WO2019154912A1 - Durchlaufbehandlungsanlage für feste lebens- und futtermittel und andere schüttgüter, mit einer wärmebehandlungsvorrichtung zur thermischen durchlaufbehandlung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a continuous treatment plant for thermal continuous treatment of solid food and feed and other bulk materials with the features of the preamble of claim 1.
- Food and feed such. As crops, fruits, spices, herbs, cereals and fiber, seeds or nuts must often be subjected to a heat treatment, with different objectives may be given.
- One objective may be pasteurization to sterilize germ-laden food and feed and other bulk materials. For example, black pepper is highly contaminated with germs.
- Another objective may be to carry out, on the one hand, drying with minimal loss of technical-functional properties and, on the other hand, roasting or toasting in order to search for new colors, tastes and / or textures, such as roasting coffee or cocoa.
- the heat treatment is often carried out in batches in closed containers.
- the process can be well controlled and other influences such as the application of a vacuum to the process vessel or the introduction of inert gas can be exercised.
- the capacity is limited in batch operation and therefore often uneconomical.
- DE 3344214A1 describes a device and a method for the continuous thermal treatment of linseed. All process steps, ie heat treatment and subsequent cooling take place in different sections within the same drum.
- the drum stands firm while a screw conveyor rotates inside the drum.
- the throughput speed can not be optimized for either the heat treatment phase or the cooling phase as the same screw conveyor passes through both stages. If product defects occur, the entire contents of the drum must be discarded and a thorough disinfection of the entire system must be carried out.
- the DE 20 2008 01 1 577 U1 shows a heat treatment apparatus for the thermal treatment of solid foods, with a tubular roasting drum, which is rotatably mounted in a housing which is closable on all sides and from which the drum shell is completely enclosed.
- the heat treatment apparatus is designed for a batch treatment and does not allow a continuous treatment.
- the object of the invention is therefore to be able to carry out an intensive heat treatment and to be able to better control and monitor it.
- the heating of the product as well as the maintenance of the heat treatment temperature takes place during the passage of the product through the drum. Due to the diameter of the drum and the height of the webs of the internally mounted screw conveyor, the height of the pile can be influenced.
- An advantage of the heat treatment device according to the invention is that the solid connection of the webs of the screw conveyor with the drum shell, these are heated with and thus the contact area with the product is significantly enlarged.
- the tempering of the product in the invention thus takes place primarily by the contact of the product with the heated drum, although optionally in addition steam or other gases such as hot air or ozone can be blown into the drum in order to increase the efficiency of the targeted treatment
- steam or other gases such as hot air or ozone
- Essential to the invention is therefore the heating of the product by contact heat and the way in which the drum is heated.
- This is heated according to the invention solely by hot air, which is blown to the outside of the drum shell.
- the air is not simply blown into the space between the outside of the drum and the housing wall, but is fanned out linearly by means of a slot die, which is directed very specifically onto a line on the drum.
- This line runs exactly where the product fill begins in the bottom area of the drum, or just before. That is to say, the drum wall section which has just been preheated at a certain hot air temperature moves immediately below the product fill due to the rotation.
- the actual temperature acting on the product is already known very precisely by the preselection of the hot air temperature. In any case, heat losses are reduced in the closed housing, but in any case they hardly occur between the heating line and the beginning of the product fill.
- At least one temperature sensor provided in the drum shell can be provided, which is arranged in particular at the outlet end of the drum, because the product conveyed up to this end has reached the temperature of the drum at the end and the drum temperature thus is highest there.
- control of the hot air temperature ensures that the tempering of the product is sufficiently high and sufficiently long.
- it allows significant energy savings because there is no need for permanent overheating, just to make sure that product quality is guaranteed. If it is determined by measurement that the temperature of the drum is sufficiently high, the hot air temperature and / or quantity is controlled down.
- the advantage of using hot air for drum heating is that not only the temperature, but also the air velocity are easily controlled, so that the heat input is easy to control.
- the heater can also be used for temporary cooling of the drum and it is possible to set a drum temperature of less than 100 ° C without condensate.
- thermoelectric device by at least five other temperature sensors, which are distributed over the length of the drum in the drum and extending from the shaft into the space between the shaft and drum shell.
- a temperature profile over the length of the drum can be recorded, from which it can be deduced whether the selected treatment temperature is reached and kept sufficiently long.
- the sensor support arms so long that the temperature sensors dip into the product fill.
- an angle encoder on the shaft is additionally required.
- the known angular position of the temperature sensors makes it possible to detect precisely when they dip into the product fill so that the measured value then recorded corresponds to the product temperature in the middle of the fill.
- the air temperature within the drum can be measured. This also largely corresponds to the surface temperature of the product fill. By comparing the two measured values, it is possible to deduce the complete heating of the product fill.
- the heat treatment device with a conditioning device, which makes it possible by a very effective and fast cooling and humidity adjustment in advance to perform an intensive heat treatment and to be able to treat the product as it passes without caching.
- the drum shell is cooled, so that cooling of the product is already effected by the fact that this is promoted by the screw conveyor on the inside of the drum shell through the drum and in constant contact with the cooled drum shell.
- a supply and return to the hollow-executed drive shaft is provided at the end of turn rotatable connections are provided to make a connection to an external pump circuit.
- the opening of the drum at a front side is free of drive elements. So there are no rotating elements that support the drum shell.
- This makes it possible for at least one stationary fluid line, which comprises a plurality of outlet elements, to extend from the front side into the interior of the drum shell. The line thus protrudes unhindered through the end face of the drum into the drum shell.
- cold air can be introduced via this line, which additionally cools the product resting on the cooled drum shell.
- a further conditioning can be carried out via the degree of humidity of the supplied air. If steam was used in the previous heat treatment, moisture can be reduced again by supplying dry air. Accumulating condensate can be drained from the drum, e.g. by a slight inclination of the drum and is then drained from the housing bottom. It is also possible to re-humidify by means of humidified air or by spraying water through the fluid line.
- the drum shell in the region of the end face is preferably not rotatably mounted via a shaft, but directly with its outer periphery mounted on roller bearings in the housing.
- the open end face at the inlet opening also allows to direct the product specifically into the initial region of the screw conveyor and fan it, in order to achieve the widest possible spread on the drum shell from the beginning and thus to improve the cooling.
- the task of the product therefore takes place via a feed pipe, which leads through the housing wall and merges into a chute inside, which widens towards the end.
- FIG. 1 shows the essential sections of a heat treatment device in a schematic side view
- Fig. 4 is a polygonal drum
- FIGS. 2 and 3 shows further details of the drum according to FIGS. 2 and 3;
- FIG. 6 shows the catchment area of the drum mounted in a housing
- FIG. 7 shows the mounting of the drum on the discharge side
- Fig. 1 the heat treatment device in from the front side
- Fig. 12 the heater in perspective
- Fig. 13 the interior of the electric heater.
- Fig. 14 shows a transfer device
- FIG. 15 shows a conditioning device from the outside
- Fig. 18 shows the cooling device of the conditioning drum at the outlet side
- Fig. 19 is a perspective view of the entire heater together with the
- FIG. 1 shows a complete plant with a heat treatment device 100, a transfer device 200 and a conditioning device 300.
- a free-flowing bulk material is introduced into the heat treatment device 100 via a feed device, which is not described in more detail below, and is heat-treated therein during its passage.
- Via the transfer device 200 it passes into the conditioning device 300, where it is cooled and possibly moistened. If a malfunction occurs during the heat treatment, the product can be discharged via the outlet opening, which can be opened and closed by means of adjusting elements.
- FIG. 2 shows parts of a drum 10 of the heat treatment device 100 in a schematic perspective view.
- a drum shell 1 1 is connected via a plurality of radially aligned spokes 13 with a shaft 12.
- the drum 10 has an open input port 14 and an open discharge port 15; the conveying direction between them is indicated by the block arrow.
- a feed screw 17 is formed on the shaft 12.
- Fig. 3 shows a portion of the drum 10 in the region of its input opening 14.
- the auger 17 on the shaft 12 extends into the surrounded by the drum shell 1 1 axial region of the shaft 12.
- the drum shell 1 1 in turn has on its inside a För - derschnecke 16.
- the outer diameter of the auger 17 and the inner diameter the screw conveyor 16 are coordinated so that there is a greater radial clearance.
- the drum may be cylindrical.
- a drum 10 ' which is polygonal in cross-section is provided, as shown by the example of a drum 10' with an octahedral drum shell 1 T and a corresponding conveyor screw 16 'in FIG. 4 adapted to the drum shell 1 T is shown.
- the design of the type of polygonal drum is defined by product size or shape. For red peppers or chili, a decagonal shape is advantageous; in Kurkuma or vanilla sticks, an octagonal shape has been proven. These specific geometric shapes are particularly helpful for gentle mixing.
- FIG. 5 shows further details of the drum 10.
