DE4036112A1 - Einrichtung zum kontinuierlichen trocknen von stueckigem, granulatfoermigen oder fasrig-blaettrigem gut - Google Patents
Einrichtung zum kontinuierlichen trocknen von stueckigem, granulatfoermigen oder fasrig-blaettrigem gutInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum
kontinuierlichen Trocknen von stückigem, granulatförmi
gen oder fasrig-blättrigem Gut, das in einer Vakuumkam
mer auf einen Bandförderer konvektiv und zusätzlich
durch Mikrowellen erwärmt wird.
Derartige Einrichtungen, die auch als Mikrowellen-
Vakuumtrockner bezeichnet werden, sind beispielsweise
aus der US-PS 40 45 639 oder durch die kommerziell
erhältlichen Trocknungsanlagen der Firmen International
Microwave Industries, Epone, Frankreich oder Zschokke-
Wartmann, Döttingen, Schweiz bekannt.
Mit derartigen Einrichtungen können beispielsweise
pumpfähige Konzentrate von Obst- oder Gemüsesäften,
Kakaogetränken sowie Extrakte vom Tee, Kaffee, Arznei
pflanzen, Fleisch oder Enzyme industriell getrocknet
werden. In jüngster Zeit wird auch verstärkt versucht,
Obst und Gemüse in stückiger Form mit derartigen Ein
richtungen zum kontinuierlichen Trocknen zu verarbei
ten. Hierzu ist in einem Vortrag von F. W. Hauri und J.
C. Aigeldinger, der auf der Achema 1988 mit dem Titel
"Neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Vakuumbandtrock
nung" gehalten ist, vorgeschlagen worden, stückige
Obst- bzw. Gemüseteile auf einem konventionellen Warm
luftbandtrockner vorzutrocknen und die Nachtrocknung in
einem Mikrowellenbandtrockner durchzuführen. Sämtlichen
bekannten Einrichtungen zum kontinuierlichen Trocknen
vom stückigem, granulatförmigen oder fasrig-blättrigem
Gut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist
jedoch gemeinsam, daß in der Vakuumkammer ein Druck von
ca. 13 hPa bis 60 hPa im Übergangsgebiet von Fein- zu
Grobvakuum, aufrecht erhalten wird. Weiterhin erfolgt
bei den bekannten Einrichtungen gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 der Energieeintrag in das System,
der die Wasserverdampfung bewirkt, ausschließlich über
Mikrowellen. Die Mikrowellen werden dabei beispielswei
se über einen Hohlleiter, einem Kreispolarisator, einen
kegeligen Hornstrahler und eine konvexe Linse aus
Polyethylen in den Trockner eingespeist. Die Gleichmä
ßigkeit des Mikrowellenfeldes über die Bandbreite wird
dabei durch die konvexe Linse, die zusätzlich auch zur
Vakuumabdichtung dient, sowie gegebenenfalls durch die
parallele Anordnung zweier Mikrowellen-Quellen er
reicht.
Eine Einrichtung zum kontinuierlichen Trocknen gering
fügig anderer Bauart ist in der GB-20 71 833 A be
schrieben. Diese Einrichtung kann insbesondere zur
Trocknung von pumpfähigen, wärmeempfindlichen Materia
lien und Nahrungsmitteln verwendet werden, wobei das
Produkt gleichzeitig auf mehrere, übereinander liegende
Bänder aufgegeben wird. Der Energieeintrag in das Sys
tem erfolgt gemäß dieser Offenlegungsschrift in der
Vortrocknungszone über Kontaktwärmeplatten und in der
Haupt- und Nachtrocknungszone durch Mikrowellen. Auch
bei dieser Einrichtung liegt der Betriebsdruck bei ca.
13 hPa. Die Einspeisung der Mikrowellenenergie erfolgt
wiederum über einen Hohlleiter, einen Modenrührer und
ein ebenes Teflonfenster. Um die erforderliche Gleich
mäßigkeit des Mikrowellenfeldes im Trockner sicherzu
stellen, werden gemäß dieser Offenlegungsschrift u. a.
24 einzelne Mikrowellenquellen und sechs Modenrührer
verwendet.
