DE2431522A1 - Verfahren zur kontinuierlichen trocknung von nassen, koernigen und/oder stueckigen guetern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen trocknung von nassen, koernigen und/oder stueckigen guetern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2431522A1
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Roland Dipl Phys Dr Pfeiffer
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Description

Anlage zum Patentgesuch der H 74-/37
IQöckner-Humboldt-Deutz
Aktiengesellschaft
■vom 6. Juni 1974-
Verfahren zur kontinuierlichen Trocknung von nassen, körnigen und/oder stückigen Gütern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von nassen, körnigen und/oder stückigen Gütern, vorzugsweise bei einer gleichzeitigen Umwälzbewegung.
Es ist bekannt, nasse, körnige und/oder stückige Güter durch die Einwirkung von heißen Gasen oder Dämpfen zu trocknen. Dabei wird entweder eine Gegenstrollführung von Gut und Gas vorgesehen oder es wird die besser steuerbare Querstromführung von Gut und Gas verwendet, bei der das Trocknungsgas von oben oder unten in das sich auf einem oft vibrierenden Siebboden langsam vorwärtsbewegende Gut eingebracht wird. Hierbei ist es möglich, die Trocknung
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in Einzelzonen zu regeln und so eine schonende Behandlung des Gutes zu erreichen. Durch die vibrierende Bewegung des Siebbodens findet dabei im Gut eine Umwälzbewegung statt, die gegebenenfalls durch eine Pluidisierung verstärkt wird. Die vorgenannten Trocknungsverfahren führen zwar zu einer ausreichenden Trocknung des Gutes, eignen sich jedoch nur bedingt zu einer bei manchen Produkten erforderlichen genau nach Temperatur und Zeit gestuften Trocknung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Trocknungsverfahren zu schaffen, daß die vorhandenen Trocknungsverfahren verbessert und ihre Nachteile vermeidet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Trocknungsenergie dem Gut ganz oder teilweise durch Mikrowellen zugeführt wird. Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich, die Trocknungsenergie in das Innere der Gutmenge und dort in die Mitte der Gutpartikel einzubringen und die Energieeinbringung gleichzeitig so zu steigern, daß eine sehr kurzzeitige Trocknung erfolgen kann, ohne daß eine Überhitzung des Gutes auf der Eintrittsseite der Trocknungsenergie zu befürchten ist. Darüber hinaus ist eine durch die Einleitung ύοώ. Gasen oder Dämpfen nicht erreichbare Steuerbarkeit der Trocknungsenergie zu erreichen, da hier keine mit
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Zeitverzögerung behafteten Regelvorgänge durchzuführen sind. Insbesondere ergibt sich keine Abhängigkeit der Trocknung von der Wärmekapazität des Trocknungsgases, der Rohrleitungen und des vibrierenden Systems; sondern eine direkte, im Rahmen der technischen Möglichkeiten sofortige, Anpassung der Energieeinleitung in das Gut an die Guttemperatur. Bei einer Vibration und/oder Fluidisierung des Gutes können die bei der Trocknung im Inneren der Gutmenge entstehenden Dämpfe leicht an die* Oberfläche des Gutes gelangen, während gleichzeitig immer neue Gutteilchen in die Erwärmungszone in der Gutmitte eintreten, so daß sich eine mit anderen Verfahren nicht erreichbare schnelle und tiefgreifende Trocknung aller Teilchen ergibt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Trocknungsenergie dem Gut teilweise durch Mikrowellen und teilweise durch Gase oder Dämpfe zugeführt wird. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß nur ein Teil der Trocknungsenergie über Mikrowellen zugeführt werden muß, und daß in dem Rahmen, in dem die Zuführung von Gasen oder Dämpfen keine Qualitätsminderung des Gutes nach sich zieht, preisgünstiger zu erzeugende Energie zur Verfügung steht.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Güter kurzzeitig stark erhitzt werden. Hierdurch ergibt sich eine besonders schonende Eonservierung, da eine kurze Temperatursteigerung sich weit stärker auf die Abtötung von Mikroorganismen auswirkt als auf eine Qualitätsänderung des Gutes. Die Trocknung durch Mikrowellen gestattet es vorteilhaft, diese sehr kurze und scharfe Erhöhung der Temperatur im Inneren des zu trocknenden Gutes zu erreichen. Dabei bleibt keine gespeicherte Wärme in den Zuleitungen, Wänden ete. des Systems zurück, so daß eine schnellere Wiederabkühlung des Gutes möglich ist.
