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Schichtenverbund ein Aluminiumblech (68) aufweist, das vorzugsweise gegen das Kasteninnere angeordnet ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der 3-Schichtenverbund verklebt ist und die mittlere Isolierschicht (69) an den Stirnkannten und Öffnungen mit einer streichfähigen Masse gedichtet ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzungsvorrichtung ein Mikrowellenübertrager ist (Fig. 9 bis 12, 14 bis 17).
31. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal ein Mikrowellenübertrager ist (Fig. 9 bis 12, 14 bis 17).
32. Vorrichtung nach Anspruch 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal als Wirbelkanal ausgebildet ist und einen Hohlleiter (93) mit einem elektrisch micht leitenden, luftdurchlässigen Boden (94) aufweist, der sich von einer Eintritt- zu einer Austrittöffnung (104, 105) erstreckt, und dass an den Hohlleiter (93) ein Mikrowellengenerator (91) angeschlossen ist.
33. Vorrichtung nacht Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, das ( der Hohlleiter (93) über dem luftdurchlässigen Boden perforiert ist, um den Wirbelkanal mit einer Ableitung für die Luft zu verbinden.
34. Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der grössten elektrischen Feldstärke über dem luftdurchlässigen Boden liegt (Fig. 12).
35. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellenübertrager in Form eines Hohlleiters im Bereich vom Eintritt bis zum Austritt des Gutes vertikal angeordnet ist, und dass ein Schacht in diesem Bereich kaskadenförmig ausgebildet ist und quer zum elektrischen Feldstärkevektor verläuft (Fig. 9).
36. Vorrichtung nach Anspruch 34, zur Trocknung und / oder Röstung von Kaffee, Kakao, Nüssen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und ein zweiter Kanal vorgesehen ist, und dass der erste Kanal ein Mikrowellenübertrager ist zur Erhitzung des Gutes, und dass der zweite Behandlungskanal ein Wirbelkanal mit luftdurchlässigem Boden ist, und als Medium Luft, vorzugsweise in konditioniertem Zustand, wirkt (Fig.
13,14,15,17).
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanal als Wirbelkanal und Hohlleiter ausgebildet ist, und dass der erste und der zweite Kanal mindestens teilweise mit einem gemeinsamen Umluftsystem verbunden sind, und beide Kanäle eine Baueinheit bilden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beeinflussen der Temperatur und/oder der Feuchtigkeit von Schüttgut, bei dem das Schüttgut durch mindestens eine von einem die Temperatur und/oder ohne Feuchtigkeit beeinflussenden Medium durchsetzte Zone geführt wird, sowie eine Anwendung des Verfahrens zum Trocknen von Teigwaren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In der Technik ist es bekannt, Schüttgüter mit einem Gas und/oder Wärme zu behandeln. Sei es, um Stoff oder Energie von der Oberfläche der einzelnen Teile abzuführen, wie zum
Beispiel Trocknen, sei es um Stoff oder Energie auf die Oberfläche der Teile auf- und durch die Oberfläche in die Teile hineinzubringen, wie z.B. beim Befeuchten, Imprägnieren usw.
Eine solche Behandlung stellt das Trocknen von Teigwaren dar. Hierzu werden hohe technologische Ansprüche gestellt.
Insbesondere wird vom Teigwarenhersteller Wert darauf gelegt, dass jedes Teigwarenteil nach der Behandlung eine gleichmässige physikalische Struktur im Inneren aufweist. Es ist bekannt, dass dies mit einer langsamen, gleichmässigen Trocknung erreicht wird und grosse, innere Spannungen und daraus resultierende Riss- und Bruchbildungen verhindert werden können.
Während oder nach der Trocknung dürfen keine unerwünschten biochemischen Vorgänge auftreten. Ferner sollen Kocheigenschaften und Farbe der Teigwaren den vom Markt verlangten Qualitätsanforderungen entsprechen.
Die Form der Teigwaren, die durch die Presse mit dem feuchten Teig erzeugt wird, muss erhalten bleiben.
Das Trocknen umfasst sowohl das Vortrocknen als auch das Endtrocknen. Das Vortrocknen und das Endtrocknen können je aus einer oder mehreren Stufen bestehen. Jede Stufe kann aus einem oder mehreren Schritten bestehen.
Die bekannten Trocknungslinien für Teigwaren sind in der Regel in drei baulich getrennte Einheiten unterteilt: - Schüttelvortrockner - Vortrockner - Endtrockner
Im Schütteltrockner wird nur eine Verfestigung der äussersten Schicht der Teigware (Krustenbildung) in wenigen Minuten erreicht, damit die Teigwaren für das nachfolgende Trocknen eine ausreichende Festigkeit haben.
Im Vortrockner kann eine sehr grosse Wassermenge während etwa einer halben Stunde Durchlaufzeit den Teigwaren entzogen werden.
Der Endtrockner erfordert baulich die grösste Einheit, um die Restwassermenge während ca. 6 Stunden bis auf beispielsweise 12,5 % relative Feuchte aus den Teigwarenteilen auszutreiben und wegzuführen.
In der Fachwelt gilt es als eine Tatsache, dass die Teigwarenteile in der Vortrocknung und insbesondere im Schüttelvortrockner ausgesprochen vorsichtig getrocknet und jede mechanische Beanspruchung der einzelnen Teile verhindert oder zumindest so klein wie möglich gehalten werden soll. Die Folge davon ist, dass jedes Teil sozusagen wie auf einem Palett getragen durch die Vortrocknungsräume geführt werden muss. Ferner ist es bekannt, dass bei ungeeigneter Regelung von Temperatur und Feuchtigkeit der Trocknungsluft die Teigwarenteile nach einer ersten Verfestigung wieder eine weiche teigige Beschaffenheit annehmen können und die Gefahr der Verformung und des Zusammenklebens sogar im Bereich der Endtrocknung noch gegeben ist.
In der Praxis hat man diese Probleme auf die Art gelöst, dass während der Vortrocknung die Teigwarenteile nur einschichtig auf ein luftdurchströmtes Sieb sorgfältig gespiesen werden. Das Sieb wird in feine Schüttelbewegungen versetzt und so der Transport der Teigwarenteile gewährle stet. Eine Verformung der Teile wird so verhindert. Die nacilfolgende etwas erschwerte Trocknung wegen dem weniger günstigen Flüssigkeitstransport aus dem Inneren der Teigwarenteile durch die erstarrte Aussenhaut an die Oberfläche wird in Kauf genommen.
Dies wird deshalb nicht als nachteilig empfunden, weil die nachfolgende Trocknung ohnehin vorsichtig und mit geringen Feuchtigkeits-und Temperaturunterschieden zwischen Luft und Teigwarenteil durchgeführt werden muss, um schädliche Erscheinungen wie Verfärbung, Rissbildung oder ein nochmaliges Weichwerden usw. zu verhindern.
Einerseits handelt es sich beim Trocknungsvorgang für Teigwaren doch um verhältnismässig grosse Massenströme von vielen kleinen Teilen eines Schüttgutes. Jedem Teil des Massenstromes muss die gleiche, genügend lange Zeit gegeben werden, um das gewünschte Resultat zu erhalten.
In der Praxis rechnet man mit einer durchschnittlichen Trocknungszeit zum Beispiel für Hörnli von etwa 7 Stunden, um sie von ca. 32% auf ca. 12,5% Wassergehalt zu trocknen.
Bedingt durch die anfänglich nur sehr niedrige Schichthöhe ergibt sich in der Praxis ein totaler Trocknungsweg in der Grössenordnung von 150 m. Damit die Trocknungseinheit nicht allzu lang wird und Wärmeverluste klein gehalten werden kön
nen, weisen die Trockner mehrere Etagen in einer Einheit auf, seien es mehrere Trockenbänder oder mehrere Siebpalette.
Die Übergabe von einem Band auf das nächste, bzw. von einem Sieb auf das nächste, wird als vorteilhaft betrachtet, da so nach jedem Trocknungsabschnitt eine kleine Lageänderung für jeden Teigwarenteil erzwungen wird. Immerhin wird durch die Wahl von geeigneten Geschwindigkeiten der Förderbänder und sauber ausgebildeten Übergängen ein mechanisches Drücken bzw. Verdrücken einzelner Teile weitgehend ausgeschaltet.
