用于天然产品的烘烤模块和生产线及其用途的制作方法

本发明涉及烘烤模块领域，所述烘烤模块用于烘烤天然产品，特别是豆类、谷物、种子和坚果，更优选为豆类、种子和坚果。本发明还涉及一种生产线，用于加工天然产品，特别是烘烤豆类、谷物、种子和坚果等，所述生产线包括根据本发明的烘烤模块。此外，本发明还涉及烘烤模块或生产线的用途，所述烘烤模块或生产线用于烘烤天然产品，特别是豆类、谷物、种子和坚果。

背景技术：

1、天然产品的烘烤是一个复杂的过程，必须将某一批次的所有产品进行均匀烘烤。为了实现均匀烘烤，现有技术中已知的烘烤方法和设备要求在气流中或热表面上移动产品或将产品暴露于辐射热中，以使对所有颗粒和产品的整个表面进行均匀加热。产品的移动需要机械装置翻滚、振动、摇晃、旋转或搅拌负载，以保持产品移动。

2、大多数已知的工业烘烤机以连续方式工作，产品颗粒在皮带、振动支架上或通过气流在烘烤过程的不同步骤中移动。烘烤是通过将产品颗粒暴露在可设定温度的热气流中来实现的，从而实现从浅度烘烤到深度烘烤的不同烘烤程度。

3、主要针对每小时较低的产量，有些烘烤机被设计成批量系统。它们的共同点是，产品必须在过程中移动，以达到均匀烘烤效果。这种移动可以通过在圆桶中翻滚产品或通过移动在过程中搅拌产品的臂或桨来实现。

4、在烘烤过程中移动产品本身会对产品造成损坏，如造成产品破损和磨损，这会产生灰尘、废物和破碎颗粒。在产品移动的设备中，磨损和破损会产生灰尘和破碎颗粒，需要清洗和大量的停机时间。此外，用于移动产品的机械装置存在移动部件的磨损和破损情况，需要大量的维护和停机时间。

5、最后，在烘烤过程中需要控制暴露在热中的产品的体积，以避免过度烘烤或烘烤不足。在连续烘烤机中，即产品本身被移动的烘烤机中，由于产品层的积累和减少，烘烤线的启动和关闭阶段可能具有挑战性。

6、本发明的目的在于提出一种新颖的烘烤模块和一种新颖的生产线，允许烘烤产品而无需机械装置在烘烤过程中移动产品本身。因此，本发明的目的也在于减少产品的损坏和浪费，并减少由于灰尘和破碎件造成的清洁时间。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提出一种新颖的烘烤模块和一种新颖的生产线，利用所述烘烤模块和生产线完全克服或至少大大减小了已知系统的上述缺点。

2、根据本发明，这些目的特别是通过两个独立权利要求的要素来实现的。此外，从从属权利要求书和说明书中还可以得到进一步的有利实施例。

3、特别地，本发明的目的是通过烘烤模块来实现的，所述烘烤模块用于烘烤天然产品，特别是豆类、谷物、种子或坚果，所述烘烤模块包括托盘，特别是立方形托盘，用于容纳待烘烤产品，其中所述托盘包括呈倒置截头棱锥形式的底部，在所述倒置截头棱锥的较大基底上覆盖有栅格，其中所述栅格的网眼足够小以使得在所述待烘烤产品被放置在所述栅格上时能够保持所述待烘烤产品，所述托盘还包括与倒置截头棱锥相对的开口，所述开口被配置为将待烘烤产品引入所述托盘，所述托盘还包括位于所述倒置截头棱锥的较小基底上的空气入口，所述烘烤模块包括用于通过所述入口将热空气供应到所述托盘中的第一装置，其中，所述入口和用于供应热空气的所述第一装置被配置为针对每1米待烘烤产品的高度和每1平方米倒置截头棱锥的较大基底表面积以至少4000m3/小时的速率提供热空气流，其中，用于供应热空气的所述第一装置被配置为在105℃至250℃的温度范围内供应空气，优选是在115℃至200℃的温度范围内供应空气，优选是在125℃至170℃的温度范围内，特别是在135℃至150℃的温度范围内供应空气。

4、发明人已发现，有必要在托盘中对产品进行均匀烘烤，用于在上述温度范围内针对每1米待烘烤产品的高度和每1平方米倒置截头棱锥的较大基底的表面积以至少4000m3/小时的速率提供热空气。由于所述烘烤模块，可以均匀地烘烤大量天然产品，而无需通过热空气流或通过另一种热源来移动产品本身。这是有利的，因为这避免了对产品的损害以及灰尘和破碎件的产生。此外，由于烘烤过程是“分批”进行的(一批是托盘中的产品数量)，因此提高了产品的可追溯性。重要的是要注意，尽管托盘是烘烤模块的一部分，但托盘被配置为可以与模块分离以将产品运送到另一模块，例如冷却模块。

