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Procédé et appareil por sécher des substances dans ie vide.
La présente invention a pour objet un procédé pour le séchage, dans le vide, de produits végétaux et animaux qui sont susceptibles de changements sous l'action de la cha- leur, par exemple de légumes, de fruits, de poissons, d'oeufs, de lait, etc*
Lorsqu'on sèche des substances dans le vide suivant les procédés actuellement employés, les substances sécher sont posées sur des supports qui sont chauffes directement ou qui, par suite de ce qu'ils ne sont pas isoles, reçoi- vent de la chaleur par conduction de sorte que les supports deviennent au cours de l'opération pratiquement aussi chauds
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que la source de chaleur.
Par suite du contact direct entre les substances à sécher et ces surfaces relativement chau- des, une évaporation rapide d'humidité a lieu aux endroits du contt et il en résulte que les substances changent en ces endroits d'aspect et de composition biologique, par exemple par combustion, Des que les substances 1 sécher ont éte Modifiées aux endroits de contact de Ici manière décrite, le même phénomène se produit dans la couche voisine des substances et ainsi de suite. En outre, la tension entre ls parties rapidement séchees des substances et les porties sont encore humides, tension ,lui se produit par suite de la différence de température, fait que les substances changent déforme par éclatement.
Suivant une méthode connue de séchage dans le vide de légumes ou de matières analogues, des cylindres rotatifs chauffés indirectement par de la vapeur ou des moyens analo- gues ont été employés, ou même le séchage par le vide a été exécuté dans des appareils fixes. La substance à sécher a alors été supportée par les parois de l'appareil en rotation et sur des tablettes ou des supports analogues dans les ap- pareils fixes. Ces supports pour les substances ont éte des sources de chaleur par eux-mêmes ou autrement ils ont éte en contact direct de conduction de la chaleur avec les sour. ces de chaleur et les parois de l'appareil, de sorte que la chaleur a été transmise par conduction aux tablettes ou autres supports et que ceux-ci sont devenus, pendant l'opé- ration, sensiblement aussi chauds que les sources de cha- leur.
Les produits à sécher sont alors chauffés à la fois par la chaleur rayonnée et par la chaleur amenée par conduc- tion. I1 en résulte que le même risque de brûlure et de changeants dans la coloration existe avec ces deux formes d' appareils, même si les éléments de chauffage sont situés à une certaine distance du produit sécher.
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En vue d'éviter ce danger provenant de la chaleur ame- née par conduction, il a jusque présent été nécessaire de maintenir compartivement basse la température des sour-
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ces de chaleur, par exemple pas au-dell de 70-90S C, mais ceci contribue à son tour à rendre l'opération de séchage lente. Il est pratiquement impossible de sécher par ces tem-
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pératures des substances qui subissent des changements 1"\ des températures relativement basses, comme l'albumine des oeufs et de la viande, le lait, etc.
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C'est un f ait bien connu que la quantité d'humidit0 qui peut être enlevée par unité de temps et par conséquent le temps de séchage dépendent non seulement de la température mais également de la vitesse avec laquelle la vapeut au- dessus des substances à sécher est enlevée.
En fait, un des principaux défauts de la plupart des méthodes et des appa- reils pour le séchage dans le vide utilisés jusque présent est que la vapeur d' eau au-dessus des substances secher n'est pas enlevée suffisamment rapidement, ce qui a un effet considérable sur la prolongation du temps de séchage et rend les opérations coûteuses. En outre, la vapeur d'eau a jusqu'à présent été aspirée par la pompe à vide, ce qui a pour résultat qu'il n'a pas été possible de maintenir un degre de vide suffisamment élevé.
La principale différence entre la présente invention et les procédés connus jusqu'à présent est que la substance
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a scher est soumise, pendant 1' utsration, uni;ue,ient aux effets de la chaleur rayonnée et est ainsi mise "CI 11 cuiri de la chaleur amenée par conduction. Les rayons de éliaieui- . sent alors dans la substance à sl;cher et 1 travers celle-ci et .ont uniformément r,3Partàs dans la matire ,s,7, acan ef.. fet ntaisible s;ir les ####s qui sont rel1c\-ntr';:GS les re.