Für den Betrieb der Trockner kennt der Fachmann noch eine Anzahl weiterer Faktoren. Zum Beispiel unterschiedliche Bedingungen über die Breite eines Bandes usw. die mit Sicherheit nur mit noch tieferen Bandgeschwindigkeiten, Temperaturdifferenzen usw. zu beherrschen sind, so dass für eine gegebene Anlage eine, gemessen an Trocknungsvorgängen anderer Industriezweige, verhältnismässig kleine Durchsatzleistung erreicht wird.
Weiter ist bekannt, Schüttgüter zum Trocknen oder Puffen auf einem Förderband oder in einem Durchlaufwirbelbett in Längsrichtung durch einen Mikrowellenhohlleiter hindurchzuführen und dann das Schüttgut zu erwärmen. Insbesondere beim Trocknen hat es sich gezeigt, dass bei empfindlichen Schüttgütern, wie Teigwaren, örtliche Überhitzungen mit Verbrennungen auftreten können, wenn mit hoher Mikrowellenenergiedichte gearbeitet wird. In der Folge muss bis heute die Trocknung mit geringer Leistung des Mikrowellengenerators und daher geringer Trockenleistung (Kilogramm Trockengut pro Zeiteinheit) vorgenommen werden, weshalb sich eine Anwendung solcher Verfahren zur Trocknung von Teigwaren nicht durchsetzte.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, den einzelnen Oberflächenbereichen der Teile des Schüttgutes während der Behandlung eine möglichst gleiche Beaufschlagung durch das Behandlungsmedium oder die Behandlungsmedien zu ermöglichen.
Insbesondere stellt sie sich die Aufgabe, das Trocknen von Teigwaren zu beschleunigen, wobei die Beschleunigung beim Vor-und/oder Endtrocknen oder nur bei einzelnen Schritten oder Stufen des Vor- und/oder Endtrocknens erfolgen kann.
Weiter stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, Teigwaren mit hoher Mikrowellenenergie rasch und ohne örtliche Verbrennungen auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen.
Überraschenderweise ist nun gefunden worden, dass entgegen der in der bisherigen Praxis geltenden Behandlungstheorien die Trocknungsintensität bei Teigwaren schadlos extrem gesteigert werden kann, wenn gemäss der Erfindung die einzelnen Teile des Schüttgutes zum mindesten im Bereich der Zone relativ zueinander verschoben und gedreht werden.
Nach der erfindungsgemässen Anwendung ist vorgesehen, dass die Teigwarenteile in der Trocknungsluft zueinander und gegenüber der Luftströmung frei in Bewegung gehalten werden.
Im Gegensatz zu der bisher angewendeten ruhenden Behandlung, die zumindest in der Vortrocknung fast als Dogma galt, konnte bereits mit einer ersten Versuchseinrichtung bestätigt werden, dass eine bewegte Behandlung einen unerwarteten Fortschritt in Bezug auf die Intensität und entsprechend in Bezug auf die Anlagedimensionen möglich wird. Vorzugsweise weist das Vortrocknen mindestens eine Behandlungsstufe auf, wobei wenigstens eine, und zwar die erste Behandlungsstufe in einem Wirbelbett erfolgt. Damit kann beim Teigwarentrocknen auf den Schüttelvortrockner, d.h. auf die bisher praktizierte Verkrustung der äusseren Oberfläche verzichtet werden, was bessere Bedingungen für die gesamte Trocknung schafft.
Arbeitet die erste Stufe des Vortrockners mit einem Durchlaufwirbelbett, ist die mechanische Beanspruchung der Teigwarenteile so gering, dass eine Formerhaltung auch ohne vorgängige Oberflächenverkrustung gewährleistet ist. Mit anderen Worten, die Festigkeit des frisch gepressten Teigwarenteilchens genügt für die anschliessende Trocknung.
Überraschenderweise hat sich das, sonst in fast allen Industriezweigen schon seit Jahrzehnten verwendete Durchlaufwirbelbett als beste Lösung erwiesen.
Unter Durchlaufwirbelbett wird nun nicht das blosse Durchblasen einer Materialschicht verstanden. In der Fachwelt bezeichnet Wirbelbett einen Zustand, bei dem die Luftkräfte annähernd gleich gross oder grösser sind als die an den Teilen des Schüttgutes angreifenden Schwerkräfte. Gemäss der Erfindung sollen die einzelnen Teile relativ zueinander verschoben und gedreht werden. Das Verschieben setzt aber an sich sehr viel grössere Kräfte voraus im Vergleich mit den sozusagen ruhend fortbewegten Teilen der bekannten Trockner. Der Kern liegt darin, dass mit Luftkräften fast an der ganzen Oberfläche angegriffen wird, im Gegensatz zu allen mechanisch wirksamen Kräften, die meistens punktartig an nur kleinen Flächenteilen angreifen.
In einem Wirbelbett ergeben die anscheinend brutal angreifenden Kräfte in der Tat für ein Teigwarenteil eine kleinere Beanspruchung, als dies bei mechanischem Kraftangriff der Fall ist. Es wird vermutet, dass die ständige Bewegung und allseitige Beanspruchung der Teigwarenteile während der Behandlung bzw. der Trocknung örtliche Spannungen abzubauen und aufzulösen imstand sind. Zumindest konnten schon nach wenigen Probeläufen einer Versuchseinrichtung weder Verformung noch Spannungs- bez. entsprechende Rissbildung an den Teigwaren festgestellt werden.
Beim Teigwarentrocknen zeigt sich, dass alle bis heute angewendeten Festbett-Verfahren für die Trocknung von Teigwaren keine grössere Steigerung des Trocknungseffektes erlauben, da ein nur mehrmaliges Umschichten während der ganzen Trocknungszeit von Band zu Band bei intensiver Trocknung die Gleichmässigkeit der Beaufschlagung von allen Oberflächenbereichen der Teigwarenteile mit der Trocknungsluft gewährleistet.
Es genügt in der Regel nicht, wenn beim Wirbelbett die
Luftgeschwindigkeit so hoch gewählt wird, dass die einzelnen
Teile noch in Schwebe gehalten werden, ohne weitere Mass nahme, die ein Umschichten gewährleistet.
Auch bei geringfügig weiterer Steigerung der Luftmenge etwa bis zum Zustand, in dem das Produkt ein Bild wie leicht kochendes Wasser zeigt, hat in vielen Fällen für eine industrielle Erzeugung noch nicht ganz genügende Ergebnisse gebracht.
Erst die Erkenntnis, dass jedes Teil frei sowohl gegenüber den anderen Teilen, wie gegenüber der Luftströmung in Bewegung gehalten, und die Teigwaren einer ununterbrochenen Umschichtung unterworfen wird, bringt die überraschenden Vorteile, indem wesentlich schärfere Trocknungsbedingungen gewählt werden können. Die Temperatur und der Feuchtigkeitsunterschied zwischen Luft und Teigwaren dürfen wesentlich über den herkömmlichen Werten liegen, ohne dass spezielle Massnahmen wie Zwischenkühlung usw. erforderlich sind.
Es ist beim neuen Verfahren dienlich, wenn die Umschichtung während der ganzen Trocknungszeit in kurzen Intervallen sowohl in vertikaler wie in horizontaler Richtung erfolgt.
Untenliegende Teigwaren müssen sich systematisch nach oben bewegen, seitliche in die Mitte und umgekehrt.
Das Durchlaufwirbelbett erlaubt damit mit genügender statistischer Sicherheit, jedem einzelnen Teigwarenteil gesamthaft die gleichen Bedingungen zu geben.
Geringfügige Unterschiede in der Grösse der Teigwarenteile sind in der Fabrikation unvermeidbar. Es konnte aber die interessante Beobachtung gemacht werden, dass keine Trennwirkung und entsprechende ungleichmässige Trocknung eintraf.
Frischgepresste, dünnwandige Teigwaren wie Müscheli, Hörnli usw. wurden durch die starke Wirbelbewegung nicht verformt.
Trotz der schärferen Trocknung weisen die getrockneten Teigwaren keine Risse auf, so dass alle anfänglichen Bedenken in bezug auf die Anwendung des Durchlaufwirbelbettes beseitigt werden konnten.
Die guten Resultate lassen nun im Gegenteil die Vermutung zu, dass das Wirbelbett ideale Voraussetzungen für eine gleichmässige Trocknung jedes einzelnen Teiles sowie für eine schonende mechanische Beanpruchung derselben bietet. Die Teile liegen nicht auf der Unterlage auf, sondern werden luftkissenartig getragen und bewegt. Es gibt keine Auflagestellen oder Eindrücke infolge Stössen, die bei übermässiger Steigerung der Trocknungsleistung bei den bekannten Verfahren entstehen würden.
