Trocknung von Lebensmitteln, insbesondere Teigwaren, mit einem Kunststoff enthaltenden Ventilatorflügel
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Trockner für Lebensmit¬ tel, ein Verfahren zum Trocknen von Lebensmitteln, ein Verfahren zum Aufrüsten und/oder Umrüsten eines Trockners für Lebensmittel sowie die Verwendung eines Trockners zum Trocknen von Lebensmit¬ teln. Bei den Lebensmitteln kann es sich insbesondere um Teigwaren handeln.
Zur Trocknung von Lebensmitteln, insbesondere von Teigwaren, werden diese üblicherweise mit einem Luftstrom beaufschlagt, welcher mit Hilfe mindestens eines Ventilators erzeugt wird. Ein solcher Ventilator enthält ein Gehäuse und einen darin angeordneten rotierbaren Rotor, welcher einen oder mehrere Flügel aufweist, die den Luftstrom bei Rotation des Rotors erzeugen. Derartige Trockner für Teigwaren sind beispielsweise in der EP 551 464 Bl oder der WO 92/17074 beschrieben.
Da der Luftstrom sowohl den Ventilator als auch das Lebensmittel um- oder durchströmt, können der Ventilator und insbesondere dessen Flügel aus Hygienegründen nur ganz bestimmte Materialien enthalten. Üblicherweise bestehen die Flügel aus einem Metall wie beispielsweise Stahl oder Aluminium. Derartige Metalle haben einerseits die erforderliche Stabilität, um auch bei hohen Dreh¬ zahlen einen ausreichenden Luftstrom zu erzeugen. Andererseits sind sie auch resistent gegenüber den in einem Lebensmittel¬ trockner üblicherweise herrschenden Temperaturen und relativen Luftfeuchtigkeiten. Zudem neigen die genannten Materialien auch bei diesen Bedingungen nicht zum Abbrechen von Splittern, die mit dem Luftstrom in das Lebensmittel gelangen könnten. Ausserdem nehmen Metalle kein Wasser oder in den Luftstrom geratene Bestandteile des Lebensmittels auf, wo sie zur Verschmutzung führen könnten. Dies ist aus hygienischen und auch aus gesundheitlichen Gründen unbedingt zu vermeiden.
Rotorflügel aus Metall weisen jedoch auch eine Reihe von
Nachteilen auf: Einerseits treten aufgrund der grossen Massen der Flügel Vibrationen auf, die eine stabile Tragekonstruktion erforderlich machen. Mitunter können die Vibrationen sogar zur Beschädigung der Lagerungen führen, was aufwändige Wartungsarbeiten zur Folge hat. Ausserdem ist aufgrund der Trägheitsmomente und der Reibungsverluste eine grosse Antriebsleistung erfor¬ derlich, um die benötigten Drehzahlen zu erreichen. Derartige Reibungsverluste können beim Kontakt der Trocknungsluft mit den Metallflügeln entstehen, die vergleichsweise raue Oberflächen und unpräzise Geometrien aufweisen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und insbesondere einen Trockner mit einem Ventilator bereitzustellen, der bei gegebenen Abmessungen und Drehzahlen des Rotors eine geringere Leistung benötigt und ausserdem weniger zu Vibrationen neigt als Ventilatoren mit Metallflügeln. Trotzdem soll der Ventilator so weit wie möglich den strengen Hygienevorschriften genügen, denen die Produktion von Lebensmitteln unterliegt.
Diese Aufgabe wird einerseits gelöst durch einen Trockner für Lebensmittel, insbesondere für Teigwaren, der mindestens einen Behandlungsraum und mindestens einen Ventilator zur Erzeugung eines Luftstroms enthält. Der Behandlungsraum ist derart ausge¬ bildet, dass in ihm die Lebensmittel aufnehmbar und mit dem Luftstrom beaufschlagbar sind. Der Ventilator enthält einen Rotor mit mindestens einem Flügel.