- the drum shell 1 1 has a plurality of openings which are closed with flaps 1 1 .1, 1 1 .2, 1 1.3, so that by opening the flaps 1 1.1, 1 1.2, 1 1.3 the Inside of the drum 1 1 is accessible to nen to clean the interior of the drum 10 nen can nen.
- the flaps 1 1.1, 1 1.2, 1 1 .3 are not linearly lined up along the shaft 12, but are arranged at an axial distance from each other and at different angular positions on the drum shell 1 1.
- Fig. 6 the catchment area of the mounted in a housing 30 drum 10 is shown.
- the housing 30, which at the same time forms the process space by receiving the product to be sterilized, completely surrounds the drum 10 during operation, wherein only the lower housing parts are shown in FIG.
- the drum 10 is mounted with its shaft 12 in a shaft bearing 32.1.
- the shaft bearing 32.1 is located in a bearing box 32, which is separated from the process space, in order to prevent lubricant residues or abrasion from the shaft bearing 32.1 from entering the process space.
- the shaft 12 is interrupted by a coupling 12.1 to compensate for misalignment can.
- the shaft between the coupling 12.1 and the shaft bearing 32.1 is sealed at its circumference, so that there can be no run in the process chamber steam, which is injected only via the nozzles in the high-temperature treatment drum escape.
- the feed of the material takes place via an inlet pipe 33, which extends through the housing 30 into the interior and ends just above the auger 17.
- a semi-cylindrical collecting tray 31 is formed below the auger 17 on the shaft 12.
- the collecting tray 31 and the intake screw 17 together have the effect that the product supplied axially in the direction of Drum 10 is moved with its screw conveyor 16. The product falls from the drip tray 31 directly into the input area of the drum 10 at the input port 14.
- the shaft 12 is hollow inside.
- the cavity serves on the one hand for the passage of sensor cables and on the other hand for the introduction of steam into the drum 10.
- steam can be introduced into the hollow shaft 12 via a steam inlet line 19 opening inside the storage box 32 be fed.
- FIG. 7 shows the mounting of the drum 10 on the discharge side 15.
- the shaft 12 is mounted on two shaft bearings 36.1, 36.2 in a further storage box 36, which is separated from the housing 30 as a process space as well as on the input side. From the housing here side walls 30.1, 30.2, a bottom 30.3 with a discharge opening 34, an end wall 30.4 with a passage of the shaft 12 to the storage box 36 and a hinged lid 37 are shown.
- Figure 8 shows a detail of the shaft 12 just behind the auger 17.
- cable protection tubes are arranged, in which sensor cables are guided.
- Radial sensor carrier arms 12.3 are arranged on the shaft 12 at a plurality of axial positions, at the end of which a respective temperature sensor 41.1, 41.2 is arranged.
- the sensor support arms 12.3 extend into the radial gap between intake worm 17 and feed screw 16 in order to be able to measure the temperature as close as possible to the product conveyed between the aisles of the screw conveyor 16. Since the drum 10 does not rotate rapidly, the product is not thrown over the entire inner circumference of the drum 10, but lies down in the drum 10 and is axially conveyed there.
- a control device is not only supplied the measured values of the temperature sensors 41.1, 41 .2, but also the angular position of the shaft 12. As long as the sensor support arms 12.3 are at an angular position between 8 and 3 o'clock, there is no contact with the product located in the drum 11 and the temperature sensors 41.1, 41.2 are also not in the immediate vicinity above the bulk material.
- control another sensor is provided at the end of the drum.
- the control directly relates the drum temperature to a heater, so that power for heating is needed only when needed.
- the electric heating allows a rapid reaction of the heater to the heat demand in the drum.
- it may be determined whether the heating of the product in the drum 10 is fast enough and whether the temperature required for successful heat treatment of the specific product is achieved and maintained.
- two further sensors with a shorter length are preferably integrated on the support arm 12. Their position is determined in relation to the heat distribution in different drum sizes or models.
- the heat treatment device 100 with parts of a heating device 50 is shown in FIG. 9. Due to a breakout in the housing 30, a part of the drum shell 1 1 with the concealed, inside conveying screw 16 is visible. On the housing 30, the storage boxes 32, 36 can be seen on the right and left. The conveying direction is in Figure 9 from left to right. At the inlet opening 33, the product is supplied and then passes within the drum 10 to the far right.
- the housing 30 is open at the top and is closed by a plurality of maintenance flaps 37.
- the heater 50 provides hot air which is distributed via a hot air manifold 51 to a plurality of slot dies 52.
- the slot dies 52 extend axially along the housing and cover much of the length of the drum in the housing 30. Air can be sucked out of the housing 30 via an outlet opening 38.
- FIG. 19 shows the heat treatment device 100 with the entire heating device 50, which is arranged with its hot air generator 53, the hot air distributor 51 and the slot dies 52 in front of the housing 30 of the heat treatment device.
- the housing of the hot air generator 53 also has housing openings which are motorized to open and close via flaps.
- a motor-driven slide can also be provided on the housing rear side of the hot-air generator 53, which moves downwards and at the same time is pushed with the release of the slot-shaped openings in front of the inlet of the air line 59.2 in order to shut off this air path.
- the air distributor 51 is shown with the slot dies 52 without housing, which extend directly to the outside of the drum shell 1 1. That is, the slot dies 52 do not end at the housing, not shown here, but extend to housing openings or even through housing openings through into the interior of the housing.
- Figure 1 1 shows a view of the heat treatment apparatus 100 from the front side, wherein the housing 30 is cut.
- the drum rotates in the direction indicated by the arrow.
- the product is continuously conveyed axially. Due to the direction of rotation, the position of the bed of the product 1 in operation is not symmetrical with respect to a vertical center axis, but the bulk cone is pulled by the wall friction in the direction of rotation upwards.
- the mouth of the slot dies 52 now targets precisely that angular zone on the outside of the rotating drum M O which is at the edge of the bulk of a product 1.
- the drum shell is therefore heated there exactly - or shortly before - where the first contact of a sector of the drum shell 11 with the product 1 is inside the drum 10.
- the slot die 52 is arranged at a drum rotation in a clockwise direction at a position between 2 and 4 clock, while in a counterclockwise rotation would be arranged on a position between 8 and 10 o'clock.
- the over the slot die 52 heated from the outside sector of the drum shell 1 1 thus moves directly after the heating below the overlying product bed away, so that the heat can be selectively delivered to the product.
- the temperature control of the product 1 is therefore very accurately possible, precisely because there is no direct heating by entrained air, but only indirect heating by conduction through contact with the drum shell 1 1 and the webs of attached screw conveyor 16 and by heat radiation of Drum mantle 1 1.
- the heater 50 is shown in perspective.
- a blower 57 By means of a blower 57, sucked-in air is blown through a filter 56 in a housing 56.
- the air stream 55 is passed via a nozzle 55 into a hot air electric generator 53, which forms a channel with a rectangular cross section. This in turn opens on the outside of the housing 54 and passes into the hot air manifold 51, via which the heated air is passed to the slot dies 52.
- the interior of the electric hot-air generator 53 becomes clear from FIG. 13, where both the housing 54 and the heater 53 itself are shown open.
- the hot air generator 53 consists of a plurality of plate-shaped, ceramic heating elements 58, which comprise heating coils and therefore can be flowed through.
- electrical heating elements 58 By using electrical heating elements 58, a fast-reacting regulation of the hot air temperature in dependence on the product and / or air temperature measured inside the drum is possible.
- the next treatment stage is for cooling and moisture conditioning the product previously heat treated in the heat treatment apparatus 100.
- a transfer device 200 is shown, which is shown in FIG. This comprises a tubular housing 201, which is arranged in operation in a substantially horizontal position. In the interior 203 rotates a screw conveyor 202, which is provided with adjustable conveying elements 204. At the top of an inlet nozzle 21 1 is introduced into the housing 201. The inlet funnel can be cleaned via a scraper 21 1 .1 with drive 21 1 .2. Blockages in the inlet nozzle 21 1 can be so easily resolved.
- Two outlet openings 212, 213 are provided on the underside of the housing 201, of which the outlet opening 213 arranged closer to the inlet connection 21 1 can be closed by a drive 214 and a flap 215.
- the conveying direction predetermined by the direction of rotation and formation of the screw conveyor 202 extends from the inlet connection 21 1 to the outlet opening 212, to which the conditioning device connects.
- the product itself prevents, via the transfer device 200, a gas exchange between the heat treatment device 100, which directly adjoins the inlet connection 21 1, and the environment and / or the can take place at the outlet opening 212 subsequent conditioning device.
- no unfiltered outside air can penetrate into the heat treatment device 100.
- the parameters such as temperature profile and dwell time present in the heat treatment device 100 are continuously measured and compared with the setpoint values.
- discharge of the potentially contaminated product via the outlet opening 213 is made.
- the flap 215 is simply opened.