5、优选的烘烤天然产品是树生坚果、地面坚果、谷物和食用种子以及豆类。

6、“树生坚果”包括任何种类的树生坚果，例如杏仁、榛子、栗子、核桃、山核桃、腰果、夏威夷果、开心果、松仁和巴西坚果。优选地，树生坚果是杏仁、榛子、山核桃、腰果、夏威夷果和开心果。

7、“地面坚果”包括任何一种地面坚果，例如花生和虎坚果。优选地，地面坚果是花生。

8、“谷物及可食用种子”包括任何种类的谷物及可食用种子，例如藜麦、苋菜、玉米、稻米、小麦、荞麦、燕麦、麦芽、南瓜籽、奇亚籽、芝麻籽及葵花籽。优选地，谷物和可食用种子包括葵花籽、芝麻籽、燕麦、麦芽和南瓜籽。

9、“豆类”包括任何种类的豆类，例如大豆、芸豆、鹰嘴豆、普通豌豆、蚕豆、利马豆、羽扇豆、绿豆、树豆和红花菜豆。

10、在本发明的实施例中，烘烤模块是用于烘烤可可豆的模块。如果烘烤可可豆，优选地采用105℃至135℃的烘烤温度，更优选地采用112℃至130℃的烘烤温度。

11、在本发明的实施例中，烘烤模块是用于烘烤咖啡豆的模块。如果烘烤咖啡豆，最好采用较高的烘烤温度，即200℃-250℃范围内的温度。

12、在本发明的另一个实施例中，根据待烘烤的天然产品的物理特性，例如体积密度和几何形状，用于供应热空气的入口和第一装置被配置为针对每1米待烘烤产品的高度和每1平方米倒置截头棱锥的较大基底表面积以至少4000m3/小时的速率提供热空气流。

13、在本发明的第一优选实施例中，烘烤模块包括用于覆盖开口的盖，其中盖包括用于将热空气从托盘中引导出来的出口。这是有利的，因为盖允许减少热损失，从而减少烘烤时间。此外，通过将托盘的内容物与环境隔离，所述盖允许增加烘烤过程中的重现性。

14、在本发明的第二优选实施例中，托盘的盖包括密封件，优选为可充气密封件，以允许盖和托盘的紧密连接，从而迫使气流通过产品。在本文中，“气密”是指空气损失低于5体积百分比，优选地低于2体积百分比，优选地低于1体积百分比。由于盖和托盘之间的紧密连接，在烘烤过程中至少可以改变一次气流方向，气流方向可以从上到下或反之亦然。这有利于对托盘的全部负载进行均匀烘烤，从而进一步提高产品的均匀性。

15、因此，烘烤模块有利地包括用于反转热空气流动方向的装置。

16、在本发明的另一个优选实施例中，烘烤模块包括用于调节将供应到托盘中的热空气的温度的装置。这允许根据例如托盘中产品的类型和/或数量执行不同的烘烤配方。

17、在本发明的又一个优选实施例中，烘烤模块包括用于测量托盘内温度的温度传感器。这允许控制烘烤过程的温度。

18、在本发明的另一个优选实施例中，烘烤模块包括用于测量托盘内湿度水平的湿度传感器。这允许在烘烤过程中控制湿度。

19、在本发明的又一个优选实施例中，用于调节热空气温度的装置被配置为从温度传感器和/或湿度传感器接收数据，并根据所接收的数据调节待供应到托盘中的热空气的温度。

20、在本发明的另一个优选实施例中，用于向托盘供应热空气的第一装置包括速度可变的输送风扇，以根据托盘中产品的密度来调节气流。

21、在本发明的另一个优选实施例中，烘烤模块包括速度可变的风扇，以调节通过出口离开托盘的气流。

22、在本发明的另一个优选实施例中，入口连接到空气过滤器，特别是hepa过滤器。

23、在本发明的另一个优选实施例中，入口包括密封件，优选为可充气密封件，以允许入口和托盘的紧密连接，从而迫使气流通过产品。在本文中，“气密”是指空气损失低于5体积百分比，优选地低于2体积百分比，优选地低于1体积百分比。由于盖和托盘之间的紧密连接，在烘烤过程中至少可以改变一次气流方向，气流方向可以从上到下或反之亦然。这有利于对托盘的全部负载进行均匀烘烤，从而进一步提高产品的均匀性。