Diese bekannten Einrichtungen zum kontinuierlichen
Trocknen von stückigem, granulatförmigem oder fasrig
blättrigem Gut haben damit eine Reihe von Nachteilen:
Der Aufwand, um bei einer kontinuierlich arbeitenden
Anlage ein Vakuum im Übergangsgebiet von Fein- zu Grob
vakuum aufrechtzuerhalten ist vergleichsweise groß.
Darüberhinaus ist bei Anlagen, in denen die Energiezu
fuhr nahezu ausschließlich über Mikrowellen erfolgt,
die Energieausnutzung ungünstig, da in Mikrowellenröh
ren die teure Elektroenergie nur zu 50% in nutzbare
Hochfrequenzenergie umgewandelt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich
tung zum kontinuierlichen Trocknen von stückigem, gra
nulatförmigen oder fasrig-blättrigem Gut anzugeben, die
einen großen Wirkungsgrad aufweist und bei der das zu
trocknende Gut effektiv getrocknet wird, ohne daß eine
Schädigung und/oder Geschmacksverschlechterung bei
spielsweise von Lebensmitteln erfolgt.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im
Patentanspruch 1 angegeben. Erfindungsgemäß sind in der
Vakuumkammer mehrere Bandförderer übereinander und
überlappend derart angeordnet, daß das zu trocknende
Gut sowohl aus der Einbringschleuse auf den ersten
Bandförderer als auch von einem Bandförderer zum näch
sten derart abgeworfen wird, daß es umgeschichtet wird.
Darüberhinaus weist jeder Bereich, innerhalb dessen das
zu trocknende Gut durch einen Bandförderer gefördert
wird, wenigstens eine Zone, in der ein Gasstrom von
oben nach unten oder in umgekehrter Richtung durch das
Gut geleitet wird, und wenigstens eine Zone auf, in der
das Gut von Mikrowellen beaufschlagt wird.
Diese erfindungsgemäße Ausbildung hat eine Reihe von
Vorteilen:
Durch die Aufteilung der Trocknungszone in zwei Zonen
ist es möglich, den Energieeintrag wesentlich oder
hauptsächlich konvektiv über im Kreislauf geführte,
entfeuchtete und wiedererhitzte Luft oder Inertgas
durchzuführen. Dabei kann das auf insbesondere perfo
rierten Bändern (Anspruch 2), die bevorzugt Teflonbän
der bzw. Teflon-beschichtete Bänder sind (Anspruch 3)
geförderte zu trocknende Gut vom Gasstrom von oben nach
unten oder in umgekehrter Richtung durchströmt werden.
Da der Energieeintrag zumindest wesentlich konvektiv
erfolgt, ist es erforderlich, im Grobvakuumbereich zu
arbeiten; es wird bevorzugt in einem Druckbereich zwi
schen ca. 80 hPa und 300 hPa gearbeitet (Anspruch 11).
Bei feuchtem Gut dient die eingespeiste Mikrowellen
energie in der Vortrocknungszone, d. h. dem der Ein
bring-Schleuse nachgeordneten Band hauptsächlich der
Qualitätsverbesserung des zu trocknenden Guts durch
strukturbildende Effekte, aber auch zur Verlängerung
der Phase der Oberflächenverdampfung. Auf den nachfol
genden Bändern unterstützt die eingespeiste Mikrowel
lenenergie die konvektive Trocknung und verkürzt insbe
sondere den sogenannten Trocknungsschwanz.
Da erfindungsgemäß die Energieeinspeisung zumindest
wesentlich konvektiv erfolgt, wird der Anteil der ver
gleichsweise teuren Mikrowellenenergie reduziert.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü
chen angegeben:
In jedem Falle ist es bevorzugt, wenn gemäß Anspruch 4
die Fördergeschwindigkeit der Bandförderer einstellbar
ist, da dann der Produktdurchsatz geregelt und der
Energieeintrag durch Trocknungsgas und Mikrowelle dem
Trocknungsverlauf in den einzelnen Zonen angepaßt wer
den kann.
Durch die im Anspruch 5 gekennzeichnete Weiterbildung,
bei der eine druckdichte Doppelkammer-Schleuse zum
Einschleusen des Gutes vorgesehen ist, wird die zur
Aufrechterhaltung des Vakuums benötigte Energie weiter
verringert. Hierzu tragen auch die Merkmale der Ansprü
che 9 und 10 bei, durch die die "Undichtigkeiten" beim
Ausschleusen des Gutes verringert werden.
