Ofen in der Dampfströmungsbahn
durch die Ausströmschlitze
umgeführt werden,
bis die inneren Ofenflächen
im Wesentlichen sauberer sind als vor diesem Reinigungsschritt.
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Ebenso
kann eine Spüllösung in
die Umwälzgebläse eingebracht
werden und durch diese durch den Ofen in der Dampfströmungsbahn
durch die Ausströmschlitze
umgeführt
werden, bis die inneren Ofenflächen
im Wesentlichen keine Reinigungslösung mehr aufweisen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Seitenaufrissansicht eines Umluftofens, der gemäß den Prinzipen
der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist und diese verkörpert.
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2 zeigt
eine querverlaufende Querschnittsansicht entlang der Richtung der
Pfeile 2-2 in 1.
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3 zeigt
eine fragmentarische, schematische Ansicht, die eine auf die Flügel des
Gebläseventilators
in einem Ofenreinigungszyklus gerichtete Ofenreinigungslösung zeigt.
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4 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines fragmentarischen Abschnitts im Schnitt entlang des Förderbandes,
wobei obere und untere Dampfzuführkanäle und Rückführkanäle dargestellt
sind.
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5 zeigt
eine der Skala von 4 entsprechende Ansicht entlang
der Richtung der Pfeile 5-5 in 4.
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6 zeigt
eine perspektivische, fragmentarische Ansicht von drei V-förmigen Dampfzuführkanälen bzw.
eine Kanalanordnung mit den Rückführkanälen, wobei
ferner Dampfströmungsmuster
lateral des Förderbandes
und in Richtung des Produkts und somit parallel zu der Produktbewegung
und im allgemeinen in Richtung der Einlässe des Umwälzgebläses dargestellt sind.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Die 1 und 2 zeigen
einen verbesserten Hochgeschwindigkeitsumluftofen 10, der
gemäß den Prinzipen
der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und diese verwirklicht.
Der Umluftofen 10 umfasst eine Produkteinlasszone 11,
eine Produktauslasszone 12 sowie ein ununterbrochenes Förderband 13 mit
einer Konstruktion aus offenem Maschendraht, das sich durch die
Einlasszone 11, durch den Ofenkörper und durch den Auslass 12 erstreckt. Die
Fördereinrichtung
ist dargestellt, als für
eine Außenbandrückführung ausgestaltet
mit Bereitstellungen auf dem Außenrückführungslauf
zum Reinigen der Oberfläche
des Förderbandes 13 durch
die Verwendung von rotierenden Bürsten
und Reinigungsflüssigkeiten,
wie dies auf diesem Gebiet wohlbekannt ist. Eine Innenrückführung (nicht
gezeigt) für das
Förderband 13,
durch die die Fördereinrichtung nahezu
vollständig
in dem Ofengehäuse
untergebracht ist, stellt Wirkungsgrade bei bestimmten Anwendungen
bereit und kann verwirklicht werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung
zu verlassen.
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Sowohl
der Ofeneinlass 11 als auch der Ofenauslass 12 sind
mit Schutzblechmitteln 14 bereitgestellt, die einen Abgasschacht 16 enthalten,
der mit einem Dämpfer 17 ausgestattet
ist. Wenn der Ofen 10 in der Nahrungsmittelverarbeitungsfabrik
installiert ist, dann ist jeder Schacht 16 mit Luftansaugmitteln
(nicht gezeigt) bereitgestellt, um einen Aufwärtssog zu erzeugen, um Umgebungsluft
durch den Einlass 11 und den Auslass 12 sowie
ein Minimum an Verfahrensdampf aus dem Offeninneren zu entfernen
und den Dampf die Schächte 16 hoch
zu bewegen, um so materiell den unkontrollierten Eintritt von Umgebungsluft
in den Garvorgang, der innerhalb des Ofens 10 durchgeführt wird,
zu vermindern. Darüber hinaus
wird der kontinuierliche Vorgang, der innerhalb des Ofens durchgeführt wird,
somit kontrolliert, um im wesentlichen innerhalb der Ofengarkammer begrenzt
zu sein, während
es nur sehr wenigen Emissionen gestattet wird, in die Nahrungsmittelverarbeitungsfabrik
zu entweichen.
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Wie
sich insbesondere 2 entnehmen lässt, ist
der Ofen 10 ausgestaltet, ein inneres Gehäuse 21 und
ein äußeres Gehäuse 22 zu
enthalten. Das äußere Gehäuse 22 wird
von einem Rahmen 19 getragen, der vertikale Beine 23 und 24 umfasst.
Die Beine sind mit Anhebmitteln 26 für das obere Gehäuse ausgestattet,
die dazu dienen, es zu ermöglichen, dass
die Abdeckung bzw. der obere Ofenabschnitt 27 um ausgewählte Strecken
angehoben wird, um die Luftbeaufschlagungsmittel darin bei bestimmten
Abständen
vom Produkt anzuordnen (wie dies nachstehend ausführlicher
beschrieben wird) und dass diese vollständig angehoben wird, wodurch
der obere und der untere Ofenabschnitt getrennt werden, um eine visuelle
Inspektion des Ofeninneren für
eine regelmäßige Reinigung
und Wartungsarbeiten zu erleichtern, wie dies wohlbekannt ist. Die
Abdeckung 27 umfasst einen Mantel 28, der am unteren
Rand der Abdeckungsseitenwände
angeordnet ist. Eine Wasser enthaltende Wanne 29 erstreckt
sich um den Umfang der Ofengarzone und stellt eine Wasserdichtung
zwischen den oberen 27 und den unteren 30 Ofenstrukturen
bereit, wenn sich dieser wie beispielsweise beim Garen im geschlossenen
Zustand befindet. Die Wanne 29 ist auf dem Ofenrahmen 19 angebracht und
derart positioniert, dass der Mantel 28 der Abdeckung 29 im
geschlossenen betriebsbereiten Zustand des Ofens sich in die Wanne 29 erstreckt.