Die besten Vorraussetzungen für das neue Verfahren werden dadurch gegeben, dass die Durchströmgeschwindigkeit der Trocknungsluft im Durchlaufwirbelbett zwischen einem unteren Wert nur geringfügig unter, bevorzugt jedoch etwas höher als der Lockerungspunkt, und einem oberen Wert tiefer als der Austragspunkt der zu behandelnden Teigwaren gewählt wird.
Bei einer Durchströmungsgeschwindigkeit geringfügig unter dem Lockerungspunkt befinden sich die Teigwarenteile in einem labilen Zustand, so dass beispielsweise mit mechanisch bewegten Hilfsmitteln fast ohne Kraft- oder Druckeinwirkung die Lockerung ausgelöst und ein Umschichten sowie eine freie Bewegung der Teile zueinander und gegenüber der Luftströmung erzeugt wird. Diese Lösung kann bei einfach geformten Teigwarenteilen vorteilhaft sein.
Es ist weiter durchführbar, dass bei höheren Durchströmungsgeschwindigkeiten der Trocknungsluft im Durchlaufwirbelbett, im Bereich unterhalb des Austragpunktes, in vielen Fällen ohne weitere Massnahme eine sehr gute Regelmässigkeit der Bewegung, Umschichtung und damit der Trocknung erreicht wird. Die Luftgeschwindigkeit gemessen über dem Wirbelbett, kann dabei für Hörnli von 1-2 cm Länge bei etwa 3-6 m/sec liegen.
In der Teigwarenindustrie wird normalerweise gewünscht, dass alle Formen der Kurzwaren auf derselben Teigwarenlinie erzeugt werden können.
Es hat sich gezeigt, dass diese besondere Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass die Bewegung der Teile zueinander und gegenüber der Luftströmung und die ununterbrochene Umschichtung durch die pulsierende Luftströmung der Trocknungsluft erzwungen wird.
Diese Lösung erlaubt ohne mechanisch bewegte Teile im Durchlaufwirbelbett, alle Vorteile eines Wirbelbettes, die bekanntlich ganz besonders für die Trocknung sehr gross sind auszunützen, und es lassen sich dabei alle Kurzwaren in den gebräuchlichen Formen trocknen.
Es ist sogar möglich, kürzere Nudeln zu trocknen. Dabei muss allerdings die Luftgeschwindigkeit im Bereich unter dem Austragpunkt gewählt werden.
Es erübrigen sich bei pulsierender Luft die bei Wirbelbetten üblicherweise verwendeten Vergleichmässigungseinrichtungen für die Luftverteilung, zumindest können sie auf ein Minimum reduziert werden.
Der grösste Vorteil der pulsierenden Strömung liegt jedoch bei der Trocknung von Kurzwaren darin, dass die Bewegung und Umschichtung der Teile optimal und trotzdem mit kleinen Luftgeschwindigkeiten erfolgt.
In sehr vielen Fällen wäre es möglich, die Geschwindigkeit im Bereich des Lockerungspunktes festzulegen. Um aber etwaige äussere Störeinflüsse auszuschalten, soll die Luftgeschwindigkeit normalerweise so gewählt werden, dass sie etwas über dem Lockerungspunkt liegt. Die Werte liegen je nach Form der Teigwaren zwischen 1-Sm/sec bei den häufigsten Anwendungsfällen zwischen 1,5 und 4m/sec.
Bei bekannten Verfahren wird oft eine scharfe Anfangstrocknung gewählt, wobei mit grossen Temperatur- und Feuchtigkeitsdifferenzen in kurzer Zeit eine grosse Wassermenge entzogen wird.
Um Rissbildung in der Aussenschicht der Teigwaren und andere Nachteile verhindern zu können, wird dabei jedoch häufig eine sogenannte Schwitzphase eingeschaltet, was an sich ein Unterbruch der Trocknung ist, um die Feuchtigkeit der Temperatur sowie Spannungen in Teigwarenteilen auszugleichen.
Es scheint, dass dies bei der Verwendung eines Durchlaufwirbelbettes nur in Ausnahmefällen erforderlich ist, da in der Regel jedes Oberflächenteil durch die ständige Bewegung gleichmässig der Trocknungsluft ausgesetzt ist, und dadurch innere Spannungen vermieden werden.
Das wesentlichste Problem in der Endtrocknung liegt dagegen in der Trocknung an sich und nicht bei der Formerhaltung der Teile.
Mit zunehmender Erwärmung des Trocknungsgutes dringt die Feuchtigkeit schneller an die äussere Oberfläche der Teile.
Zudem geht die Wärmewanderung in den Teilen schneller vor sich als die Feuchtigkeitswanderung.
Es wäre nun an sich naheliegend gerade in der Endtrocknung der Teigwaren den Trocknungsvorgang dadurch zu beschleunigen, dass das Produkt rasch erhitzt und so das Wasser schneller an die Oberfläche getrieben wird. Dies hat aber zur Folge, dass die Teigwarenteile wieder weich und klebrig werden können, und es müsste nach dem Stande der Technik die anschliessende Trocknung wieder wie bei der Vortrocknung nur 1-schichtig betrieben werden. Damit würden sich die Vor-und Nachteile wieder aufheben.
Hierin liegt auch der Grund, weshalb alle bisherigen Vorschläge bzw. Versuche für eine intensive Endtrocknung fehlschlugen.
Gemäss einer vorteilhaften Anwendung des Verfahrens sollen nun während dem Erhitzen die einzelnen Partikel des Gutes relativ zueinander gedreht und verschoben werden.
Um die kürzeren Trocknungszeiten erhalten zu können, und dies speziell in der Endtrocknung, hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, anschliessend an die Erhitzung in einem Wirbelbett auch in der Trocknung die einzelnen Teile des Gutes in der strömenden Trocknungsluft relativ zueinander zu verschieben und zu drehen. Damit kann die Erfindung doppelt ausgenützt werden.
Maximale Resultate können erreicht werden, wenn in der Endtrocknung der gerade beschriebene Erhitz- und Trocknungsvorgang mit der gleichzeitigen Verschiebung und Drehung der einzelnen Teile zueinander zweimal, d.h., in zwei aneinander anschliessenden Stufen durchgeführt wird.
Bei einer bevorzugten Anwendung des Verfahrens ist vorgesehen, dass bei der Endtrocknung die Behandlungsstufen in zwei Schritte unterteilt sind, und dass im ersten Schritt das Gut mit Mikrowellen erhitzt wird. Vorzugsweise kann die Luft wenigstens bei dem den Mikrowellen ausgesetzten Wirbelbett pulsierend durch das Gut geführt sein.
Die relative Bewegung der Teile unter einander und ihre Drehbewegung einerseits sowie der durch die Pulsation bewirkte wechselnde gegenseitige Abstand zwischen den Teilen andererseits bewirken, dass die Teile in Richtung der grössten elektrischen Feldstärke immer neue kettenartige Gebilde mit wechselnden Teilen und wechselnden Berührungspunkten hervorrufen. Dies ermöglicht eine rasche Umsetzung hoher Mikrowellenenergie in Wärme, ohne dass örtliche Verbrennungen auftreten.
Es hat sich ferner gezeigt, dass eine Erhitzung mit Mikrowellen eine bis heute nicht für möglich gehaltene Verkürzung der Endtrocknung erlaubt.
Aufgrund des bisher Gesagten ergibt sich, dass die höchsten Trocknungsleistungen dann erreicht werden, wenn das erfindungsgemässe Verfahren sowohl in der Vortrocknung wie auch in der Endtrocknung angewendet wird, und darüber hinaus in der Endtrocknung ein oder zweimalig eine Erhitzung mit Mikrowellen durchgeführt wird.
Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Behandlungskanals in Form eines Wirbelkanals,
Fig. 2 eine graphische Darstellung des bekannten Zusammenhangs zwischen Luftgeschwindigkeit und Druckverlauf bei einem Wirbelbett in einem Wirbelbettkanal,
Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Behandlungskanals in Form eines Wirbelkanals, entlang der Linie III-III der Fig. 4,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V nach Fig. 4,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI nach Fig.4
Fig. 7 einen Schnitt durch ein Wandelement des den Wirbelkanal gemäss Fig. 3 enthaltenden Kastens längs der Linie VII-VII der Fig. 8,
Fig.
