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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Trocknen
von Material, wobei das Material durch Unterdruck und durch ein
hochfrequentes elektromagnetisches Feld, das durch Elektroden in
einem von seiner Umgebung isolierten Raum erzeugt wird, getrocknet
wird. Dieses Trocknungsverfahren und -system ist in WO-A-00/50207 beschrieben.
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Es
gibt Trocknungstechniken, die versuchen, die Trocknungszeiten von
Materialien zu verkürzen, indem
sie Unterdruck und Mikrowellenerwärmung verwenden. Diese Trocknungssysteme
verwenden verschiedene Arten von festen Autoklaven und verschiedene
Systeme, um das getrocknete Material in den äußeren Druck zu entladen. Bei
diesen Lösungen
des Stands der Technik sind die Elektroden, die das hochfrequente
Feld erzeugen, üblicherweise
an dem Autoklav befestigt. Der feste Aufbau der bekannten Systeme
begrenzt die Modifizierbarkeit der Trocknungssysteme für Stücke unterschiedlicher Größen und
Formen und bildet außerdem
eine schwere Baueinheit, die nicht leicht zu bewegen ist.
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Das
veröffentliche
US-Patent 4466198 beschreibt ein Trocknungssystem, bei dem das zu trocknende
Material anstatt in einem Autoklav mit einem steifen Aufbau in einer
biegsamen Hülle
eingeschlossen ist, an der eine erste Elektrode befestigt ist, während sich
eine zweite Elektrode außerhalb
der Hülle
befindet. Feuchtigkeit von dem zu trocknenden Schnittholz wird durch
die erste Elektrode aus der Hülle
ausgeleitet. Das beschriebene System ist eine leichtere und leichter
zu bewegende Anwendung als die früheren Trocknungssysteme, sein
Nachteil ist jedoch nach wie vor ein fester Trocknungsraum; die Hülle ist
an ihrem unteren Teil an der unteren Elektrode befestigt und sie
kann in Bezug auf die Elektroden nicht unabhängig bewegt werden. Das zu
trocknende Material wird folglich in den Trocknungsraum gelegt und
aus ihm entfernt, nachdem das Trocknen beendet ist, womit das System
keinen ununterbrochenen Fluss von zu trocknendem Material durch
die Elektroden oder die Lagerung des Materials in einem geschlossenen
Trocknungsraum nach dem Trocknen ermöglicht.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Trocknungsverfahren und ein
Trocknungssystem zu entwickeln, derart, dass die zuvor erwähnten Probleme
gelöst
werden. Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren und ein
System gelöst,
die durch die Spezifikationen in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2
gekennzeichnet sind. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Die
Erfindung beruht auf einer Verwendung einer chargentypischen Trocknungs-Folienverpackung
als Trocknungsraum, die im Wesentlichen separat von dem Rest der
Anlage ist. Während
eines Trocknens wird ein Unterdruck in der Folienverpackung erzeugt
und das Material in der Verpackung wird einem elektromagnetischen
Feld unterworfen, das durch äußere Elektroden
erzeugt wird. Während der
Trocknungsperiode ist die Folienverpackung durch bewegliche Schläuche mit
einer Anlage verbunden, um Feuchtigkeit von der Verpackung abzuführen. Nach
einem Trocknen wird die Folienverpackung von dem Trocknungssystem
entfernt und sie kann verwendet werden, um das Material bei einer Lagerung
oder einem Transport zu schützen.
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Das
System der Erfindung schafft den Vorteil, dass es einfach und leicht
ist und dass die chargentypischen Trocknungs-Folienverpackungen
bewegt werden können,
wodurch es möglich
wird, Materialchargen, die in Folienverpackungen verpackt sind,
ununterbrochen oder stufenweise durch den Wirkbereich der Elektroden
zu befördern.
