控制和/或闭环控制烘焙装置的烘焙室中的气体流量的方法与流程

用于工业生产烘焙产品、优选可食用产品的烘焙装置是已知的，并且在不同的实施例中公开。

例如已知的是这样的烘焙装置，其中烘焙钳(其可以打开和闭合)沿着环形传送机设置，其中该烘焙钳串联布置并且一个接一个地穿过以下区域：即穿过烘焙物施加区域以便将烘焙物施加到打开的烘焙钳、闭合区域以便闭合该烘焙钳、通过加热装置加热的烘焙室以便烘焙闭合的烘焙钳中的烘焙产品、打开区域以便打开烘焙钳、以及烘焙产品移除区域以便从打开的烘焙钳移除烘焙产品。

下面的本发明具体涉及一种烘焙装置，其是适于生产和/或被构造为生产薄饼产品，诸如扁平薄饼或者中空薄饼。

同样在烘焙产品的生产中，已经更多地关注品质和生产效率。在生产效率方面、具体地能量效率方面是非常重要的。

用于工业生产薄饼产品的常规烘焙箱具有延长的外壳，该外壳具有开放的下侧和在顶部处的通风孔，使得整个烘焙室从底部到顶部通风。这种布置允许高体积的环境空气送入该烘焙室，其降低了烘焙室温度。根据现有技术，增加加热功率以便能够补偿这种热损失。

为了改进这些烘焙箱，具有基本上封闭的烘焙室的相同类别的烘焙装置是已知的，其中可选地设置对流风扇以便产生强制的对流并冲洗烘焙室。

这类烘焙装置(参见例如ep3103345a1)通常包括冠部(pre-head)，在其中进行烘焙物的施加。这种冠部通常不被加热并且优选用新鲜空气冲洗，以使得冠部的温度低于烘焙室并且特别地基本上对应于环境温度。在环形传送机上移动的烘焙钳从烘焙室移入冠部；因此，必须设置从烘焙室到冠部的开口。根据该现有技术，烘焙室的通风孔中的抽吸风扇迄今已经用于防止热的烘焙室气体进入冠部。不考虑实际所需的抽吸功率，风扇的抽吸功率设定得如此高，使得抽吸风扇还穿过冠部开口抽吸来自冠部的流和来自厂房的空气的一部分。但是，给定这种过大的抽吸功率时，抽出了比所需更多的热量，其意味着热能损失。

为了确保热烘焙室气体不能进入烘焙箱冠部，不足够高的抽吸功率迄今尚未成为选项。

另外，该装置的维护工作也降低了常规烘焙装置的运行效率。因此，特别是例如在加热装置的升温期间冷凝物的形成会导致内部零件腐蚀。为了更换这些零件，必须停止生产，这导致该烘焙装置效率、特别是能量效率的明显下降。

从us5512312中已知的是一种壁辐射箱和制备营养品的方法，其中产生了贫氧箱气氛来防止脂肪燃烧。

所以，本发明的目标是克服现有技术的缺点并且特别是提供一种具有增加效率的烘焙装置。这特别是必需优化该烘焙装置的烘焙室中的气体流量。本发明另一目标是避免烘焙室气体进入冠部。它会进一步使得必需提供特定的升温和干燥模式来防止烘焙装置的零件的腐蚀。

根据本发明的目标具体地通过独立专利权利要求的特征来解决。

本发明可以涉及一种控制和/或闭环控制烘焙装置的烘焙室中的气体流量的方法，其中在生产烘焙产品、优选可食用产品期间烘焙钳的环形链从烘焙室沿着闭合路径移动穿过冠部开口进入冠部并且从冠部穿过冠部开口进入烘焙室，该方法包含下面的步骤：

-以控制或者闭环控制方式将燃料、特别是气态燃料的燃料体积流和主空气体积流引入到烘焙装置中，其中燃料与主空气体积流的主空气在加热装置中燃烧以便加热烘焙室，

-可选地，以控制或者闭环控制方式经由对流风扇供应对流空气体积流，其中该对流空气体积流流动以便在该烘焙室内产生强制的对流流动，该对流空气体积流可选地作为次级空气流过烘焙室。

-和以控制或者闭环控制方式借助抽吸风扇通过从该烘焙室抽吸抽吸体积流而进行移除。

可以设置的是，通过引入烘焙室中的体积流、在烘焙室内膨胀的体积流、和通过从烘焙室抽吸而移除的体积流确定体积余量(volumebalance)，以便控制和/或闭环控制抽吸体积流和/或对流空气体积流，并且以一种方式控制和/或闭环控制抽吸风扇的功率和/或对流风扇的功率，使得通过抽吸移除的体积流大于或者等于引入的体积流和在烘焙室内膨胀的体积流之和，以使得引入的体积流和在烘焙室内膨胀的体积流(特别完全地)通过抽吸风扇抽吸而移除。