8 eine Ansicht des Wandelementes,
Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Behandlungskanals mit einer Mikrowellenerhitzungseinrichtung,
Fig. 10 einen Querschnitt durch den Hohlleiter längs der Linie X-X der Fig. 9,
Fig. 11 einen vertikalen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Behandlungskanals in Form eines Wirbelkanals mit einer Mikrowellenheizeinrichtung,
Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie XII-XII der Fig. 11,
Fig. 13 die schematische Darstellung eines ersten Beispiels einer vollständigen Teigwarentrocknungsanlage,
Fig. 14 ein Beispiel von zwei Behandlungskanälen in Form von Wirbelkanälen zur Durchführung von zwei aufeinander folgenden Verfahrensstufe eine Mikrowellenheizeinrichtung aufweist,
Fig. 15 einen Schnitt längs der Linie XV-XV der Fig. 14,
Fig.
17 ein zweites Ausführungsbeispiel einer vollständigen Teigwarentrocknungsanlage und
Fig. 16 einen Ausschnitt aus einer Teigwarentrocknungsanlage die nur eine Vortrocknungsstufe aufweist an die eine Erhitzungsstufe der Endtrocknung anschliesst.
In Fig. ist die Teigwarenpresse 1 nur schematisch angedeutet. Ein Presskopf 2 ist in der oberen Bildmitte dargestellt, dem eine Schneideeinrichtung 3 mit Schneidmessern 4 und Antriebsmotor 5 zugeordnet ist.
Ein Übergangsstück 6 stellt die Verbindung zu einem als Wirbelkanal 10 ausgebildeten Behandlungskanal dar, der gehäuseartig ausser einer Eintrittsöffnung 11 und einer Austrittsöffnung 12 allseits geschlossen ist. Der Wirbelkanal 10 weist unten einen porösen Boden 13 auf, in dessen Bereich eine Luftzuleitung 14 mündet. Ein Ventilator 15 birngt den erforderlichen Luftdurchsatz und ist saugseitig mit einer Luftableitung 16 wieder mit dem Wirbelkanal 10 verbunden. Mit einem Luftauslass 17 der eine Regulierklappe 18 aufweist, kann der Druck-Nullpunkt im Luftsystem eingestellt werden. Bevorzugt wird im Wirbelkanal 10 ein leichter Unterdruck aufrechterhalten.
Die Luftmenge kann auf bekannte Weise durch nicht dargestellte Drehzahlvariatoren, welche dem Ventilator 15 zugeordnet sind, eingestellt werden.
In der Luftableitung befindet sich eine Pulsationsklappe 19, welche durch Pulsationsmotor 20 in Oszillation oder Rotation und damit die Luft im Wirbelkanal 10 in Pulsation versetzt, wobei eine Frequenz von wenigen Stössen pro Sekunde schon gute Resultate bringt.
Zwischen Ventilator 15 und Wirbelkanal 10 sind Konditioniermittel 21 angeordnet, welche die bekannten Wärmetauscher sowie Feuchtigkeitszu- und Abführmittel aufweisen, um eine gewünschte Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit der in das Wirbelbett eintretenden Luft zu erzeugen.
Um allfällige mechanische Schwingungen des Systems nicht auf Gebäudeteile zu übertragen, ist die Einheit Wirbelkanal 10 mit allem Zubehör auf besondere Stützen 22 gelagert.
Vor der Austrittöffnung 12 ist ein Niveauregelschieber 23 für das Wirbelbett 9 angeordnet, der je nach gewünschtem
Automationsgrad entsprechende Bewegungs- und allenfalls
Regel- und Kontrollmittel aufweisen kann. Im Übergangsstück
6 sowie teilweise in den aufrechten Wandteilen des Wirbelka nals 10 sind Bohrungen vorgesehen, damit ein Ankleben an dieser Stelle durch eintretende Luft verhindert wird.
Die Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung entspricht dem eingangs beschriebenen Verfahren, wobei die Luftge schwindigkeit bei Verwendung der Pulsationsklappe vorzugs weise in der Zone C gewählt wird (Fig. 2).
Als weitere Ausführungsform ist im Wirbelkanal 10 eine mechanische Umschichtvorrichtung 30, welche über ein
Antriebsaggregat 30' in Bewegung versetzt wird, strichliniert eingetragen. Bei dieser Ausführungsform kommt mehrheitlich die Zone D (Fig. 2) für die Wahl der Luftgeschwindigkeit in Frage.
Das Ermitteln der Druckgeschwindigkeits-Kurve 7 in Fig. 2 muss für jedes einzelne Produkt nach bekannten Methoden ermittelt werden. Der Lockerungspunkt A ist manchmal schwierig zu bestimmen. Insbesondere geben frischgepresste
Teile durch die Neigung zum Zusammenkleben einige Pro bleme. In der Regel genügen jedoch Mittelwerte, die beispiels weise von halbgetrockneten Teigwaren ermittelt werden.
Der Lockerungspunkt kann in einer durchsichtigen Mess einrichtung normalerweise visuell durch ein ruckartiges Wach sen der Materialschicht festgestellt werden. Es ist dies der Übergang von Festbett in das lockere Wirbelbett.
Der Austragspunkt B kann ebenfalls visuell bestimmt wer den, indem die Werte beim ersten Wegtransport kleinerer Teile festgehalten wird.
Graphisch dargestellt ergibt sich immer ein gleichartiger
Verlauf der Druckgeschwindigkeits-Kurve, etwa entsprechend der Kurve 7 der Fig. 2.
Das Beispiel gemäss Fig. 3 weist einen Wirbelkanal 31 auf, mit einem porösen Boden 32, der aus einem Lochblech besteht.
Unterhalb des porösen Bodens 32 ist ein Druckraum 34, der durch eine diagonal angeordnete Zwischenwand 35 in eine obere Druckkammer 36 und in eine untere Druckkammer 37 aufgeteilt ist. In der unteren Druckkammer 37 ist im Bereich des grössten Querschnittes ein Blaslufterzeuger 38 angeordnet.
Der Blaslufterzeuger 38 weist ein Ventilatorrad 39 ohne Spiral gehäuse auf. Die untere Druckkammer 37 bildet selbst das
Ventilatorgehäuse. Ein Luftpulsator 40 ist auf einer Welle 41 gelagert und weist wie aus den Fig. 4 und 3 ersichtlich ist, in
Achsialrichtung ein Paar Pulsatorblätter 42 auf. Am Ende der oberen Druckkammer 36 ist eine Luftklappe 43 zur Regulie rung der Luftmenge im letzten Abschnitt des Wirbelkanals vorgesehen. Der Luftpulsator 40 ist an der engsten Stelle der unteren Druckammer 37 angeordnet. Durch die verjüngte
Form der unteren Druckammer 37 vom Blaslufterzeuger 38 bis zum Luftpulsator 40 haben die Luftpulsationen nur wenig
Rückwirkung auf den Blaslufterzeuger. Die obere Druckkam mer 36 weist in Richtung des luftdurchlässigen Bodens 32 ebenfalls eine verjüngte Form auf.
Der Wirbelkanal 31 besitzt links eine Eintrittsöffnung 44 und rechts eine Austrittsöffnung 45 für das Trocknungsgut. Der poröse Boden 32 hat bei der Austrittsöffnung 45 ein Verlänge rungsstück 46, das als Übergang zu der nächsten Vorrichtung vorgesehen ist. Im oberen Teil des Wirbelkanals 31 ist eine einstellbare Luftdrossel 47, die als Schieber nach Lösen von
Haltegriffen 48 im Bereich von Längsschlitzen 49 nach oben und unten bewegt, und damit der Querschnitt der Durchtritts öffnung 50 eingestellt werden kann.
In der Fig. 4 ist auf der unteren Bildhälfte die untere Druckkammer 37 horizontal durchgeschnitten. Es ist schematisch der Blaslufterzeuger 38 dargestellt, bestehend aus einem Antriebmotor 51, dem Ventilatorrad 39, das auf einer Welle 52 gelagert ist, und einem Luftansaugstutzen 53.
Der Luftpulsator wird durch einen Motor 54, der vorzugsweise mit einem Variatorgetriebe 55 ausgerüstet ist, über eine Kupplung 56 direkt angetrieben. An der Welle 41 ist ein Zahnrad 57 befestigt, das über eine Kette 58 eine Schneckenwelle 59 mit Förderschnecke 60 antreibt.
