Verfahren zur Klimatisierung eines Behandlungsraumes und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines Behandlungsraumes (4, 4', 4'') für biologische Produkte, insbesondere Käselaibe aus Weichkäse,beschrieben, bei welchem klimatisierte Luft (21) mit einer vorbestimmten Temperatur, Luftgeschwindigkeit und Luftfeuchte in den Raum eingeblasen und Luft (28) aus dem Raum abgezogen wird. Der Behandlungsraum (4, 4', 4'') wird dabei über seinen gesamten Querschnitt in einer turbulenzarmen Verdrängungsströmung (22) einheitlich mit klimatisierter Luft durchsetzt. Die Vorrichtung weist einen Behandlungsraum (4, 4', 4''), eine Klimaanlage (3, 3', 3''), eine Zuführleitung (12) und eine Abführleitung (13) auf. Es sind eine an der Zuführleitung (12) angeschlossene Luftverteilkammer (20) zwischen einer ersten Innenwand (18) des Behandlungsraumes und einer ebenen luftdurchlässigen Verteilerwand (19) und eine an der Abführleitung (13) angeschlossene Luftabsaugkammer (27) zwischen einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Innenwand (25) des Behandlungsraumes und einer ebenen luftdurchlässigen Auffangwand (26) vorgesehen. Die Verteilerwand (19) und die Auffangwand (26) entsprechen dabei im wesentlichen dem Querschnitt des Behandlungsraumes (4, 4', 4'').

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung eines Behandlungsraumes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

[0002] Verfahren zur Klimatisierung von Behandlungsräumen für biologische Produkte, bei welchem klimatisierte Luft mit einer bestimmten Luftfeuchte und Luftströmung in den Behandlungraum eingeblasen und anschliessend abgezogen wird, sind schon seit längerem bekannt. Die klimatisierte Luft wird dazu in einer Klimaanlage aufbereitet, d.h. temperiert, entfeuchtet und/oder befeuchtet, und von einer Einblasöffnung oder über Luftverteilerkanäle unmittelbar in den Behandlungsraum geblasen. Die verbrauchte Luft wird sodann an einem andern Ort im Behandlungsraum wieder abgezogen. Um eine ausreichende Klimatisierung im Behandlungsraum zu erreichen, muss sie mit einer relativ hohen Geschwindigkeit in den Raum geblasen werden, wodurch es dort turbulente Strömungen gibt. Diese Strömungen sollen dafür sorgen, dass ein ausreichender Austausch der Feuchte zwischen den zu behandelnden biologischen Produkten und der klimatisierten Luft erfolgt.

[0003] Bei dieser Art von Klimatisierung insbesondere für Käselaibe aus Weichkäse, welche eine hohe Feuchte für den Reifeprozess verlangen, bildet sich schon bei geringeren Temperaturdifferenzen Kondenswasser an den Wänden, welches zum Teil auch auf die Käselaibe niederschlägt oder von den Wänden oder Decken hinuntertropft. Des weiteren hat man Unterschiede im Reifeprozess zwischen den Käselaiben in unmittelbarer Nähe der Einblasöffnung und denjenigen in der Mitte des Behandlungsraum festgestellt.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Klimatisierung eines Behandlungsraum zu schaffen, die eine Verteilung der klimatisierten Luft ermöglicht, die über den ganzen Raum mit einer weitgehend einheitlichen Lufttemperatur und Luftfeuchte vorgenommen wird.

[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Klimatisierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist durch die Merkmale des Patentanspruches 6 gekennzeichnet.