Erfindungsgemäss enthält der Flügel einen Kunststoff. Aufgrund der geringeren Dichten von Kunststoffen gegenüber Metallen sind mit den erfindungsgemässen Flügeln deutlich geringere Antriebsleistungen erforderlich, als dies bei Metallflügeln mit gleichen Dimensionen der Fall ist, die bei gleichen Drehzahlen angetrieben werden. Umgekehrt kann mit den gleichen Antriebsleistungen,
die für konventionelle Metallflügel nötig sind, eine grössere Luftumwälzung erzeugt werden, was insbesondere für Langwarentrockner von Vorteil ist. Denn zum einen ist aufgrund der geringeren Trägheitsmomente weniger Energie für die Beschleunigung beim Starten des Ventilators erforderlich. Zum anderen sorgt die geringere Masse auch für kleinere Reibungskräfte. Auch die Lager des Rotors werden hierdurch weniger beansprucht, wodurch der Ventilator eine längere Standzeit hat. Zudem ergeben sich auf¬ grund der geringeren Massen und der geringeren Fliehkräfte deutlich weniger Vibrationen als bei Metallflügeln. Es bedarf daher keiner aufwendigen Tragekonstruktionen zur Vibrationsreduktion. Weiterhin kann Kunststoff einfach in die gewünschte Form ge¬ bracht werden, beispielsweise durch Spritzgiessen . Durch Spritz- giessen ist auch eine höhere Präzision der Oberflächenstruktur der Flügel möglich; so können beispielsweise in vielen Fällen Toleranzen von weniger als 0,1 mm erreicht werden, was unter anderem zu geringeren Reibungsverlusten zwischen der Luft und den Flügeln führt.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Kunststoff um ein Polyamid. Polyamid hat sich als besonders geeignet erwiesen, da es einfa¬ cher zu verarbeiten ist als das Metall der herkömmlichen Flügel. Insbesondere lässt es sich besonders gut durch Spritzgiessen formen. Zudem weist Polyamid eine geringe Porosität auf; hier¬ durch können unerwünschte Wassereinlagerungen in den Flügeln vermieden werden. Ausserdem ist Polyamid besonders beständig ge¬ gen Hydrolyseeffekte.
Weiterhin ist es günstig, wenn der Kunststoff glasfaserverstärkt ist. Eine solche Glasfaserverstärkung verleiht dem Flügel eine erhöhte Stabilität, die insbesondere bei hohen Drehzahlen erfor¬ derlich ist. Eine Verstärkung mit Glasfasern verhindert ausserdem besonders wirksam das Ausbrechen von Splittern aus dem Flügel, welche ansonsten in das Lebensmittel gelangen könnten.
In bevorzugten Ausführungsformen sind die Glasfasern vollständig im Kunststoff eingebettet; die Glasfasern verlaufen also voll¬ ständig im Inneren des Flügels und treten nicht an dessen Oberfläche heraus, was insbesondere für Kurzwarentrockner von Vor¬ teil ist. Auf diese Weise kann die Oberfläche des Flügels beson¬ ders glatt gestaltet werden. Ausserdem wir das Risiko eines Aus¬ brechens von Splittern nochmals reduziert.
Mit besonderem Vorteil besteht der Flügel aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten Polyamid .
Es hat sich gezeigt, dass vor allem glasfaserverstärktes Polya¬ mid besonders resistent gegenüber den üblichen Klimabedingungen ist, die in einem Trockner für Lebensmittel herrschen, insbesondere in einem Trockner für Teigwaren. So haben beispielsweise Temperaturen von 95 °C keine Auswirkungen auf den Elastizitätsmodul des Flügels, und auch relative Luftfeuchtigkeiten von bis zu 95 % führen zu keiner spürbaren Wasseraufnahme durch den Kunststoff, die zu dessen Alterung führen könnte. Ausserdem hat es sich herausgestellt, dass keine Kunststoffsplitter aus dem Flügel ausbrechen und in das Lebensmittel gelangen können.
Vorteilhafterweise ist der Ventilator als Axialventilator ausge¬ bildet. Ein solcher Axialventilator erlaubt eine besonders Platz sparende Bauweise des Trockners.
Der Rotor des Ventilators kann mindestens zwei, bevorzugt min¬ destens drei, besonders bevorzugt mindestens vier Flügel enthal¬ ten. In vorteilhaften Ausführungsformen enthält er höchstens sechs Flügel. Die Flügel können in Umfangrichtung gleichmässig um den Rotor verteilt sein. Es ist jedoch auch denkbar und liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Flügel in verschiedenen Winkelabständen voneinander angeordnet sind.
Der Rotor kann einen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 200 mm bis 1000 mm, bevorzugt von 300 mm bis 800 mm und beson¬ ders bevorzugt von 400 mm bis 630 mm liegt.
Bei dem Trockner kann es sich um einen Teigwarentrockner handeln, insbesondere um einen Langwarentrockner oder einen Kurzwarentrockner. Derartige Typen von Teigwarentrocknern sind dem Fachmann an sich bekannt. Der Ventilator kann ebenfalls in einer an sich bekannten Position innerhalb des Trockners angeordnet sein .
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Lebensmitteln, insbesondere von Teigwaren, mit einem wie oben beschriebenen Trockner. In diesem Verfahren können die Lebensmittel in den Behandlungsraum des Trockners aufgenommen werden oder aufgenommen sein und dort mit einem Luftstrom beaufschlagt werden. Der Luftstrom kann mit Hilfe des Ventila¬ tors erzeugt werden, wenn dessen Rotor um eine Rotationsachse rotiert. Mit Hilfe von an sich bekannten Mitteln kann der Luftstrom auf eine gewünschte Temperatur und/oder eine gewünschte relative Luftfeuchtigkeit eingestellt werden.