In Fig. 5 ist der Umluftkanal in einem Längsschnitt gesamthaft dargestellt, wobei der Motor 54 und die Förderschnecke 60 links unten nochmals eingezeichnet sind. Über der Förderschnecke 60 ist ein Luftfilter 61 angeordnet. Teigwarenteile,die durch die Durchtrittsöffnung 50 in den Umluftkanal mitgerissen werden, hält der Luftfilter 61 zurück. Die Teile fallen im Luftfilter 61 nach unten und werden durch die Förderschnecke 60 über eine in Fig. 6 eingetragene Klappe 62 nach aussen gestossen. Die Klappe 62 wird nur geöffnet, wenn genügend Produkt vorhanden und durch dasselbe aufgedrückt wird. Auf diese Weise kann ein unkontrollierbarer Eintritt von Falschluft an dieser Stelle in den Umluftkanal verhindert werden.
In Fig. 4 und 5 sind ferner Luftkonditioniermittel 63 in Form von Wärmetauschern im Umluftkanal direkt vor dem Blaslufterzeuger 38 angeordnet. Sowohl der Luftfilter 61 wie die Luftkonditionierungsmittel 63 haben auf die Luftströmung eine beruhigende Wirkung, sodass die Pulsationen genügend stark gedämpft werden und sich weder für Gehäuseteile noch für den Lufterzeuger 38 nachteilige Folgen ergeben.
In Fig. 5 ist ferner ein Frischluftfilter 64 links oben angeordnet, durch den sämtliche Frischluft angesogen wird. Um die Frischluftmenge regulieren zu können, wird vor dem Filter eine Frischluftklappe 65 je nach Erfordernissen eingestellt.
Die überschüssige Luft wird über einen Stutzen 66 (Fig.
3-6) abgelassen. Auch beim Stutzen 66 kann die Luftmenge durch eine Regulierklappe 67 genau eingestellt werden.
Zur Vereinfachung sind sämtliche Regel- und Steuereinrichtungen nicht dargestellt. Es handelt sich insbesondere um Messfühler für die Lufttemperatur, die Luftfeuchtigkeit, die erforderlichen Regel-, Umform- und Steuergeräte hiezu, sowie für alle Klappen, Schieber, Motoren und auch Konditioniermittel.
In der Fig. 6 ist auf der linken Bildhälfte der Umluftkanal mit Luftfilter 61 sowie der Förderschnecke 60 im Querschnitt dargestellt, auf der rechten Bildhälfte der Wirbelkanal 31 sowie die obere Druckkammer 36, mit dem Luftpulsator 40. Der Wirbelkanal 31 und die obere Druckkammer 36 sind durch den porösen Boden 32 getrennt.
Die Funktion der Vorrichtung ist nun folgende:
Der Blaslufterzeuger 38 sowie der Luftpulsator 40 werden eingeschaltet, ebenso alle Steuer- und Regelgeräte, und die umlaufende Luft mit Hilfe der Konditionierungsmittel auf eine gewünschte Temperatur und Feuchtigkeit gebracht. Die Teigwarenpresse wird in Betrieb genommen, sodass sofort mit der Einspeisung von frischen Teigwaren durch die Eintrittsöffnung 44 in den Wirbelkanal 31 begonnen wird. Die frischen Teigwaren gelangen also von der Teigwarenpresse direkt in den Vortrockner. Eine Vorverfestigung findet nicht statt. In dem in Fig.
3 gezeigten Beispiel weist der Boden 32 direkt an die Eintritts öffnung 44 anschliessend einen ersten verhätnismässig kurzen Abschnitt mit schräg nach oben in Produktförderrichtung gerichtete Löcher auf, wie durch schräg nach oben gerichtete Pfeile dargestellt ist. Die Teigwarenteile erhalten im entsprechenden Abschnitt einen starken Impuls in Förderrichtung von links nach rechts auf dem Bild. Auf dem übrigen Teil des Bodens sind die Löcher im Boden 32 entgegen der Produkteförderrichtung gerichtet. Mit dieser Massnahme wird zweierlei erreicht.
Einerseits wird die Tendenz unterstützt, dass durch die Austrittsöffnung 45 und durch die Eintrittsöffnung 44 eher Luft angesogen wird, andererseits wird aber durch die zwei entgegengesetzten Strömungen, von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten eine starke Aufwirbelung erzeugt und damit die Gefahr des Zusammenklebens von feuchten Teigwarenteilen ganz ausgeschaltet. Die entgegen der Produktförderrichtung gerichtete Strömung hemmt den Produktfluss und hilft eine gewünschte Schichtdicke und Verweilzeit der Teigwaren im Wirbelkanal zu erhalten.
Die weiteren Einflussfaktoren für die Verweilzeit und damit zusammenhängend der Trocknungszeit liegt in der stündlich verarbeiteten Menge der Teigwaren, der Luftmenge und dem Neigungswinkel des Wirbelkanals.
In der Regel ist die stündliche Leistung der zu verarbeitenden Teigwaren von den vorangehenden Maschinen bzw. einer gewünschten Tagesleistung gegeben. Eine Veränderung der Neigung des Wirbelkanals ist unangenehm für die Handhabung und aufwendig in Bezug auf die konstruktive Gestaltung, da der Boden 32 gegenüber dem oberen Druckraum 36 abgedichtet werden muss.
Für die Regelung der Verweilzeit wird bevorzugt die Luftgeschwindigkeit gesamthaft erhöht oder erniedrigt, und die Luftmenge im letzten Abschnitt des Wirbelkanals 31 mit einer Luftklappe 43 eingestellt. Wird im letzten Abschnitt des Wirbelkanals 31 weniger Luft eingeblasen, so wird der Produktfluss an dieser Stelle gehemmt, was eine eigentliche Stauwirkung ergibt. Ohne mechanische Teile - Klappen und dergleichen - im Produktfluss, kann mit der Luftklappe 43 die Schichthöhe in weiten Grenzen variert werden. Das Wirbelbett ist in diesem Ausführungsbeispiel in drei Abschnitte unterteilt, einer ersten Sprudelzone, einer eigentlichen Wirbelschicht und einer Stauzone.
Damit kann die Verweilzeit der Teigwaren sowie die gesamten Verhältnisse im Wirbelkanal gezielt geregelt und selbst schwierigste Teigwaren wie dünnwandige Müscheli und dergleichen, mit besserer Energieausnützung als bisher und höchster Qualität erzeugt werden.
Der durch das neue Verfahren gegebene intensivere Trocknungsvorgang erlaubt den Bau einer sehr kompakten Trockenanlage. Schon allein die Anwendung des Verfahrens im Bereich der Vortrocknung bringt eine Verkürzung der Trockenanlage um 10-15 m, sodass die Herstellkosten für die Teigwaren beachtlich verkleinert werden können.
Es konnte in der Vortrocknung eine derart intensive Trocknung erreicht werden, dass eine Verweilzeit von wenigen Minuten genügt, um mit Schichthöhen des Wirbelbettes von 5 10 cm und weniger schon sehr gute wirtschaftliche Ergebnisse zu erreichen.
Es war für die industrielle Verwirklichung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Trocknung notwendig, den Wirbelkanal 31, die Bauteile für die Blasluftzu- und -ableitung, die Luftkonditionierungsmittel 63, den Blaslufterzeuger 38 und den Luftpulsator 40, wie beschrieben in einem als Baueinheit ausgebildeten Kasten anzuordnen. Der Kasten war zu isolieren. Das Hauptproblem lag darin, dass bei niedrigen Herstellungskosten den spezifischen Anforderungen Rechnung getragen werden musste, so insbesondere Feuchtigkeits- Schwingungs- Lärmproblem. Aus Kostengründen war es erwünscht, dass die Wandteile des Kastens gleichzeitig Tragkonstruktion und äusserer Abschluss der einzelnen Räume bzw. Kammern bilden sollen.
Es ist nun gefunden worden, wie Fig. 7 und 8 dargestellt ist, dass ein dreischichtiger Verbund, bestehend aus einem Aluminiumblech 68, einer Schaumstoffplatte 69 und einer Kunststoffplatte 70 oder dergleichen als äusserste Schicht alle Forderungen optimal erfüllt. Die drei Teile werden zusammen zu ebenen Platten 71 zusammengeklebt. Alle Öffnungen 72, 73 werden angebracht, und bei allen Öffnungen, Stirnkanten usw. bei denen die Schaumstoffplatte 69 sichtbar ist, wird dieselbe etwas entfernt und die Stellen mit einer streichfähigen Masse 74 wieder ausgefüllt und damit gedichtet.
