Anmelden Anmelden

Dokumentation Durchlauf-Pasteur

Aus Saftstraße

Wechseln zu: Navigation, Suche

Info

Der hier vorgestellte Pasteur wird genutzt um frisch gepressten Saft haltbar zu machen. Dazu läuft der Saft aus einem Vorratstank durch eine Edelstahlspirale, die in einem Kessel mit kochendem Wasser hängt. Auf diese Weise wird der Saft schnell - und somit ohne größere Qualitätsverluste - auf ca. 78 Grad erhitzt und kann kontinuierlich abgefüllt werden.

Waschkessel (DDR Fabrikat)
Der Pasteur ist als Aufsatz für einen mit Festbrennstoffen befeuerten Waschkessel konstruiert, da Holz vor Ort meist als günstige Energiequelle zur Verfügung steht. Wir haben uns an den Standardmaßen des DDR-Fabrikats WK-100 orientiert (Deckeldurchmesser: 650mm, Tiefe: 400mm; auch Fabrikate anderer Länder entsprechen diesen Maßen).

Kosten, ca. 300€ (Stand 2014) ohne Werkstatt-/Energiekosten

  • ca. 80 € Edelstahlrohre für 2x6m
  • ca. 60 € Edelstahlbleche 2000x1000
  • ca. 50€ Zubehör (2x Thermometer, 2x Hähne, Gewinde)
  • ca. 100€ Kessel gebraucht (z.B. via Ebay-Kleinanzeigen, Kleinanzeigenteil Lokalzeitung)

Abmessungen/Gewicht

  • Aufsatz: ca. 650mm*850mm
  • Gesamtgewicht Aufsatz ca. 25kg

Leistung

  • 300 Liter/Stunde bei optimaler Befeuerung des Kessels
  • Betrieb: Befeuerung mit trockenem Scheitholz

Bauzeit

  • ca. 3 Tage mit 2 Leuten in normal ausgestatteter Schlosserei

Materialien & Werkzeuge

Materialien

  • Rohre: 2 x 6000mm, 22mm (Außendurchmesser)*1,2mm(Stärke) V4A Edelstahl - Materialnummer. 1.4401,(wir haben allerdings Edelstahl mit der Materialnummer 1.4521 verwendet; in der Praxis zeigte sich, dass diese Rohre schneller knickten )
  • Bleche: 2 x 1000mm x 2000mm, 1mm Stärke, V2A Edelstahl, Materialnummer. 1.43.01
  • Fernthermometer mit Fühler zur Messung der Kesseltemperatur, z.B. über Ki-wi-tec
  • 2 Stk. 3/4 Zoll Edelstahlkugelhahn (zur Vorregelung und zum Abfüllen)
  • Silikonschlauch (0,3..0,8m)

für Abfüllstation:

  • Infrarot- oder Bratenthermometer zur Kontrolle der Pasteurisiertemperatur
  • Halterung für Bags (z.B. aus Aluminium 500x70*8 mm)
Holzwickelkorpus eingespannt in einer Drehbank
Holzwickelkorpus eingespannt in einer Drehbank

Werkzeug zum Biegen des Edelstahlrohrs

Das Biegen der Bögen für Saftzu- und -ablauf erfolgt mit einem 22mm-Rohrbiegerät (z.B. für Schraubstock Rothenberger ROBEND).

Da uns kein Spezialwerkzeug zum Wickeln der Spirale zur Verfügung steht, wurde ein Holzwickelkorpus entwickelt. Der Durchmesser des Korpus wurde ca. 5 cm kleiner als der gewünschte Spiralendurchmesser gewählt, da die Spirale nach dem Biegen "aufgeht". Die Oberfläche des Holzzylinders muss rund sein, da kleinste Unebenheiten zum Knicken des Rohrs führen. Optional können Abstandshalter auf den Zylinder geschraubt werden, um gleichmäßige Windungsabstände zu erhalten. Das Rohr lässt sich kalt biegen, auch ohne Sandfüllung bleibt dabei ein hinreichend runder Rohrquerschnitt erhalten.