-res par les rayons. P.3.r suite deÇ tjn,értttâret anifc.r.nc:Ç :.;.uiont 2in<.:i obtenue dan:; tuute la '3Ubstince, î'eau est
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amenée à l'ébullition, en pratiquement tous les points de la substance, à l@ température correspondant au vide, De cette manière, l'évaporation dans les parties internes de la subs- tance transporte l'humidité également vers les couches ex- térieures de sorte que l'humidité de la substance reste ho- mogène. La combustion des parties extérieures est ainsi em- pêchée vu que la température, même dans ces parties exgte- rieures ne peut pas, aussi longtemps que de l'humidite est présente dans celles-ci, s'élever au-dessus du point d'ébul- lition de l'eau dans le vide existant, soit 27 C dans un vide de 730 mm.
Le rayonnement de chaleur suivant la présente inven- tion peut se faire pratiquement à n'importe quelle élévation de température. Le principal avantage, en comparaison des procédés connus, consiste toutefois en ce qu'on peut employer des températures beaucoup plus élevées, par exemple 125 ou
200-500 C ou plus, sans changement dans l'aspect, la compo- sition chimique ou biologique de la substance, aussi long- temps que de l'humidité est présente.'C'est seulement lors- que la substance a perdu une quantite telle d'humidité que sa température s'élève au..dessus du point d' ébullition de l'eau dans le vide existât que le danger de changeant se présente.
Lorsque la teneur en eau a été réduite au point qu'elle s'approche de la limite déterminée, la température de la chaleur rayonnante est graduellement diminuée et le chauffage est arrêté au point ou l'opération de séchage est terminée.
Le fait que le rayonnement de chaleur peut se faire a des températures très élevées sans dommage pour la substan- ce à sécher rend possible la réduction considérable du temps de séchage.
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Par conséquent, la caractéristique principale de la pre- sente invention est que lorsqu'elle est séchée dans le vide, la substance à sécher est chauffée exclusivement par de la chaleur rayonnée et mise à l'abri de la chaleur amenee par conduction;les rayons de chaleur étant dérivés de sources de chaleur (éléments de chauffage) qui, avec les supports, sont isolés des parties conductrices de la chaleur de l'appareil et sont placés à une distance telle de la substance à sécher que cette dernière reçoit seulement de la chaleur rayonnee.
En vue d'empêcher la conduction directe de chaleur des sources de chaleur vers les supports sur lesquels la subs- tance à sécher repose, les sources de chaleur et avantageu- sement aussi les supports sont bien isolés des pièces con- ductrices de la chaleur de l'appareil. Cet isolement peut être réalisé au moyen d'asbeste, de lattes de bois ou par des moyens analogues.
Comme cela a été mentionné ci-dessus, il est important au point de vue du séchage rapide que la vapeut d'eau soit rapidement enlevée de la zône d' évaporation ou de séchage de l'appareil. Suivant la présente invention, ce transport rapide de la vapeur d'eau hors de la zone d'évaporation est effectué par le fait qu'on maintient une différence de tem- pérature entre celle-ci et une zone de refroidissement ou de condensation qui est située dans la zône d' évaporation.Dans cette zone de condensation, les vapeurs sont condensées et l'eau de condensation est éliminée de celle-ci, La zone de condensation peut être formée par le fait qu'une ou plusieurs parois de l'appareil vide forinentdes organes de refroidis- sement effectifs ou sont pourvues d'organes de ce genre,
Il est possible d' accélérer l'enlèvement de la vapeur de la zone d'évaporation au moyen d'un ou de plusieurs ventilateurs ou organes analogues dans la zone d'évaporation.
Dans Inapplication de la présente invention, on emploie
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par conséquent une chambre dans laquelle il règne pratique- ment un vide complet. Cette chambre est divisée en une zône d'évaporation et en une zone de refroidissement ou de conden- sation. La substance sécher est placée dans la première zône, Si la différence de température entre les deux zOnes est suffisamment grande et si la zone de refroidissement contient des surf aces de refroidissement de dimensions suf- fisantes, la vapeur est immédiatement condensée, par consé- quent la seule fonction de la pompe à vide est de créer et d'entretenir le vide, La pompe à vide doit par conséquent être reliée à la zône de refroidissement.