Das Aluminiumblech 68, das nach innen gerichtet ist, und teilweise mit den Teigwaren in Berührung kommt, genügt den hygienischen Forderungen und bildet gleichzeitig eine vollständige Dampfsperre. Dasselbe gilt beschränkt auch für die aussenangebrachte Kunststoffplatte.
Der ganze Verbund kann auch als grossflächiges Teil dem Luftdruck genügend Widerstand leisten, sodass im Betrieb durch die Schwingungen keine Deformationen entstehen.
Türen und Wandteile können auf dieselbe Weise hergestellt werden.
Die Fig. 9 und 10 zeigen an Stelle eines Wirbelkanals ein drittes Ausführungsbeispiel eines Behandlungskanals in dem die Teigwaren mit Mikrowellen erhitzt werden. Der Behandlungskanal wird durch einen Abschnitt 75 eines Hohlleiters 76 begrenzt. Der Hohlleiter 76 schliesst an einen Mikrowellengenerator 77 an. Der Mikrowellengenerator 77 kann beispielsweise für eine elektrische Leistung von 25 Kw bei einer Frequenz von 915 MHz ausgelegt sein. Der Hohlleiter 76 weist einen rechteckigen Querschnitt auf, dessen Abmessungen der Arbeitsfrequenz angepasst sind und im vorliegenden Fall bei 915 MHz 150 x 250 mm betragen. Der vertikale Abschnitt 75 des Hohlleiters 76 bildet den eigentlichen Erhitzungsraum und besteht aus dem gleichen elektrisch leitenden Material und besitzt den gleichen Querschnitt wie die übrigen Teile des Hohlleiters 76.
Im Hohlleiterabschnitt 75 sind die schmalseitigen Wände 78 und 79 perforiert, d.h. luftdurchlässig. Durch die perforierten Wände 78 und 79 ist wegen des besonderen Verhaltens von Mikrowellen in einem Hohlleiter eine Abstrahlung ausgeschlossen. An der perforierten Wand 78 endet eine mit einem Blaslufterzeuger 80 verbundene Zuluftleitung 81 und an die Wand 79 schliesst eine Abluftleitung 82 an. Die durch die Zuluftleitung 81 zugeführte Kühlluft erwärmt sich am Behandlungsgut und führt ggf. aus diesem Feuchtigkeit ab.
Im Hohlleiterabschnitt 75 verlaufen parallel und zick-zackförmig jeweils quer zum elektrischen Feldstärkevektor E zwei perforierte Wände 83 und 84 aus Material mit besonders niedrigen dielektrischen Verlusten, die seitlich an die breitseitigen Wände des Hohlleiters 76 anschliessen und mit diesem ein im Querschnitt rechteckiges Hohlprofil bilden, welches als kaskadenförmige Rutsche 87 für das Behandlungsgut dient. Zu Beginn wird das Schüttgut z.B. vorgetrocknete Teigwaren, in einen Trichter 85 gegeben, von wo es durch eine Eintrittöffnung 86 in die kaskadenförmige Rutsche 87 gelangt, die es durch eine Austritt öffnung 88 verlässt. Der Austrittöffnung 88 ist ein Vibrator 89 zugeordnet. Sowohl die Eintrittöffnung 86 als auch die Austritt öffnung 88 sind als UHF-Schleusen ausgebildet vorgesehen.
Die vom Schüttgut nicht absorbierten Mikrowellen werden nach bekannter Art in einer Wasserlast 90 aufgenommen. Mit dem Vibrator 89 kann die Menge des von der Eintrittöffnung 86 zur Austrittöffnung 88 strömenden Schüttgutes reguliert werden.
Durch die Kaskadenform wird das Schüttgut zusätzlich quer zum elektrischen Feldstärkevektor hin- und herbewegt. Hierdurch wird dem Schüttgut eine dauernde Bewegung nach einer weiteren Raumrichtung (x-Achse) aufgezwungen. Gleichzeitig wird eine Verschiebung der einzelnen Teile in Richtung der y Achse sowie eine Rotation um eine oder mehrere der drei Raumachsen begünstigt. Diese dauernde Relativbewegung zwischen den einzelnen Teilen in der Rutsche 87 wird durch die aus der Zuluftleitung 81 hindurchgeblasenen Luft zusätzlich unterstützt. Weiter obliegt dieser Kühlluft die Aufgabe, durch ihre Konvektionswirkung in den einzelnen Teilen zusätzlich eine gleichmässige Erhitzung zu beschleunigen. Das Hindurchblasen von Luft ist indessen nicht zwingend.
Dies z.B. dann, wenn das Schüttgut Teigwaren ist und diesen nur ein Hitzestoss zu applizieren ist oder wenn im Schüttgut durch erhitzen lediglich schädliche Lebewesen zu inaktivieren sind.
Fig. 10 zeigt den Verlauf der elektrischen Feldstärke. Ihr Vektor ist parallel zu den Schmalseiten 78 und 79 des Hohlleiters 76 und senkrecht auf die Mitten der beiden Breitseiten orientiert. Durch die kaskadenförmige Ausbildung der Rutsche 87 wird das Schüttgut zick-zack-förmig von einem Feldstärkeminimum durch das Maximum hindurch zum anderen Minimun und zurück geführt. Die einzelnen Teile werden dadurch wiederholt durch die Zone des elektrischen Feldstärkemaximums geführt. Eine gleichmässige Energieübertragung wird dadurch erreicht.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 bezeichnet die Hinweisziffer 91 einen Mikrowellengenerator, an den ein im Querschnitt rechteckiger (Fig. 12) Hohlleiter 92 anschliesst. Der Teil 93 der Hohlleiters 92 bildet den Behandlungskanal 99 in dem das Schüttgut, z.B. Teigwaren erhitzt wird. Der Behandlungskanal ist als Wirbelkanal ausgebildet. Die Leistung, die Frequenz des Mikrowellengenerators 91 und die Querschnittabmessung des Hohlleiters 92 sind gleich wie beim dritten Ausführungsbeispiel. Die schmalseitigen Wände im Abschnitt 93 des Hohlleiters 92 sind perforiert und gasdurchlässig, wobei keine Abstrahlung der Mikrowellen wegen ihres besonderen Verhaltens in einem Hohlleiter auftritt. Etwas unterhalb der Längsmittelachse des Hohlleiterabschnittes 93 ist ein poröser Boden 94 mindestens angenähert horizontal angeordnet.
An der perforierten Wand 95 des Hohlleiters 92 endet eine Luftzuteilung 96, die mit einem Blaslufterzeuger 97 verbunden ist. Die vom Blaslufterzeuger 97 abgegebene Blasluft durchdringt die Wand 95 des Hohlleiterabschnittes 93, den porösen Boden 94 und dann das daraufliegende Behandlungsgut, worauf sie den Hohlleiterabschnitt 93 durch die schmalseitige Wand 98 verlässt. Der poröse Boden 94 besteht aus einem Material mit besonders niedrigen dielektrischen Verlusten. Zwischen der Wand 95 und dem Blaslufterzeuger 97 ist ein Luftpulsator 100 z.B. eine rotierende Drosselklappe vorgesehen, welche den Luftstrom zerhackt, so dass dieser in pulsierender Form den porösen Boden 94 zugeführt wird. Zur Regulierung des Luftdruckes und der Luftmenge ist weiter eine Drosselklappe 101 in der Luftzuleitung 96 angeordnet.
Das zu behandelnde Schüttgut gelangt von einem Speisetrichter 102 über einen Vibrospeiser 103 zu einer als UHF-Schleuse ausgebildeten Eintrittöffnung 104. Mit dem Vibrospeiser 103 kann die Zuführung des Schüttgutes reguliert werden. Durch die Eintrittöffnung 104 gelangt das Schüttgut auf den porösen Boden 94. Die vom Blaslufterzeuger 97 abgegebene Blasluft ist hinsichtlich ihrer Geschwindigkeit so zu wählen, dass das auf den porösen Boden liegende Schüttgut in einen Schwebezustand versetzt wird. Durch das pulsierende Zuführen der Blasluft entsteht ein gleichmässig dickes Wirbelbett und die einzelnen Partikel werden im Schwebezustand in Richtung der Vertikalen auf- und abbewegt.