Werkzeuge zum Schneiden von Edelstahlblech

  1. Flex (gerade Schnitte, entgraten)
  2. Blechschere (kurze gerade Schnitte)
  3. Plasmaschneider (runde Schnitte)
  4. hydraulische Lochstanze (22mm Rohranschlüsse)

Entwicklung und Pläne

SketchUP-Dateien:

Bauanleitung

Bau der Edelstahlspirale

Saftzulauf im Rohrbiege-Gerät (fertig)
Saftzulauf im Rohrbiege-Gerät (fertig)
Zwei Bögen am Anfang des Rohrs (Saftzufluss)
Zur Herstellung des Saftzuflusses wird mit etwa 55 cm überstehendem Rohr ein 90° Bogen ausgeführt, an welchem im rechten Winkel versetzt ein 180° Bogen unmittelbar anschließt. Biegeradius ist 85 mm. So ist bei ca. 40 cm Spiralendurchmesser gewährleistet, dass der Zufluss zentrisch in der Spirale liegt. 
Rohrspirale zusammenfügen (bei Verschweißen nach Wickeln)
Verbinden zweier 6m Rohrlängen
Bei entsprechender Rohrqualität ist ein Verschweißen zweier Rohrlängen vor dem Wickelvorgang möglich, ohne dass die Schweißnaht beim Wickeln reißt. Bei der Sorte 1.4401 war das im Rahmen unserer Tests möglich, bei der Sorte 1.4521 riss die Schweißnaht, so dass beide Rohrlängen separat gewickelt und dann zu einer Spirale zusammengeschweißt werden mussten.
Fertige Spirale über Kessel
Fertige Spirale über Kessel
Wickeln der Spirale

Der Wickelkorpus besitzt eine Bohrung durch die Drehachse, durch dass der Saftzufluss gesteckt wird. Um den Mantel verteilt sind radiale Bohrungen zum Ansetzen von Hebeln angebracht (z.B. Stahlrohr). Der Wickelkorpus wird drehbar gelagert, z.B. in einer Drehbank. Vorteilhaft ist, das einlaufende Rohr während des Wickelvorgangs elastisch gegenzuhalten, z.B. von einer kräftigen Person. Ein Gegendrücken mit Anpressrollen führte im Versuch zum Einknicken des Rohrs. Es werden 7-8 Windungen gewickelt. Rohrlänge und Größe des Waschkessels sind hier die begrenzenden Faktoren. Es sind ca. 40 cm Überstand zu belassen, um die Bögen für den Abfluss zu biegen.

Zwei Bögen am Ende des Rohrs (Abfluss)

Ausführung zweier rechtwinklig versetzter 90° Bögen.

Nacharbeiten

Das Zentrieren des Saftzuflussrohrs ist durch Ansetzen des Biegegeräts an entsprechenden Punkten in der ersten Wicklung der Spirale nachträglich möglich. Das Ausflussrohr sollte radial in Richtung Saftzuflussrohr (Mitte der Spirale) weisen. 


Bau des Vorratstanks

Boden mit Ablaufvertiefung wird geschweißt
Boden mit Ablaufvertiefung wird geschweißt
Mantel in Rundbiegemaschine
Vorratstank; Boden gepunktet, noch nicht abgeschweißt
  1. Zuschnitt der Bleche für Aufsatz auf Basis von Schnittplan (siehe Entwicklung und Pläne).

    Boden wird mit Plasmaschneider mittels Haltevorrichtung um zentrische Bohrung kreisrund ausgeschnitten.
  2. Tortenstück wird herausgeschnitten, um Vertiefung für mittigen Ablauf zu erhalten (siehe Abbildung)
  3. Boden wird geschweißt: Dazu liegt er auf dem Waschkessel und ist in der Mitte beschwert, so dass die zu verbindenden Kanten beieinander liegen (siehe Abbildung). Stanzen von mittigem Abflussloch 22mm (Grat nach oben)
Durchlass des Saftabflusses durch Abstandsring mit Lochstanze
  1. Mantel wird gebogen mittels 3-Walzen-Rundbiegemaschine (siehe Abbildung), vorher die Enden manuell vorbiegen
  2. Verschweißen des Mantels, Mantel auf Boden schweißen. Abflussrohr mit Weinkorken verschließen, Dichtigkeitsprüfung durchführen
  3. Abstandsring ca. 16 cm hoch unter Vorratstank schweißen (Punkten reicht, muss nicht dicht sein).
  4. Ca. 3 cm unter dem Niveau in der Mitte des Vorratstanks Loch (22mm) in den Abstandsring für Saftablauf der Rohrspirale stanzen.