Weiterhin ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Erhitzung kurzzeitig hoch und anschließend über eine längere Zeit niedrig ist. Hierbei wird insbesondere bei Lebensmitteln, die zu Bräunungsreaktionen neigen, erreicht, daß keine Qualitätsverschlechterung in Kauf genommen werden muß, auch wenn insgesamt eine hohe Trocknungsenergie in das Gut eingebracht werden muß. Durch die Kachtrocknung mit niedriger Temperatur als Endtrocknung, kann ohne Qualitätsverschlechterung die gewünschte Endfeuchtigkeit erreicht werden. Durch das Zusammenwirken von Mikrowellentrocknung als Hoch-Kurz-Trocknung und Trocknung durch
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Gase oder Dämpfe als Tief-Lang-Trocknung kann also sowohl eine vollständige Abtötung der Mikroorganismen als auch eine durchgreifende Endtrocknung erreicht werden, ohne daß eine insgesamt zu lange oder zu hohe Trocknung erfolgt.
Weiterhin ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zur Steuerung die Absorption von Mikrowellenstrahlen "beim Durchtritt durch das Gut gemessen wird. Durch die Ausnutzung des Vorganges, daß die Absorption der Mikrowellenstrahlen beim Durchtritt durch das Gut eine Funktion der Feuchte des durchstrahlten Gutes ist, ist so vorteilhaft eine einfache Messung des Trocknungseffektes möglich. So kann, ohne daß eine umständliche Messung der Ilestfeuchte außerhalb des Trocknungsräumes nötig ist, die Feuchte des Gutes fortlaufend unter Benutzung eines Trocknungsteilstrahls gemessen und der Trocknungsvorgang nach den Meßwerten gesteuert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Meßzone eine gleichmäßige Gutschichtdicke eingestellt wird. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß die gemessene Absorption ein direktes Maß für die Feuchte angibt und die Berücksichtigung der Durchtrittsschicütdicke, die sonst notwendig ist, entfällt.
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In einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist vorgesehen, daß diese Sendervorrichtungen für Mikrowellen aufweist, die als Magnetrons oder Klystrons ausgebildet sind. Hierdurch können vorteilhafterweise "bereits bekannte und in Serien gebaute Sendervorrichtungen für Mikrowellen eingesetzt werden, die eine kostengünstige Ausbildung des Gesamtsystems erlauben.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sendervorrichtungen feststehend über einer Abdeckhaube angeordnet sind. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß die Sendervorrichtungen von der Schwingungsbeanspruchung der vibrierenden Vorrichtung ausgenommen sind und so eine erhöhte Lebensdauer aufweisen. Die Abdeckhaube wirkt dabei vorteilhafterweise als Leitorgan für die Mikrowellen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung einen Energieüberträger mit Hohlleiter-Mäanderstruktur aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß eine optimale Ausnutzung der Strahlungsenergie gewährleistet ist. Aus dem Inneren des Hohlleiters können keine Strahlungen als Streustrahlungen nach außen entweichen und die gesamte eingebrachte Energie wird für die
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Trocknung verwendet. Durch die mäanderförmige Ausgestaltung wird erreicht, daß bei nur einer Sendervorrichtung auf kleiner Grundfläche ein mehrfacher Strahlendurchtritt durch das Trocknungsgut erreicht wird. So ergibt sich eine kompakte und leistungsfähige Anordnung.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß sich im Trocknungsgut Temperaturmeßglieder befinden, die Steuerungsimpulse auf die Sendervorrichtungen geben. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, die Trocknuhgstemperaturen fortlaufend genau zu überwachen und mit Hilfe der Senderenergie die genauen Trocknungstemperaturen sowohl in der Eurz-Hoch-Trocknung als auch in der Lang-Tief -Trocknung aufrechtzuerhalten und eine entsprechende hohe Qualität des Trocknungsgutes zu erhalten.