Si l'appareil est disposé de façon fonctionner de cette manière,les condi- tions pour l'enlevèrent le plus rapide possible de la va- peur d'eau au-dessus de la substance à sécher ont ét at- teintes, ce qui conjointement avec la température élevée de rayonnement, provoque le séchage le plus rapide possible de la substance. La zône d'évaporation est pourvue de sour- ces de chaleur, par exemple de tubes en spirale, de batteries de chaleur plates, etc. La chaleur peut être transmise au moyen de vapeur, d'eau chaude, d'air chaud, etc.
Le procédé le plus approprié consiste toutefois à employer un chauffée électrique d'un genre quelconque, par exemple des lampes électriques, des éléments électriques de résistance qui, com- me on l'a indiqué, doivent être bien isolés des autres par- ties de l'appareil et placés à une distance appropriée de la substance à sécher. L'avantage du chauffage électrique est qu'il est plus facile de régler la température.spécialement l'abaissement graduel de température pendant la dernière phase de l'opération de séchage et qu'en outre, un refroi- dissement rapide est possible après que l'arrivée de cou- rant a cessé. On employera par conséquent des éléments de chauffage à faible résistance thermique.
La présente invention rend possible, comme on l'a men-
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tionné ci-dessus, de fournir la chaleur par rayonnement, pendant la plus grande partie de l'opération, à une température beaucoup plus élevée que celle permise jusqu'à présent, par exemple 200 - 500 C au plus, tandis que la température de la substance à sécher reste malgré cela basse, par exem- ple 27-32 C lorsque le vide est aussi élevé que possible.
Cette possibilité de fournir à la substance à sécher une quantité pratiquement illimitée de calories, possibilité qui n'a jamais été atteinte jusqu'à présent, rend l'opération de séchage beaucoup plus rapide, Comme la chaleur est appliquée exclusivement par radiation, l'humidité est enlevée soigneusement de la substance ,à sécher de sorte que lorsque des fruits sont séchés par exemple, ils conservent complètement leur forme nagturelle et leur volume.
Si la matière à cécher est sous la forme d'un liquide, comme par exemple le alit, la crème, les oeufs debarrassés de leur coquille (jaune et blanc ensemble ), il est le plus avantageux de faire fonctionner l'appareil de façon continue pendant une période relativement longue. La substance liquide est introduite de f açon continue ou périodiquement sur les supports fixes qui sont pourvus de bords surélevés, et ceci est réalisé à une vitesse telle que la quantite de matière introduite correspond à la quantité d'humiditéévaporée, de sorte que jusqu'à la dernière phase de l'opération, une certaine quantité d'humidité est présente dans la substance à sécher. Lorsque les supports ont de cette manière été remplis et que le degré voulu de siccité a été atteint, l'opération est arrêtée.
Le liquide qui duit être évapore de cette manière est introduit par un ou Plusieurs tuyaux qui passent entre les batteries de chauffale et ont leurs extrémités au-dessus des supports pour la matière à sécher. Les extrémités des tuyaux peuvent avantageusement avoir la forme d'organes de dispersion de conformation appropriée, par
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exemple de tuyaux pourvus de perforations ou de fentes.
Comme cela résulte de la description qui précède, les caractéristiques les plus importantes de la présente inven- tion, sont :
1, Que la substance à sécher est exposée exclusivement à de la chaleur de rayonnement, ce qui est rendu possible par le fait qu'on isole soigneusement les parois intérieures de la zone d'évaporation et les éléments de chauffage et les supports pour la substance à sécher de sorte que la chaleur est empê- chée d'être amenée à ceux-ci par conduction.
2. Que la vapeur est immédiatement enlevée de la zone d'évapo- ration par le fait que cette dernière contient une zone de refroidissement ou communique avec une zône de refroidissement ou la vapeur est condensée et l'eau de condensation est éli- minée. Par ce moyen la chambre ou lton fait le vide reste pratiquement exempte d'humidité pendant l'opération.