In den Ansprüchen 6 bis 8 sind Merkmale angegeben, die
das Umschichten des Gutes zwischen den einzelnen För
derern bzw. das Aufbringen des Gutes auf den ersten
Förderer in vorteilhafter Weise ermöglichen.
Die in den Ansprüchen 12 bis 18 angegebenen Merkmale
erlauben nicht nur die Aufteilung der Vakuum-Kammer in
mehrere Trocknungszonen (Anspruch 12), sondern auch die
effektive Energieausnutzung in jeder Trocknungszone,
ohne daß Feuchtigkeit von einer Trocknungszone in die
nächste verschleppt werden würde.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung ist es von
besonderem Vorteil, wenn das Einbringen der Mikrowel
lenstrahlung anders als bei bekannten Systemen erfolgt:
Gemäß Anspruch 17 erfolgt die Einspeisung der Mikrowel
len über einen Hohlleiter, ein ebenes vakuumdichtes
Fenster, das bevorzugt aus Teflon besteht (Anspruch 18)
und über einen speziell gestalteten Hornstrahler, der
sich im inneren des Trockners, also im Vakuumbereich
befindet. Die Gleichmäßigkeit des elektrischen Feldes
über die Breite des Förderbandes wird durch die an die
Mikrowellenfrequenz - beispielsweise 2450 MHz - ange
paßten Hornstrahler sowie die parallele Anordnung mehre
rer Hornstrahler erreicht.
In jedem Falle hat die erfindungsgemäße Ausbildung eine
Reihe von Vorteilen:
Da die Trocknung wesentlich unter Vakuum erfolgt, kön
nen die Temperaturen des zu trocknenden Guts niedrig
gehalten werden. Aufgrund des konvektiven Kreislauf
systems tritt keine Emission von Geruchsstoffen oder
gefährlichen Dämpfen auf. Durch die erfindungsgemäß
verwendeten Mikrowellen-Hornstrahler sowie aufgrund der
turbulenten Durchströmung des Produktes mit Luft bzw.
Inertgas erfolgt eine gleichmäßige Trocknung. Bei Ver
wendung von Inertgas tritt keine oxidative Verderbsre
aktion bei Lebensmitteln auf.
Da die Vakuumanlage im Grobvakuum-Bereich betrieben
wird, sind sowohl die Energie- als auch die Investi
tionskosten gering.
Da ein Gasstrom für den Abtransport des Wasserdampfes
sorgt, tritt keine Kondensation im Trockner auf. Dar
überhinaus ist der benötigte Mikrowellenenergie-Eintrag
gering, da die Mikrowellen während der Hauptrocknungs
phase nicht zur Wasserverdampfung, sondern hauptsäch
lich zur Strukturverbesserung im Produkt verwendet
werden. Dennoch wird die Endtrocknungsphase durch den
Einsatz von Mikrowellenenergie stark verringert.
Letztlich wird die Produktqualität (Rehydratation,
Textur) durch die teilweise konvektive und teilweise
Mikrowellentrocknung verbessert, da die Trockner mit
Mikrowellen zur Schaffung bzw. Aufrechterhaltung eines
offenen Porensystems beitragen und wichtige Inhalts
stoffe, wie beispielsweise Vitamine erhalten und eine
hohe Überlebensrate von Fermenten etc. sichern.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des
allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs
beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla
risch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der
Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten er
findungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen
wird. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Einrichtung zum kontinuierlichen Trocknen,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 darge
stellte Einrichtung bei I-I,
Fig. 3 schematisch eine Darstellung zur Betriebsweise
dieser Einrichtung, und
Fig. 4 einen Querschnitt bei II-II in Fig. 1.