24、在另一个优选实施例中，特别是在包括一个以上烘烤模块的较大生产线中，每个烘烤模块的管道均包括密封件，所述密封件优选地被配置为，一旦所述托盘被放置于所述管道处，则所述密封件就能够膨胀，以使每个管道和一个或多个托盘之间的连接具有气密性。在本文中，“气密”是指空气损失低于5体积百分比，优选地低于2体积百分比，优选地低于1体积百分比。这允许在烘烤过程中至少可以改变一次气流方向，气流方向可以从上到下或反之亦然。在气流从托盘底部的空气入口通过托盘后，空气然后通过托盘盖的出口排空。或者，空气可以通过托盘盖的出口推入托盘中，并通过托盘底部的入口排空。

25、在本发明的另一个实施例中，烘烤模块的入口和管道都包括密封件，优选为可充气密封件。

26、在本发明的另一个优选实施例中，生产线的每个烘烤模块的入口和管道均包括密封件，优选为可充气密封件。在本发明的更优选实施例中，生产线的每个烘烤模块的托盘的盖也包括密封件。

27、在第二方面，本发明的目的通过天然产品的生产线来实现，所述天然产品特别是种子、谷物、豆类和坚果，更优选为种子、豆类和坚果，其中所述生产线包括预热模块，用于将天然产品加热到40℃至120℃，优选为60℃至90℃，特别是70℃至80℃，冷却模块，用于将产品冷却到环境温度，以及位于预热模块和冷却模块之间的根据本发明的烘烤模块，其中生产线包括用于将容纳产品的托盘从预热模块移动到烘烤模块并从烘烤模块移动到冷却模块的装置。例如，这种装置可以是带变频器的电动链式输送机。

28、如果预热模块和/或冷却模块还配备有密封件以及用于反转热空气流动方向的装置，则这些模块中的热空气流动方向也可以反转。

29、在本发明的生产线的实施例中，预热模块和冷却模块中的流动方向分别为从下到上。

30、在本发明的特殊实施例中，预热模块中的空气在顶部被吸出，而不是从底部被推到顶部。

31、在本发明的优选实施例中，所述生产线的模块中的至少一个模块由不锈钢制成。在特别优选的实施例中，这种生产线中的所有模块都由不锈钢制成。

32、根据本发明的生产线允许包括预热、烘烤和冷却步骤的天然产品的完整加工过程，而不需要运输待生产的产品本身。这样可以避免产品的损坏以及灰尘和破碎件的产生。

33、在本发明这方面的第一优选实施例中，生产线包括位于预热模块和烘烤模块之间的巴氏灭菌模块，所述巴氏灭菌模块用于对产品进行巴氏灭菌。由于巴氏杀菌模块，产品可以在巴氏杀菌后进行烘烤。

34、在生产线的第二优选实施例中，巴氏杀菌模块和一个或多个烘烤模块位于洁净室区域中。

35、在本发明这方面的另一个优选实施例中，预热模块包括用于将热空气供应到托盘中的第二装置，其中第二装置被配置为通过托盘的入口供应温度为40℃至120℃、优选是60℃至90℃、特别是70℃至80℃的空气。这允许对产品进行均匀预热。

36、在本发明这方面的另一个优选实施例中，冷却模块包括用于将冷却空气供应到托盘中的装置，其中用于供应冷却空气的装置被配置为通过托盘的入口供应温度为15℃至35℃的空气。这允许对产品进行均匀冷却。

37、在本发明这方面的又一个优选实施例中，生产线包括控制器，用于调节由预热模块、烘烤模块和冷却模块供应到托盘中的空气的温度。这允许完全控制不同模块中的温度条件。

38、在本发明这个方面的另一个优选实施例中，控制器被配置为控制用于在模块之间移动托盘的装置。这允许控制产品在每个模块中停留的时间。

39、在本发明这方面的又一个优选实施例中，预热模块、冷却模块和烘烤模块各自包括用于覆盖托盘开口的单独的盖，其中所述盖具有用于将空气从托盘中引导出来的出口。这使得每个模块的处理时间最小化。

40、目前，在所述生产线上，每小时可以烘烤多达6吨的天然产品，由此初始天然产品的湿度大约在其总重量的4-10重量百分比的范围内。

41、本发明中，包括预热模块、巴氏杀菌模块、烘烤模块和冷却模块的生产线(总长；9.8米；总宽度：4.8米)也是可持续的，因为生产能力为每小时1吨的生产线的最大占地面积是47平方米。

42、为了进一步增加烘烤模块和生产线的可持续性，使用的空气至少部分地再循环。在其中一个实施例中，有利地，空气在离开烘烤模块之后并在将其至少部分地带入预热模块之前被干燥。

43、本发明还涉及具有上述参数设置的烘烤模块的使用，以及具有上述参数设置的生产线的用途，所述生产线用于天然产品的烘烤，特别是用于豆类、谷物、种子或坚果的烘烤，更优选地用于具有上述参数设置的豆类、种子、树生坚果或地面坚果的烘烤。