- FIG. 15 shows a conditioning device 300 in a perspective view from the outside. It comprises a housing 301 which is closable to the environment on all sides. Through the top, an inlet pipe 321 extends into the interior. The inlet pipe 321 is directly connected to the outlet opening
- a sight glass 324 allows the view of the product inside.
- a valve 325 condensed liquids can be drained.
- a T-piece 330 At the top of a T-piece 330 is attached, which is closed by a driven flap and allows a targeted discharge of the exhaust air from the housing 301.
- the T-piece 330 Via a flexible connection 331, the T-piece 330 is connected to a siphon 332, so that condensate precipitated from the exhaust air can be discharged, but without sucking in air.
- the conditioning drum 310 shown in perspective in FIG. 16 with a shaft 312 and a drum shell 31 1 forms the core of the conditioning device 300.
- the conditioning drum 310 is open on both end faces. In FIG. 16, the viewing direction is on Outlet opening 315 directed. On the opposite side there is an inlet opening 314.
- a screw conveyor 316 is formed on the inside of the drum shell 31 1.
- the drum shell 31 1 has a plurality of maintenance flaps 31 1 .1 ... 31 1 .5, which can be opened.
- the conveyor screw 316 does not need to be interrupted in the area of the maintenance flaps 31 1.1... 31 1.5, on the inside of the maintenance flaps 31 are 1 .1 ... 31 1 .5 screw segments
- an outlet opening is provided in the bottom of the housing 301, from which the product is discharged, after it has passed through the entire treatment process through the heat treatment device 100, the transfer device 200 and the conditioning device 300.
- the drum shell 31 1 On the side of the outlet opening 315, the drum shell 31 1 is attached to a spider 317, from which the shaft 312 extends to a bearing 341. The shaft 312 thus does not extend through the drum shell 31 1 in the conditioning device 300.
- the drum shell 31 1 On the side of the inlet opening, the drum shell 31 1 is reinforced at the ends by a bearing collar 319.
- the meaning of the bearing collar 319 results from FIG. 17, where the inlet side of the conditioning drum 310 with the inlet opening 314 is depicted.
- the bearing collar 319 is guided on Rollenla- 342, which are mounted on the bottom of the housing.
- the conditioning drum 310 can thus be stored without a continuous shaft and consequently without spoke elements. This allows a stationary cold air duct 323 to be routed inside the conditioning drum 100 which has a plurality of nozzles 324 along its length.
- the product passed through the conditioning drum 310 with the screw conveyor 316 may be post-moistened over it.
- the task of the product takes place via the feed pipe 321, which leads through the housing wall and merges into a chute 322 inside, which widened towards the end.
- the product enters the sphere of action of the screw conveyor 316.
- An essential part of the conditioning device 300 is the cooling of the drum 31 1, whose operation is shown in FIG.
- the product conveyed by the conditioning drum 310 rests in a loose bed at the bottom of the conditioning drum 310 and is cooled by contact with the cooled surface of the drum shell 31 1 and the associated webs of the screw conveyor 316, the cooling effect being achieved by blowing dry, cooled air can additionally be increased.
- water or another refrigerant is added via a feed line connection
- connection piece 313.1 initiated on the connection piece 313. It passes through a line in the cavity of the shaft 312 to a hub 318 and from there into at least one coolant line 318.1, the first extends radially outward and then extends axially through the drum shell 31 1 therethrough.
- the drum shell 31 1 is double-walled.
- the coolant passes from thedeffenlei device 318.1 in the cavity and displaces the trapped there and heated by the indirect contact with the product coolant, which is then passed through the coolant line 318.2 from the cavity to the hub 318. From there, it flows through the hollow shaft 312 to a return line connection 313.1 on the connection piece 313.
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Abstract
Eine Durchlaufbehandlungsanlage mit einer Wärmebehandlungsvorrichtung (100) zur thermischen Durchlaufbehandlung von festen Lebens- und Futtermitteln und anderen Schüttgütern, welche umfasst: - eine rohrförmige Trommel (10) mit einer motorisch angetriebenen Welle (12) und einem über Speichenelemente damit verbundenen Trommelmantel (11), wobei die Trommel (10) an ihren Stirnseiten offen ist; - einer an der Innenseite des Trommelmantels (11) angebrachten Förderschnecke (16); - ein allseitig verschließbares Gehäuse (30), in der die Trommel (10) drehbar gelagert ist, mit wenigstens je einer Zulauföffnung und einer Auslauföffnung (34), wobei von der Trommel (10) zumindest der Trommelmantel (11) vollständig von dem Gehäuse (30) umschlossen ist; - wenigstens ein in der Trommel (10) angeordneter Temperatursensor; und - eine Heizvorrichtung (50) mit einem Heißluftgenerator und einem Luftverteiler (51) mit wenigstens einer Breitschlitzdüse (52), die sich bis an den Trommelmantel (11) erstreckt.
Description
Durchlaufbehandlungsanlage für feste Lebens- und Futtermittel und andere Schüttgüter, mit einer Wärmebehandlungsvorrichtung zur thermischen Durchlaufbehandlung
Die Erfindung betrifft eine Durchlaufbehandlungsanlage zur thermischen Durchlaufbehandlung von festen Lebens- und Futtermitteln und anderen Schüttgütern mit den Merkmalen des Oberbe- griffs des Anspruchs 1 .
Lebens- und Futtermitteln wie z. B. Feldfrüchte, Obst, Gewürze, Kräuter, Cerealien und Ballast- stoffe, Saaten oder Nüsse müssen oftmals einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wobei verschiedene Zielsetzungen gegeben sein können. Eine Zielsetzung kann in der Pasteurisierung liegen, um keimbelastete Lebens- und Futtermittel und andere Schüttgüter zu sterilisieren. Bei- spielsweise ist schwarzer Pfeffer hochgradig keimbelastet. Eine andere Zielsetzung kann darin liegen, einerseits eine Trocknung mit minimalem Verlust an technisch-funktionellen Eigenschaf- ten und andererseits das Rösten oder Toasten zwecks Suche nach neuen Farben, Geschmacks- richtungen und/oder Texturen durchzuführen, wie beispielsweise beim Rösten von Kaffee oder Kakao.
Die Wärmebehandlung wird oftmals chargenweise in geschlossenen Behältnissen durchgeführt. Dabei kann zwar der Prozess gut geregelt werden, und es können weitere Einflüsse wie das Anlegen eines Vakuums am Prozessbehälter oder Einleiten von Inertgas ausgeübt werden. Al- lerdings ist die Kapazität im chargenweisen Betrieb begrenzt und daher oftmals unwirtschaftlich.
Die DE3344214A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur thermischen Durchlaufbe- handlung von Leinsamen. Dabei finden alle Verfahrensstufen, also Wärmebehandlung und an- schließende Abkühlung in verschiedenen Abschnitten innerhalb derselben Trommel statt. Die Trommel steht fest, während eine Förderschnecke im Inneren der Trommel rotiert. Somit besteht die Gefahr, dass keimbelastete Produktanteile in die Kühlstufe verschleppt werden, falls die Auf- heizungsphase nicht ausreichend lang und die Temperatur nicht ausreichend hoch war. Die Durchlaufgeschwindigkeit kann weder für die Wärmebehandlungsphase noch für die Kühlphase optimiert werden, da dieselbe Förderschnecke durch beide Stufen läuft. Kommt es zu Produkt- mängeln, muss der gesamte Inhalt der Trommel verworfen werden und es muss eine gründliche Desinfektion der gesamten Anlage vorgenommen werden.
Auch die DE 20 2008 01 1 577 U1 zeigt eine Wärmebehandlungsvorrichtung zur thermischen Behandlung von festen Lebensmitteln, mit einer rohrförmigen Rösttrommel, die drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, das allseitig verschließbar ist und vom dem der Trommelmantel vollständig umschlossen ist. Die Wärmebehandlungsvorrichtung ist jedoch für eine chargenweise Behand- lung ausgelegt und ermöglicht keine Durchlaufbehandlung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine intensive Wärmebehandlung durchführen zu können und diese besser steuern und überwachen zu können.
Diese Aufgabe wird durch eine Wärmebehandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des An- spruchs 1 gelöst.
Die Aufheizung des Produkts wie auch das Halten der Wärmebehandlungstemperatur erfolgt während des Durchlaufs des Produkts durch die Trommel. Durch den Durchmesser der Trommel und die Höhe der Stege der innenseitig angebrachten Förderschnecke kann die Höhe der Schüt- tung beeinflusst werden. Ein Vorteil bei der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsvorrichtung besteht darin, dass durch die feste Verbindung der Stege der Förderschnecke mit dem Trommel- mantel diese mit erwärmt werden und somit die Kontaktfläche mit dem Produkt deutlich vergrö- ßert ist. Die Temperierung des Produkts erfolgt bei der Erfindung also vorrangig durch den Kon- takt des Produkts mit der erwärmten T rommel, auch wenn optional zusätzlich Dampf oder andere Gase wie Heißluft oder Ozon in die Trommel eingeblasen werden kann, um die Effizienz der gezielten Behandlung zu erhöhen, eine gründliche Sterilisation zu gewährleisten und/oder die Feuchtigkeit, die Farbe etc. des Produkts im Laufe der Wärmebehandlungsphase zu beeinflus- sen, insbesondere wenn zusätzlich Dampf oder andere Gase wie Heißluft oder Ozon in die Trom- mel eingeblasen werden, ist am Gehäuse zusätzlich eine spezielle, an jede Art von Gas ange- passte Absaugvorrichtung vorgesehen.