Da der Trocknungsraum, der durch die Folienverpackung gebildet ist,
für die
zu trocknende Charge typisch und separat von dem Rest der Anlage
ist, kann das Material nach einem Trocknen auch in der Folienverpackung
für einen
Transport, eine Lagerung oder für
einen Feuchtigkeitsausgleich gelagert werden. Produkte, die bei
der Herstellung durch das Verfahren der Erfindung getrocknet und
gepackt wurden, halten ohne die schädliche Wirkung von Mikroorganismen, bis
sie in Gebrauch genommen werden. Das System der Erfindung schafft
außerdem
den Vorteil, dass es für
einen Feldeinsatz geeignet ist, da die getrennten Teile des Systems
einfach bewegt und auf einem Fördermittel
aufgebaut werden können.
Das Trocknungssystem der Erfindung kann außerdem für Materialstücke unterschiedlicher
Größen und
Formen leicht abgeändert
werden, da im Gegensatz zum Stand der Technik die Abmessungen des
zu trocknenden Stücks
nicht durch den Trocknungsraum eingeschränkt sind. Ein zusätzlicher
Vorteil des Systems der Erfindung besteht darin, dass eine Messung
einfach ist, da das zu trocknende Material nicht von festen und
schweren Aufbauten umgeben ist, die eine Messung erschweren.
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Die
Erfindung wird nun ausführlicher
anhand einer bevorzugten Ausführungsform
und der beigefügten
Zeichnung beschrieben, in der
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1 ein
Verfahren der Erfindung zum Trocknen von Material zeigt;
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2 eine
Ausführungsform
des Systems der Erfindung zeigt;
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3 eine
zweite Ausführungsform
des Systems der Erfindung zeigt.
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1 zeigt
drei Trocknungsschritte a bis c. Im ersten Schritt a wird Material 4 in
eine separate Folienverpackung 2 eingeschlossen. Die Folienverpackung 2 ist
eine luftdicht abgedichtete Verpackung, die aus einem Werkstoff
hergestellt ist, der für
ein Mikrowellenfeld geeignet ist. Die Form der Folienverpackung
kann jener des zu trocknenden Stücks
entsprechen. Der Werkstoff der Folienverpackung kann ein Kunststoff,
ein thermoelastischer Werkstoff oder Gummi sein. Die Wandstärke der
Folienverpackung wird so gewählt,
dass sie die Belastung übersteht,
die durch einen Druckunterschied erzeugt wird und abhängig von
der Anwendung jegliche Kriterien erfüllt, die durch Transport und
Lagerung festgelegt sind. Das zu trocknende Material 4 befindet
sich in der Folienverpackung 2 vorzugsweise auf eine derartige Weise,
dass das Material und die Verpackung miteinander nicht in Kontakt
kommen, wodurch ein Abführen
von Feuchtigkeit von dem zu trocknenden Material möglich wird.
Der Kontakt der Oberflächen
kann verhindert werden, indem ein Füllmittel 3 wie etwa Schaum
oder Strukturen wie etwa ein Geflecht oder Latten zwischen dem Material
und der inneren Oberfläche
der Folienverpackung verwendet werden. Die Folienverpackung kann
außerdem
gedehnt werden, so dass ein erforderlicher Raum zwischen der inneren
Oberfläche
der Folie und dem Material verbleibt. Falls das zu trocknende Material
porös ist
oder Hohlräume
enthält,
ist kein leerer Raum zwischen der Folie und dem Material erforderlich.