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Einrichtung
weist eine Doppelkammerschleuse (1) auf, mittels derer
das stückige, granulatartige oder blättrig-fasrige zu
trocknende Gut in eine druckdicht ausgeführte Trockner
röhre (2) eingebracht werden kann. In der Trocknerröhre
(2) befinden sich mehrere - bei dem gezeigten Ausfüh
rungsbeispiel zwei - hintereinander geschaltete, per
forierte und mit Teflon beschichtete endlose Glasfaser
gewebebänder (4), die von stufenlos regelbaren Getrie
bemotoren (3) angetrieben werden. Ein spezieller Aufga
betrichter (17), ein Abstreifer (18) und eine pflugarti
ge Verteilvorrichtung (19) sorgen dafür, daß das Pro
dukt gleichmäßig in einer festgelegten Schichthöhe über
die Breite des ersten Bandes, des sogenannten Aufgabe
bandes verteilt wird. An jeder Bandübergabestelle wird
das Produkt umgeschichtet. An den Bändern (4) anhaften
de Produkt-Teilchen werden an der Unterseite eines jeden
Bandes von einer speziellen Reinigungsvorrichtung (5),
die beispielsweise aus einer rotierenden Kunststoffbür
ste und einem Kunststoffschermesser bestehen kann,
entfernt. Jedes Band wird durch Abschottungsplatten (7)
in ein oder mehrere Trocknungszonen eingeteilt wobei in
jeder Zone ein Hochdruckventilator oder ein Rootsgeblä
se (8) Luft oder Inertgas derart umwälzt, daß das Pro
dukt wahlweise von unten nach oben oder in umgekehrter
Richtung durchströmt wird. Im Rezirkulationskanal (9)
einer jeden Zone wird der Gasstrom in einem Kondensator
(10, siehe Fig. 3) entfeuchtet und in einem Heizre
gister (11) wieder erhitzt. Mittels einer Vakuumpumpe
(20) wird in der Trocknungskammer über ein Steuerventil
(21) ein konstanter Druck im Bereich von 80 bis 300 hPa
aufrecht erhalten. Ferner ist jede Trocknungszone mit
einer mehreren parallel oder hintereinander geschalte
ten Mikrowellenquellen, beispielsweise Magnetrone (12)
ausgerüstet. Der Eintrag der Mikrowellenenergie erfolgt
über jeweils einen Hohlleiter (13), ein vakuumdichtes
Teflonfenster (14) und einem Hornstrahler (15). Die
Abstimmung des Mikrowellensystems, die zur Verringerung
von Reflexionen dient, erfolgt über einen in den Hohl
leiter (13) integrierten 3-Stift-Tuner (22) mit einer
vorgeschalteten Anpassungsstrecke (23). Dieses Element
kann insbesondere ein 3-Tor-Zirkulator sein, der die
reflektierte Leistung mißt und absorbiert. Das Aus
gangssignal des Leistungsmeßteils im Zirkulator wird
für die optimale Einstellung des 3-Stift-Tuners ausge
wertet.
Wie Fig. 2 im einzelnen zeigt, sind die Hornstrahler
derart gestaltet, daß eine gleichmäßige Verteilung des
von mehreren Magnetronen (12) erzeugten Mikrowellenfel
des über die Breite des Bandes (4) gewährleistet ist,
so daß das Produkt gleichmäßig erwärmt und getrocknet
wird.
Ferner sind am Ende einer jeden Trocknungszone Infra
rotsensoren (16) vorgesehen, die die Produkt-Oberflä
chentemperatur messen. Ein nicht näher dargestellter
Steuerkreis sorgt für die Regelung der eingestrahlten
Mikrowellenleistung in Abhängigkeit von der Produkttem
peratur.
Das getrocknete Gut wird über eine mit Inertgas be
gasbare Doppelkammerschleuse (6) ausgetragen.
Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispieles beschrieben worden; innerhalb des allgemei
nen, in den Ansprüchen niedergelegten Erfindungsgedan
kens sind selbstverständlich die verschiedensten Modi
fikationen möglich. Insbesondere kann anstelle von Luft
als Trocknungsfluid ein Inertgas, wie N2 oder CO2 vor
gesehen werden. Darüberhinaus ist es auch möglich,
anders gestaltete Mikrowellenstrahler und/oder Heizein
richtungen zu verwenden.