Weiterhin ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß ober- und unterhalb der Gutschicht Meßsonden zur Messung der Absorption von Mikrowellen angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein einfacherAAufbau einer Absorptionsmeßstrecke innerhalb des Trocknungsraumes.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung Meß- und Regelvorrichtungen
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zur Einstellung einer gleichmäßigen Gutschichtdicke aufweist. Durch die Einstellung einer gleichmäßigen Gutschichtdicke ergibt sich einevorteilhafte annähernd lineare Abhängigkeit der absorbierten Strahlung von der Restfeuchte, so daß die Regelung der Restfeuchte auf besonders einfache Weise erfolgen kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß sich unter dem Trocknungsgut ein siebartiger Boden zur Zuführung von Gasen oder Dämpfen befindet. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dem Trocknungsgut erwärmte Gase oder Dämpfe zuzuführen, die sowohl die Nachtrocknung als auch die Zufuhr zusätzlicher Energie zur Mikrowellentrocknung übernehmen können. Gleichzeitig kann eine Fluidisierung erreicht werden, die die Trocknung unterstützt.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert:
Die Zeichnung zeigt die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Trocknung mit Mikrowellen, teilweise im schnitt.
Die Vorrichtung zur Trocknung mit Mikrowellen ruht über Stützen 2 und Gummifederelemente.. 3 auf dem Fundament 1. Die Oberseite der Gummifederelemente 3 ist mit einer Gegen-
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masse 4 verbunden, die über schräg angeordnete Federelemente 5 mit.der Trocknungskammer 7> 8 schwingungsfähig verbunden ist. Die Trocknungskammer besteht aus der Siebfläche 6, einer oberen Abteilung 8 und einer unteren Abteilung 7 als wesentliche Elemente. Die untere Abteilung weist die Gas- bzw. Dampfzuführung 9 auf, die obere Abteilung 8 den Gutzulauf 10, die Gas- bzw. Dampfabführung 11 und die Gutabführung 12. Die Gutzuführung 10 und die Gutabführung 12 sind mit beweglichen Verschlußorganen 14, 15 ausgerüstet, um einen Durchtritt von Gasen oder Dämpfen durch diese Zu- bzw. Ableitungen zu verhindern. Die festen und die beweglichen Teile der Zu- bzw. Abführungsöffnungen sind durch Gummi manschetten beweglich gegeneinander abgedichtet. Die obere Trocknerabteilung 8 weist in ihrem vorderen, vorzugsweise haubenartig ausgebildeten Teil zwei Durchlässe 16, 17 für Mikrowellen auf. Über ebenfalls bewegliche Abdichtungen sind diese Durchlässe mit den hohlleiterähnlichen Senderausgängen 18 und 19 verbunden. Die Bender 20 und 21 befinden sich an einer Halterung 22, die außer über die beweglichen Abdichtungen nicht mit dem übrigen schwingungsfähigen System verbunden ist. Die Abdichtungen bestehen vorzugsweise aus dauerelastischem Material. Das schwingungsfähige System mit der Gegemnasse 4 und der Trocknungskammer 7, 8 wird durch eine hier nicht gezeigte Antriebsvorrichtung, vorzugsweise einen elektromagnetischen Schwinger, angetrieben. Vorzugsweise am auslaufseitigen Ende der von Mikrowellen durchstrahlten
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Trocknungszone "befinden sich die Absorptionsmeßsonden 23 und 24· zur Steuerung der Restfeuchte. Die Sonde 25 zur Schichtdeckenmessung befindet sich vorzugsweise am Ende der Guteingabezone.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:
Das zu trocknende Gut gelangt durch die Gutzuführung 10 und das darin befindliche Verschlußorgan 15 in den in Durchlaufrichtung vorderen Teil 8a der oberen Trocknerabteilung, in dem es bei Umwälzung durch Vibration durch Mikrowellen aus den Mikrowellensendern 20, 21 kurzzeitig sehr hoch erhitzt wird. In den unteren, vorderen Teil 7a des Trockners wird dabei entweder keine, wenn eine Erwärmung nur durch die Mikrowellen vorgesehen ist, oder eine geringe Menge von Heißluft oder Trocknungsgas eingeführt. Aus dem vorderen Teil gelangt das Gut, nachdem es kurzzeitig hoch erhitzt wurde, in den hinteren Bereich 8b der Trocknerkammer, in dem es die Endtrocknung erfährt. Diese geschieht vorzugsweise allein durch zugeführte Luft bzw. Gas, kann jedoch auch durch den Einsatz von Mikrowellensendern ergänzt werden. Die zugeführte Luft- bzw. Gasmenge entweicht durch den Stutzen 11, während das getrocknete und konservierte Gut den Trockner durch den Gutauslauf 12
