Verfahren zum Auftauen und Erwärmen tiefgekühlter Lebensmittel und Auftauofen zur Durchführung des Verfahrens In wachsendem Masse gewinnen Tiefkühlung und Gefrierkonservierung von Lebensmitteln für Lager haltung und für den Schutz vor Verderb als natür lichste Art der Haltbarmachung technische Bedeu tung. Für wichtige Sektoren der Gastronomie werden durch die Kombination von Tiefkühl bzw. Gefrier konservierungsverfahren mit Auftau- und Erwär mungsverfahren ganz neue, früher ungeahnte Möglich keiten eröffnet.
Wenn aber die natürlichen Geruchs- und Ge schmackswerte sowie die gewohnte Konsistenz der Speisen und Lebensmittel erhalten werden sollen, kommt es besonders auf die Verfahrensführung beim Auftauen und beim Erwärmen an. Für die Anwendung dieser Lebensmittelbehandlungsverfahren in saison- und wetterabhängigen sowie stark mit Stossbetrieb arbeitenden Restaurationsbetrieben und für Flug- zeugküchen wird vor allem gefordert, dass verhältnis mässig grosse Mengen vorbereiteter Speisen oder Back waren gleichzeitig und dennoch mit gleichmässiger Durchwärmung, aber auch möglichst schnell ohne einen grossen Aufwand verlangenden Küchenbetrieb,
hergerichtet werden können.
Vor allem ist eine im wesentlichen gleichmässige Temperatur der Speisen eine Vorbedingung für ihre Tafelfertigkeit. So einfach dieses Problem zu sein scheint, stellen sich doch der Lösung in der Praxis bei allen in Betracht kommenden Auftauverfahren mannigfache Schwierigkeiten in den Weg, die zu beheben, damit eine dringliche Aufgabe wird. Das vorliegende Patent entstand aus dieser Aufgabenstel lung und betrifft sowohl ein Verfahren zum Auftauen und anschliessenden Erwärmen tiefgekühlter Lebens mittel als auch einen Auftauofen zur Durchführung des Verfahrens. An sich kommt die Strahlüngsbeheizung für das Auftauen auch in Betracht.
Infolge der geradlinigen Ausbreitung der Wärmestrahlen werden jedoch die ihr unmittelbar ausgesetzten Teile der Lebensmittel- bzw. Speisenbehälter zu hoch, hingegen die im Schatten liegenden Teile derselben im wesentlichen nur durch Wärmeleitung oder eine nur unzureichende natürliche Konvektion zu wenig erwärmt. Eine für alle gestapelten Speisenbehälter bzw. Lebensmittel gleichmässige Verteilung der Wärmestrahlungsquellen ist kaum möglich, da dazu vor allem erheblicher Raum benötigt würde.
Gegenüber der Strahlungs heizung hat sich aber das Auftauen mittels, eines umgewälzten, an elektrischen Heizkörpern erhitzten Warmluftstromes, der zwischen den mit Abstand übereinander gestapelten Horden eines Auftauofens durchgeleitet wird, als besonders geeignet erwiesen, um die auf den Horden ,nebeneinander angeordneten Lebensmittel bzw. Behälter mit fertigen und tiefge kühlten Speisen gleichmässig zu durchwärmen. Solche Geräte sind heute bereits auf dem Markt und ihre Weiterentwicklung ist ein Ziel des vorliegenden Patentes.
Das Verfahren nach der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das durch künstlich umgewälzte Warmluft bewirkte Auftauen eingefrorener Lebens mittel, Speisen usw. ganz wesentlich verbessert wer den kann, wenn hinsichtlich der physikalischen Ver hältnisse eine gleichmässige Wärmeübertragung erzielt wird. Eine wesentliche Ursache der ungleichmässigen Wärmeübertragung liegt bei dem bekannten Auftau- verfahren darin, dass die Warmluft lediglich in einer Richtung umgewälzt wird.
Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung wird daher vorgeschlagen, die Strömungsrichtung der umgewälzten Warmluft wäh- send des Auftauens sowie während des weiteren Aufwärmens der Lebensmittel zu wechseln. Die Bil dung nicht von der Strömung erfasster Luftpolster in der Wärmekammer lässt sich in dieser Weise leicht vermeiden, und man erreicht, dass wenigstens im Zeitmittel alle Teile der Wärmekammer und das Auf taugut mit Warmluft gleichmässig in Berührung kom men.