Claims (21)
1. Einrichtung zum kontinuierlichen Trocknen von
stückigem, granulatförmigem oder fasrig-blättrigem Gut,
das in einer Vakuumkammer (2) auf einem Bandförderer
konvektiv und zusätzlich durch Mikrowellen erwärmt
wird,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkma
le:
- - in der Vakuumkammer sind mehrere Bandförderer (4) übereinander und überlappend derart angeordnet, daß das zu trocknende Gut sowohl aus der Einbring-Schleuse (1) auf den ersten Bandförderer als auch von einem Bandför derer zum nächsten derart abgeworfen wird, daß es umge schichtet wird,
- - jeder Bereich, innerhalb dessen das zu trocknende Gut durch einen Bandförderer (4) gefördert wird, weist wenigstens eine Zone, in der ein Gasstrom von oben nach unten oder in umgekehrter Richtung durch das Gut gelei tet wird, und wenigstens eine Zone auf, in der das Gut von Mikrowellen beaufschlagt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (4) der Band
förderer perforiert sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder Teflonbänder
bzw. Teflon-beschichtete Bänder sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fördergeschwindigkeit
der Bandförderer einstellbar ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einbring-Schleuse eine
druckdichte Doppelkammer-Schleuse (1) ist, aus der das
Gut auf den ersten Bandförderer (4) fällt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einbring-Schleuse ein
sich aufweitender Aufgabetrichter (17), ein Abstreifer
(18) und eine pflugartige Verteileinheit (19) angeord
net sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bandförderer am Un
tertrum jedes Bandes (4) eine Abstreifvorrichtung (5)
aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifvorrichtung aus
einer rotierenden Kunststoffbürste und einem Kunst
stoff-Schermesser besteht.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgabe-Schleuse (6)
vorgesehen ist, in die das Gut vom letzten Bandförderer
(4) abgelegt wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe-Schleuse eine
begasbare Doppelkammer-Schleuse (6) ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Vakuumpumpe
(20) in der Vakuumkammer einen Druck zwischen ca. 80
hPa und 300 hPa aufrechterhält.
12. Einrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Kammer (1) durch
geschlitzte Platten (7) in mehrere Trocknungszonen
unterteilt ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Trocknungszone
eine Pumpeneinheit (8) vorgesehen ist, die Luft oder
ein Inertgas aus der Kammer (1) in einen Kondensator
(10) ansaugt, aus dem die Luft oder das Inertgas in
ein Heizregister (12) strömt, aus dem es wieder in die
Kammer (1) zurückgeführt wird.
14. Einrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Umwälzkanal (9) den
Kondensator, die Pumpeneinheit und das Heizregister ver
bindet.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeneinheit ein Hoch
druckgebläse oder ein Rootsgebläse ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Trocknungszone wenig
stens einen Mikrowellenstrahler aufweist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß jedem Mikrowellenstrahler
(12) ein Hohlleiter (13), ein vakuumdichtes Fenster
(14) und ein Hornstrahler (15) nachgeschaltet ist, der
in die Kammer (2) mündet.
18. Einrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (14) ein Te
flonfenster ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hohlleiter einen 3-
Stift-Tuner (22) zur Minimierung von Reflexionen und
optimalen Auskopplung der Mikrowellenleistung über den
Hornstrahler (13) in den Trocknungsraum (2) aufweist.
20. Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz der Mikrowellen
strahler (12) vor reflektierten Mikrowellen in jedem
Hohlleiter oberhalb des 3-Stift-Tuners (22) ein 3-Tor-
Zirkulator (23) integriert ist.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß Infrarottemperatursensoren
die Temperatur der Gut-Oberfläche erfassen, und daß das
Ausgangssignal der Sensoren die Mikrowellenleistung
steuert.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904036112 DE4036112C2 (de) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | Einrichtung zum kontinuierlichen Trocknen von stückigem, granulatförmigen oder fasrig-blättrigem Gut |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904036112 DE4036112C2 (de) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | Einrichtung zum kontinuierlichen Trocknen von stückigem, granulatförmigen oder fasrig-blättrigem Gut |
Publications (2)
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---|---|
DE4036112A1 true DE4036112A1 (de) | 1992-05-14 |
DE4036112C2 DE4036112C2 (de) | 1994-04-21 |
Family
ID=6418173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904036112 Expired - Fee Related DE4036112C2 (de) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | Einrichtung zum kontinuierlichen Trocknen von stückigem, granulatförmigen oder fasrig-blättrigem Gut |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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