[0006] Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass erst die Durchsetzung des Behandlungsraumes mit einer turbulenzarmen kolbenartigen Verdrängungsströmung eine einheitliche Klimatisierung bewirkt. Eine solche turbulenzarme oder laminare Verdrängungsströmung ist an und für sich aus der Reinraumtechnik bekannt und unter anderem in CH-A-576 109 ausführlicher beschrieben. Die aufwendige Filtertechnik mit Schleusen, wie sie in der Reinraumtechnik eingestetzt wird, um Schwebestoffe wie Staubpartikel, Mikroorganismen und dergleichen auszufiltern und um unzulässige Luftströmungen zu verhindern, werden jedoch bei Reifekellern für die Herstellung von Weichkäse nicht benötigt. Es hat sich herausgestellt, dass eine turbulenzarme kolbenartige Verdrängungsströmung, welche den gesamten Behandlungsraum von Wand zu Wand einheitlich mit sehr hohen Luftmengen durchsetzt, eine ausgezeichnete Reifung von Käselaiben aus Weichkäse ergibt. Das derart erzeugte gleichmässige Raumklima bewirkt eine gleichmässige Reifung, d.h. eine gleichmässige Gewichts- und Qualitätsentwicklung. Dadurch können Produkteverluste durch mangelnde Qualität der Reifung und reifungsbedingte Gewichtsschwankungen stark reduziert werden. Ferner können die Reifeprozesse damit beschleunigt werden, was eine Verkürzung der Behandlung und eine bis zu 25% geringere Zugabe an Schimmelkulturen zur Folge hat.

[0007] Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung. Dort wird die Erfindung anhand eines in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

einen horizontalen Querschnitt durch einen Klimaraum mit mehreren Behandlungräumen oder Reifekellern,

Fig. 2

einen vertikalen Querschnitt durch den Klimaraum mit einem Behandlungsraum,

Fig. 3

eine Verteilerwand in perspektivischer Ansicht, und

Fig. 4

eine Auffangwand in perspektivischer Ansicht.

[0008] In den Figuren sind für dieselben Elemente jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet worden und es gelten erstmalige Erklärungen zu den Elementen für alle Figuren, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes erwähnt worden ist.

[0009] In Figur 1 ist rein schematisch ein quaderförmiger, wärmeisolierter Umgebungsklimaraum 1 mit einer ersten Klimaanlage 2, mehreren zweiten Klimaanlagen (Sekundäranlagen) 3, 3', 3'' und mehreren wärmeisolierten Behandlungsräumen oder Reifekellern 4, 4', 4'' dargestellt. Die Klimaanlagen 2 und 3, 3', 3'' sind wie üblich mit einem Gebläse, einem Kühler, einem Wärmetauscher und einem Befeuchter ausgebildet (hier nicht weiter dargestellt). Die mit einem Pfeil 5 bezeichnete Aussenluft wird von einem Einlass 6 in eine Zuführleitung 7 zur ersten Klimaanlage 2 geleitet und dort klimatisiert. Diese mit den Pfeilen 8 bezeichnete klimatisierte Primärluft wird einerseits über Zuführleitungen 9 in den Umgebungsklimaraum 1 hineingeblasen und andererseits über Transportleitungen 10 den zweiten Klimaanlagen 3, 3', 3'' zugeführt. Die in den Klimaraum 1 hineingeblasene klimatisierte Primärluft 8 strömt durch den entstehenden Überdruck über einen Auslass 11 nach aussen. Die Klimaanlagen 3, 3', 3'' sind ihrerseits je über eine Zuführleitung 12 und eine Abführleitung 13 mit dem zugehörigen Behandlungsraum 4, 4', 4'' verbunden und bilden somit individuelle Regelkreise für jeden einzelnen Behandlungsraum 4, 4', 4'', um dort je nach Prozessanforderung eine einheitliche Temperatur und Luftfeuchte aufrecht zu erhalten. Jeder Behandlungsraum 4, 4', 4'' weist einen mit der Zuführleitung 12 verbundenen Einlass 14 und einen mit der Abführleitung 13 verbundenen Auslass 15 auf. An der einlassseitigen Stirnwand 18 eines jeweiligen Behandlungsraumes 4, 4', 4'' ist eine zu dieser parallele und ebene luftdurchlässige Verteilerwand 19 vorgesehen, die sich über den gesamten vertikalen Querschnitt des Behandlungsraumes 4, 4', 4'' erstreckt. Zwischen der Stirnwand 18 und der luftdurchlässige Verteilerwand 19 bildet sich somit eine Luftverteilkammer 20, in welche die mit dem Pfeil 21 dargestellte klimatisierte Luft turbulent eingeblasen wird und über die Verteilerwand 19 als mit den Pfeilen 22 bezeichnete, turbulenzarme Verdrängungsströmung in den Behandlungsraum 4, 4', 4'' mit einer relativ geringen Strömungsgeschwindigkeit horizontal hineinströmt. Die luftdurchlässige Verteilerwand 19 weist zwei parallel angeordnete Siebflächen 23 und 24 auf, die je eine Maschenweite von 0,01 bis 0,1 mm und einen Abstand von etwa 0,2 bis 5 cm zueinander haben. Auf der auslassseitigen Stirnwand 25 des Behandlungsraumes 4, 4', 4'' ist eine zu dieser parallele und ebene luftdurchlässige Auffangwand 26 angeordnet, die sich ebenfalls über den gesamten vertikalen Querschnitt des Behandlungsraumes 4, 4', 4'' erstreckt. Die Stirnwand 25 und die luftdurchlässige Auffangwand 26 bilden zusammen eine Luftabsaugkammer 27, von welcher die mit den Pfeilen 28 dargestellte Sekundärluft aus dem Behandlungsraum 4, 4', 4'' abgezogen wird. Wie ersichtlich, sind die Verteilerwand 19 und die Auffangwand 26 parallel zueinander angeordnet, deren Ebenen können jedoch auch einen geringen spitzen Winkel zueinander bilden, um den jeweiligen Behandlungsraum 4, 4', 4'' mit einer turbulenzarmen Verdrängungsströmung 22 zu durchsetzen. Die luftdurchlässige Auffangwand 26 ist ihrerseits von einem als Sieblochfläche vorgesehenes Lochblech gebildet, das Löcher mit einem Lochdurchmesser von 2 bis 5 mm und einem Lochabstand von 5 bis 12 mm aufweist.