Normalerweise ist während
des Ofenbetriebs die Wanne 29 mit Wasser gefüllt. Ebenso
ist die untere Ofenstruktur 30 mit einem Flanschabschnitt 31 ausgestattet,
der sich in die Wanne 29 erstreckt, um eine Abdichtung
des Gehäuses
zu bewirken, um den Verfahrensgardampf in der Garzone darin zu halten.
Sollte sich innerhalb des Gehäuses
ein Überdruck
entwickeln, dann steigt das Wasser in der Wanne oder es wird ausgestoßen. Die
Wasserdichtung wirkt somit als eine Sicherheitsvorkehrung gegen
einen versehentlichen Überdruckzustand
innerhalb der Garzone innerhalb des Ofens. Wie sich 3 entnehmen lässt, ist
die Wasserdichtung zwischen der Abdeckung und der unteren Ofenstruktur 30 auf
den lateralen Wän den
oder den Endwänden
des Ofens bereitgestellt, wie dies auf der rechten Seite von 5 dargestellt
ist.
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Wie
in 2 dargestellt, ist das innere Gehäuse 21 des
Ofens derart ausgestaltet, dass dessen sich longitudinal erstreckenden
Seitenwände 36 und 37 von
den entsprechenden Seitenwänden
des äußeren Gehäuses 22 lateral
nach innen beabstandet sind. Diese Beabstandung schafft auf jeder
Seite des Ofeninneren einen Korridor 39, der sich im wesentlichen
entlang der gesamten Garstrecke des Ofens erstreckt.
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Heizmittel
bzw. Heizungsmittel 41, die mit Gas oder mit Heizöl beheizte
Heizröhren
umfassen können,
sind in den Korridoren 39 angeordnet, wobei die Röhren 41 eine
Serpentinenausgestaltung aufweisen, wie dies deutlich in den 1 und 3 dargestellt
ist. Die Heizmittel enden in Abgasschächten 42, die dazu
dienen, die Verbrennungsprodukte aus der Nahrungsmittelverarbeitungsfabrik
zu befördern, in
der der Ofen 10 angeordnet ist. Alternativ können die
Ofenheizmittel 41 Heizeinrichtungen umfassen, wie Stäbe mit elektrisch
beheizten Widerstandselementen (nicht gezeigt), eine direkte offene
Flamme oder ein Wärmefluidheizungsaustauschsystem,
wobei derartige Heizmittel wohlbekannt sind. Mit geeigneten, herkömmlichen
Steuereinrichtungen kann der Ofen beheizt werden, um bei Temperaturen
von nur 100 Grad F (311 K) bis zu 600 Grad F (588.7 K) betrieben
zu werden.
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In
dem unteren Ofengehäuse 30 sind
die Seitenwände 36, 37 abdichtend
mit der Bodenwand 15 des äußeren Gehäuses verbunden. In der Abdeckung 27 oder
dem oberen Bereich des Ofens sind die Seitenwände 36, 37 abdichtend
mit der Deckenwand 20 verbunden, wie dies am besten in 2 dargestellt
ist. Eine untere Düsenplattenanordnung 44 ist
hinsichtlich der Seitenwände 36, 37 in
dem unteren Abschnitt des Ofens 30 angebracht. Zusammen
wirken die Düsenplattenanordnung 44,
die Seitenwände 36, 37 und
der Ofenboden 15 dahin, eine untere Kammer zu definieren,
die inwärts
der Seitenkorridore 39 angeordnet ist.
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Um
die Notwendigkeit für
ein Klemmen oder ein Anbolzen der Düsenplattenanordnung 44 an
die übrige
Ofenstruktur zu vermeiden und um eine Luftabdichtung hinsichtlich
der unteren Kammer zu erreichen, ist eine neue Anordnung entwickelt
worden. Genauer und unter Bezugnahme auf 2 ruht der
Produktfördererstützrahmen 13a und 13b der Förderbandeinrichtung 13 direkt
auf der Düsenplattenanordnung 44,
um sicherzustellen, dass Ränder der
Plattenanordnung in einer abdichtenden Berührung mit den dazugehörigen Strukturen
der Seitenwände 36, 37 verbleiben.
Sich vertikal erstreckende Trägerstangen 40, 45 sind
mit dem Fördererstützrahmen
verbunden und sind an deren oberen Abschnitten mit den anhebbaren
Abschnitten des oberen Gehäuses
angebracht. Wie erwähnt,
kann der obere Ofenab schnitt angehoben werden und die Fördererstruktur
ist derart angebracht, dass sich diese damit bewegt. Wenn der Förderer angehoben
wird, dann wird dessen Gewicht von der Düsenplattenanordnung 44 entfernt
und diese kann ebenso ohne weiteres für eine Inspektion oder Reinigung
auseinander gebaut werden.
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Eine
obere Düsenplattenanordnung 46 ist hinsichtlich
der Seitenwände 36, 37 in
dem oberen Abschnitt des Ofens angeordnet und kann mit dem oberen
Gehäuseabschnitt
angehoben und abgesenkt werden, um die Düsen selektiv vertikal bei einer
Vielzahl von gewünschten
Abständen
zu positionieren, beispielsweise in einem Bereich von 2 bis 8 Zoll
(5,08-20,3 cm) von dem Förderband 13 und
den darauf beförderten
Produkten entfernt. Somit kann die Intensität der Luftbeaufschlagung auf
die Produkte variiert werden und die Behandlung der Produkte kann
gesteuert werden, sogar wenn sich der Ofen im Betrieb befindet.
