2006 - Untersuchung des Strömungsfeldes in Bratöfen


In der Nahrungsmittelindustrie werden in der Verarbeitung von Braten in der letzten Phase der Zubereitung Bratöfen eingesetzt. In diesen Öfen werden die im vorherigen Prozessschritt gegarten Braten mit Heißluft behandelt. Es wird hierzu eine Mischung aus Umluft (vom Ofenraum abgesaugt) und Frischluft in Heizsystemen auf die erforderliche Brattemperatur erwärmt und über Düsenwände in den Behandlungsraum eingeblasen. Das Ziel dieser thermischen Behandlung ist die Ausbildung einer für das Produkt typischen Kruste. Ein sehr wichtiges Merkmal für die Erfüllung der hohen Qualitätsansprüche ist die gleichmäßige Ausbildung dieser Kruste, die durch die Anordnung der Einblas- und Absaugöffnungen beeinflusst wird. In einer optimalen Konfiguration ist die Wärmestromdiche an der Bratenoberfläche konstant und bewirkt somit ein gleichmäßiges Aufplatzen der Schwarte.

In simulationstechnischen Untersuchungen wurden Detailstudien zum Strömungsfeld in der betreffenden Ofengeometrie durchgeführt. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Ausformung der Düsen für die Reichweite Freistrahlen der Lufteindüsung ein wesentlicher Einflussfaktor ist. Wird im Düsenansatz ein Prägeradius vorgesehen, dann sind aufgrund eines weniger stark ausgeprägten Strömungsabrisses größere Reichweiten zu erwarten (vgl. Abbildung 1).

Abb. 1

 

Da die Braten auf den Rollwägen in mehreren Lagen plaziert sind, ist weiters die vertikale Position der Düsen von großer Bedeutung (vgl. Abbildung 2). In einer verbesserten Düsengeometrie soll diese Abhängigkeit von der Höhe vermindert werden und somit ein weiterer Beitrag zur Qualitätssicherung geleistet werden.

Abb. 2

 

In Zusammenarbeit mit dem Ofenhersteller wird im laufenden Projekt ein Designvorschlag für die Strömungsführung erarbeitet und dieser simulationstechnisch untersucht.

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