3. Qu'il sera possible d'employer des températures beaucoup plus élevées que jusque présent, par exemple 200-500 C ou plas, ce qui accélère l'opération de séchage.
Quelques formes de construction de ltappareil sont repré- sentées aux dessins annexés. La fig, 1 est une coupe vertic le longitudinale d'un appareil de séchage suivant la présente invention. La fig. 2 est une coupe transversale verticale par la ligne II-II de la fig, 1. La fig. 3 est une coupe partiel verticale longitudinale d'une autre forme de construction Les fig. 4 et 5 montrent des détails,
L'appareil consiste en une enveloppe 1 qui peut être avan- tageusement pourvue intérieurement d'un isolement thermique? Une des parois d'extrémité a la forme d'une porte 3 qui peut être ouverte lorsque des matières doivent être introduites ou retirées et qui est maintenue hermétiquement fermée pendant l'opération de séchage.
A l'intérieur de la chambre - ou l'on fait le vide se trouvent des batteries de chauffage
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4 qui sont bien isolées, c'est à dire non seulement au ,,Joint de vue du courant électrique mais également pour ce qui concer- ne la chaleur de façon à empêcher la condition de chaleur vers les autres parties de l'appareil. Entre les batteries de chauf- fage, et une distance appropriée de celles-ci, se trouvent des supports pour les matières a sécher, supports qui sont également isolés contre la chaleur amenée par conduction par rapport aux autres parties de l'appareil.
La fig. 3 montre différentes méthodes pour isoler les sup- ports et les éléments de chauffage au point de vue de la cha- leur amenée par conduction. L'isolement peut être effectué au moyen de tiges longitudinales ou de bandes 6 de matière calorifuge. Suivant une variante, les éléments de chauffage peuvent être pourvus de lattes transversales ou de pieds ? sur lesquels les supports reposent. Les éléments de chauffage
4peuvent également être suspendus aux supports.par des cro- chets 8 ou d'autres moyens de suspension qui sont isolés ou faits en une matière calorifuge.
Pour l'isolement contre la chaleur, on peut employer n'importe quel genre de matière convenant dans ce but, comme le bois, le carton, les produits de fibre de bois, comme par exemple la masonite, également l'asbeste, la bakelite et d'a- tres produits calorifuges de résine artificielle, l'ébonite, le mica, la corne, etc-
On a supposé à la fig. 2 que le chauffage est effectua par du courant électrique. Les supports 5 et les élément, de chauffage 4 sont portes par un bâti 30 en matière isolante, pourvu de saillies isolées 9 sur lesquelles reposent les sup- ports et les éléments. Sur les côtés extérieurs de ce bâti sont placés des conducteurs électriques 32 auxquels les elé- ments de chauffage sont reliés. Les éléments de chauffage peu.
Tent être de n'importe quelle construction appropriée, par exemple en forme de plaques, de bandes, de fils. Les lignes
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principales et les bornes des éléments sont isolées électri- quement des pièces métalliques de l'appareil,
Les éléments de chauff age 4 sont Placés iL une distance appropriée des supports 5 pour les matières a sécher de sorte que la chaleur transmise à ces dernières est seulement de la chaleur rayonnée. Les supports 6 peuvent être perfores ou non perforés.
Dans la forme de construction suivant la fig. 1, une b atterie de refroidissement 10 est placée a une des extremi. tés, cette batterieconsistant en un certain nombre¯de tubes parallèles (voir fig. 2) placés l'un près de l'autre longitu- dinalement et à travers lesquels de l'eau froide s'écoule, la température de l'eau étant telle qu'un refroidissement effecif et par conséquent une condensation de la vapeur d'eau sont provoqués de sorte que cette dernière est rapidement enlevée de la zône d'évaporation. En vue d'accélérer encore l'enlè- Tement de la vapeur d'eau et sa progression vers la zone de refroidissement, un ou plusieurs ventilateurs ou organes ana- logues, 11, peuvent être prévus dans la chambre d'évaporation.