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In
Schritt b wird die Folienverpackung zwischen die Elektroden 1 gebracht
und die Folienverpackung wird durch Ausströmöffnungen 5 in der
Folienverpackung mit einer Anlage 6 verbunden, um einen Unterdruck
zu erzeugen und um Wasser oder Wasserdampf abzuführen. Die Anlage 6 führt außerdem weitere
automatische Funktionen durch, die beim Trocknen erforderlich sind,
und ein Abfragen für
verschiedene Messungen kann durch die Durchführung der Ausströmöffnungen
durchgeführt
werden. Die Anlage 6 und die Ausströmöffnungen 5 in der
Folienverpackung sind über
Schläuche 8 auf
eine derartige Weise verbunden, dass sich die Schläuche mit
der Folienverpackung in dem hochfrequenten Feld bewegen können. Das
Schlauchsystem kann auch vielzweigig sein, wodurch folglich eine
einzige Anlage 6 zum Trocknen mehrerer Folienverpackungen 2 verwendet
werden kann. Die Ausströmöffnungen 5 in der
Folienverpackung können
eine dichte Bajonettverbindung mit der Anlage ausbilden, so dass
die Verpackung leicht oder automatisch mit der Anlage 6 verbunden
oder von ihr getrennt werden kann. Die das elektromagnetische Feld
erzeugenden Elektroden 1 sind scheibenförmig ausgebildete Stücke, die auf
eine derartige Weise angeordnet sind, dass die Folienverpackung
mit den damit verbundenen Schläuchen
in das durch die Elektroden erzeugte magnetische Feld gebracht werden
kann. Das Trocknungssystem kann auf eine derartige Weise aufgebaut
sein, dass Folienverpackungen mit ihren Schläuchen in Etappen oder ununterbrochen
mit einer für
eine Trocknung geeigneten Rate durch den Wirkbereich von stationären Elektroden
bewegt werden. Eine weitere Alternative besteht darin, dass die Elektroden
in Bezug auf die feststehende Folienverpackung bewegt werden, und
das erforderliche elektromagnetische Feld wird auf die Verpackung
oder auf einen Teil von ihr gerichtet. Es ist auch möglich, das
Trocknungssystem derart herzustellen, dass sich sowohl die Folienverpackung
als auch die Elektroden mit einer geeigneten Rate bewegen, oder
dass beide Komponenten so angeordnet sind, dass sie an der gleichen
Stelle feststehend sind. Alle zuvor genannten Konstruktionsalternativen
für das
Trocknungssystem können
auf eine derartige Weise realisiert werden, dass die Größe des Wirkbereichs
der Elektroden gemäß der Größe und Form
der zu trocknenden Folienverpackung abgewandelt werden kann. Beim Trocknen
mehrerer Folienverpackungen können
diese nacheinander und/oder in Gruppen in das elektromagnetische
Feld gebracht werden, und eine automatische Funktion kann dem System
hinzugefügt werden,
um die Folienverpackungen, die getrocknet werden, zu verbinden und
zu trennen.
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Im
letzten Schritt c wird die Folienverpackung 2 von der Anlage 6 getrennt
und von dem Wirkbereich der Elektroden entfernt. Das Material kann
nun in der dichten Folienverpackung transportiert und gelagert werden.
Wenn es erforderlich ist, kann das Material nach einem Trocknen
auch in der Folienverpackung belassen werden, so dass nach einem
Trocknen ein Feuchtigkeitsausgleich stattfinden kann. Gas oder Wasserdampf
kann später
aus der Folienverpackung durch die Ausströmöffnungen der Folienverpackung
abgeführt
werden, oder, wenn es erforderlich ist, können Gas oder Flüssigkeiten
der Verpackung hinzugefügt
werden, um das Material zu behandeln.
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2 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform,
bei der die Folienverpackung 2 aus einem Folienrohr 10 hergestellt
ist, das während
eines Trocknens mit dem Material gefüllt ist. Das Material 4 wird einem
rohrförmigen
Raum 10 zugeführt
und ein Trocknungsraum 2, der zwischen die Elektroden 1 passt,
wird durch eine Presse 11 ausgebildet. Die Anlage 6 ist
mit dem Trocknungsraum 2 wie in 1 verbunden,
es ist jedoch nur der Auslass 12 in 2 gezeigt.
Das Bezugszeichen 13 zeigt weitere mögliche Einlässe, die mit dem Trocknungsraum 2 für Messungen
oder für
ein Zumessen von Gas und Flüssigkeiten
in den Trocknungsraum verbunden sind. Die Presse 11 umfasst
außerdem
vorzugsweise eine Säum- und Schneidvorrichtung,
derart, dass der Trocknungsraum 2 nach einem Trocknen als
eine separate Verpackung abgetrennt werden kann.