In vielen Varianten des Verfahrens kann der Rotor mit einer Drehzahl im Bereich von 1500 bis 3000 U/min betrieben werden.
Des Weiteren umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zum Aufrüsten und/oder Umrüsten eines Trockners für Lebensmittel, ins¬ besondere eines Trockners für Teigwaren. Das Verfahren enthält einen Schritt, in dem ein Ventilator bereitgestellt wird, wel¬ cher einen Rotor mit mindestens einem Flügel enthält, der Kunst¬ stoff umfasst. Auf diese Weise kann ein bereits bestehender Trockner derart aufgerüstet und/oder umgerüstet werden, dass sich ein wie oben beschriebener Trockner ergibt und die erläuterten Vorteile erreicht werden - insbesondere eine Verringerung
von Vibrationen und eine Verringerung der für den Betrieb benötigten Antriebsleistung.
Das Verfahren kann einen weiteren Schritt enthalten, in dem ein bereits im Trockner enthaltener Ventilator entfernt und durch einen Ventilator mit einem Rotor ersetzt wird, dessen Flügel einen insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoff enthält, bevor¬ zugt aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff besteht.
Schliesslich betrifft die Erfindung auch noch die Verwendung eines wie oben beschriebenen Trockners zum Trocknen von Lebensmitteln, insbesondere von Teigwaren.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und mehreren Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen
Figur 1 eine fotografische Darstellung einer ersten
Ausführungsform eines Rotors mit Flügeln aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff;
Figuren 2a und b zwei Ansichten einer zweiten Ausführungsform eines Rotors mit Flügeln aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff, welcher Teil eines Ventilators ist;
Figur 3 eine Skizze einer perspektivischen Ansicht eines erfindungsgemässen Trockners;
Figur 4 eine Skizze einer seitlichen Schnittansicht des Trockners.
In Figur 1 ist ein Rotor 5 eines Axialventilators für einen er- findungsgemässen Trockner dargestellt. Der Rotor 5 enthält sechs Flügel 15 aus einem glasfaserverstärkten Polyamid, welche an ei¬ ner Nabe 6 mit einem äusseren Durchmesser von 255 mm befestigt sind. Die Nabe 6 weist eine zentrale Öffnung 7 auf, mit welcher der Rotor 5 an einer Antriebswelle befestigt werden kann. Die
Flügel 15 sind in einem Winkelabstand von 60° zueinander gleich- massig um den Aussenumfang der Nabe 6 angeordnet. Es ist natür¬ lich auch denkbar, dass der Rotor 5 eine kleinere oder eine grössere Anzahl von Flügeln 15 aufweist. Die Flügel 15 haben in radialer Richtung eine Länge von 177,5 mm, welche vom Aussenumfang der Nabe 6 bis zum äussersten Punkt des Flügels 15 gemessen wird; der Rotor 5 hat somit insgesamt einen Durchmesser von 610 mm. Die senkrecht zur Rotationsachse gemessene Breite der Flügel 15 beträgt am innersten Punkt etwa 130 mm und am äussersten Punkt etwa 185 mm. Die Flügel 15 sind drehbar an der Nabe 6 be¬ festigt. Auf diese Weise können sie in verschiedenen Anstellwinkeln relativ zur Rotationsachse fixiert werden. Wie dem Fachmann an sich bekannt ist, kann hierdurch die Luftströmung und insbesondere die Durchflussmenge eingestellt werden.
Die Figuren 2a und 2b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Axi¬ alventilators 3 mit einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse 4 und einem darin angeordneten Rotor 5' . Dieser Rotor 5' enthält im Gegensatz zum Rotor 5 aus Figur 1 nur drei Flügel 15, welche gleichmässig in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Anzahl der Flügel 15, 15' kann unter anderem in Abhängigkeit vom Leistungs¬ bereich wählen, in dem der Axialventilator 3 betrieben werden soll; diese Anzahl der Flügel kann der Fachmann durch Routineversuche ermitteln. Auch die Flügel 15' des Rotors 5' bestehen aus glasfaserverstärktem Polyamid und weisen daher die oben beschriebenen Vorteile auf. Bei Rotation des Rotors 5' um seine Rotationsachse R kann ein Luftstrom L erzeugt werden. Wie die Flügel 15 in Figur 1 haben auch die Flügel 15' in Figur 2 in radialer Richtung eine Länge von 177,5 mm. Ihre senkrecht zur Ro¬ tationsachse R gemessene Breite beträgt am innersten Punkt etwa 130 mm und am äussersten Punkt etwa 185 mm.