[0010] In Figur 2 ist rein schematisch derselbe Klimaraum 1 in einem vertikalen Querschnitt dargestellt. Im Behandlungsraum 4 sind Lagergestelle 29 mit horizontalen, übereinanderliegenden Lagerflächen 30 aufgestellt, auf welchen die nicht weiter dargestellten biologischen Produkte, insbesondere Käselaibe aus Weichkäse, für den Reifeprozess gelagert sind. Diese Lagergestelle 29 sind bis zur Decke angeordnet, um die volle Raumhöhe auszunützen. Um die Temperatur und die relative Feuchte der Luft im Behandlungsraum 4, 4', 4'' überprüfen zu können, ragt ein kleines Rohr 31 etwa bis zur Mitte in den Raum hinein, das mit entsprechenden Temperatur- und Feuchtemessgeräten verbunden ist und womit Luftmuster zur Messung deren Temperatur und relativer Feuchte genommen werden können.

[0011] In Figur 3 ist die luftdurchlässige Verteilerwand 19 in einer perspektivischen Darstellung ersichtlich, die aus mehreren an der Decke 33 schwenkbar gelagerten Paneelen 34 bestehen, die gegenseitig mittels Schnellspannverschlüsse 35 befestigt sind. Die Paneele 34 weisen je einen Rahmen 36 mit Kreuzlatten 37 auf, zwischen welchen die Siebflächen 23 und 24 aufgespannt sind.

[0012] In Figur 4 ist die luftdurchlässige Auffangwand 26 mit mehreren an einem vertikalen Rahmen 39 schwenkbar befestigten Türen 40 besteht, welche je eine über ihre gesamte Fläche Sieblöcher 41 aufweist. Der vertikale Rahmen 39 ist an den hier nicht dargestellten Seitenwänden des jeweiligen Behandlungsraumes 4, 4', 4'' befestigt und erstreckt sich vom Boden bis zur Decke. Um zu verhindern, dass im Behandlungsraum 4, 4', 4'' schwebende Schimmelsporen verschleppt werden, kann hinter den Sieblöchern 41 zusätzlich ein hier nicht weiter dargestelltes Filter vorgesehen sein. Damit können die Abführleitung 13, die zweite Klimaanlage 3, 3', 3'' und die Zuführleitung 12 hygienisch sauber gehalten werden.