Die obere Düsenanordnung 46 dient
zusammen mit den oberen Innenseitenwänden 36, 57 und
der Ofendecke 20 dazu, eine obere Kammer 47 zu
definieren, die inwärts
der sich longitudinal erstreckenden Seitenkorridore 39 angeordnet
ist, wie dies deutlich in 2 dargestellt
ist. 2 lässt
sich entnehmen, dass die unteren sich horizontal erstreckenden Abschnitte
der Seitenwände 36, 37 mit
nach innen gedrehten Kanalflanschen 36a und 37a ausgestattet
sind. Die Düsenplattenanordnung 46 ist
entlang deren oberen Seitenwandabschnitten mit nach außen gedrehten
kanalförmigen
Flanschen 46a und 46b ausgestattet. Die Flansche
sind ausgestaltet, in den Flanschen 36a und 37a verschachtelt
zu sein, so dass dann, wenn die obere Kammer während des Gebläsebetriebs
unter Druck gesetzt wird, die zusammenwirkenden Flansche 36a, 37a, 46a und 46b eine
Abdichtung zwischen der Düsenplatte
und den Kammerseitenwänden
ausbilden, wodurch ermöglicht
wird, dass eine Druckdifferenz in der oberen Kammer 47 hinsichtlich
der Korridore 39 oder anderer Abschnitte des Ofens erzeugt
und aufrecht erhalten wird.
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Ein
Dualradgebläse
mit axialer Strömung bzw.
eine Gebläseanordnung 48 ist
in der unteren Kammer 45 angebracht und ist angeordnet,
so dass sich ein Gebläseluftzufuhreinlass 49 durch
jede Seitenwand 36, 37 öffnet, so dass das Gebläse 48 Luft aus
den zwei Seitenkorridoren 39 entfernen kann und Verfahrensdampf,
wie dies in 3 durch die Pfeile 50 gekennzeichnet
ist, in die untere Kammer 45 ausstoßen kann. Das Gebläserad für das Gebläse bzw. die
Gebläseanordnung 48 ist
auf einer Antriebswelle 51 angebracht, die in einem zentral
angeordneten Lager 52 eingezapft ist, das zum Zwecke eines
kühleren
Betriebs auf einer zentralen Einfassung außerhalb der Garumgebung angebracht
ist, sowie ein Außenseitenlager 53.
Eine alternative Konstruktion besteht darin, das Gebläserad mittels
einer Welle rotierbar zu unterstützen,
die in außerhalb
angeordneten Lagern angebracht ist, wobei der Fachmann erkennt, dass
die Querschnittsfläche
der Welle ausgewählt
ist, den kine tischen Kräften
zu widerstehen, die beim normalen Ofenbetrieb auftreten. Ein Umlaufgebläse, das
für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist das Model Nr.
PRL 22, das von der Firma "The
New York Blower Company",
7660 S. Quincy St., Hinsdale, IL 60521 hergestellt wird.
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Die
Antriebswelle 51 wird mittels eines Motors 52 angetrieben,
der außerhalb
des äußeren Gehäuses angeordnet
ist. Ein Motor, der für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist das Model
Nr. EB0254FFA mit einer Leistung von 25 PS, das von der Firma "Sterling Electric
Motors Incorporated", 799
Rennie St. Hamilton, ON L8H 3R5, Ontario, Kanada hergestellt wird.
Die Pferdestärken
des Motors 52 sind ausreichend, um ein bedeutendes Volumen des
Verfahrensdampfes (20,000 Kubikfuß (566 m3) pro
Minute pro Gebläseanordnung)
bei einer Druckdifferenz von 4 Zoll (966 Pa) von Wassersäule zwischen
den äußeren Korridoren 39 und
der unteren Kammer 45 bei Betriebstemperatur zu bewegen.
Der Verfahrensdampf wird durch die Dampfbeaufschlagungsdüsenanordnung
ausgelassen, was nachstehend detaillierter beschrieben wird.
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Die
obere Kammer 47 ist ebenso mit einem Dualradgebläse 48 mit
axialer Strömung
mit Lufteinlässen 53 bereitgestellt,
die sich durch die Seitenwände 36, 37 öffnen, um
zu gestatten, dass der erhitzte Verfahrensdampf aus den Seitenkorridoren 39 für ein Ausströmen in die
obere Kammer 47 entfernt wird, wie dies durch die Pfeile 50 in 3 gekennzeichnet
ist. Das Gebläserad
für das
Gebläse 48 in der
oberen Kammer 47 ist auf einer Antriebswelle 56 angebracht,
die von Lageranordnungen 57, 58 getragen wird
und durch einen elektrischen Motor 52 angetrieben wird.
Der Motor 52 und das Gebläse 48, die dieselben
vorstehend beschriebenen Betriebseigenschaften aufweisen können, wirken
dahin, Verfahrensdampf aus den Seitenkorridoren zu entfernen, um
die obere Kammer 47 für
ein Ablassen durch die obere Düsenplattenanordnung 46 positiv
mit einer konstanten Zufuhr von Verfahrensdampf zu füllen. Die
wirksame Druckdifferenz, normalerweise 4 Zoll Wassersäule, zwischen
der oberen Kammer 47 und den Seitenkorridoren 39 kann über einen
erwünschten
Bereich durch eine geeignete Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit
des Gebläserads über eine Regulierung
der Antriebsgeschwindigkeit des Motors 52 reguliert werden.