Zusammenbau

Rohrspirale einpassen
fixierte Spirale (hier mit Schweißdraht)
Pasteurisierer auf Waschkessel
  1. Saftabfluss der Spirale durch den Abstandsring, Saftzufluss in den Ablauf des Vorratstanks stecken. Die Spirale ist mit Drahtklammern zwischen oberster und unterster Windung so zu fixieren, dass sie in den Waschkessel passt.
  2. Das Saftzulaufrohr ist zentrisch auszurichten, ggf. an einzelnen Stellen mit Rohrbiegegerät nachjustieren. Es ist darauf zu achten, dass die Windungen der Spirale eine stetige Steigung aufweisen. Sind "Gefällestrecken" in der Spirale, so kann eingeschlossene Luft die Funktion des Pasteurisierers bis zum Stillstand beeinträchtigen.
  3. Ist die Spirale ausgerichtet, so ist die Trennstelle des Saftzuflussrohrs am Boden des Vorratstanks zu markieren. Die Spirale wird wieder entnommen und das überstehende Saftzuflussrohr abgetrennt. Nach nochmaligem Zusammenstecken kann es von vorratstankseitig angeschweißt werden.
  4. Das Saftablaufrohr kann jetzt ebenfalls eingeschweißt werden. Der überstehende Rohr ist so zu kürzen, dass ein Gewindenippel mit 22mm Innendurchmesser über das Rohr bis an den Abstandsring zu schieben ist. Der Gewindenippel wird zur Stabilisierung verschweißt.
  5. Um einen Bruch der Schweißnähte an den Rohrdurchgängen durch das Blech durch mechanische Belastung z.B. beim Transport des Pasteurisieres zu vermeiden, sollte die Spirale zusätzlich fixiert werden. Das kann z.B. mittels Rohrschelle und Gewindestangen am Saftzuflussrohr geschehen.
  6. Abschließende Dichtigkeitsprüfung, Entfernung von Schweißrückständen mit Schwammkugel.

Bedienungsanleitung

Heizen

Zur Vermeidung von Wärmeverlusten ist dringend anzuraten, den Pasteurisierer windgeschützt zu betreiben. Es empfielt sich, nur trockenes Holz zu nehmen und dies fein zu spalten. Bei einem Durchmesser von 3-5 cm pro Holzstück kann die maximale Leistung aus dem Kessel rausgeholt werden. Es ist durch ein ausreichend langes Ofenrohr sicher zu stellen, dass ausreichend Zug ist und der Abfüllplatz nicht verqualmt und sich keine Rußpartikel absetzen. Der rohe Saft kann sonst einen rauchigen Geschmack annehmen.

Kesseltemperatur

Es ist möglich, über einen an der Spirale befestigten Temperaturfühler die Temperatur des Wasserbads zu messen. Sie kann zur Einschätzung des Feuerungszustandes behilflich sein. Allerdings gelingt es auch nach kurzer Eingewöhnung, anhand der Siedegeräusch akkustisch festzustellen, wie heiß das System ist, bzw. wann wieder Holz nachgelegt werden soll. Bei voller Abfüllleistung liegt die Kesseltemperatur über 90°C. Eine Überhitzung ist nicht möglich, da bei Erreichen des Siedepunktes Dampf entweichen kann.

Die Anheizzeit liegt bei ca. 45-60 Min.

Pasteurisiertemperatur

Die Regulierung der Abfülltemperatur funktioniert durch die Drosselung des Durchflusses mittels Kugelhahn. Es wird daher empfohlen, den Saftablauf des Pasteurs mit zwei Kugelhähnen zu versehen. Der erste regelt "stufenlos" die Temperatur, der nachgeschaltete wird nur in den Betriebszuständen "Auf" oder "Zu" beim Wechsel des Bags / der Flasche verwendet. Sinkt der Füllstand im Vorratstank ab, muss aufgrund des geringeren Drucks der Durchfluss erhöht werden.