[0013] Obwohl im dargestellten Ausführungsbeispiel die Verteilerwand 19 und die Auffangwand 26 als parallele Flächen dargestellt sind, kann jede für sich auch aus verschiedenen, untereinander parallelen Teilwänden bestehen, die zusammen den gesamten vertikalen Querschnitt des Behandlungsraumes 4, 4', 4'' entsprechen. Die Klimatisierung der Behandlungsräume 4, 4', 4'' funktioniert nun folgendermassen:

[0014] Zunächst wird Aussenluft 5 von der ersten Klimaanlage 2 angesaugt und klimatisiert, d.h. als Primärluft 8 auf eine bestimmte Temperatur und relative Feuchte gebracht. Dadurch wirkt der wärmeisolierte Klimaraum 1 als Puffer zwischen der Aussenumgebung und den innerhalb angeordneten, wärmeisolierten Behandlungsräumen 4, 4', 4''. Somit werden jahreszeitlich bedingte Schwankungen der Temperatur und der relativen Feuchte der Primärluft 8 ausgeglichen. In einer zweiten Stufe wird die so klimatisierte Primärluft 8 über die Transportleitungen 10 den zweiten Klimaanlagen 3, 3', 3'' zugeleitet und dort mit der aus den Behandlungsräumen 4, 4', 4'' abgezogenen Sekundärluft 28 in einem individuellen Regelkreis gemischt und klimatisiert, d.h. auf die richtige Temperatur und relative Feuchte gebracht und über das Umluftsystem als klimatisierte Luft 21 wieder dem jeweiligen Behandlungsraum 4, 4', 4'' zugeführt. Das Befeuchten der Luft geschieht vorzugsweise mit sogenanntem Kaltdampf, der durch Versprühen von Wasser mit einer Düse unter einem Druck von 70 bis 90 bar als Sprühnebel mit der Luft vermischt wird. Dadurch erfolgt eine adiabatische Abkühlung der Luft, weshalb weniger Energie zur Klimatisierung benötigt wird. Für die Behandlung von Käselaiben aus Weichkäse ist erfahrungsgemäss eine Temperatur von 12 bis 13 °C mit einer maximalen Abweichung von +/- 0,1 °C und eine relative Feuchte zwischen 85 und 99 %rF der Luft 21, vorzugsweise von 95 bis 98 %rF mit einer maximalen Abweichung von +/- 2 %rF, einzuhalten. Ferner soll eine Luftgeschwindigkeit im Behandlungsraum 4, 4', 4'' von 5 bis 25 cm/Sek, vorzugsweise etwa 10 bis 15 cm/Sek, herrschen, welche durch die Leistung des Gebläses und durch die Strömungsquerschnitte der Zuführleitung 12, der Abführleitung 13, der Verteilerwand 19 und der Auffangwand 26 bestimmt ist. Beispielsweise werden etwa 360 m³/h Luft pro m² Ausblasfläche in einen einzelnen Behandlungsraum 4, 4', 4'' hineingeblasen, in welchen je einige Tonnen Weichkäse gelagert sind. Die durch die Verteilerwand 19 und die Auffangwand 26 erzeugte laminare oder turbulenzarme Verdrängungsströmung 22 bewirkt nun, dass ein ausgezeichneter Austausch der Produktfeuchte mit der Luftfeuchte und höchstens eine geringfügige Erwärmung der Sekundärluft 28 um ein paar Zehntel °C stattfindet. Durch die relativ langsame und gleichmässige Verdrängungsströmung ist ausserdem gewährleistet, dass es kein Kondenswasser im Behandlungsraum 4, 4', 4'' gibt, so dass der Reifeprozess der Käselaibe im Behandlungsraum 4, 4', 4'' - im Gegensatz zu der herkömmlichen Klimatisierung mit einer teilweise um ein Vielfaches grösseren Strömungsgeschwindigkeit der Luft, bei welcher grössere Temperaturunterschiede auftreten und es somit zu lokaler Kondensbildung führen kann - kaum merklich beeinflusst wird. Bei der oben beschriebenen Klimatisierung der einzelnen Behandlungsräume 4, 4', 4'' hat es sich ergeben, dass weniger Energie durch die Klimaanlagen für den Reifeprozess erforderlich ist. Ferner läuft der Reifeprozess schneller ab und gibt es weniger Schwund der Käselaibe. Auch kann festgestellt werden, dass bis zu 25 % weniger Impfstoff in der Form von Schimmelkulturen gebraucht wird. Durch die Gleichmässigkeit des Klimas in den Behandlungsräumen 4, 4', 4'' wird eine hohe und gleichmässige Produktequalität erreicht. Zu diesem Zweck können zusätzlich die Wände und die Decken der Behandlungsräume 4, 4', 4'', die Verteilerwand 19 und die Auffangwand 26 gereinigt werden, bevor neue Käselaibe aufgestapelt und zur Reife gebracht werden. Insbesondere erlauben die dargestellte Ausbildung der Verteilwand 19 und der Auffangwand 26 eine für Lebensmittelbetriebe erforderliche exakte und leicht kontrollierbare Reinigung.