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Obgleich
eine bevorzugte Position der Umlaufgebläse 48 nominell an
einem Ende des Ofens dargestellt worden ist, ist es ebenso praktikabel,
die Gebläse
an einer zentralen Stelle des Ofens anzuordnen, beispielsweise auf
halber Strecke entlang der Ofenlänge,
was der Fall sein würde,
wenn zwei der Öfen 10 an
deren Enden mit den Gebläsen
in der Mitte verbunden werden.
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Wie
sich den 4, 5 und 6 entnehmen
lässt,
enthalten die Düsenarraystrukturen 44, 46 die
Luftverteilungsanschlüsse
und umfassen eine Vielzahl von V-förmigen Steigrohren 61,
die sich quer zu dem Förderband 13 erstrecken.
Die Steigrohre 61 sind längs des Bandes beabstandet,
und zwar mit einem Abstand, der ungefähr dem 5/8 deren Höhe entspricht,
wie diese von deren Bodenplatte 62 gemessen wird. Mit anderen
Worten: sollten die Steigrohre beispielsweise 8 Zoll hoch sein,
dann betrüge
deren Beabstandung jeweils 5 Zoll, was für einen Ofen mit einem 40 Zoll
(101,6 m) weiten Förderband
typisch wäre,
das von den Strukturen 44, 46 aufgespannt wird.
Andere Beabstandungen sind nützlich,
so lange wie die Ausgestaltung eine bedeutende Strömungsquerschnittsfläche zwischen
aufeinander folgenden Steigrohren 61 bereitstellt und einen Strömungskanal 63 mit
geringem Druck bereitstellt, der sich lateral über die Steigrohranordnung
erstreckt und mit den Korridoren 39 kommuniziert, wodurch
es ermöglicht
wird, dass Verfahrensdampf in die Richtung der Pfeile 64,
wie in 6 dargestellt, mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1000
bis 1500 Fuß (305-457
m) pro Minute strömt.
Die Steigrohre 61 verjüngen
sich von der Bodenplatte 62 zu den ausgerichteten Luftablassanschlüssen oder
Schlitzen 66, aus denen der Verfahrensdampf aus dem Verteilerkanal
oder den Kammern 45, 47 in Richtung der Pfeile 67 austritt,
wie dies in den 4 und 6 dargestellt
ist. Es ist selbstverständlich,
dass die Querschnittsfläche
der Steigrohre von der Bodenplatte 62 zu den Flussanschlüssen 66 kontinuierlich
abnimmt und folglich sich die Luftgeschwindigkeit in einem beschleunigten
Fluss von der Bodenplatte 62 zu den Ablassschlitzen 66 bedeutend
erhöht.
Geeignete Abmessungen für
die Anschlüsse 66 sind
ungefähr
5/16 × 1
Zoll (8 mm × 25,4
mm), die auf 1 ¼ Zoll
(31,6 mm) Zentren über
dem Scheitelpunkt der Steigrohre angeordnet sind. Die Ablassanschlüsse bzw.
Schlitze 66 sind von Steigrohr zu Steigrohr geschichtet,
wenn diese längs
des Bands betrachtet werden, wie dies in 6 dargestellt
ist. Das Ziel und der Zweck dieser Ausgestaltung besteht darin,
eine kontrolliert turbulente Berührung
langer Zeitdauer der Gargase mit den Produkten zu ermöglichen.
Ferner können
in einer weiteren Ausführungsform
einige der Anschlüsse oder
Schlitze 66 in einem Winkel (nicht gezeigt) zu der Scheitelpunktslinie
eingestellt sein, so dass ein Schlitz in einer vertikalen Ebene
ablässt,
der nächste Schlitz
in einer Ebene mit einem spitzen Winkel zu der Scheitelpunktslinie
nach rechts ablässt
und der nächste
Schlitz 66 in einer Ebene mit einem spitzen Winkel zu der
Scheitelpunktslinie nach links ablässt. Der nächste Schlitz ist auf der Scheitelpunktslinie
angeordnet und die Sequenz wiederholt sich. Dies erzeugt in der
kontrolliert turbulenten Berührung
langer Zeitdauer der Gargase mit den Nahrungsprodukten einen Jeteffekt.
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Der
Verfahrensdampf wird mit einer hohen Geschwindigkeit der Größenordnung
von 9000 Fuß (2743
m) pro Minute durch die Schlitze 66, wie durch die Pfeile 67 gekennzeichnet,
ausgestoßen
und trifft auf die Nahrungsmittelprodukte 68, die auf dem
Förderband 13 ge tragen
werden, 4. Bei den Nahrungsmittelprodukten 68 kann
es sich beispielsweise um Würstchen,
Hühnerpastetchen,
Rindfleischpastetchen, Hackbraten, Fleischbällchen, Tortillachips und ähnliche
Produkte, Hühnerabschnitte
oder sogar Brotscheiben handeln, die zu Toast verarbeitet werden.
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Zusammenfassend,
um den Umluftofen 10 in Betrieb zu setzen, wird das Förderband 13 in
die Richtung der Pfeile 69 in Bewegung gesetzt und Nahrungsmittelprodukte 68 werden
auf dem Band für
das Garen oder eine andere Behandlung angeordnet und durch den Ofenprodukteinlass 11 in
den Ofen befördert.