Erfindungswesentlich ist also die Erwärmung des Produkts durch Kontaktwärme sowie die Art und Weise, wie die Trommel erwärmt wird. Diese wird nach der Erfindung allein durch Heißluft erwärmt, die auf die Außenseite des Trommelmantels geblasen wird. Die Luft wird aber nicht einfach in den Zwischenraum zwischen Trommelaußenseite und Gehäusewand geblasen, son- dern wird über eine Breitschlitzdüse linear aufgefächert, die sehr gezielt auf eine Linie auf der Trommel gerichtet ist. Diese Linie verläuft genau dort, wo die Produktschüttung im Bodenbereich der Trommel beginnt, oder kurz davor. Das heißt, die soeben mit einer bestimmten Heißlufttem- peratur vorgewärmte Trommelwandsektion bewegt sich aufgrund der Rotation unmittelbar da- nach unter die Produktschüttung. Damit ist die auf das Produkt einwirkende Ist-Temperatur schon durch die Vorwahl der Heißlufttemperatur sehr genau bekannt. Wärmeverluste sind im geschlos- senen Gehäuse ohnehin reduziert, treten aber jedenfalls zwischen der Linie der Erwärmung au- ßen und dem Anfang der Produktschüttung kaum auf.
Um die Regelung der Trommeltemperatur noch zu verbessern, kann wenigstens ein im Trommel- mantel vorgesehener Temperatursensor vorgesehen sein, der insbesondere am auslaufseitigen Ende der Trommel angeordnet ist, weil das bis dorthin geförderte Produkt am Ende die Tempe- ratur der Trommel erreicht hat und die Trommeltemperatur somit dort am höchsten ist. Über eine
Regelung der Heißlufttemperatur ist einerseits gewährleistet, dass die Temperierung des Pro- dukts ausreichend hoch und ausreichend lang erfolgt. Andererseits ermöglicht sie eine deutliche Energieeinsparung, weil keine dauerhafte Überhitzung vorgenommen werden muss, nur um si- cherzugehen, dass die Produktqualität gewährleistet ist. Wird durch Messung ermittelt, dass die Temperatur der Trommel ausreichend hoch ist, wird die Heißlufttemperatur und/ oder -menge herunter geregelt. Der Vorteil der Verwendung von Heißluft zur Trommelbeheizung besteht auch darin, dass nicht nur die Temperatur, sondern auch die Luftgeschwindigkeit leicht regelbar sind, so dass die Wärmezufuhr gut kontrollierbar ist. Im Gegensatz zur Erwärmung über Dampf kann die Heizvorrichtung auch zur vorübergehenden Kühlung der Trommel dienen und es kann eine Trommeltemperatur von weniger als 100° C eingestellt werden, ohne dass Kondensat anfällt.
Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsvorrich- tung durch wenigstens fünf weitere Temperatursensoren, die über die Länge der Trommel verteilt in der Trommel angeordnet sind und die sich von der Welle aus in den Zwischenraum zwischen Welle und Trommelmantel erstrecken. Über die wenigstens drei, insbesondere fünf Temperatur- sensoren kann ein Temperaturprofil über die Länge der Trommel aufgenommen werden, aus dem ableitbar ist, ob die gewählte Behandlungstemperatur erreicht und ausreichend lange gehalten wird.
Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die Sensorträgerarme so lang auszuführen, dass die Tempe- raturfühler bis in die Produktschüttung hineintauchen. Dazu ist zusätzlich ein Winkelgeber an der Welle erforderlich. Durch die bekannte Winkellage der Temperaturfühler kann zum einen genau erfasst werden, wenn diese in die Produktschüttung eintauchen, so dass der dann erfasste Mess- wert der Produkttemperatur in der Mitte der Schüttung entspricht. Außerdem kann durch eine Verknüpfung der Temperaturmessung mit der Winkellage die Lufttemperatur innerhalb der Trom- mel gemessen werden. Diese entspricht zudem weitgehend der Oberflächentemperatur der Pro- duktschüttung. Durch einen Vergleich der beiden Messwerte kann auf die vollständige Durchhei- zung der Produktschüttung rückgeschlossen werden.
Vrteilhaft ist die Ergänzung der Wärmebehandlungsvorrichtung mit einer Konditionierungsvorrich- tung, die es durch eine sehr effektive und schnelle Abkühlung und Feuchtigkeitseinstellung im Vorfeld ermöglicht, eine intensive Wärmebehandlung durchzuführen und das Produkt im Durch- lauf ohne Zwischenspeicherung nachbehandeln zu können.
Der Trommelmantel wird gekühlt, so dass eine Abkühlung des Produkts schon dadurch bewirkt wird, dass dieses mittels der Förderschnecke an der Innenseite des Trommelmantels durch die Trommel gefördert wird und in ständigem Kontakt mit dem gekühlten Trommelmantel ist. Über im
Bereich der Auslauföffnung angeordnete Leitungen wird ein Vor- und Rücklauf zur hohl ausge- führten Antriebswelle geschaffen, an deren Ende wiederum drehbare Verbindungen vorgesehen sind, um einen Anschluss an einen externen Pumpenkreislauf herzustellen.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der zusätzlichen Konditionierungsvorrichtung ist, dass die Öffnung der Trommel an einer Stirnseite frei von Antriebselementen ist. Es gibt also keine rotie- renden Elemente, die den Trommelmantel stützen. Das ermöglicht es, dass sich von der Stirn seite aus wenigstens eine stationäre Fluidleitung, die mehrere Auslasselemente umfasst, bis tief in den Innenraum des Trommelmantels hinein erstreckt. Die Leitung ragt also ungehindert durch die Stirnseite der Trommel bis weit in den Trommelmantel hinein. Über diese Leitung kann ins- besondere kalte Luft eingeleitet werden, die das auf dem gekühlten Trommelmantel aufliegende Produkt zusätzlich kühlt. Über den Feuchtegrad der zugeführten Luft kann eine weitere Konditio- nierung vorgenommen werden. Wurde bei der voran gegangenen Wärmebehandlung Dampf ein- gesetzt, kann über die Zufuhr trockener Luft die Feuchtigkeit wieder herabgesetzt werden. Anfal- lendes Kondensat kann aus der Trommel abgeleitet werden, z.B. durch eine leichte Schrägstel- lung der Trommel und wird dann vom Gehäuseboden abgelassen. Ebenso ist eine Nachbefeuch- tung mittels befeuchteter Luft oder durch Einsprühen von Wasser über die Fluidleitung möglich.
Um die offene Zulauföffnung zu ermöglichen, ist der Trommelmantel im Bereich der Stirnseite vorzugsweise nicht über eine Welle, sondern direkt mit seinem Außenumfang auf im Gehäuse angebrachten Rollenlagern drehbar gelagert.
Die offene Stirnseite an der Zulauföffnung ermöglicht außerdem, das Produkt gezielt bis in den Anfangsbereich der Förderschnecke zu leiten und es dabei aufzufächern, um von Anfang an eine möglichst flächige Ausbreitung auf dem Trommelmantel zu erreichen und somit die Kühlung zu verbessern. Bevorzugt erfolgt die Aufgabe des Produkts daher über ein Zulaufrohr, das durch die Gehäusewand führt und im Inneren in eine Rutsche übergeht, die sich zum Ende hin verbreitert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 die wesentlichen Abschnitte einer Wärmebehandlungsvorrichtung in einer sche- matischen Seitenansicht;
Fig. 2 Teile einer Trommel einer Wärmebehandlungsvorrichtung in einer schematischen perspektivischen Ansicht;
Fig. 3 einen Teil der Trommel im Bereich ihrer Eingabeseite;
Fig. 4 eine polygonale Trommel;
Fig. 5 weitere Details der Trommel nach den Figuren 2 und 3;
Fig. 6 der Einzugsbereich der in einem Gehäuse gelagerten Trommel;
Fig. 7 die Lagerung der T rommel auf der Austragsseite;
Fig. 8 ein Detail einer Welle kurz hinter der Einzugsschnecke;
Fig. 9 die Wärmebehandlungsvorrichtung in mit einer Heizvorrichtung;
Fig. 10 einen Luftverteiler mit Breitschlitzdüsen;
Fig. 1 1 die Wärmebehandlungsvorrichtung in von der Stirnseite;
Fig. 12 die Heizvorrichtung perspektivisch;
Fig. 13 das Innere der elektrischen Heizeinrichtung.