12 est un tuyau conduisant à la pompe à vide 13. Comme ce tuyau quitte l'appareil du côté des batteries de refroidisse. ment 11 de la chambre d'évaporation opposé à celui où sont placés les supports et les batteries de chauffage, il n'y a pas de va)eur d'eau qui s'échappe de cette chambre dans la pompe à vide vu qu'elle est condensée lorsqu'elle vient en cont et avec les batteries de refroidissement. En conséquence, il est possible de maintenir un vide très élevé, qui est in- diqué par le manomètre 14. La pompe à vide n'est par conséquent Pas employée pour enlever la vapeur d'eau mais seulement pour maintenir le vide requis.
L'eau condensée formée lorsque la vapeur d'eau vient; en contact avec les batteries de refroidissement est recueillie dans un renfoncement 15 à la partie inférieure de la zône de
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refroidissement et est enlevée en cet endroit par le tuyau 16 se rendant au récipient 17 qui peut avantageusement être gradué de façon que la quantité d'eau condensée puisse être mesurée, ce qui donne un contrôle de l'avancement de l'ppéra- tion de séchage. Sur le tuyau 16 on a prévu un robinet 18 et sur le tuyau de sortie 19 un robinet 20. Lorsque l' eau doit être enlevée du récipient 17 pendant l'opération, on ferme le robinet 18 et on ouvre le robinet 20.
A la fig. 3, les batteries de refroidissement 10 consis- tent en un certain nombre d'organes creux dans le sens de la longueur de l'appareil. Eh vue de faciliter l'écoulement de l'eau condensée, ces organes peuvent être pourvus d'ailettes
21 (fig. 4) qui sont inclinées vers le bas. En vue d'empêcher l'eau condensée de s' écouler dans 1'appareil, ce dernier est pourvu, sur le côté opposé du renfoncement 15, d'une bride ou d'un rebord 22. Le fond de l'appareil peut être avantageusement construit de telle façon qu'il est légèrement incliné vers le renfoncement 15.
Il va de soi que de nombreuses modifications des formes de construction représentées sont possibles, de sorte que la présente invention n'est pas limitée à ces formes. Ainsi par exemple, les batteries de refroidissement à la fig. 3 peuvent être construites de façon à s'étendre sur toutes les parois longitudinales de la chambre de vide, ou bien ces parois peuvent être pourvues d'une chemise de refroidissement, auquel cas il sut avantageux de prévoir des écrans isolant de la chaleur entre la chemise de refroidissement et les batteries de chauffage et les supporte.
lieu de placer des batteries spéciales de refroidisse- ment dans la chambre où l'on fait le vide, la paroi de cette extrémité de l'appareil peut être pourvue d'une chemise de re- froidissement, comme le montre la fig, 5, La paroi postérieure 33 est pourvue d'une chemise refroidie par de l'eau froide
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arrivant par le tube 34 et partant par le tube 35, La chemise de refroidissement est isolée des parois de la chambre d'éva-' poration en 36.
Revendications.
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A method and apparatus for drying substances in a vacuum.
The present invention relates to a process for drying, in vacuum, plant and animal products which are susceptible to changes under the action of heat, for example vegetables, fruits, fish, eggs. , milk, etc *
When substances are dried in vacuum according to the methods currently employed, the substances to be dried are placed on supports which are directly heated or which, because they are not insulated, receive heat by conduction. so that the supports become almost as hot during the operation
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as the heat source.
As a result of the direct contact between the substances to be dried and these relatively hot surfaces, a rapid evaporation of moisture takes place in the areas of the contt and it follows that the substances in these places change in appearance and biological composition, for example. For example by combustion, As soon as the substances 1 dry have been modified at the contact points in the manner described here, the same phenomenon occurs in the adjacent layer of the substances and so on. In addition, the tension between the quickly dried parts of the substances and the gates are still wet, this tension occurs as a result of the temperature difference, causing the substances to change deforms by bursting.
According to a known method of vacuum drying vegetables or the like, rotary cylinders heated indirectly by steam or the like have been employed, or even vacuum drying has been carried out in stationary apparatus. The substance to be dried was then supported by the walls of the rotating apparatus and on shelves or the like in the stationary apparatus. These carriers for the substances were heat sources by themselves or otherwise they were in direct heat conduction contact with the sources. heat and the walls of the apparatus, so that the heat was transmitted by conduction to the shelves or other supports and that these became, during the operation, substantially as hot as the sources of heat. their.