Im Schwebezustand verhält sich das Schüttgut auf dem porösen Boden 94 wie eine Flüssigkeit, so dass es von dort durch eine Austrittöffnung 105 mit einer UHF-Schleuse abfliesst. Die vom Schüttgut nicht aufgenommenen Mikrowellen werden im Endabschnitt 106 des Hohleiters 92 durch eine Wasserlast 107 entfernt. Auf dem porösen Boden 94 fliesst das Schüttgut in Richtung einer Raumachse (z-Achse). Im pulsierenden Wirbelbett wird jedem einzelnen Partikel zusätzlich eine Bewegung in Richtung einer weiteren Raumachse (x-Achse) aufgezwungen, wobei eine Verschiebung in Richtung der dritten Raumachse (y-Achse) sowie eine Rotation um wenigstens eine der drei Raumachsen begünstigt wird.
Da sich der poröse Boden 94 leicht unter der Längsmitte des Hohlleiters 92 befindet, bewegt sich das Schüttgut in Form eines Wirbelbettes mit seiner Mitte im Bereich der grössten elektrischen Feldstärke (Fig. 12). Das sich auf dem porösen Boden 94 bildende Wirbelbett weist statistisch eine gleichmässige Dichte auf und stellt somit eine konstante Impedanz dar, die keine plötzlichen Energiereflexionsspitzen hervorruft. Demgemäss ist die Erhitzung der Teile regelmässig, so dass die Mikrowellenenergie und die Verweildauer gut einreguliert werden können.
Mit der Drosselklappe 101 kann die Luftgeschwindigkeit reguliert werden. Mit höherer Luftgeschwindigkeit nimmt die Dicke des Wirbelbettes auf dem porösen Boden 94 zu und ihre Dichte entsprechend ab. In der Folge kann die Energieaufnahme durch das Schüttgut durch die Luftgeschwindigkeit beeinflusst werden.
Die Blasluft dient bei diesem Ausführungsbeispiel, wenn auch untergeordnet, nebst der Wirbelbettbildung auch der Abfuhr der Feuchtigkeit aus dem Schüttgut und dem Wärmeausgleich innerhalb des Wirbelbettes.
Die zur Bildung des Wirbelbettes benötigte Blasluft kann in einer Gesamtanlage zur Wirkungsgradverbesserung weiter verwertet werden, wenn sie im Umluftverfahren vorangehenden oder nachfolgenden Trocknungsstufen zugeleitet wird.
In Fig. 13 ist eine gesamte Trocknungsanlage dargestellt.
Von einer Pressschnecke 109 werden die frischgepressten Teigwaren direkt in einen Vortrockner 113 eingegeben, der aus drei Trocknungseinheiten 110, 111, 112 besteht. Diese Trocknungseinheiten können so ausgebildet sein. Eine solche Baueinheit wurde mit Bezug auf die Fig. 3 bis 6 beschrieben. Jede dieser Trocknungseinheiten 110,111, 112 bildet einen Behandlungsstufe. Bekanntlich ist der Trocknungsvorgang anfänglich sehr schnell, geht aber in dem Masse, wie der Feuchtigkeitsgehalt der zu trocknenden Substanz abnimmt, immer langsamer vor sich.
Wie mit einer ersten Versuchsanlage ermittelt wurde, ist es möglich, im Vortrockner 113 mit den drei Trocknungseinheiten 110,111, 112 bei durchschnittlichen Presseleistungenvon 500 Kilogramm pro Stunde von ca. 30 bis 32 um 10 bis 15 Gewichtsprozente Wasser den Teigwaren zu entziehen. Dabei bedeckt das Wirbelbett in jeder Trocknungseinheit 110, 111, 112, nur eine Fläche von angenähert einem Quadratmeter. Mit drei solchen Trocknungseinheiten ist es möglich, in einer konventionellen Trocknungsanlage den Vortrockner, den Schüttelvortrockner und der erste Teil des anschliessenden Endtrockners zu ersetzen.
Aus der die dritte Stufe bildenden Trocknungseinheit 112 des Vortrockners 113 werden die Teigwaren durch einen Förderer 114 einem Endtrockner 120 zugeführt. Im Endtrockner 120 werden die Teigwaren in zwei Stufen 115, 116 bzw. 118, 119 die durch einen Förderer 117 miteinander verbunden sind fertig getrocknet. Beide Stufen 115, 116 bzw. 118, 119 sind in zwei Behandlungsschritte unterteilt. Der erste Behandlungsschritt erfolgt in einer Erhitzungsvorrichtung 115. Dabei wird im wesentlichen das Wasser aus dem Inneren der einzelnen Teile an deren Oberfläche getrieben. Im anschliessenden Schritt wird in einer Trocknungseinheit 116 mittels Blasluft das Wasser von der Oberfläche der Teigwarenteile abgeführt. Der dritte Schritt wieder erfolgt in einer Erhitzungsvorrichtung 118. Erneut wird das Wasser aus dem Inneren der Teigwarenteile an ihre Oberfläche getrieben.
Beim anschliessenden vierten Schritt in der Trocknungseinheit 119, wird das Wasser wieder mit Blasluft von der Oberfläche der Teigwarenteile abgeführt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erhitzungsvorrichtungen 115 und 118 ist mit Bezug auf die Fig. 11 und 12 beschrieben. Die Trocknungseinheiten 116 und 119 können gleich ausgebildet sein wie jene 110, 111, 112 des Vortrockners 113. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Trocknungseinheiten 116 und 119 ist mit Bezug auf die Fig. 3 bis 6 beschrieben. In den beiden Stufen des Endtrockners 120 sind die Heizvorrichtung 115 und 118 mit den zugehörigen Trocknungseinheiten 116 und 119 bevorzugt in der mit Bezug auf die Fig. 14 und 15 beschriebenen Weise verbunden.
In den Einheiten 116 und 119 werden die Teigwaren beim genannten Beispiel auf 14 bzw. 12% getrocknet. Die Zwischenerhitzung hat vor allem die Aufgabe, die Teigwarenteile über den gesamten Querschnitt auf eine gleichmässige hohe Temperatur zu bringen, damit der Flüssigkeitstransport an die Oberfläche der Teigwarenteile begünstigt und beschleunigt, und die Trocknung auch in der Endtrocknung intensiviert werden kann.
Obwohl in der Endtrocknung die ununterbrochene Umschichtung und die Bewegung der einzelnen Teigwarenteilen zueinander und gegenüber der Luftströmung eine weniger grosse Bedeutung hat als in der Vortrocknung, hat sich gezeigt, dass damit die Gesamtwirtschaftlichkeit der Anlage erhöht werden kann, da die Trocknung und die gesamte Energie Übertragung auf Höchstwerte gesteigert werden kann.
Bei wenig problematischen Produkten ist es grundsätzlich möglich, den gesamten Trocknungsvorgang in einem zusammenhängenden Wirbelbett durchzuführen, wobei es dann allerdings vorteilhaft ist, verschiedene Zonen des Luftdurchsatzes und auch des Klimas zu schaffen.
Ferner ist es durchaus realisierbar, zum Beispiel, die Vortrocknung und die Endtrocknung in je einem getrennten Wirbelbett durchzuführen.
Die beiden letztgenannten Ausführungsformen haben aber doch den Nachteil, dass jede Anlage nach Mass angefertigt werden muss, und spätere Änderungen sehr aufwendig sind. Es hat sich deshalb trotz eines scheinbar grösseren Aufwandes für die Trocknung von Teigwaren als vorteilhafteste Lösung erwiesen, die ganze Trocknungslinie auf einer grösseren Anzahl Grundeinheiten aufzubauen. Dies hat den Vorteil, dass die Einheiten zum Beispiel den Gebäudeabmessungen angepasst werden können, indem alle Einheiten hintereinander, oder mehrere Einheiten übereinander angeordnet werden können.
Da bei den bekannten Pressen für Kurzwaren vielfach zwei Pressköpfe mit einem Abstand von ca. 1 m verwendet werden, erlaubt die Lösung mit den Baueinheiten durch das Nebeneinander-anordnen von zwei Linien auf dem kleinstmöglichen Raum, eine Verdoppelung der Trocknungsleistung.
Die Fig. 14 und 15 zeigen im einzelnen einen möglichen Aufbau der beiden Stufen 115, 116 bzw. 118, 119 des Endtrockners 120. Die Beschreibung erfolgt anhand der ersten Stufe 115,116.