Fig. 14 eine Transfervorrichtung;
Fig. 15 eine Konditionierungsvorrichtung von außen;
Fig. 16 eine Konditionierungstrommel der Konditionierungsvorrichtung von der Aus- laufseite her;
Fig. 17 die Konditionierungstrommel von der Zulaufseite her;
Fig. 18 die Kühlvorrichtung der Konditionierungstrommel an der Auslaufseite und
Fig. 19 eine perspektivische Ansicht der gesamten Heizvorrichtung zusammen mit der
Wärmebehandlungsvorrichtung.
Figur 1 zeigt eine komplette Anlage mit einer Wärmebehandlungsvorrichtung 100, einer Trans- fervorrichtung 200 und einer Konditionierungsvorrichtung 300. Über eine nachfolgend nicht näher beschriebene Zuführvorrichtung wird ein rieselfähiges Schüttgut in die Wärmebehandlungsvor- richtung 100 gegeben und wird darin während seines Durchlaufs wärmebehandelt. Über die Transfervorrichtung 200 gelangt es in die Konditionierungsvorrichtung 300, wo es abgekühlt und ggf. befeuchtet wird. Sollte bei der Wärmebehandlung eine Störung eintreten, kann das Produkt über die Auslauföffnung, die über Stellelemente geöffnet und verschlossen werden kann, ausge- schleust werden.
Fig. 2 zeigt Teile einer Trommel 10 der Wärmebehandlungsvorrichtung 100 in einer schemati- schen perspektivischen Ansicht. Ein Trommelmantel 1 1 ist über mehrere radial ausgerichtete Speichen 13 mit einer Welle 12 verbunden. Die Trommel 10 besitzt eine offene Eingabeöffnung 14 und eine offene Austragsöffnung 15; die Förderrichtung dazwischen ist durch den Blockpfeil angedeutet. An der Eingabeöffnung 14 ist auf der Welle 12 eine Einzugsschnecke 17 ausgebildet.
Fig. 3 zeigt einen Teil der Trommel 10 im Bereich ihrer Eingabeöffnung 14. Die Einzugsschnecke 17 auf der Welle 12 erstreckt sich bis in den von dem Trommelmantel 1 1 umgebenen axialen Bereich der Welle 12. Der Trommelmantel 1 1 wiederum besitzt auf seiner Innenseite eine För- derschnecke 16. Der Außendurchmesser der Einzugsschnecke 17 und der Innendurchmesser
der Förderschnecke 16 sind so aufeinander abgestimmt, dass ein größerer radialer Freiraum be- steht.
Die Trommel kann zylindrisch ausgebildet sein. Insbesondere ist jedoch eine im Querschnitt po- lygonale Trommel 10’ vorgesehen, wie sie am Beispiel einer Trommel 10’ mit einem oktaedri- schen Trommelmantel 1 T und einer entsprechend in ihrer Form an den Trommelmantel 1 T an- gepassten Förderschnecke 16’ in Figur 4 dargestellt ist. Das Design der Art der polygonalen Trommel wird anhand der Produktgröße oder -form definiert. Für rote Paprika oder Chili ist eine zehneckige Form vorteilhaft; bei Kurkuma- oder Vanillestäbchen hat sich eine achteckige Form bewährt. Diese spezifischen geometrischen Formen helfen insbesondere beim produktschonen- den Mischen.
Figur 5 zeigt weitere Details der Trommel 10. Der Trommelmantel 1 1 besitzt mehrere Öffnungen, die mit Klappen 1 1 .1 , 1 1 .2, 1 1.3 verschließbar sind, so dass durch Öffnen der Klappen 1 1.1 , 1 1.2, 1 1.3 das Innere der Trommel 1 1 zugänglich ist, um das Innere der Trommel 10 reinigen zu kön- nen. Aus Stabilitätsgründen sind die Klappen 1 1.1 , 1 1.2, 1 1 .3 nicht linear entlang der Welle 12 aufgereiht, sondern sind mit axialem Abstand zueinander und auf unterschiedlichen Winkelposi- tionen am Trommelmantel 1 1 angeordnet. Damit einerseits ein frei zugänglicher Querschnitt an der Öffnung entsteht, aber andererseits auch im Betrieb die an der Innenwandung des Trommel- mantels 1 1 angeordnete Förderschnecke 16 nicht unterbrochen ist, sind an der Innenseite jeder Klappe Schneckenstegsegmente 16.3 angeordnet. Mit Schließen der Klappen 1 1.1 , 1 1.2, 1 1 .3 entsteht somit wieder eine kontinuierliche Förderschnecke 16.
In Fig. 6 ist der Einzugsbereich der die in einem Gehäuse 30 gelagerten Trommel 10 dargestellt. Das Gehäuse 30, das zugleich den Prozessraum bildet, indem das zu sterilisierende Produkt aufgenommen wird, umschließt die Trommel 10 im Betrieb vollständig, wobei in Figur 6 nur die unteren Gehäuseteile dargestellt sind. Die Trommel 10 ist mit ihrer Welle 12 in einem Wellenlager 32.1 gelagert. Das Wellenlager 32.1 befindet sich in einem Lagerkasten 32, der von dem Pro- zessraum getrennt ist, um zu vermeiden, dass Schmiermittelreste oder Abrieb vom Wellenlager 32.1 in den Prozessraum gelangt. Zwischen dem Gehäuse 30 und dem Lagerkasten 32 ist die Welle 12 durch eine Kupplung 12.1 unterbrochen, um Fluchtfehler ausgleichen zu können. Au- ßerdem wird die Welle zwischen der Kupplung 12.1 und dem Wellenlager 32.1 an ihrem Umfang abgedichtet, damit dort kein in den Prozessraum geführter Dampf, der nur über die Düsen in die Hochtemperatur-Behandlungstrommel eingespritzt wird, entweichen kann. Die Zufuhr des Guts erfolgt über ein Zulaufrohr 33, das sich durch das Gehäuse 30 hindurch ins Innere erstreckt und kurz oberhalb der Einzugsschnecke 17 endet. Unterhalb der Einzugsschnecke 17 auf der Welle 12 ist eine halbzylindrische Auffangschale 31 ausgebildet. Die Auffangschale 31 und die Einzugs- schnecke 17 haben zusammen die Wirkung, dass das zugeführte Produkt axial in Richtung der
Trommel 10 mit ihrer Förderschnecke 16 bewegt wird. Das Produkt fällt von der Auffangschale 31 direkt in den Eingabebereich der Trommel 10 bei der Eingabeöffnung 14.
Die Welle 12 ist innen hohl. Der Hohlraum dient einerseits zur Durchleitung von Sensorkabeln und andererseits zur Einleitung von Dampf in die Trommel 10. Um bestimmte Behandlungsver- fahren zu optimieren oder den Feuchtegehalt des Produkts zu optimieren, kann Dampf über eine innerhalb des Lagerkastens 32 mündende Dampfeinlassleitung 19 in die hohle Welle 12 einge- speist werden.
In Figur 7 ist die Lagerung der Trommel 10 auf der Austragsseite 15 dargestellt. Die Welle 12 ist an zwei Wellenlagern 36.1 , 36.2 in einem weiteren Lagerkasten 36 gelagert, der vom Gehäuse 30 als Prozessraum abgetrennt ist wie auf der Eingangsseite auch. Vom Gehäuse sind hier Sei- tenwände 30.1 , 30.2, ein Boden 30.3 mit einer Austragsöffnung 34, eine Stirnwand 30.4 mit einer Durchführung der Welle 12 zum Lagerkasten 36 und eine aufklappbarer Deckel 37 gezeigt.
Figur 8 zeigt ein Detail der Welle 12 kurz hinter der Einzugsschnecke 17. In der als hohles Rohr ausgebildeten Welle 12 sind Kabelschutzrohre angeordnet, in denen Sensorkabel geführt sind. An mehreren axialen Positionen sind radiale Sensorträgerarme 12.3 auf der Welle 12 angeordnet, an deren Ende jeweils ein Temperatursensor 41.1 , 41 .2 angeordnet ist. Die Sensorträgerarme 12.3 erstrecken sich bis in den radialen Zwischenraum zwischen Einzugsschnecke 17 und För- derschnecke 16, um die Temperatur möglichst nah an dem zwischen den Gängen der Förder- schnecke 16 geförderten Produkt messen zu können. Da die Trommel 10 nicht schnell rotiert, wird das Produkt nicht über den gesamten Innenumfang der Trommel 10 geschleudert, sondern liegt unten in der Trommel 10 und wird dort axial gefördert.