[0015] Es versteht sich für den Fachmann, dass das obenerwähnte Verfahren und die zugehörige Vorrichtung auch für andere biologische Produkte zur Anwendung gelangen können. Insbesondere sind die Zucht von Pilzen, vorzugsweise Champignons, und die Zucht von tropischen Pflanzen zu nennen. Wie beim Reifeprozess von auf den horizontalen Lagerflächen 30 gestapelten Käselaiben, sind die biologischen Produkte vorzugsweise mit ihren kleineren Angriffsflächen quer zur Verdrängungsströmung ausgerichtet, damit so wenig wie möglich Turbulenzen durch die auf den Gestellen 29 gelagerten biologischen Produkte entstehen und immer noch eine turbulenzarme Verdrängungsströmung 22 in der Nähe der Auffangwand 26 verbleibt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Klimatisierung eines Behandlungsraumes (4, 4', 4'') für biologische Produkte, bei welchem klimatisierte Luft (21) mit einer vorbestimmten Temperatur, Luftgeschwindigkeit und Luftfeuchte in den Raum eingeblasen und Luft (28) aus dem Raum abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsraum (4, 4', 4'') im wesentlichen über seinen gesamten Querschnitt in einer turbulenzarmen Verdrängungsströmung (22) einheitlich mit klimatisierter Luft durchsetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft den Behandlungsraum (4, 4', 4'') horizontal durchsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die biologischen Produkte mit den kleineren Angriffsflächen quer zur Strömungsrichtung (22) der Luft ausgerichtet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die biologischen Produkte auf Gestelle (29) mit horizontalen, übereinanderliegenden Lagerflächen (30) im Behandlungsraum (4, 4', 4'') aufgestellt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die biologischen Produkte Käselaibe sind, welche mit klimatisierter Luft (21) von konstanter Temperatur zwischen 10 und 15 °C, konstanter Luftfeuchte zwischen 85 und 99 %rF und konstanter Strömungsgeschwindigkeit zwischen 5 und 25 cm/Sek beaufschlagt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Behandlungsraum (4, 4', 4''), einer Klimaanlage (3, 3', 3''), einer von der Klimaanlage zum Behandlungsraum führenden Zuführleitung (12) und einer vom Behandlungsraum zur Klimaanlage führenden Abführleitung (13), dadurch gekennzeichnet, dass eine an der Zuführleitung (12) angeschlossene Luftverteilkammer (20) zwischen einer ersten Innenwand (18) des Behandlungsraumes und einer ebenen luftdurchlässigen Verteilerwand (19) gebildet ist, und dass eine an der Abführleitung (13) angeschlossene Luftabsaugkammer (27) zwischen einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Innenwand (25) des Behandlungsraumes und einer ebenen luftdurchlässigen Auffangwand (26) gebildet ist, wobei die Verteilerwand (19) und die Auffangwand (26) im wesentlichen dem Querschnitt des Behandlungsraumes (4, 4', 4'') entsprechen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerwand (19) und die Auffangwand (26) parallel zueinander sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerwand (19) und/oder die Auffangwand (26) aus mehreren parallelen Teilwänden bestehen, die zusammen den Querschnitt des Behandlungsraumes (4, 4', 4'') entsprechen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerwand (19) mindestens zwei parallele Siebflächen (23, 24) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerwand mehrere auswechselbare Paneele (34) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die auswechselbaren Paneele (34) mittels Schnellspannverschlüsse (35) miteinander verbunden sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangwand (26) eine Sieblochfläche mit Sieblöchern (41) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangwand (26) aus mehreren eine Sieblochfläche mit Sieblöchern (41) aufweisenden Türen (40) besteht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Behandlungsraum (4, 4', 4'') Gestelle (29) mit horizontalen, übereinanderliegenden Lagerflächen (30) vorgesehen sind.

Zeichnung