Der erste Schritt in der ersten Stufe 115, 116 erfolgt in einer Erhitzungsvorrichtung 115, wie sie im wesentlichen in Fig. 11 und 12 beschrieben wurde. Der zweite Schritt in der ersten Stufe 115, 116 erfolgt in einer Trockeneinheit 116, wie sie in den Fig. 3 bis 6 beschrieben wurde. In den Fig. 3 bis 6, 11, 12, 14 und 15 bezeichnen daher gleiche Hinweisziffern gleiche oder äquivalente Teile. Auf eine wiederholende Beschreibung von Einzelheiten wird daher verzichtet.
Die Erhitzungsvorrichtung 115 ist über dem Wirbelkanal 31 auf die Trocknungseinheit 116 aufgesetzt. Der untere poröse Boden 95 ist in die obere Abdeckplatte der Trocknungseinheit 116 integriert, so dass die Behandlungsluft aus dem Wirbelkanal 31 durch die perforierte Wand 95 in die Erhitzungsvorrichtung 115 übertreten kann. Der Blaslufterzeuger 97 saugt die Blasluft aus dem Wirbelkanal 31 durch die poröse Wand 95, den porösen Boden 94 und die ebenfalls poröse Wand 98 und führt sie über eine Leitung 121 zurück in den Druckraum 34 der darunter liegenden Trocknungseinheit 116. Mit Hilfe einer Drossel 122 und der Luftdrossel 47 kann einerseits jene Luftmenge bestimmt werden, welche in der Heizvorrichtung 115 und in der Trocknungseinheit 116 gemeinsam und andererseits nur innerhalb der Trocknungseinheit 116 umgewälzt wird.
Die Wärme der in der Erhitzungsvorrichtung 115 erwärmten Blasluft wird in der Trocknungseinheit 116 wieder genutzt, was einen äusserst wirtschaftlichen Energiehaushalt ermöglicht. Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, zwischen mehreren sich folgenden Stufen eine Blasluftumwälzung vorzusehen, wenn dies zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit angezeigt ist.
Der in den Fig. 14 und 15 gezeigte Aufbau der einzelnen Stufen des Endtrockners 120 zeigt, dass dieser in äusserster kompakter, raumsparender Form herstellbar ist.
Das in Fig. 14 und 15 gezeigte Ausführungsbeispiel eignet sich besonders für die jedwelche intensivierte Wärmebehandlung. So ist gefunden worden, dass damit äusserst vorteilhaft Produkte wie Kakaobohnen, Nibs, Kaffee und Nüsse verschiedener Art Erdnüsse, Haselnüsse getrocknet und/oder geröstet werden können. Im ersten Schritt kann das Gut gezielt auf eine gewünschte Temperatur erhitzt werden und im anschliessenden Schritt, sei es zum Trocknen oder Rösten, wird mit optimalen Bedingungen gearbeitet.
Der sehr grosse Vorteil dieser Ausführungsform liegt auch darin, dass eine für den industriellen Gebrauch genügende Abtötung von Keimen, Pilzen und anderen Schädlingen gleichzeitig mit dem Erhitzen und nachträglichen Halten in einer Temperatur erreicht wird, da die Mikrowellenenergie vor allem auch die wasserenthaltenden Schädlinge trifft.
Fig. 16 zeigt eine Anlage, die zum Trocknen und Rösten von Kaffebohnen, Mandeln oder dgl. geeignet ist, aber auch ein Bestandteil einer Teigwarentrocknungsanlage sein kann.
Durch eine Leitung 123 ein Schüttgut in eine Trocknungseinheit 124 mit einem Wirbelkanal aufgegeben. Ein Ventilator 125 speist die Trocknungseinheit 124 mit warmer Abluft aus einer Mikrowellenerhitzungsvorrichtung 126. Die Temperatur der warmen Abluft kann in einem Wärmeaustauscher 127 weiter gesteigert werden. Das Schüttgut verlässt die Trocknungseinheit 124 durch einen Kanal 128. Unter diesem ist ein Vibrospeiser 129 angeordnet, der das Behandlungsgut dosierbar an einen Elevator 130 übergibt. Der Elevator 130 seinerseits fördert das Schüttgut in einen Zwischenbunker 131. Der Zwischenbunker 131 hat die Aufgabe, der nachfolgenden Erhitzungsvorrichtung das Schüttgut in stets ausreichender Menge zuzuführen. Der Zwischenbunker 131 ist mit einem Niveautester 132 versehen der über eine Leitung 133 einen Ein Ausschalter 134 betätigt.
Die Ein- Ausschotter 134 schliesst oder unterbricht den Speisestromkreis des Antriebes des Vibrospeisers 129, so dass der Vibrospeiser 129 nur in Abhängigkeit vom Niveaustand im Zwischenbunker 131 dem Elevator 130 Schüttgut zuführt. Der Zwischenbunker 131 soll unter allen Umständen ein Leerlaufen der Erhitzungsvorrichtung 126 vermeiden, da sonst unerwünschte Reflexionen der Mikrowellen auftreten, welche den Mikrowellengenerator 135 zerstören können. Wird die Zuführung des Schüttgutes unterbrochen oder soll die Anlage leergefahren werden, so erteilt der Niveautester
132 über eine Leitung 136 dem Mikrowellengenerator 135 den Befehl zum Abschalten. Aus der Erhitzungsvorrichtung 126 wird das Schüttgut durch einen Vibrator 137 ausgetragen. Dieser reguliert, wie beim erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel die Durchlaufgeschwindigkeit des Schüttgutes durch die Erhitzungsvorrichtung 126.
Die Erhitzungsvorrichtung 126 weist einen an einem Mikrowellengenerator 135 angeschlossenen Hohlleiter 138 auf. Am Ende des Hohlleiters 138 befindet sich in bekannter Weise die Wasserlast 139. Durch den Hohlleiter 138 wird Luft hindurchgeblasen, die in einer Abluftleitung 140 gesammelt und über ein Vierwegeventil 141 entweder ins Freie ab- oder dem Ventilator 125 zugeleitet wird. Ist die Abluft zu feucht, wird sie ins Freie geleitet, wobei der Ventilator 125 seine Zuluft ebenfalls aus dem Freien ansaugt. Die Mikrowellenerhitzungsvorrichtung 126 kann wie die in den Fig. 10 und 9 beschriebene ausgebildet sein.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 17 zeigt eine Teigwarentrocknungsanlage mit Vortrockner 142 und Endtrockner 143. Vor- und Endtrockner 142 und 143 weisen je eine Behandlungsstufe auf, wobei jene des Endtrockners in einen Erhitzungs- und einen Trocknungsschritt unterteilt ist. Die Teigwaren werden vorerst in einem Wirbelkanal 144 vorgetrocknet, der von einem Ventilator 145 mit Blasluft gespiesen ist. Ein Elevator 146 übernimmt die Teigwaren vom Wirbelkanal 144 und übergibt sie an einen Speisetrichter 147, an den eine kaskadenförmige Rutsche 148 einer Erhitzungsvorrichtung
149 anschliesst. Die Rutsche 148 ist im vertikalen Abschnitt
150 eines Mikrowellenhohlleiters 151 angeordnet, den die Mikrowellen von oben nach unten durchlaufen, wobei die nicht absorbierten Mikrowellen durch eine Wasserlast 152 aufgenommen werden.
In der Rutsche 148 werden die Teigwaren erhitzt und das im Inneren vorhandene Wasser diffundiert an die Oberfläche der Partikel. Die warmen Partikel schwitzen. Der Austritt 154 der Rutsche 148 wirkt mit einem Vibrator 153 zusammen, der die Durchsatzmenge des Schüttgutes durch die Rutsche 148, d.h. durch den Wirkbereich der Mikrowellen reguliert. Die Rutsche 148 kann mit dem Schüttgut über den ganzen Querschnitt oder nur über einen Teil desselben ausgefüllt sein. Der Vibrator 153 gibt die Teigwaren in einen zweiten Wirbelkanal 155, der über eine Leitung 156 am Druckstutzen des Ventilators 145 oder einer anderen Blasluftquelle für trokkene Blasluft angeschlossen ist. Die Wirbelkanäle 144 und 155 können in Baueinheiten angeordnet sein, wie dies mit Bezug auf die Fig. 3-6 gezeigt ist. Die Erhitzungsvorrichtung 149 ist im einzelnen anhand der Fig. 9 und 10 beschrieben.
Als Erhitzungsvorrichtung ist auch eine solche geeignet, wie sie in Fig. 11 und 12 gezeigt ist, wobei der Endtrockner so aufgebaut sein kann, wie dies in 14 und 15 gezeigt ist.