The products to be dried are then heated by both the radiated heat and the heat supplied by conduction. As a result, the same risk of burns and changes in color exists with these two forms of apparatus, even if the heating elements are located some distance from the product to dry.
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In order to avoid this danger arising from heat supplied by conduction, it has hitherto been necessary to keep the temperature of the heaters compartmentally low.
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These heat, eg not above 70-90S C, but this in turn helps make the drying operation slow. It is practically impossible to dry in such weather.
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peratures of substances which undergo changes at relatively low temperatures, such as albumin in eggs and meat, milk, etc.
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It is a well known fact that the amount of moisture which can be removed per unit time and therefore the drying time depend not only on the temperature but also on the speed with which the vapor over the substances to be removed. to dry is removed.
In fact, one of the main shortcomings of most of the vacuum drying methods and apparatus used heretofore is that the water vapor above the substances to be dried is not removed quickly enough, which has resulted in the loss of water vapor. a considerable effect on the prolongation of the drying time and makes the operations expensive. Further, water vapor has heretofore been sucked in by the vacuum pump, which has resulted in it not being possible to maintain a sufficiently high degree of vacuum.
The main difference between the present invention and the methods known hitherto is that the substance
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The dryer is subjected, during the operation, united, to the effects of the radiated heat and is thus exposed to the heat supplied by conduction. The rays of heat flow then flow into the substance to sl; dear and 1 through it and. have uniformly r, 3Partàs in the matter, s, 7, acan ef .. fet ntaisible s; ir the #### s which are rel1c \ -ntr ';: GS re them.
-res by the rays. P.3.r continuation ofÇ tjn, ertttâret anifc.r.nc:Ç:.;. Uiont 2in <.: i obtained in :; kill the '3Ubstince, the water is
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brought to the boiling point, at practically all points of the substance, at the temperature corresponding to vacuum. In this way, the evaporation in the internal parts of the substance carries the moisture also to the outer layers so that the humidity of the substance remains homogeneous. The combustion of the outer parts is thus prevented since the temperature even in these outer parts cannot, as long as moisture is present therein, rise above the point of. boiling of the water in the existing vacuum, ie 27 C in a vacuum of 730 mm.
Radiation of heat according to the present invention can take place at virtually any temperature rise. The main advantage, compared to known methods, however, is that much higher temperatures can be used, for example 125 or
200-500 C or more, with no change in appearance, chemical or biological composition of the substance, as long as moisture is present. 'Only when the substance has lost some such amount of moisture that its temperature rises above the boiling point of water in vacuum existed that the danger of change arises.
When the water content has been reduced to the point that it approaches the determined limit, the temperature of the radiant heat is gradually lowered and the heating is stopped at the point where the drying operation is terminated.
The fact that the heat radiation can take place at very high temperatures without damage to the substance to be dried makes it possible to considerably reduce the drying time.
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Therefore, the main feature of the present invention is that when it is dried in vacuum, the substance to be dried is heated exclusively by radiated heat and shielded from the heat supplied by conduction; heat being derived from heat sources (heating elements) which, together with the supports, are insulated from the heat-conducting parts of the appliance and are placed at such a distance from the substance to be dried that the latter receives only heat. radiated heat.
In order to prevent the direct conduction of heat from the heat sources to the supports on which the substance to be dried rests, the heat sources and advantageously also the supports are well insulated from the conductive parts of the heat of the medium. the device. This isolation can be achieved by means of asbestos, wooden slats or by similar means.
As mentioned above, it is important from the point of view of rapid drying that the water vapor is rapidly removed from the evaporating or drying area of the apparatus. According to the present invention, this rapid transport of water vapor out of the evaporation zone is effected by maintaining a temperature difference between the latter and a cooling or condensation zone which is located in the evaporation zone.In this condensing zone, the vapors are condensed and the condensed water is removed from it, The condensing zone can be formed by the fact that one or more walls of the empty apparatus for producing effective cooling units or provided with such members,
It is possible to accelerate the removal of vapor from the evaporation zone by means of one or more fans or the like in the evaporation zone.