还可以设置的是，该体积余量的在该烘焙室内膨胀的体积流包括通过燃料体积流与主空气体积流燃烧所产生的燃烧组分的体积流和在其烘焙期间离开烘焙物的烘焙蒸汽体积流，或者该体积余量的在该烘焙室内膨胀的体积流由通过燃料体积流与主空气体积流燃烧所产生的燃烧组分的体积流和在其烘焙期间离开烘焙物的烘焙蒸汽体积流组成。

可以设置的是，该体积余量的引入烘焙室中的体积流包括对流空气体积流和可选地穿过冠部开口吸入的冠部体积流，或者该体积余量的引入烘焙室的体积流由对流空气体积流和可选地穿过冠部开口吸入的冠部体积流组成。

可以设置的是，该体积余量的通过从烘焙室抽吸而移除的体积流对应于抽吸体积流。

可以设置的是，在确定引入烘焙室中的体积流、在烘焙室内膨胀的体积流、和通过从烘焙室抽吸而移除的体积流的体积余量时，要考虑进入烘焙装置或者烘焙室时引入的体积流的温度和离开烘焙装置或者烘焙室时引入的体积流的温度之间的差，其中要考虑由于加热该引入的体积流而产生的体积膨胀。

可以设置的是，在烘焙物的烘焙期间离开烘焙物的烘焙蒸汽体积流根据下式来形成：

其中是离开的烘焙蒸汽体积流，其中是在烘焙物的烘焙期间离开烘焙物的烘焙物水质量流，和其中ρ面团蒸汽是离开的烘焙蒸汽体积流的密度。

可以设置的是，通过抽吸移除的体积流大于引入的体积流和在烘焙室中膨胀的体积流之和乘以在1.00和1.50之间、优选地在1.05和1.25之间、更优选地5％的安全系数，其防止了烘焙室气体进入冠部。

可以设置的是，通过控制或者闭环控制烘焙装置的主排气扇频率来设定抽吸风扇的功率。

可以设置的是，根据下式确定体积余量：

其中是抽吸体积流，

其中，和构成了燃烧组分的体积流，

其中是燃料与主空气和可选的次级空气燃烧期间产生的二氧化碳体积流，

其中是燃料与主空气和可选的次级空气燃烧期间产生的水的体积流，

其中是用于燃烧的主空气和任选的次级空气的氮气体积流，

其中是燃烧与过量空气燃烧期间所产生的过量空气体积流，该过量空气体积流的温度对应于离开烘焙装置或者烘焙室的温度，

其中是对流空气体积流，其温度对应于进入烘焙装置或者烘焙室的温度，

其中tout是离开烘焙装置或者烘焙室时对流空气体积流的温度，

其中tin是进入烘焙装置或者烘焙室时对流空气体积流的温度，

其中是在烘焙物的烘焙期间离开烘焙物的烘焙蒸汽体积流，

其中是冠部体积流，其温度对应于离开烘焙装置或者烘焙室的温度，

和其中s是安全系数。

可以设置的是，该方法之前是预热阶段和干燥阶段，并且该方法包括第一正常运行模式和第二正常运行模式，并且该预热阶段先于干燥阶段进行，并且该干燥阶段先于第一正常运行模式进行，并且该第一正常运行模式先于第二正常运行模式进行。

可以提供设置的是，该方法之前是预热阶段，其中布置在烘焙装置内的加热装置以其最大功率的25％和75％之间、优选35％和65％之间、更优选50％的功率来运行，并且其中该抽吸风扇和对流风扇以其最大功率的50％和100％之间、优选75％和100％之间、更优选100％的功率来运行。

可以设置的是，该方法之前是干燥阶段，其中布置在烘焙装置内的加热装置以其最大功率的50％和85％之间、优选60％和75％之间、更优选66％的功率来运行，并且其中该抽吸风扇和对流风扇以其最大功率的50％和100％之间、优选75％和100％之间、更优选100％的功率来运行。

可以设置的是，该方法包括第一正常运行模式，其中在这种第一正常运行模式中，布置在烘焙装置内的加热装置以其最大功率的50％和100％之间、优选75％和100％之间、更优选100％的功率运行。

可以设置的是，该方法包括第二正常运行模式，其中在这种第二正常运行模式中，布置在烘焙装置内的加热装置的功率通过设定目标温度、特别是烘焙板目标温度来闭环控制或者控制，其中该烘焙板温度通过或者可以通过温度测量装置、特别是温度传感器来测定，该温度传感器布置在该烘焙钳链的烘焙板的外侧。