Die Spirale fasst ca. 3,5 l Saft. Ist die Kesseltemperatur (Wasserbad) zu gering, kann bei Befüllung eines 5l-Bags keine kontinuierliche Pasteurisiertemperatur erreicht werden. Am Anfang ist der Saft heiß, der letzte Liter, der in den Bag läuft ist dann kälter. Wichtig ist, dass die Temperatur des fertig abgefüllten, im Bag "gemischten" Saftes 78°C oder darüber beträgt. So ist eine gute Haltbarkeit des Saftes gewährleistet. Zu Beginn der Abfüllung empfiehlt es sich, die ersten Liter in einem Topf o.ä. aufzufangen und wieder in den Vorratstank zu geben, bis die Pasteurisiertemperatur erreicht ist. Genauso kann auch verfahren werden, wenn der Saft zu heiß ist (über 90°C) und die Gefahr besteht, dass der Schlauch zu heiß wird.

Die Temperaturmessung im Bag geht am besten berührungslos mittels Infrarotthermometer (ab 35 €). Bei der Flaschenabfüllung funktionieren diese aufgrund der reflektierenden Glasoberfläche nicht so gut, hier kann ein elektronisches Bratenthermometer weiterhelfen.

Komfortabel ist eine (zusätzliche) Messung der Temperatur des Saftstroms in der Abfülleinrichtung. Im Rohr kann über ein T-Stück ein Temperaturfühler eingebaut werden (Achtung: besonderer Reinigungsaufwand!) oder im Silikonschlauch ein Bratenthermometer eingestochen und fixiert werden.

Reinigung

Ist der letzte Saft abgefüllt, lässt man das Feuer einfach ausgehen. Das heiße Wasser kann komfortabel zum Reinigen verwendet werden, wenn der Waschkessel einen Ablauf besitzt.

Ist der letzte Saft aus dem Vorratstank abgelaufen, sollte Wasser eingefüllt werden, bevor Luft in die Spirale eingezogen wird. Zur Reinigung der Spirale werden 3-4 Reinigungskugeln (Durchmesser 22 mm) in das Rohr geschoben und über einen Gartenschlauch Wasser angeschlossen. Der Leitungsdruck schiebt die Kugeln durch die Spirale und befreit sie von Ablagerungen. Dies kann sowohl über den Ablauf des Vorratstanks (passenden Schlauch hineinschieben) als auch über eine Schlauchtülle am Ablauf erfolgen. Danach sollten Flüssigkeitsrückstände aus der Spirale entfernt werden, sodass die Spirale trocken gelagert werden kann. Die Kugelhähne sind vorher zu demontieren und gesondert zu reinigen.

Der Einsatz des Waschkessels ist in regelmäßigen Abständen herauszunehmen und von Ruß zu säubern. Gleiches gilt für die Ofenrohre nach Ende der Saft-Saison. Die Abdichtung des Waschkessels und des  |__ Ofenrohr-Anschlusses gegenüber dem Feuerraum kann durch Auflegen/Anbringen eines Lehm-Wulstes verbessert werden. 

Erweiterungen & Verbesserungen

Optimierung der Rohrspirale

Es liegt die Vermutung nahe, dass durch die Verwendung einer Rohrspirale mit ca. 3,5 l Inhalt in der Abfüllung von 5-Liter-Bags keine gleichmäßige Erhitzung des Saftes erfolgt. Die Pasteurisiertemperatur von 78°C wird erst durch die Mischung von heißem mit weniger heißem Saft im Bag erreicht. Sollte dies als problematisch erachtet werden, so ist über eine größere Spiralen-Länge oder ein größeren Rohr-Durchmesser nachzudenken. Die erprobte Biegetechnik wird wahrscheinlich bei größeren Rohrdurchmessern an ihre Grenzen stoßen.

Erweiterung Y-Hahn-Abfluss

+ Wechselabfüllung möglich 

Erweiterung Heißsaftpuffer

+ kontinuierlicher Durchfluss

+ gleichmäßige Temperatur

- Gefälleverlust, Waschkessel muss aufgebockt werden

Brennraumerweiterung

+ höhere Leistung, größere Holzscheite möglich

durch Distanzring auf Waschkessel:

+ gewonnenes Gefälle für Heißsaftpuffer

- Einfüllen des kalten Saftes nur mit Tritt möglich

oder durch Tieferlegen des Feuerraums (Boden entfernen)