In the application of the present invention, one employs
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hence a chamber in which there is practically a complete vacuum. This chamber is divided into an evaporation zone and a cooling or condensing zone. The substance to be dried is placed in the first zone, If the temperature difference between the two zones is large enough and if the cooling zone contains cooling surfaces of sufficient dimensions, the vapor is immediately condensed, therefore the only function of the vacuum pump is to create and maintain the vacuum. The vacuum pump must therefore be connected to the cooling zone.
If the apparatus is arranged to operate in this manner, the conditions for removing the water vapor above the substance to be dried as quickly as possible have been met, which together with the high radiation temperature, causes the fastest possible drying of the substance. The evaporation zone is provided with heat sources, for example spiral tubes, flat heat batteries, etc. Heat can be transmitted by means of steam, hot water, hot air, etc.
The most suitable method, however, is to employ an electric heater of some kind, for example electric lamps, electric resistance elements which, as indicated, must be well isolated from other parts of the gas. appliance and placed at an appropriate distance from the substance to be dried. The advantage of electric heating is that it is easier to regulate the temperature, especially the gradual lowering of the temperature during the last phase of the drying operation and that, moreover, rapid cooling is possible after the flow of current has ceased. Heating elements with low thermal resistance will therefore be used.
The present invention makes it possible, as has been mentioned
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mentioned above, to provide the radiant heat, during the greater part of the operation, at a temperature much higher than that permitted heretofore, for example 200 - 500 C at most, while the temperature of the substance to be dried nevertheless remains low, eg 27-32 C when the vacuum is as high as possible.
This possibility of supplying the substance to be dried with a practically unlimited quantity of calories, a possibility which has never been achieved so far, makes the drying operation much faster. As the heat is applied exclusively by radiation, the Moisture is carefully removed from the substance to be dried so that when fruits are dried, for example, they completely retain their natural shape and volume.
If the material to be dried is in the form of a liquid, such as alit, cream, eggs stripped of their shells (yolk and white together), it is most advantageous to operate the appliance continuously for a relatively long period. The liquid substance is introduced continuously or periodically on the fixed supports which are provided with raised edges, and this is carried out at a rate such that the amount of material introduced corresponds to the amount of evaporated moisture, so that up to the last phase of the operation, a certain amount of moisture is present in the substance to be dried. When the supports have in this way been filled and the desired degree of dryness has been reached, the operation is stopped.
The liquid which must be evaporated in this way is introduced by one or more pipes which pass between the heating coils and have their ends above the supports for the material to be dried. The ends of the pipes may advantageously have the form of dispersing members of suitable conformation, for example
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example of pipes with perforations or slits.
As results from the above description, the most important characteristics of the present invention are:
1, That the substance to be dried is exposed exclusively to radiant heat, which is made possible by the fact that the inner walls of the evaporation zone and the heating elements and supports for the substance are carefully insulated to be dried so that heat is prevented from being conducted thereto by conduction.
2. That the vapor is immediately removed from the evaporation zone by the fact that the latter contains a cooling zone or communicates with a cooling zone where the vapor is condensed and the condensed water is removed. By this means the vacuum chamber remains practically free of moisture during the operation.
3. That it will be possible to use much higher temperatures than hitherto, for example 200-500 C or higher, which speeds up the drying operation.
Some forms of construction of the apparatus are shown in the accompanying drawings. Fig, 1 is a longitudinal section of a drying apparatus according to the present invention. Fig. 2 is a vertical cross section taken along the line II-II of FIG. 1. FIG. 3 is a partial vertical longitudinal section of another form of construction. FIGS. 4 and 5 show details,
The apparatus consists of a casing 1 which can advantageously be provided internally with thermal insulation? One of the end walls is in the form of a door 3 which can be opened when material is to be introduced or withdrawn and which is kept tightly closed during the drying operation.