Da die Sensorträgerarme 12.3 jedoch starr auf der Welle 12 angeordnet sind und der Trommel- mantel 1 1 ebenfalls über die Speichen 13 (Fig. 1 ) mit der Welle 12 verbunden ist, ergibt sich bei der Temperaturmessung ein besonderer Effekt: Einer Regeleinrichtung werden nicht nur die Messwerte der Temperatursensoren 41.1 , 41 .2 zugeführt, sondern auch die Winkellage der Welle12. Solange die Sensorträgerarme 12.3 sich auf einer Winkelposition zwischen 8 und 3 Uhr befinden, besteht kein Kontakt zu dem in der Trommel 1 1 befindlichen Produkt und die Tempe- ratursensoren 41.1 , 41.2 befinden sich auch nicht in unmittelbarer Nähe oberhalb des Schüttguts. Somit erfassen sie zwischen etwa 8 Uhr und 3 Uhr die Strahlungswärme des aufgeheizten Trom- melmantels 1 1 , während sie in dem Winkelbereich zwischen 3 Uhr und 8 Uhr direkt in das Schütt- gut eintauchen und durch unmittelbaren Kontakt dessen Temperatur messen. Indem die Tempe- raturmesswerte entweder zusammen mit der aktuellen Winkellage bei der Messung gespeichert werden oder indem nur bei bestimmten Winkellagen die Messung überhaupt durchgeführt wird, können mit denselben Temperatursensoren nur die Trommeltemperatur der von außen beheizten Trommel 1 1 und/oder die Temperatur des darin behandelten Schüttguts gemessen werden. Da
axial über die Länge des Trommelmantels 1 1 verteilt zudem wenigstens fünf Temperatursenso- ren 41.1 , 41.2 vorgesehen sind, kann ein Temperaturprofil des Produkts in der Trommel 100 jederzeit abgelesen werden. Die gemessene Trommeltemperatur wird aufgezeichnet und gere- gelt. Zur Regelung ist ein weiterer Sensor am Ende der Trommel vorgesehen. Durch die Rege- lung wird die Trommeltemperatur unmittelbar mit einer Heizvorrichtung in Beziehung gesetzt, so dass Strom zur Aufheizung nur bei Bedarf benötigt wird. Dabei erlaubt die elektrische Aufheizung eine schnelle Reaktion der Heizvorrichtung an den Wärmebedarf in der T rommel. Außerdem kann bestimmt werden, ob die Aufheizung des Produkts in der Trommel 10 schnell genug erfolgt und ob die für die erfolgreiche Wärmebehandlung des spezifischen Produkts erforderliche Temperatur erreicht und gehalten wird.
Um in der Trommel 10 nicht nur durch Wärmeleitung, sondern auch durch Konvektion beein- flusste Temperaturen zu messen, werden vorzugsweise zwei weitere Sensoren mit kürzerer Länge auf dem Tragarm 12 integriert. Ihre Position wird in Beziehung zur Wärmeverteilung in verschiedenen Trommelgrößen oder -modellen festgelegt.
Die Wärmebehandlungsvorrichtung 100 mit Teilen einer Heizvorrichtung 50 zeigt Figur 9. Durch einen Ausbruch im Gehäuse 30 ist ein Teil des Trommelmantels 1 1 mit der verdeckten, innen liegenden Förderschnecke 16 sichtbar. Am Gehäuse 30 sind rechts und links die Lagerkästen 32, 36 erkennbar. Die Förderrichtung ist in Figur 9 von links nach rechts. An der Zulauföffnung 33 wird das Produkt zugeführt und gelangt dann innerhalb der Trommel 10 bis nach ganz rechts. Das Gehäuse 30 ist nach oben hin offen und wird durch mehrere Wartungsklappen 37 abge- schlossen. Die Heizvorrichtung 50 stellt heiße Luft bereit, die über einen Heißluftverteiler 51 auf mehrere Breitschlitzdüsen 52 verteilt wird. Die Breitschlitzdüsen 52 erstrecken sich axial entlang des Gehäuses und decken einen Großteil der Länge der Trommel im Gehäuse 30 ab. Über eine Auslassöffnung 38 kann Luft aus dem Gehäuse 30 abgesaugt werden.
Figur 19 zeigt die Wärmebehandlungsvorrichtung 100 mit der gesamten Heizvorrichtung 50, die mit ihrem Heißluftgenerator 53, dem Heißluftverteiler 51 und den Breitschlitzdüsen 52 vor dem Gehäuse 30 der Wärmebehandlungseinrichtung angeordnet ist. Von der Auslassöffnung 38 aus führt eine Ansaugleitung 59.1 zu einem Zyklonabscheider 59. Die aus dem Gehäuseinneren, das den Behandlungsraum der Wärmebehandlungs-vorrichtung 100 darstellt, abgesaugte Luft wird dort von Staub und Kondensat gereinigt und über eine weitere Luftleitung 59.2 zu dem Heißluft generator 53 geleitet. Damit entsteht ein geschlossener Kreislauf, in welchem vorgewärmte Luft erneut erhitzt und wieder in den Prozess gegeben wird, so dass deutliche Energieeinsparungen erzielbar sind. Das Gehäuse des Heißluftgenerators 53 besitzt außerdem Gehäuseöffnungen, die über Klappen motorisch zu öffnen und zu schließen sind. Sofern Frischluft aus der Umgebung angesaugt werden soll, insbesondere um die Temperatur im Prozess herabzusetzen oder um die Wärmebehandlungsvorrichtung 100 für eine Wartung und Reinigung schnell herunterzukühlen,
werden die Gehäuseöffnungen geöffnet. Es kann auch ein motorisch bewegbarer Schieber an der Gehäuserückseite des Heißluftgenerators 53 vorgesehen sein, der nach unten wegfährt und mit der Freigabe der schlitzförmigen Öffnungen zugleich vor den Einlass der Luftleitung 59.2 ge- schoben wird, um diesen Luftweg abzusperren.
Bei der Darstellung in Figur 10 ist der Luftverteiler 51 mit den Breitschlitzdüsen 52 ohne Gehäuse dargestellt, welche sich unmittelbar bis an die Außenseite des Trommelmantels 1 1 erstrecken. Das heißt, die Breitschlitzdüsen 52 enden nicht an dem hier nicht dargestellten Gehäuse, sondern erstrecken sich bis an Gehäuseöffnungen oder sogar durch Gehäuseöffnungen hindurch bis in das Innere des Gehäuses.
Figur 1 1 zeigt einen Blick auf die Wärmebehandlungsvorrichtung 100 von der Stirnseite, wobei das Gehäuse 30 geschnitten ist. Im Gehäuse rotiert die T rommel in der durch den Pfeil markierten Richtung. In den Kammern, die auf dem Trommelmantel 1 1 zwischen den Stegen der Förder- schnecke 16 ausgebildet sind, wird das Produkt kontinuierlich axial gefördert. Bedingt durch die Drehrichtung ist die Lage der Schüttung des Produkts 1 im Betrieb aber nicht symmetrisch in Bezug auf eine vertikale Mittelachse, sondern der Schüttkegel wird durch die Wandreibung in Drehrichtung nach oben gezogen. Die Mündung der Breitschlitzdüsen 52 zielt nun genau auf diejenige Winkelzone an der Außenseite der rotierenden TrommeM O, die am Rand der Schüttung eines Produkts 1 ist. Der T rommelmantel wird also genau dort - oder kurz zuvor - aufgeheizt, wo der erstmalige Kontakt eines Sektors des Trommelmantels 1 1 mit dem Produkt 1 im Inneren der Trommel 10 besteht.
Blickt man also - wie in Fig. 1 1 - von der Austragsöffnung 15 aus auf die T rommel 10, so ist die Breitschlitzdüse 52 bei einer Trommeldrehung im Uhrzeigersinn auf einer Position zwischen 2 und 4 Uhr angeordnet, während sie bei einer Rotation gegen den Uhrzeigersinn auf einer Position zwischen 8 und 10 Uhr angeordnet wäre.
Der über die Breitschlitzdüse 52 von außen erwärmte Sektor des Trommelmantels 1 1 bewegt sich somit direkt im Anschluss an die Erwärmung unterhalb der aufliegenden Produktschüttung weg, so dass die Wärme gezielt an das Produkt abgegeben werden kann. Die Temperaturführung des Produkts 1 ist daher sehr genau möglich, gerade weil keine direkte Aufheizung durch einge- blasene Luft erfolgt, sondern nur eine indirekte Aufheizung durch Wärmeleitung über den Kontakt mit dem Trommelmantel 1 1 und den Stegen der daran befestigten Förderschnecke 16 sowie durch Wärmestrahlung des Trommelmantels 1 1.
Durch die Breitschlitzdüsen 52 wird aufgrund der Erfindung eine unkontrollierte Aufheizung des gesamten Gehäuseinnenraums vermieden und es wird gezielt nur diejenige kleine Winkelzone am Trommelmantel 1 1 erwärmt, die unmittelbar vor dem Kontakt mit dem Produkt steht. Dafür wird die Aufheizung nach der Erfindung auch nicht punktuell vorgenommen, sondern über einen
wesentlichen Teil der axialen Länge des Trommelmantels 1 1 , vgl. Fig. 9, 10, nämlich über mehr als der Hälfte der Länge des T rommelmantels insbesondere über mehr als drei Vierteil der Länge.