Die Nahrungsmittelprodukte 68 passieren unter dem Schutzblech
hindurch, das dazu dient, das Einlassende des Ofens insofern in
einem neutralen Zustand beizubehalten, als der Lufteintritt oder
der Verfahrensdampfaustritt aus dem Ofen kontrolliert wird. Die
Heizeinheit 41 wird betätigt,
um die Atmosphäre des
Ofens auf die gewünschte
Betriebstemperatur zu bringen. Bereitstellungen sind im Ofen gemacht
für den
Eintritt von gesättigtem
oder supergeheiztem Wasserdampf durch eine Wasserdampfzufuhreinlassleitung 70,
wie dies durch den Pfeil 71 (1) gekennzeichnet
ist, von einer Quelle von Wasserdampf in der betreibenden Fabrik
(nicht gezeigt). Die Wasserdampfzufuhr kann reguliert werden, um
einen erwünschten
Feuchtigkeitsgrad in der Verfahrensatmosphäre zu erreichen, und zwar gemäß den Prinzipen,
die in den US-PS Nr. 3,947,241 (30. März 1976) und 4,167,585 (11.
September 1979) beschrieben werden. Die zwei die Gebläse antreibenden
Motoren 52 werden in Betrieb gesetzt, um die Dualradgebläse 48 mit
axialer Strömung
anzutreiben, um Verfahrensdampf von den Seitenkorridoren 39 mit
einer Rate von ungefähr
1900 Fuß (579
m) pro Minute zu entfernen, wenn sich dieser in Richtung der Gebläseeinlässe 49, 53 zum
Befüllen
der oberen und der unteren Kammer 45, 47 mit Verfahrensdampf
bei einem verhältnismäßig höheren Druck
bewegt, als der in den Korridoren 39 vorhandene Druck.
Der erhitzte Verfahrensdampf verlässt die Kammern 45, 47 als
Beaufschlagungsströmung über die
Ablassschlitze 66, die an der Spitze bzw. dem Scheitelpunkt
der Steigrohre 61 angeordnet sind, mit einer Geschwindigkeit von
ungefähr
9000 Fuß (2743
m) pro Minute. Der Verfahrensdampf, der sich in die Richtung der
Pfeile 67 bewegt, trifft auf das Nahrungsprodukt 68 auf,
das ungefähr
2 Zoll von den Düsen
entfernt angeordnet ist und auf dem Förderband aus offenem Maschendraht
ruht. Dieser Abstand kann verändert
werden, um Produktgarbedingungen gemäß zu sein. Der erhitzte Verfahrensdampf
nimmt das Produkt in einer raschen, turbulenten Strömung in
Eingriff und bewegt sich sodann abrupt von dem das Produkt tragenden Band 13 weg
in die tiefen Rückführkanäle 63,
die zwischen aufeinander folgenden Steigrohren 61 angeordnet
sind, und zwar in dem Strömungsmuster,
das durch die unterbrochenen Linien 65 in 4 veranschaulicht
ist. Die Bewegung des Verfahrensdampfes in die Richtung der Pfeile 64 in 6 ist
verhältnismäßig weniger
turbulent aufgrund der bedeutenden Tiefe der Kanäle 63 und des darin
zur Verfügung stehenden
Volumens, um den Arbeitsdampf zu beinhalten, der hinsichtlich der
Intensität
und der Geschwindigkeit bedeutend abfällt, bevor dieser zu dem Gebläseeinlass
in einem Umlaufmuster zurückkehrt. Die
Wärmeübertragungswirkungsgrade
sind unerwartet hoch aufgrund, wie man glaubt, der Änderung in
der Beschleunigungsrichtung des Dampfflusses, während dieser in Berührung mit
dem Produkt steht, sowie den verminderten Rückführgeschwindigkeiten kurze Zeit
nach der Berührung
mit dem Produkt. Bei herkömmlichen
Ofen ist es häufig
vorgekommen, dass ein ungleichmäßiges Garen
der Nahrungsmittelprodukte, die an zahlreichen Stellen entlang des Bandes
verteilt gewesen sind, aufgetreten ist und dieses Problem ist durch
den vorliegenden Ofen 10 gelöst worden.
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Die
Position der oberen Düsenanordnung kann
bei mehreren unterschiedlichen Höhen
hinsichtlich des Förderbands 13 eingestellt
werden, wenn es erwünscht
wird, die Intensität
der Dampfbeaufschlagung auf die Nahrungsmittelprodukte anzupassen
und zu steuern. Ein sehr nützlicher
Bereich des Düsenabstands
von den auf dem Band 13 beförderten
Produkten beträgt
zwischen 2 und 8 Zoll (5,08 und 20,3 cm). Wie vorstehend erwähnt, ist
die obere Düsenplattenanordnung
angeordnet, sich gemeinsam mit dem oberen Gehäuseabschnitt zu bewegen, wobei
die Einheit von den Klinkenanordnungen angehoben werden, die in
den Beinen 26 angebracht sind. Diese Fähigkeit führt zusammen mit der Fähigkeit
selektiv die Geschwindigkeit des Förderbandes und der Gebläseanordnungen,
die Temperatur und den Feuchtigkeitsgehalt des Verfahrensdampfes
zu verändern,
zu einer exzellenten Steuerung der Garvorgänge.
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Die
Nahrungsmittelprodukte werden über das
Auslassschutzblech 14 aus dem Ofen entfernt und aus dem
Auslass 12 für
ein weiteres Verarbeiten entfernt, wie beispielsweise ein Abkühlen, Einfrieren und
Verpacken, wie dies für
die individuellen Produkte erforderlich ist, von denen es viele
gibt, die innerhalb des Ofens 10 behandelt werden können.