Dies gilt um so mehr, als wegen der geforderten Kürze der Behandlungszeit in Auftaugeräten von etwa 15 bis 40 Minuten, vorzugsweise 18 bis 25 Minuten, welche Dauer aber von der Art und der Dicke des Behandlungsgutes abhängt, ein voller Temperatur ausgleich allein auf Grund der Wärmeleitung nur schwer möglich ist.
Es ist versucht worden, mit zusätzlichen Heiz körpern die vom bereits abgekühlten Luftstrom be strichenen Lebensmittel zusätzlich zu erwärmen und die ungleichmässige Temperaturverteilung zu kompen sieren. Jedoch ist diese Lösung mit den angeführten Mängeln der Strahlungsbeheizung behaftet, so dass sie nicht als ausreichend angesehen werden kann. Demgegenüber hat die mit dem Verfahren nach der Erfindung vorgeschlagene Lösung den Vorzug, dass im wesentlichen nur konvektive Erwärmung ange wandt werden muss.
Das Verfahren nach der Erfindung bezieht sich ausdrücklich nur auf das Auftauen tiefgekühlter Lebensmittel und hat nichts mit sonstigen Prozessen zu tun, die z. B. zur Reifebehandlung von Früchten oder von Fleisch üblich sind, um die Lagerzeit dieser Produkte bis zur Genussfertigkeit zu verkürzen, welche Behandlungen auch viele Stunden bis zu Tagen dauern. Deshalb ist bei diesen anderen Verfahren die hier nicht in Betracht kommen, der Temperaturaus gleich an sich schon allein durch Wärmeleitung ge währleistet, obwohl dabei die Produkte von der um gewälzten, zumeist befeuchteten und auf der Reife temperatur gehaltenen Luft oft von verschiedenen Sei ten beaufschlagt werden.
Der mit dem Verfahren nach der Erfindung ver folgte Zweck wird in vielen Fällen bereits erreicht, wenn die Bewegungsrichtung der umgewälzten Luft wenigstens einmal im Verlaufe des. Auftauvorganges umgekehrt wird. Ein mehrfacher Wechsel dürfte je doch vorzuziehen sein, um einer vollen Gleichmässig keit der Temperaturverteilung nahe zu kommen.
Anhand der Zeichnung wird anschliessend das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise erläu tert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch einen Auftauofen nach der Erfindung im vertikalen Axialschnitt mit unterhalb der Auftaumuffel angeordnetem Radialgebläse und einer Strömungsumlenkvorrichtung für die Warmluft, Fig.2 einen Querschnitt nach der Linie II-II von Fig. 1 in kleinerem Massstab, wobei die Umlenk- vorrichtung jedoch vereinfacht dargestellt ist,
Fig.3 den unteren Teil einer zweiten Ausfüh rungsform des Auftauofens mit in die Strömungs- umlenkvorrichtung eingebautem Gebläserad, Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV von Fig. 3, Fig.5 einen Querschnitt nach der Linie V-V von Fig. 3, Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend Fig. 4,
jedoch mit einer Ausbildung des Auftauofens für eine umlaufende ,schrittweise oder stetige Änderung der Strömungsrichtung der Warmluft, Fig.7 einen entsprechenden Querschnitt gemäss Fig. 5 und Fig. 8 die Schaufelausbildung eines zur Umschal tung der Strömungsrichtung dienenden Axialgebläses. Der in Fig. 1 dargestellte Auftauofen hat einen quadratischen Grundriss. Innerhalb eines wärmeisolie renden Aussenmantels 1 liegt eine Auftaumuffel 2 mit dem fest eingebauten oder einschiebbaren Hor- dengerüst 3.
Die aufzutauenden und zu erwärmenden tiefgekühlten Lebensmittel sind in Schälchen 8 unter gebracht, die oben mit einer Metallfolie abgedeckt und auf den mit waagrechten Zwischenräumen 12 übereinander liegenden Horden 3a angeordnet sind. In seitlichen Luftschächten<I>4a, 4b</I> erstrecken sich Heizwiderstände 9, an welchen sich die vorbeistrei- chende Warmluft erhitzt. Zur Erzwingung einer Luft umwälzung dient ein unterhalb der Auftaumuffel 2 angeordnetes Gebläse 10, z.