可以设置的是，对流空气体积流包括框架冷却空气体积流，其中该框架冷却空气体积流适于冷却烘焙装置的零件。

可以设置的是，烘焙钳的环形链以连续循环方式沿着自身包含的路径穿过烘焙室来移动，并且烘焙钳的链包括烘焙钳，该烘焙钳可以打开和关闭并且可以特别地折叠打开和折叠关闭，并且该烘焙室优选被构造为基本上闭合的烘焙室。

在全部的实施例，可以设置的是，该烘焙室是基本上闭合的烘焙室。这具体意味着该烘焙室仅仅设置有用于引入和移除烘焙钳和所述的体积流所必需的开口。该烘焙室的基本闭合的构型引起或者促进了气体在烘焙室中的水平对流流动或者气体在烘焙室中遵循烘焙钳的链的主延伸方向的对流流动。

在全部的实施例中，在烘焙室中膨胀的体积流可以是膨胀引入的体积流。在烘焙室中膨胀的体积流可以由已经引入烘焙室中和在该烘焙室中膨胀的组分组成或者可以包括该组分。因此，单个组分流的质量流保持基本上恒定。仅仅可以增加这些组分流的体积流。在烘焙室中膨胀的体积流可以包括通过面团水或者烘焙物中包含的烘焙物水的相变所产生的烘焙蒸汽体积流或者可以由该烘焙蒸汽体积流组成。在烘焙室中膨胀的体积流可以包括通过燃料体积流和主空气体积流的燃烧所产生的燃烧组分的体积流或者可以由该燃烧组分的体积流组成。

在根据本发明的方法中，确定体积余量，其考虑了该烘焙装置的全部相关的体积流，以使得可以优化烘焙室中的气体流量。为此目的，可选地提供传感器、风扇的控制装置和/或存储图片。在体积余量中，优先考虑引入烘焙室的体积流、在烘焙室内膨胀的体积流和通过从烘焙室抽吸而移除的体积流。因此，一个或多个风扇以一种方式控制，使得其确保了通过抽吸而移除的体积流大于或者等于引入的体积流和烘焙室内膨胀的体积流。通过抽吸而移除的体积流被描述为大于或者等于，这是因为可以使用安全系数来考虑例如计算误差。但是与常规烘焙装置相反，这种安全系数可以保持为较小的，其取决于烘焙装置的部件。该安全系数可以进一步保持为较小的，其具体取决于体积流和特别地还取决于负荷；因此优化了烘焙室中的气体流量。

该体积余量的引入烘焙室中的体积流具体包括通过对流风扇引入烘焙室的对流空气体积流。

该体积余量的引入烘焙室中的体积流可以包括穿过冠部开口吸入的冠部体积流，其中该冠部体积流可以保持地尽可能小。该体积余量的引入烘焙室中的体积流可以包括被构造为冷却烘焙装置的零件的框架冷却空气体积流。

该体积余量的在烘焙室内膨胀的体积流包括例如在燃料与主空气燃烧期间所产生的燃烧组分的体积流。其包括例如当燃料与空气通过烘焙室内的燃烧器燃烧时所产生的和/或经由燃烧器被引入烘焙室中的燃烧气体；可选地，当燃料与过量空气燃烧时，其还包括空气组分。该燃烧组分的体积流因此具体包括二氧化碳体积流、水体积流、氮气体积流和在与过量空气燃烧的情况下具体地所产生的空气过量体积流。

另外，烘焙蒸汽体积流可以在烘焙室内产生，其留下蒸汽形式的烘焙物，其归因于烘焙物、特别是含水烘焙物的强烈加热。用于生产烘焙产品的烘焙物通常包含水，其中这种水在烘焙钳进入烘焙室时瞬间蒸发和留下引入到运输/传送烘焙物的烘焙装置/烘焙钳的烘焙物。

该体积余量进一步考虑由于该体积流和/或气体在烘焙室内的加热或者冷却而引起的不同的体积流和/或气体的压缩或者膨胀。通过考虑该体积流和/或气体、特别是对流空气体积流的温度校正，可以调节抽吸体积流/抽吸风扇功率和因此可以增加该烘焙装置的效率。

优选地，控制和/或闭环控制该对流空气体积流和/或抽吸体积流以便控制和/或闭环控制该气体流量。这种控制和/或闭环控制例如通过适调对流风扇或者抽吸风扇的功率而是可能的。