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Ein
hochgradig effektiver Vorgangsschritt, um einen Räuchergeschmack
auf ein Nahrungsmittelprodukt aufzubringen, das in dem Ofen 10 gegart wird,
besteht darin, flüssigen
Rauch oder einen ähnlichen
Geschmacksstoff während
des Garvorgangs in den Ofen einzubringen. Ein Rauchgenerator und dessen
herkömmliche
Bestandteile, die normalerweise mit einer Räucherkammer (nicht gezeigt)
in Verbindung stehen, ist mit dem Ofen verbunden, um das konzentrierte
Geschmacksstoffmaterial entweder an dem Einlasshals oder an der
Hochdruckseite des wenigstens einen Gebläses 48 einzugeben.
Das Geschmacksstoffmaterial wird schnell vollständig verdampft und in dem Verfahrensdampf
mitgetragen, wo dieses das Produkt mit einer hohen Geschwindigkeit berührt, und
wird anschließend
netzartig ausgedehnt, um wiederholt das Produkt zu berühren. Die Menge
des in den Verfahrensstrom ein gegebenen Geschmacksstoffmaterials
wird gesteuert, so dass weder ein zu starkes Würzen noch ein zu schwaches Würzen des
Produkts auftritt. Da die Geschmacksstoffe auf die Produkte lateral
verteilt werden, wenn sich das Förderband
durch den Ofen 10 bewegt, besteht eine Gleichförmigkeit
der Behandlung von Seite zu Seite hinsichtlich aller Produkte auf
dem Band. Somit gibt es nur sehr, sehr wenige Produkte, die zu stark
gewürzt
oder zu lange gegart sind als auch den umgekehrten Fall beim Betrieb
des Umluftofens 10. Würstchen,
Frankfurter, Rippchen und ähnliche
Produkte, die üblicherweise
in einer Räucherkammer hergestellt
werden, können
ebenso in dem vorliegenden Ofen gemäß dem vorliegenden Verfahren
gegart werden.
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BEISPIELE:
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Beispiele
für Produkte,
die erfolgreich im Ofen 10 gegart worden sind, umfassen
Wurstpastetchen, die in eine runde Form mit einem Durchmesser von
3 Zoll (7,62 cm) ausgebildet waren, mit einer Dicke von ungefähr 3/8 Zoll
(9,6 cm) und einem Rohgewicht von 58 Gramm. Das Pastetchen ist mit
sehr guter Farbe und Ausbeute mit einer Gardauer von 1,5 Minuten
gegart worden. Die Ofentemperatur, Trockentemperatur, betrug 425
Grad F (491,5 K) und die Effektivtemperatur betrug 205 Grad F (369
K) bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 80 Prozent in dem Verfahrensdampf.
Die Produkttemperatur betrug 158 Grad F (343,15 K) am Ende des Tests
mit einer Ausbeute von 86 Prozent.
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In
einem weiteren Beispiel sind Wurstpastetchen für 1,5 Minuten in einer Beschickung
von 12 Pastetchen mit einem Gewicht von 744 Gramm gegart worden.
Die interne Temperatur der Pastetchen zu Beginn des Garvorgangs
betrug ungefähr
30 Grad F (272 K). Der Umluftofen wurde bei einer Trockentemperatur
von 325 Grad F (436 K) betrieben, wobei die Verfahrensatmosphäre einen
Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr
70 Prozent aufwies. Die Beaufschlagungsdüsen wurden 2 Zoll (5,08 cm)
von dem Band 13 entfernt positioniert und die Gebläse wurden
mit 35 Prozent ihrer angegebenen Leistungsfähigkeit betrieben. Die interne
Temperatur des Produkts am Ende des Garvorgangs lag in dem Bereich
von 160-165 Grad F (345 K) und das Gewicht des Endprodukts betrug
668 Gramm, womit die Ausbeute bei 89,8 Prozent lag. Die Produktgröße war ein
Pastetchen von anfänglich
ungefähr
3.75 Zoll (9,5 cm) mal 4.5 Zoll (11,4 cm) mal 5/16 Zoll (8 mm) in
der Dicke mit jeweils einem nominellen Rohgewicht von 60 Gramm.
In einem anderen Beispiel wurden Pastetchen einer vergleichbaren
Größe und eines
vergleichbaren Gewichts in dem hierin beschriebenen Ofen in einer
Beschickung von 29 Stücken
mit einem Anfangsgewicht von 1767,5 Gramm und einer Innentemperatur
von 42 Grad F (278,7 K) gegart. Die Gardauer betrug 0,8 Minuten
bei einer Trockentemperatur von 525 Grad F (547 K) und einem Feuchtigkeitsgehalt
der Verfahrensatmosphäre
von 20 Prozent. Die Düsen
wurden bei 2.2 Zoll (5,6 cm) vom Förderband positi oniert und die
Ventilatorgeschwindigkeiten wurden bei 95 Prozent der Betriebsleistungsfähigkeit gehalten.
Die Produktausgangstemperatur betrug zwischen 165-175 Grad F (347-352.8 K) mit einem Beschickungsgewicht
von 1460 Gramm, was einer Ausbeute von 82,6 Prozent entspricht.
Die Pastetchen hatten eine helle bis mittelbraune Farbe und die Ausbeute
wurde als akzeptabel erachtet. Die Farbeigenschaften des Produkts
waren entlang des Förderbands
einheitlich.