B. ein Radialgebläse. Bei Anwendung eines Axialgebläses, dessen Rotations richtung umgekehrt oder dessen Achse um 180 ge schwenkt werden kann, kann es unmittelbar unter halb des Hordengerüstes 3 liegen. Zum Regulieren der Temperatur, der Auftauzeit, der Umlaufgeschwin digkeit und des Wechsels der Umlaufrichtung der Warmluft, sowie zur Betriebskontrolle dienen Schalt knebel 5, Schaltuhren 6 und Kontrollampen 7, die an einer Schalterleiste im oberen Teil der Vorder wand des Auftauofens zusammengefasst sind.
Zur Umlenkung der Strömungsrichtung der um gewälzten Warmluft dient ein Umlenkdrehschieber 13 in der Form einer hohlzylindrischen Hülse, die durch beiderseitige Stirnwände 13d, 13e abgeschlossen und durch eine mittlere, achsensenkrechte Scheidewand 13c in zwei Kammern 13a, 13b unterteilt ist. Bei jeder Kammer fehlt ein Teil des Zylindermantels. Die beiden dadurch gebildeten Öffnungen erstrecken sich je auf einen Bogenwinkel von etwa 90 bis 180 . Die Öffnungen der beiden Kammern liegen sich diametral gegenüber.
Im vorliegenden Falle ist das Schaufelrad des Radialgebläses ausserhalb des Umlenkdrehschie- bers 13 vorgesehen, und jede Stirnwand 13d, 13e hat eine Öffnung, mit welcher die obere Kammer 13a des Drehschiebers 13 über eine Zwischenkammer 15 und die Leitung 14 an die Druckseite des Gebläses 10, die untere Kammer 13b dagegen über eine Lei tung 18 an die Saugseite desselben ständig ange schlossen ist. Über die Öffnungen im Mantel des zylindrischen Drehschiebers 13 werden dagegen die beiden Kammern 13a, 13b abwechselnd mit je einem der gegenüberliegenden Luftschächte<I>4a, 4b</I> verbun den.
Der Fig. 2 ist eine vereinfachte Ausführung des Drehschiebers zugrunde gelegt, indem seine Stirn wände fortgelassen sind, so dass lediglich seine Man telteile und die Zwischenwand die Luftführung mit abwechselnder Verbindung zu den seitlichen Kanälen der Auftaumuffel gewährleisten. Einbauten 16, die sich dicht an den Drehschieber anschmiegen, sind zur gegenseitigen Trennung der Luftschächte 4a und 46 erforderlich.
Eine selbsttätige Drehung des Umlenkdrehschie- bers 13 kann einmal mittels einer Reibungskupplung zwischen der Motorwelle des Gebläses 10 oder mittels eines Untersetzungsgetriebes, das mit dem Motor ge kuppelt ist, erreicht werden. Für eine taktweise Um stellung des Drehschiebers 13 genügt beispielsweise ein Einzahngetriebe. Schliesslich kann man auch, wie die Fig. 1 zeigt, einen Antrieb mittels eines separaten Motors 17 wählen, wobei ein hülsenförmiger Ansatz <B>13f</B> an der unteren Stirnwand 13e des Drehschiebers 13 als Hohlnabe für den Riemen- und Zahnradantrieb dient.
Die Hohlnabe ist zweckmässig über den Ver bindungskanal 18 zwischen der Saugseite des Ge bläses 10 und der unteren Kammer 13b des Dreh schiebers 13 geschoben. Der Drehschieber 13 selbst ist zweckmässig über einer Achse 19 etwa am Boden des Hordengerüstes 3 befestigt.
Die Bauweise wird vereinfacht, wenn gemäss Fig. 3 das Schaufelrad 10a des Radialgebläses inner halb einer der beiden Kammern, vorzugsweise der unteren Kammer 13b des Drehschiebers, koaxial zu ihm angeordnet ist. Die obere Kammer 13a ist dann über eine Öffnung in der Scheidewand 13c und eine flache nicht näher bezeichnete Manschettenhülse mit der Saugseite des Gebläserades 10a verbunden, wäh rend die untere Kammer 13b die radial fortgeschleu derte Luft über ihre Öffnung im Mantel nach aussen abführt. Bei dieser Anordnung kann der Gebläse motor 10b ebenfalls unterhalb der Auftaumuffel und damit vor Hitzeeinwirkung geschützt untergebracht sein.