In Figur 12 ist die Heizvorrichtung 50 perspektivisch dargestellt. Über ein Gebläse 57 wird ange- saugte Luft durch einen Filter 56 in einem Gehäuse 56 geblasen. Der Luftstrom 55 wird über eine Düse 55 in einen elektrischen Heißluftgenerator 53 geleitet, der einen Kanal mit rechteckigem Querschnitt bildet. Dieser wiederum mündet an der Außenseite des Gehäuses 54 und geht in den Heißluftverteiler 51 über, über welche die erwärmte Luft zu den Breitschlitzdüsen 52 geleitet wird.
Das Innere des elektrischen Heißluftgenerators 53 wird aus Fig. 13 deutlich, wo sowohl das Ge- häuse 54 wie auch die Heizeinrichtung 53 selbst geöffnet dargestellt sind. Der Heißluftgenerator 53 besteht aus mehreren plattenförmigen, keramischen Heizelementen 58, die Heizschlangen umfassen und daher durchströmbar sind. Durch die Verwendung elektrischer Heizelemente 58 ist eine schnell reagierende Regelung der Heißlufttemperatur in Abhängigkeit von der im Inneren der Trommel gemessenen Produkt- und/oder Lufttemperatur möglich.
Die nächste Behandlungsstufe dient der Abkühlung und Feuchte-Konditionierung des zuvor in der Wärmebehandlungsvorrichtung 100 wärmebehandelten Produkts.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Produkt aber nicht direkt in eine Konditionierungsvorrichtung überführt. Vorzugsweise ist eine Transfervorrichtung 200 da- zwischengesetzt, die in Figur 14 dargestellt ist. Diese umfasst ein rohrförmiges Gehäuse 201 , das im Betrieb in einer im Wesentlichen horizontalen Lage angeordnet ist. Im Innenraum 203 rotiert eine Förderschnecke 202, die mit verstellbaren Förderelementen 204 versehen ist. An der Oberseite ist ein Zulaufstutzen 21 1 in das Gehäuse 201 eingebracht. Der Einlauftrichter kann über einen Kratzer 21 1 .1 mit Antrieb 21 1 .2 gereinigt werden. Blockaden im Zulaufstutzen 21 1 können so einfach aufgelöst werden. An der Unterseite des Gehäuses 201 sind zwei Auslauföff- nungen 212, 213 vorgesehen, von denen die näher zum Zulaufstutzen 21 1 hin angeordnete Aus- lauföffnung 213 über einen Antrieb 214 und eine Klappe 215 verschließbar ist. Die durch die Drehrichtung und Ausbildung der Förderschnecke 202 vorgegebene Förderrichtung verläuft von dem Zulaufstutzen 21 1 zur Auslauföffnung 212, an die sich die Konditionierungsvorrichtung an- schließt.
Solange das Innere 203 des Gehäuses 201 mit dem Produkt gefüllt ist, verhindert das Produkt selber, dass über die Transfervorrichtung 200 ein Gasaustausch zwischen der Wärmebehand- lungsvorrichtung 100, die sich direkt an die Zulaufstutzen 21 1 anschließt, und der Umgebung und/oder der sich an die Auslauföffnung 212 anschließenden Konditionierungsvorrichtung statt finden kann. Es kann also insbesondere keine ungefilterte Außenluft in die Wärmebehandlungs- Vorrichtung 100 eindringen.
Im Produktionsbetrieb werden laufend die in der Wärmebehandlungsvorrichtung 100 vorliegen- den Parameter wie Temperaturprofil und Verweilzeit gemessen und mit den Sollwerten vergli- chen. Bei Abweichungen im Prozess, durch welche die Produktqualität wesentlich beeinträchtigt sein kann oder sogar die korrekte Dekontamination des Produkts nicht gewährleistet werden kann, wird eine Ausschleusung des möglicherweise kontaminierten Produkts über die Auslauföff- nung 213 vorgenommen. Dazu wird einfach die Klappe 215geöffnet. Solange diese geöffnet ist, wird das sämtliche am Zulaufstutzen 21 1 eingezogene Produkt durch die Auslauföffnung 213 ausgeschleust. Im folgenden Abschnitt des Gehäuses 201 , also zwischen der Auslauföffnung 213 und der Auslauföffnung 212, läuft die Förderschnecke unterdessen leer. Durch eine Variation der Drehzahl der Förderschnecke 202 wird ein Stau des Produkts im Gehäuse 201 erzeugt, so dass wiederum der Luftaustausch zwischen der geöffneten Auslauföffnung 213 und dem Zulaufstutzen
21 1 vermieden wird.
Erst wenn im vorausgegangenen Prozess die Soll-Bedingungen wiederhergestellt sind, wird die Klappe 215 wieder geschlossen, so dass das Produkt über die verschlossene Auslauföffnung 213 hinweg zur Auslauföffnung 212 gefördert wird.
Figur 15 zeigt eine Konditionierungsvorrichtung 300 in perspektivischer Ansicht von außen. Sie umfasst ein Gehäuse 301 , das zur Umgebung allseitig verschließbar ist. Durch die Oberseite erstreckt sich ein Zulaufrohr 321 ins Innere. Das Zulaufrohr 321 wird direkt mit der Auslauföffnung
212 der Transfervorrichtung 200 (siehe Figur 14) verbunden, so dass ein von der Umgebung abgeschotteter Übergang gegeben ist. Über Wartungsklappen 302 ist der Innenraum leicht zu- gänglich. Eine Luftleitung 323 führt ebenfalls in den Innenraum des Gehäuses 301. Der nicht sichtbare Auslauf befindet sich im Bodenbereich auf der in Figur 15 rechtsliegenden Seite des Gehäuses 301. Auf der rechten Gehäuseseite schließt sich zudem ein Lagerkasten 303 an, in dem auch ein Antriebsmotor aufgenommen werden kann. Eine Welle 312 einer im Inneren des Gehäuses gelagerten Konditionierungstrommel erstreckt sich durch den Lagerkasten 303 nach außen. Sie ist innen hohl, so dass über einen Anschlussstutzen 313 und eine Drehkupplung je eine Vorlauf- und eine Rücklaufleitung für einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen werden kön- nen. Ein Schauglas 324 erlaubt den Blick auf das Produkt im Inneren. Über ein Ventil 325 können kondensierte Flüssigkeiten abgelassen werden. An der Oberseite ist ein T-Stück 330 angebracht, das über eine angetriebene Klappe verschließbar ist und ein gezieltes Ablassen der Abluft aus dem Gehäuse 301 erlaubt. Über eine flexible Verbindung 331 ist das T-Stück 330 mit einem Siphon 332 verbunden, so dass aus der Abluft ausfallendes Kondensat abgeleitet werden kann, ohne jedoch Luft darüber anzusaugen.
Die in Figur 16 perspektivisch dargestellte Konditionierungstrommel 310 mit einer Welle 312 und einem Trommelmantel 31 1 bildet das Kernstück der Konditionierungsvorrichtung 300. Die Kondi- tionierungstrommel 310 ist an beiden Stirnseiten offen. In Figur 16 ist die Blickrichtung auf eine
Auslauföffnung 315 gerichtet. Auf der abgewandten Seite befindet sich eine Zulauföffnung 314. Wie bei der Trommel 1 1 der Wärmebehandlungsvorrichtung 100 auch, ist an der Innenseite des Trommelmantels 31 1 eine Förderschnecke 316 ausgebildet. Um den Innenraum leichter reinigen zu können während die Konditionierungstrommel 310 im Gehäuse 301 verbleibt, besitzt der Trommelmantel 31 1 mehrere Wartungsklappen 31 1 .1 ... 31 1 .5, die geöffnet werden können. Da- mit die Förderschnecke 316 im Bereich der Wartungsklappen 31 1.1 ... 31 1.5 nicht unterbrochen werden muss, sind an der Innenseite der Wartungsklappen 31 1 .1 ... 31 1 .5 Schneckensegmente
316.1 angebracht. Unterhalb der Auslauföffnung 315 ist im Boden des Gehäuses 301 eine Aus- lauföffnung vorgesehen, aus der das Produkt ausgeschleust wird, nachdem es den gesamten Behandlungsprozess durch die Wärmebehandlungsvorrichtung 100, die Transfervorrichtung 200 und die Konditionierungsvorrichtung 300 durchlaufen hat.
Auf der Seite der Auslauföffnung 315 ist der Trommelmantel 31 1 an einem Speichenkreuz 317 befestigt, von dem aus sich die Welle 312 bis zu einem Lager 341 erstreckt. Die Welle 312 er- streckt sich somit bei der Konditionierungsvorrichtung 300 nicht durch den Trommelmantel 31 1 hindurch. Auf der Seite der Zulauföffnung ist der Trommelmantel 31 1 endseitig durch einen La- gerbund 319 verstärkt.