Um möglichst hohe Durchflussmengen zu erzeugen, sollte der Aus- sendurchmesser des Rotors 5' nur geringfügig kleiner sein als der Innendurchmesser des Gehäuses 4. Aufgrund ihrer thermischen
Ausdehnung der Flügel 15' vergrössert sich jedoch der Durchmes¬ ser des Rotors 5' bei Betriebsbedingungen. Daher ist es in vielen Fällen erforderlich, dass der Durchmesser des Rotors 5' bei Raumtemperatur entsprechend kleiner gewählt wird, damit die Flü¬ gel 15' bei Betriebsbedingungen (beispielsweise bei Temperaturen von etwa 95 °C) nicht in Kontakt mit der Innenwand des Gehäu¬ ses 4 geraten. Beispielsweise können die Flügel 15' so bemessen sein, dass ihr Abstand von der Innenwand des Gehäuses bei Raum¬ temperatur im Bereich von 2 mm bis 4 mm liegt. Dieser Abstand verringert sich dann bei Betriebsbedingungen.
In Figur 3 ist ein erfindungsgemässer Trockner 1 für Teigwaren dargestellt. Der Trockner 1 enthält mehrere Segmente 11, 11', 11'', 11''', die jeweils einen Behandlungsraum 2, 2'' enthalten. Die Behandlungsräume benachbarter Segmente sind miteinander ver¬ bunden. In der Darstellung der Figur 3 sind die beiden Segmente 11' und 11'' auseinander gerückt; für den Betrieb des Trockners 1 sind diese Segmente 11, 11' natürlich miteinander verbunden. Die hier nicht dargestellten Teigwaren durchlaufen nacheinander die Behandlungsräume in der angegebenen Förderrichtung F. Falls es sich um Langwaren handelt, werden diese beispielsweise in an sich bekannter Weise hängend auf Stäben transportiert.
Figur 4 zeigt eine seitliche Schnittansicht durch eines der Seg¬ mente 11 senkrecht zur Förderrichtung F. An jeder Seite des Be¬ handlungsraumes 2 ist eine seitliche Kammer 12 angeordnet, in welcher sich jeweils ein Axialventilator 3 gemäss Figur 2 befindet. Durch Rotation der Rotoren bei Drehzahlen im Bereich von 1500 bis 3000 U/min werden mit Hilfe der Axialventilatoren 3 Luftströme L erzeugt. Diese bewegen sich in den seitlichen Kammern 12 aufwärts, werden dann seitlich in eine obere Kammer 13 geleitet und anschliessend durch einen Wärmetauscher 9 in den Behandlungsraum 2 eingeführt. Unterhalb des Behandlungsraums 2 gelangt der Luftstrom L in eine untere Kammer 14, von wo aus er
wieder in die seitlichen Kammern 12 eintritt und dort wiederum durch die Axialventilatoren 3 angesaugt wird.
Der Wärmetauscher 9 kann von warmem Wasser durchströmt werden, wodurch der Luftstrom L erhitzt wird. Das Wasser kann einen Teil seiner Wärmeenergie direkt oder indirekt von einem in Förderrichtung F nachgeordneten Segment des Trockners 1 erhalten. Für eine detaillierte Beschreibung wird auf die internationale An¬ meldung WO 2010/108806 verwiesen.
Das glasfaserverstärkte Polyamid, aus welchem die Flügel 15' der Axialventilatoren 3 bestehen, zeichnet sich einerseits durch eine Dichte aus, welche geringer ist als die von Metall. Hierdurch kann die erforderliche Antriebsleistung gegenüber einem Rotor mit Metallflügeln mit gleichen Dimensionen und bei gleicher Drehzahl deutlich verringert werden. Zudem treten auf Grund der geringeren Masse deutlich weniger Vibrationen beim Betrieb auf, was die Lagerung erheblich vereinfacht.
Glasfaserverstärktes Polyamid hat sich insbesondere auch als be¬ sonders geeignet für den Einsatz in einem Teigwarentrockner 1 erwiesen. Denn selbst bei den dort üblicherweise eingesetzten Temperaturen von bis zu 95 °C und relativen Luftfeuchtigkeiten von bis zu 95 % verändert sich der Elastizitätsmodul des Materi¬ als kaum, und es nimmt praktisch kein Wasser auf. Des Weiteren kann das Ausbrechen von Splittern und Eindringen in den Behandlungsraum 2 praktisch ausgeschlossen werden, so dass die einschlägigen Hygienevorschriften bei der Lebensmittelherstellung erfüllt werden.