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Als
ein weiteres Beispiel wurden Rindfleisch- und Schweinefleischbällchen mit
der Ofenvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung gegart. Aufgrund ihrer Dicke und der üblicherweise sphärischen Konfiguration
können
Fleischbällchen
nicht bei hohen Ofentemperaturen und hohen Gebläsegeschwindigkeiten gegart
werden, da dies ein Produkt erzeugen würde, das auf der Außenseite
zu schwarz sein würde
und je nach der Verweildauer im Inneren entweder zu wenig oder zu
stark gegart sein würde. Fleischbällchen wurden
jedoch bis zu einer guten Farbe gegart mit einer einheitlichen inneren
Temperatur entlang des Bandes, wobei eine Beschickung von Fleischbällchen mit ½ Unze
(1,27 cm) ein Gesamtgewicht von 621 Gramm lieferte. Die Beschickung
hatte eine innere Temperatur in dem Bereich von 42-50 Grad F (278,7-283,15
K). Die Gardauer betrug 2,5 Minuten mit einer Ofentemperatur von
400 Grad F (477,6 K), Trockentemperatur, bei einem Feuchtigkeitsgehalt
der umlaufenden Atmosphäre von
60 Prozent. Die Düsenhöhe betrug
3 Zoll (7,62 cm) oberhalb des Bandes und die Gebläsegeschwindigkeit
betrug 85 Prozent bei den oberen Gebläsen und 80 Prozent bei den
unteren Gebläsen.
Die Ausgangsprodukttemperatur lag im Inneren im Bereich von 166-168
Grad F(348 K). Das Gewicht der Ausgangsbeschickung betrug 5253 Gramm
mit einer Ausbeute von 84,6 Prozent.
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Ein
Beispiel für
eine Anwendung, bei der der Ofen gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann, um Oberflächenfarbe
während
einer kurzen Zeitdauer zu erzeugen, betrifft ein Huhnprodukt. Bei
diesem Produkt handelte es sich um eine knochenfreie, hautlose Hühnerbrust
und das Hühnerfleisch
wurde mit einer mesquitegewürzten
Marinade mariniert. Eine Beschickung von 4 Stücken, die 830 Gramm wogen und
eine innere Temperatur von 45 Grad F (280 K) aufweisen, sind in
Wasserdampf vorgegart worden, um eine innere Temperatur in dem Bereich
von 95-118 Grad F (308-321 K) aufzuweisen. Sodann wurden die Produkte
für eine
sehr kurze Gardauer von 0,8 Sekunden in den Ofen gemäß der vorliegenden
Erfindung eingebracht. Die Ofentemperatur betrug 540 Grad F (555
K), Trockentemperatur, mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 45 Prozent.
Die Düsenbeabstandung
betrug 2.2 Zoll (5,6 cm) und die Gebläse wurden bei 100 Prozent der
angegebenen Geschwindigkeit betrieben. Die Produktausgangstemperatur
lag im Bereich von 150-175 Grad F (338,73-352,6 K) mit einem Produktgewicht von 718,7
Gramm. Die Ausbeute betrug 85,6 Prozent.
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Sogar
bei der kurzen Verweildauer von 0,8 Minuten hatte das Produkt eine
sehr gute Farbe, was dem Produkt ein geschmackvolles Aussehen verlieh.
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Der
Ofen gemäß der vorliegenden
Erfindung kann verwendet werden, um einen Vorgang durchzuführen, wie
er in einer herkömmlichen
Räucherkammer
durchgeführt
wird. Insbesondere wird in einer Räucherkammer das Produkt in
einer Umgebung verhältnismäßig niedriger
Temperatur über
einen bedeutenden Zeitraum "gebadet", so dass das Produkt den
Rauch absorbieren kann, um die gewünschte Farbe und das rauchige
Arome auf das Produkt zu übertragen.
Ein Hühnerprodukt,
das kornische Hühnerhälften umfasste,
wurde erfolgreich behandelt, so dass dieses das gewünschte Farbaroma
und den rauchigen Geschmack aufwies. Das anfängliche Produktgewicht betrug
27 Gramm bei einer anfänglichen Temperatur
von 46 Grad F (281 K). Die Gardauer betrug 21 Minuten in zwei Ofendurchgängen mit
einer Trockentemperatur, die anfänglich
bei 260 Grad F (400 K) und beim zweiten Durchgang bei 300 Grad F (422
K) eingestellt gewesen ist. Die Luftzuführdüsen wurden bei einer Höhe von 6
Zoll von dem Produkt positioniert und die Gebläsegeschwindigkeiten betrugen
45 bis 50 Prozent ihrer Leistungsfähigkeit. Ein Rauchgenerator
brachte das Rauchmaterial in die Einlässe der Ofengebläseventilatoren
durch die Düsen 101 ein,
wie dies in 2 dargestellt ist. Die Ausgangstemperatur
des Produkts betrug zwischen 178 (354 K) und 190 Grad F (361 K)
und die Ausbeute betrug 76 Prozent. Die Garzeit ist wesentlich kürzer, als wenn
das Produkt in einer herkömmlichen
Räucherkammer
gegart worden ware. Die vorstehende Technik ist ebenso erfolgreich
in Verbindung sowohl mit Würstchen
in einer zellulosehaltigen Haut als auch mit Frankfurtern verwendet
worden. Die Wärmeübertragung
in dem Ofen 10 und die Rauchaufbringung verleihen dem Produkt
die gewünschte
Oberflächenbeschaffenheit
mit einem akzeptablen Aussehen und dieses wird bis zu erwünschten
Endtemperatur gegart.
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Noch
ein weiteres Beispiel eines Vorgangs, der mit der vorliegenden Erfindung
ermöglicht
wird, betrifft das verhältnismäßig langsame
Garen eines Produkts, wie beispielsweise eines ganzen Hackbratens.