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verläßt, in dem noch ein Yerschlußorgan 14 zur Gas- "bzw. Dampfführung angebracht ist. Die Wanderung des Gutes kann durch den Vibrationsantrieb im Zusammenwirken mit der d durch das Sieb 6 tretenden Gas- bzw. Luftmenge so gesteuert werden, daß die Teilchen sich in einer dichten fluidisierten Schicht bewegen. Jetzt können sie durch die Mikrowellensender eine von innen nach außen gehende, kurzzeitige durchgreifende Erwärmung erfahren, wie sie schonender mit keinem anderen Erwärmungsverfahren erreichbar ist. Während des Trocknungsvorganges wird durch die Sonde 25 die Lage der Gutoberflache abgetastet und durch eine hier nicht gezeigte Steuervorrichtung konstant gehalten. Weiterhin wird durch die Sonden' 24 und 25 die Absorption der Mikrowellen beim Durchgang durch das Gut gemessen und durch eine ebenfalls nicht gezeigte Steuerung die Restfeuchte des Gutes geregelt.
Die in der Zeichnung vorgesehene Ausbildung mit Mikrowellensendern über dem Oberteil der Trocknerkammer 7 % 8 kann auch durch eine Anordnung ersetzt werden, bei der die Mikrowellen mittels eines mäanderförmigen Hohlrohrleiters das Trocknungsgut durchstrahlen. Ebenso ist es nicht notwendig, daß die Messung der Eestfeuchte im Trockner vorgenommen wird. Eine gesonderte Sendervorrich-
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tung am Auslauf des Trockners, an dem Trocknungsgut, vorzugsweise in einer Bypass-Meßstrecke als Strom mit konstanter Dicke abgezweigt wird, ist ebenso möglich und ,. "bietet regeltechnische Vorzüge.
Das "vorstehend beschriebene Verfahren ist nicht auf die Trocknung wasserhaltiger Güter beschränkt, sondern läßt sich ebenso zum Trocknen von organischen oder anorganischen absorbierenden Stoffen (Kohlenwasserstoffe, SOg o.a.) enthaltenden Gütern verwenden.
- Patentansprüche -
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1.\ Verfahren zum Trocknen von nassen, körnigen und/oder stückigen Gütern, vorzugsweise "bei einer gleichzeitigen Umwälz"bewegung, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsenergie dem Gut ganz oder teilweise durch Mikrowellen zugeführt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsenergie dem Gut teilweise durch Mikrowellen und teilweise durch Gase oder Dämpfe zugeführt wird.
    3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut kurzzeitig stark erhitzt wird.
    4-. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung zunächst kurzzeitig hoch und anschließend über eine längere Zeit niedrig ist.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4·, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung die Absorption von Mikrowellenstrahlen beim Durchtritt durch das Gut gemessen wird.
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    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßzone eine gleichmäßige Gutschichtdicke eingestellt wird.
    7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Sendervorrichtungen (20, 21) für Mikrowellen aufweist, die als Magnetrons oder Klystrons ausgebildet sind.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Sendervorrichtungen (20, 21) feststehend über dem Vorrichtungsoberteil (8) angeordnet sind.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Energieüberträger mit Hohlleiter-Mäander struktur aufweist.
    10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 t>is 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich im !Trocknungsgut Temperaturmeßglieder befinden, die Steuerungsimpulse auf die Sendervorrichtungen (20, 21) geben.
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    11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 "bis 10? dadurch gekennzeichnet, daß ober- und unterhalb der Gutschicht Meßsonden zur Messung der Absorption von Mikrowellen angeordnet sind. .it
    12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie Meß- und Regelvorrichtungen zur Einstellung einer gleichmäßigen Gutschichtdicke aufweist.
    15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 95 dadurch gekennzeichnet, daß sich unter dem Trocknungsgut ein siebartiger Boden (6) zur Zuführung von Gasen oder Dämpfen befindet.
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