Eine Welle 10e verbindet ihn mit dem Gebläse rad 10a.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Phase der Stellung des Drehschiebers, wobei die obere Kammer 13a zum rechten Luftschacht 4b und die untere Kammer 13b zum linken Luftschacht 4a hin geöffnet ist, so dass die Warmluft zuerst in den linken Luftschacht 4a gelangt.
Um die Richtung des Warmluftstromes in Quer kanälen zwischen den Horden 3a stetig ändern zu können, sind zweckmässig, wie die Fig. 6 und 7 im Querschnitt zeigen, an allen vier Seiten des Horden stapels senkrechte Luftschächte<I>4a, 4b,</I> 4c und<I>4d</I> angeordnet, und durch in den Querschnittsdiagonalen verlaufende Wände 20 getrennt und durch weitere Scheidewände 21 unterteilt. Während sich das Ge- bläserad 10a stetig dreht, kann für den Drehschieber 13 sowohl eine stetige als auch eine unstetige, etwa schrittweise Drehung vorgesehen sein, so dass jeweils immer von lediglich zwei gegenüberliegenden Luft schächten einer an die Druckseite und einer an die Saugseite des Gebläses angeschlossen ist.
Die Öffnun gen im Mantel der beiden Kammern des Drehschie bers erstrecken sich dann zweckmässig über einen Bogenwinkel, welcher der Breite der einzelnen seit lichen Luftschächte entspricht.
Wenn ein Axialgebl.äse zur Erzeugung der er zwungenen Warmluftkonvektion benutzt wird, kann der Drehschieber entfallen, wenn der Drehsinn des Gebläserades jeweils umgekehrt wird. Das gelingt ohne Herabsetzung des Wirkungsgrades mit einer Schaufelausbildung, die in Fig. 8 schematisch gezeigt ist. Auf der Nabe des Gebläserades, sind zwei Schau felkränze 22, 23 vorgesehen, deren Schaufeln gleiche Eintrittswinkel haben. Jedoch sind die Laufradschau- feln der einzelnen Kränze versetzt und sich gegen seitig überlappend angeordnet. Mit dieser Anordnung kann ein Stossverlust vermieden werden.
Schaufeln mit einfachem S-förmigem Profil eignen sich aber ebenfalls für eine Drehung in beiden Richtungen.
Die Geschwindigkeit des Richtungswechsels der umgewälzten Warmluft kann auch der jeweiligen Auftauphase entsprechend angepasst werden. Am An fang des Auftauens sind z. B. längere Wechselinter valle zulässig, da es dann vornehmlich auf eine schnelle, wenn auch ungleichmässige Durchwärmung ankommt, während gegen Ende die Herstellung einer möglichst homogenen Temperaturverteilung vierdring lich ist, wozu sich eine schnellere Folge von Rich tungswechseln besser eignet.
Die Länge der Periode des Richtungswechsels kann Bruchteile von Minuten bis mehrere Minuten betragen. Schliesslich kann das Verfahren auch noch durch Ändern der Strömungsgeschwindigkeit selbst ergänzt werden, vornehmlich mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit gegen Ende des Auftau- bzw. Auf wärmvorgangs.
Bei der Richtungsänderung oder Richtungs umkehr können diejenigen Heizwiderstände abge schaltet werden, die gerade im Luftstrom der Saug seite liegen, so dass die Luft nur nach Verlassen des Gebläses auf der Druckseite angewärmt, das Gebläse nicht unmittelbar der Heissluft ausgesetzt und die für Wärmeverluste zur Verfügung stehende Zeit möglichst kurz gehalten wird.
Die Umschaltung des Axialgebläses bzw. die not wendige Umsteuerung des bei Verwendung eines Radial gebläses erforderlichen Umlenkdrehschiebers lässt sich auch mit Handbedienung erreichen.
Wenn für verschiedene Lebensmittel und Speisen die Auftauzeiten, die Warmlufttemperatur und die Frequenz des Richtungswechsels der Warmluftströ mung erfahrungsgemäss festgelegt wird, so erhält man die besten Ergebnisse bei der Behandlung der tief gekühlten Lebensmittel. Der Auftauofen lässt sich durch eine vollautomatische Programmschaltung üi vorteilhafter Weise ergänzen.