Das Hackbratenprodukt hatte eine anfängliche Temperatur von 45 Grad
F (280 K) und ein Gewicht von 197 Gramm. Die Trockentemperatur des
Ofens betrug 300 Grad F (422°K)
und der Feuchtigkeitsgehalt war bei 55 Prozent eingestellt. Die
Düsen waren 6
Zoll (15,2 cm) von dem das Produkt tragenden Band beabstandet und
die Gebläse
wurden in einem Bereich zwischen 45 und 50 Prozent ihrer Leistungsfähigkeit
betrieben. Die gesamte Verarbeitungsdauer des Produkts in dem Ofen
betrug für
vier Durchgänge 43,2
Minuten, wobei jeder Durchgang ungefähr 10,8 Sekunden dauerte. Die
Produktausgangstemperatur betrug die gewünschte Temperatur von 166 Grad
F (348 K) und die Ausbeute betrug 82 Prozent.
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Aufgrund
der vorstehenden Beispiele und der vorstehenden Beschreibung des
Ofens ergibt sich ohne weiteres, dass das hierin beschriebene Ofensystem
eine rasche Wärmeübertragung
auf Nahrungsmittelprodukte bereitstellt und das die Wärmeübertragung
gut über
die Oberfläche
von ungleichförmig
geformten Produkten, wie beispielsweise Hühnerschenkel, Hühnerbrüste, Fleischbällchen und
Hackbraten, verteilt werden kann. Die Erwärmungszeit kann bedeutend kürzer sein,
als die bei anderen Garsystemen erforderlich ist, und die Oberflächenfarbe
kann, wie erwünscht,
ohne weiteres ausgebildet werden. Ein Würzen mit Rauch oder dergleichen
kann während
des Garens in diesem Ofen auf Nahrungsmittelprodukte angewendet
werden, um schnell und akkurat den erwünschten Rauchgeschmack zu entwickeln,
sogar während
das Garen fortfährt.
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Ein
wichtiges operatives Merkmal des Ofens 10 ist das System
zur Reinigung an Ort und Stelle. Üblicherweise müssen Öfen, die
dazu verwendet werden, fleischenthaltende Produkte oder dergleichen
zu verarbeiten, regelmäßig vollständig gereinigt werden,
um mit Regierungsinspektionen im Einklang mit Hygiene- und Gesundheitsverordnungen überein zu
stimmen. Das Reinigen schließt üblicherweise
zumindest ein teilweises Auseinanderbauen und manuelles Abschrubben
aller Ofenteile ein, die mit Fett, Verbrennungsresten oder dergleichen
bedeckt sind – ein
hinsichtlich der verlorenen Produktionszeit arbeitsintensiver und
kostspieliger Vorgang. Der Ofen 10 auf der anderen Seite
kann, wie dies in 2 dargestellt ist, im wesentlichen
bei geschlossener Abdeckung gereinigt werden. Reinigungsflüssigkeitsinjektoren 102 sind
in die Einlassseite der Gebläse 48 (2)
gerichtet, um ungefähr
50 Gallonen (189 Liter) pro Minute Reinigungsflüssigkeit abzugeben, während die
Gebläse
im Betrieb sind. Flüssigsprühbälle 103,
die an dem Gebläse 48 angeordnet
sind, verteilen die Reinigungs- oder Spülflüssigkeit über den gesamten Ofen. Die
Wirkung der Flüssigkeit
auf die Gebläseflügel ist
schematisch in 2a dargestellt. Die
Reinigungsflüssigkeit
kann unter Verwendung der Heizelemente 42 bei einer kontrollierten Temperatur
gehalten werden. Gebläsegeschwindigkeiten
werden gesteuert, um die Reinigungsflüssigkeit zu allen Teilen des
Ofens 10 zu führen,
die von dem Verfahrensdampf berührt
werden. Dies bewirkt, ein Entfernen von Fett und anderen unerwünschten Verunreinigungen,
die aufgrund vorhergehender Garvorgänge in dem Ofen abgelagert
worden sind. Ätzmittel
sind ein Bestandteil der Reinigungsflüssigkeit und deshalb wird eine
klare Wasserlösung
als Abspülmittel
verwendet, um die Überreste
der Reinigungsflüssigkeit
zu entfernen, bevor der Ofen für eine
visuelle Inspektion und für
eine manuelle Reinigung, wo diese noch erforderlich ist, geöffnet wird. Durch
die Verwendung dieses Reinigungsprozesses, der die funktionsfähigen Lufterzeugungs-,
Heiz- und Umlaufkomponenten des Ofens nutzt, werden Zeit und Arbeit
eingespart. Die Düsen 101 sind
in einem Flüssigkeitszuführkreislauf
angeordnet, um mit einer Außenquelle
von Wasserdruck verbunden zu werden. Ein Abfluss (nicht gezeigt)
in dem unteren Teil des Bodens des Ofens dient dazu, die Reinigungs- und
Abspülflüssigkeiten
aus der Einheit zu entfernen, um diese entweder mittels einer Pumpe
zu rezirkulieren oder zu entsorgen.
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Das
Reinigen des Ofens kann erreicht werden, wobei sich die Ofenhälften in
der üblichen
Betriebsposition befinden, mittels eines Systems, wobei Reinigungslösungen in
die Gebläseradflügel eingespritzt
werden, um einen Reinigungszyklus zu bewirken, der von einem Abspülvorgang
gefolgt wird, wobei Abspüllösungen auf ähnliche
Art und Weise in den Ofen eingebracht werden. Währenddessen werden die Gebläseumlaufkomponenten
und die Heizkomponenten kontrolliert, um eine effiziente Reinigung
von allen Oberflächen
im Ofen zu erreichen, die der Luft ausgesetzt sind.