Die Bedeutung des Lagerbunds 319 ergibt sich aus Figur 17, wo die Zulaufseite der Konditionie- rungstrommel 310 mit der Zulauföffnung 314 abgebildet ist. Der Lagerbund 319 ist auf Rollenla- gern 342 geführt, die am Boden des Gehäuses angebracht sind. Die Konditionierungstrommel 310 kann somit ohne durchgehende Welle und folglich ohne Speichenelemente gelagert werden. Dies ermöglicht, eine stationäre Kaltluftleitung 323 ins Innere der Konditionierungstrommel 100 zu führen, die über die Länge mehrere Düsen 324 besitzt. Das mit der Förderschnecke 316 durch die Konditionierungstrommel 310 geleitete Produkt kann darüber nachbefeuchtet werden.
Die Aufgabe des Produkts erfolgt über das Zulaufrohr 321 , das durch die Gehäusewand führt und im Inneren in eine Rutsche 322 übergeht, die sich zum Ende hin verbreitert. Damit gelangt das Produkt in den Wirkungsbereich der Förderschnecke 316.
Einen wesentlichen Teil der Konditionierungsvorrichtung 300 bildet die Kühlung der Trommel 31 1 , deren Funktionsweise in Figur 18 dargestellt ist. Das durch die Konditionierungstrommel 310 ge- förderte Produkt liegt in einer losen Schüttung im unteren Bereich der Konditionierungstrommel 310 auf und wird durch Kontakt mit der gekühlten Oberfläche des Trommelmantels 31 1 und der damit verbundenen Stege der Förderschnecke 316 abgekühlt, wobei die Kühlwirkung durch Ein- blasen von trockener, gekühlter Luft zusätzlich gesteigert werden kann. Zur Kühlung des Trom- melmantels 31 1 wird Wasser oder ein anderes Kältemittel über einen Vorlaufleitungsanschluss
313.1 am Anschlussstutzen 313 eingeleitet. Es gelangt durch eine Leitung im Hohlraum der Welle 312 bis zu einer Nabe 318 und von dort in wenigstens eine Kühlmittelleitung 318.1 , die zunächst
radial nach außen verläuft und sich dann axial durch den Trommelmantel 31 1 hindurch erstreckt. Der Trommelmantel 31 1 ist doppelwandig ausgebildet. Das Kühlmittel läuft aus der Kühlmittellei tung 318.1 in den Hohlraum und verdrängt das dort eingeschlossene und durch den indirekten Kontakt mit dem Produkt erwärmte Kühlmittel, das dann über die Kühlmittelleitung 318.2 aus dem Hohlraum zur Nabe 318 geleitet wird. Von dort aus fließt es durch die hohle Welle 312 zu einem Rücklaufleitungsanschluss 313.1 am Anschlussstutzen 313.
Claims
Patentansprüche:
1. Durchlaufbehandlungsanlage zur thermischen Durchlaufbehandlung von festen Lebens- und Futtermitteln und anderen Schüttgütern, mit einer Wärmebehandlungsvorrichtung (100), die wenigstens umfasst:
eine rohrförmige Trommel (10) mit einer motorisch angetriebenen Welle (12) und ei- nem über Speichenelemente (13) damit verbundenen T rommelmantel (11 ), wobei die Trommel (10) an ihren Stirnseiten offen ist;
einer an der Innenseite des Trommelmantels (1 1 ) angebrachten Förderschnecke
(16); gekennzeichnet durch:
ein allseitig verschließbares Gehäuse (30), in der die Trommel (10) drehbar gelagert ist, mit wenigstens je einer Zulauföffnung und einer Auslauföffnung (34), wobei von der T rommel (10) zumindest der T rommelmantel (1 1 ) vollständig von dem Gehäuse (30) umschlossen ist;
wenigstens einen in der Trommel (10) angeordneten Temperatursensor; und eine Heizvorrichtung (50) mit einem Heißluftgenerator und einem Luftverteiler (51 ) mit wenigstens einer Breitschlitzdüse (52), die sich bis an den Trommelmantel (1 1 ) er- streckt.
2. Durchlaufbehandlungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ge- häuse der Wärmebehandlungsvorrichtung (100) wenigstens zwei Lagerdurchführungen (12.1 ,12.2) für die Welle (12) aufweist und dass sich an den beiden Gehäuseseiten, die mit einer Lagerdurchführung (12.1 ,12.2) versehen sind, je ein Lagerkasten (32) an das Gehäuse (30) anschließt, in dem jeweils wenigstens ein Wellenlager (32.1 , 36.1 , 36.2) an- geordnet ist
3. Durchlaufbehandlungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Lagerkasten (32) rotierendes Ende der Welle (12) mit wenigstens zwei Schleifringen (12.5) versehen ist, deren Kontaktflächen mit dem Temperatursensor (41.1 , 41.2) verbun- den sind.
4. Durchlaufbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich- net, dass die Breite aller Breitschlitzdüsen (52) mehr als die Hälfte der Länge des Trom- melmantels (11 ) beträgt.
5. Durchlaufbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich- net, dass die Breitschlitzdüse (52) dort auf die Außenseite des Trommelmantels (1 1 )
gerichtet ist, wo an der Innenseite der Trommelmantel entsprechend seiner Drehrichtung in Kontakt mit der in der Förderschnecke (16) geführten Produktschüttung (1 ) kommt.
6. Durchlaufbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich- net, dass die Welle (12) in einem Einzugsbereich unterhalb der Zulauföffnung (33) im Ge- häuse (30) zumindest teilweise von einer Auffangschale (31 ) oder einem Auffangrohr um- geben ist, welche(s) sich bis in den Trommelmantel (1 1 ) erstreckt, und dass im Einzugs- bereich auf der Welle (12) eine Einzugsschnecke (17) ausgebildet ist.
7. Durchlaufbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich- net, dass an mehreren axialen Positionen über die Länge des Trommelmantels (1 1 ) min- destens drei radiale Sensorträgerarme (12.3) auf der Welle (12) angeordnet sind, an de- ren Ende jeweils ein Temperatursensor (41.1 , 41.2) angeordnet ist.
8. Durchlaufbehandlungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sensorträgerarme (12.3) bis in den radialen Zwischenraum zwischen der Einzugsschne- cke (17) und der Förderschnecke (16) erstrecken.
9. Durchlaufbehandlungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißluftgenerator (53) in der Heizvorrichtung (50) über wenigstens ein elektrisches Heiz- element (59) im Luftkanal und einen vorgeschalteten Ventilator (56) gebildet ist.
10. Durchlaufbehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich- net durch eine zusätzliche Konditionierungsvorrichtung (300) zur Durchlaufbehandlung nach der Wärmebehandlung, wenigstens umfassend ein allseitig verschließbares Ge- häuse (301 ) mit wenigstens einer Zulauföffnung (321 ) und einer Auslauföffnung, in der eine rohrförmige T rommel (310) drehbar gelagert ist, wobei die T rommel (310) an ihren beiden Stirnseiten offen ist und einen Trommelmantel (31 1 ) aufweist , an dessen Innen- seite eine Förderschnecke (316) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Öffnung der T rommel (310) an einer Stirnseite (314) frei von Antriebselemen- ten ist und sich von der Stirnseite (314) aus wenigstens eine stationäre Fluidleitung (323), die mehrere Auslasselemente (324) umfasst, in den Innenraum des Trommel- mantels (311 ) erstreckt;
dass die Trommel (310) an der anderen Stirnseite (315) über Speichenelemente (317) mit einer Welle (312) verbunden ist, die drehbar gelagert ist;
dass an der T rommel (310) ein Kühlmittelkreislauf ausgebildet ist, wobei der T rommel- mantel (31 1 ) in sich hohl ausgebildet ist und/oder mehrere sich über den
Trommelmantel erstreckende Kühlmittelleitungen (318.1 ) aufweist und wobei wenigs- tens eine Vor- und eine Rücklaufleitung (313.1 , 313.2) durch die Welle (312) und über die Speichenelemente (317) zum Trommelmantel (311 ) geführt sind.
1 1. Durchlaufbehandlungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (312) in einem Lagerkasten (303) gelagert ist, der von dem Gehäuse (301 ) der Konditio- nierungsvorrichtung (300), in dem die Trommel (310) aufgenommen ist, getrennt ist.
12. Konditionierungsvorrichtung (300) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (310) an einer Zulauföffnung (314) über Rollenlager (342) im Gehäuse (301 ) gelagert ist und an einer Auslauöffnung (315) über die Speichenelemente (317) mit der Welle (312) verbunden ist.
13. Durchlaufbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Zulaufrohr (321 ) durch die Gehäusewand führt, das sich bis ins Innere des Trommelmantels (311 ) im Anfangsbereich der Förderschnecke (316) bei der Zulauf- öffnung (314) erstreckt.
14. Durchlaufbehandlungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zu- laufrohr (321 ) in eine Rutsche (322) übergeht, die sich zum Ende hin verbreitert.
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