为了确定该体积余量，必需要知道方法的其他参数。为确定对流空气体积流，可选地可以设置传感器，其被构造测量和/或监测体积流。可选地，这样的传感器也可以设置为监测和/或测量抽吸体积流。可选地，这样的传感器也可以设置为测量和/或监测主空气体积流和/或燃料体积流。可选地，可以设置传感器，其被构造为监测和/或测量引入的烘焙物体积流。可选地，可以设置传感器，其被构造为监测和/或测量引入的冠部体积流。因此，该烘焙物水质量流可以由烘焙物体积流计算。可选地，可以设置用于对流风扇和/或抽吸风扇的控制装置。

可选地，可以设置控制装置和/或闭环控制装置，其被构造为评估传感器和/或控制装置所测量和/或所监测的全部信号。可选地，这种控制装置和/或闭环控制装置可以被构造为执行控制和/或闭环控制烘焙室中气体流量的方法。

可选择地或者此外，可以通过风扇的特征数/图谱来确定经由风扇引入的体积流。例如根据风扇的转速可以确定传递速率和因此所传递的体积流。

可以例如使用供应的体积流和/或供应的体积流和/或气体的温度与烘焙室的温度之比来计算气体由于在烘焙室中的加热而引起的膨胀。该烘焙蒸汽体积流具体起因于烘焙物的水含量、每对烘焙钳所施加的烘焙物的量、环形传送机/烘焙钳的供应速率、以及可选地起因于自发的烘焙蒸汽的密度。

可选地，在烘焙装置运行期间没有进行面团的施加。在这种情况中，控制和/或闭环控制装置检测到(特别是通过烘焙物施加装置)烘焙物体积流是0；因此，最近供应的烘焙钳的烘焙蒸汽体积流也是0。在这种情况中，该烘焙蒸汽体积流由于该计算而失去平衡。

具体从所用的燃料和主空气的常规燃烧方程式获得燃烧气体的体积流。可选地，过量空气体积流(其在燃料和过量空气的燃烧期间所产生)必须被考虑和通过抽吸被移除。可选地，该燃烧组分的体积流可以由加热功率和λ(lambda)值来计算。

例如，可以设置氧气传感器/λ探针以能够测定过量空气体积流。

冠部体积流可以例如由经验选取，并且可以具体地在200-2000m³/h，优选400-1200m³/h的范围内。更优选冠部体积流小于800m³/h。

根据本发明的用于通过确定体积余量来控制和/或闭环控制烘焙室中的气体流量的方法的一个优点是闭环控制速度和/或控制速度/预期的闭环控制和/或控制的可能性。

当从没有烘焙物施加的运行模式变到具有烘焙物施加的运行模式时，抽吸移除的体积/抽吸移除的体积流瞬间增加，这是因为当施加烘焙物时，大部分烘焙蒸汽体积瞬间离开引入到运输烘焙物的烘焙装置/烘焙钳中的烘焙物。因为烘焙物的施加和蒸汽离开烘焙室以某些延迟发生，因此可以预先已经增加抽吸风扇的功率，以便能够响应在烘焙室膨胀的体积流。

因此，根据本发明的方法允许预先调节对流风扇和/或抽吸风扇的功率。这增加了烘焙装置的效率和特别地防止烘焙室气体进入冠部。

根据本发明的方法的另一优点在于，精确调节的对流空气流和/或抽吸体积流不必需的体积流、特别是虚假的空气体积流减少或者降低到最小值。因此，优选地，仅仅将那些绝对必需的体积流引入烘焙室，这明显提高了烘焙装置的效率，特别是能量效率。一方面，减少了所需的对流风扇和/或抽吸风扇的功率。另一方面，根据本发明的方法允许离开的抽吸体积流的温度明显高于常规的烘焙装置，其允许明显更有效地运行任何下游的热交换器。抽吸体积流的温度增加还允许明显增加任何下游的热交换器的效率。这允许明显增加或者提高烘焙装置和整个生产的效率，特别是能量效率。

抽吸体积流的降低的稀释率允许抽吸体积流的出口温度明显更高。

根据本发明的控制和/或闭环控制的另一优点在于，用于该烘焙装置周围的建筑物通风和/或空气调节的系统的尺寸在其功率方面可以相当小。

因此，该烘焙装置效率的增加允许增加整个生产的效率。

可以设置的是，烘焙钳的环形链以连续循环方式沿着自身包含的路径穿过烘焙室来移动，并且该烘焙钳的链包括烘焙钳，该烘焙钳可以打开和关闭并且可以特别地折叠打开和折叠关闭。