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3 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
Systems der Erfindung, bei der die Folienverpackung 17 eine
rohrförmige
Form aufweist und außerdem
Verschlussvorrichtungen 18 enthält, um den Trocknungsraum 17 zeitweise
in Abschnitte zu unterteilen. Ein Teil X der Folienverpackung dient
folglich als ein gegenwärtiger
Trocknungspunkt und insbesondere dieser Teil befindet sich in dem
Wirkfeld der Elektroden 1 und ist mit der Anlage 6 zum
Abführen von
Feuchtigkeit verbunden. Bei dieser Ausführungsform besitzt die Folienverpackung
vorzugsweise steife Wände,
und die Verschlussvorrichtungen sind so beschaffen, dass sie sowohl
die Folienverpackung in Abschnitte abgrenzen, als auch das Material 4,
das getrocknet wird, von einem Abschnitt zu einem weiteren Abschnitt
bewegen. Das Bezugszeichen 13 zeigt weitere mögliche Einlässe, die
mit dem Trocknungsraum X für
Messungen oder für
ein Zumessen von Gas oder Flüssigkeiten
in den Trocknungsraum verbunden sind. Ein eingeteilter Trocknungsraum
ist vorteilhaft, wenn es schwierig ist, die gesamte Folienverpackung
an das Wirkfeld der Elektroden anzupassen, oder wenn das Material
stufenweise getrocknet werden muss. Außerdem können automatische Materialeinlass-
und Materialauslassvorrichtungen bei den Enden der Folienverpackung
angeordnet werden, wodurch der Fluss des zu trocknenden Materials ununterbrochen
gemacht werden kann. Eine rohrförmige
Folienverpackung kann außerdem
in einem runden Aufbau hergestellt werden, wobei das zu trocknende
Material in der Folienverpackung rund umläuft und ein Abschnitt des zu
trocknenden Materials regelmäßig in den
Trocknungspunkt X eintritt.
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Bei
dem Trocknungsverfahren und -system der Erfindung ist es leichter,
die erforderlichen Messungen durchzuführen, als bei den Lösungen des Standes
der Technik, da das Material, wenn es sich in dem hochfrequenten
Feld befindet, nicht von festen und luftdichten Aufbauten umgeben
ist. Nach einem Verlassen des hochfrequenten Feldes können die
Temperatur und der Feuchtigkeitsgrad des Materials beispielsweise
durch IR-Messgeräte
und Hochfrequenzfeldmessungen einfach gemessen werden. Wegen der
leichten Folienverpackung kann die Masse des Materials für eine Steuerung
des Trocknungsverfahrens beispielsweise durch das Förderband, das
die Verpackung bewegt, gemessen werden.
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Das
Trocknungssystem der Erfindung ermöglicht es, einzelne Materialstücke oder
große
Materialmengen, die in geeignete Trocknungschargen aufgeteilt wurden,
zu trocknen. Das System wurde insbesondere zum Trocknen von Holz
entwickelt, es kann jedoch genauso gut verwendet werden, um andere
Feststoffe wie etwa Späne,
Sägemehl,
Gemüseprodukte,
Nahrungsmittel, Granulate, Pulver oder Materialien, die während Herstellungsverfahren
erzeugt wurden, zu trocknen. Die Folienverpackung selbst kann verwendet
werden, um ein Stück
oder eine Materialcharge von beliebiger Form zu verpacken, und die
Größe und der
Ort der Elektroden kann gemäß der Verpackungsgröße und Form
des zu trocknenden Materials in vielfältiger Weise abgewandelt werden.
Das System der Erfindung stellt eine kostengünstige Alternative für Konzentrationsverfahren
von flüssigen
Produkten dar.
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Für einen
Fachmann auf dem Gebiet ist es offensichtlich, dass die Grundidee
der Erfindung auf viele verschieden Arten realisiert werden kann.
Die Erfindung und ihre Ausführungsformen
sind folglich nicht auf die zuvor beschriebenen Beispiele beschränkt.