Inside the chamber - where the vacuum is created, there are heating batteries
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4 which are well insulated, that is to say not only to the joint of view of the electric current but also as regards the heat so as to prevent the condition of heat towards the other parts of the apparatus. Between the heating coils, and a suitable distance from them, are supports for the material to be dried, which supports are also insulated against heat carried by conduction from other parts of the apparatus.
Fig. 3 shows different methods of insulating the supports and the heating elements from the point of view of the heat supplied by conduction. The insulation can be carried out by means of longitudinal rods or bands 6 of heat-insulating material. According to a variant, the heating elements can be provided with transverse slats or with feet? on which the supports rest. Heating elements
4 can also be suspended from the supports by hooks 8 or other suspension means which are insulated or made of heat insulating material.
For heat insulation, any kind of material suitable for this purpose can be used, such as wood, cardboard, wood fiber products, such as masonite, also asbestos, bakelite. and other heat insulating products of artificial resin, ebonite, mica, horn, etc.
It has been assumed in fig. 2 that the heating is carried out by electric current. The supports 5 and the heating elements 4 are carried by a frame 30 made of insulating material, provided with isolated projections 9 on which the supports and the elements rest. On the outer sides of this frame are placed electrical conductors 32 to which the heating elements are connected. Little heating elements.
Tried to be of any suitable construction, for example in the form of plates, bands, wires. The lines
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main and element terminals are electrically insulated from the metal parts of the device,
The heating elements 4 are placed at an appropriate distance from the supports 5 for the materials to be dried so that the heat transmitted to the latter is only radiated heat. The supports 6 can be perforated or non-perforated.
In the form of construction according to fig. 1, a cooling b atterie 10 is placed at one of the ends. tees, this battery consisting of a certain number of parallel tubes (see fig. 2) placed side by side and through which cold water flows, the temperature of the water being such that effective cooling and hence condensation of the water vapor is caused so that the latter is quickly removed from the evaporation area. In order to further accelerate the removal of the water vapor and its progression to the cooling zone, one or more fans or the like, 11, may be provided in the evaporation chamber.
12 is a pipe leading to the vacuum pump 13. As this pipe leaves the device on the side of the cooling batteries. ment 11 of the evaporation chamber opposite to that where the supports and the heating coils are placed, there is no water va) eur that escapes from this chamber into the vacuum pump since it is condensed when it comes in contact with and with the cooling coils. As a result, it is possible to maintain a very high vacuum, which is indicated by the pressure gauge 14. The vacuum pump is therefore not used to remove water vapor but only to maintain the required vacuum.
Condensed water formed when water vapor comes in; in contact with the cooling coils is collected in a recess 15 at the lower part of the zone of
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cooling and is removed there by the pipe 16 going to the container 17 which can advantageously be graduated so that the quantity of condensed water can be measured, which gives a control of the progress of the releasing of the water. drying. On the pipe 16 there is a tap 18 and on the outlet pipe 19 a tap 20. When the water has to be removed from the container 17 during the operation, the tap 18 is closed and the tap 20 is opened.
In fig. 3, the cooling batteries 10 consist of a number of hollow members lengthwise of the apparatus. Eh in order to facilitate the flow of the condensed water, these organs can be provided with fins
21 (fig. 4) which are inclined downwards. In order to prevent the condensed water from flowing into the apparatus, the latter is provided, on the opposite side of the recess 15, with a flange or a rim 22. The bottom of the apparatus may be. advantageously constructed in such a way that it is slightly inclined towards the recess 15.
It goes without saying that many modifications of the shown construction forms are possible, so that the present invention is not limited to these forms. Thus, for example, the cooling batteries in FIG. 3 can be constructed so as to extend over all the longitudinal walls of the vacuum chamber, or these walls can be provided with a cooling jacket, in which case it is advantageous to provide heat insulating screens between the cooling jacket and heating coils and supports them.
instead of placing special cooling batteries in the chamber where the vacuum is made, the wall of this end of the apparatus can be provided with a cooling jacket, as shown in fig, 5, The rear wall 33 is provided with a jacket cooled by cold water
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Arriving through tube 34 and leaving through tube 35, the cooling jacket is insulated from the walls of the evaporation chamber at 36.
Claims.