可以进一步设置的是，该烘焙钳沿着该路径一个接一个地通过：烘焙物施加区域以便将烘焙物施加到打开的烘焙钳，闭合区域以便闭合该烘焙钳，烘焙室以便烘焙该烘焙钳中的烘焙产品，打开区域以便打开该烘焙钳，以及烘焙产品移除区域以便从打开的烘焙钳移除该烘焙产品。

可以设置的是，该烘焙钳链沿着其以循环方式移动的路径包括如下次序：上部基本上水平的运输平面，后部偏转区，下部基本上水平的运输平面和前部偏转区，并且在后部偏转区中偏转180°导致该烘焙钳的链从上部运输平面到下部运输平面，并且在前部偏转区偏转180°导致该烘焙钳链从下部运输平面回到上部运输平面。

随后，将通过示例性的、但非排他的实施例来进一步描述本发明。

图1显示了根据本发明的烘焙箱的一种可能设计的示意性侧视图。

除非另有指示，否则附图标记对应于下面的部件：烘焙室1，烘焙装置2，烘焙钳的链3，冠部开口4，冠部5，燃料体积流6，主空气体积流7，加热装置8，对流空气体积流9，抽吸体积流10，膨胀体积流11，冠部体积流12，燃烧组分的体积流13，烘焙蒸汽体积流14，烘焙钳对15，环形传送机16。

图1显示了烘焙装置2的示意性侧视图，在其中可以应用根据本发明的控制和/或闭环控制气体流量的方法。烘焙装置2包括环形传送机16/烘焙钳的链3，在其上设置有串联布置的烘焙钳15。烘焙装置2具有冠部5和烘焙室1。在烘焙室1内布置有加热装置8。将燃料体积流6、特别是气态燃料和主空气体积流7引入加热装置8中。燃料体积流6的燃料和主空气体积流7的主空气在烘焙室1的加热装置8中燃烧以便加热烘焙室1。通过燃烧燃料和主空气，产生了燃烧组分的体积流13。

燃烧组分的体积流13具体包含二氧化碳体积流和水体积流，其在燃料和主空气燃烧期间产生。燃烧组分的体积流13进一步包括用于燃烧的主空气的氮气体积流和可选的过量空气体积流(其起因于燃料和过量空气的燃烧)。经由对流装置、特别是对流风扇，对流空气体积流9进入烘焙室1/烘焙装置2。在具有施加面团的运行模式中，除了在燃料和主空气燃烧期间所产生的流体以及对流空气体积流9之外，必须考虑烘焙蒸汽体积流14。这种烘焙蒸汽体积流14通过强烈加热烘焙物产生。含水烘焙物中所含的水在其进入烘焙室1时瞬间蒸发并留下烘焙物。烘焙蒸汽体积流14具体取决于烘焙期间离开烘焙物的烘焙物水的量和离开烘焙蒸汽体积流14的密度。为了以目标方式来闭环控制和/或控制抽吸体积流10，在根据本发明的也适用于该实施例的方法中，确定烘焙装置2和/或烘焙室1的体积余量。为此目的，考虑由对流空气体积流9和冠部体积流12组成的引入的体积流，由燃烧组分的体积流13和烘焙蒸汽体积流14组成的在烘焙室1内膨胀的膨胀体积流11、以及通过抽吸从烘焙室1移除的体积流(即抽吸体积流10)。在这种实施例中，以一种方式闭环控制抽吸风扇的功率，使得抽吸体积流10大于引入的体积流和在烘焙室1内膨胀的膨胀体积流11之和。这确保了引入的体积流和在烘焙室1内膨胀的膨胀体积流11通过经由抽吸风扇抽吸而移除。因此防止了烘焙室气体进入冠部5。

在该实施例中，烘焙装置2包含烘焙钳的环形链3，其以连续循环方式沿着自身包含的路径移动并穿过烘焙室1。烘焙钳的链3包括烘焙钳15，该烘焙钳15可以打开和闭合并且可以特别地折叠打开和闭合的。烘焙钳15沿着路径一个接一个地通过：烘焙物施加区以便将烘焙物施加到打开的成对烘焙钳15，闭合区以便闭合该烘焙钳15，烘焙室1以便烘焙烘焙钳15内的烘焙产品，打开区域以便打开烘焙钳15，和烘焙产品移除区域以便从打开的烘焙钳15中移除烘焙产品。烘焙钳的链3沿着其以循环方式移动的路径包括以下的次序：上部基本上水平的运输平面、后部偏转区、下部基本上水平的运输平面和前部偏转区。在后部偏转区中偏转180°导致烘焙钳的链3从上部运输平面到下部运输平面。此外，在前部偏转区偏转180°导致烘焙钳链3从下部运输平面回到上部运输平面。