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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.
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Layered composite has an aluminum sheet (68), which is preferably arranged against the inside of the box.
29. Apparatus according to claim 28, characterized in that the 3-layer composite is glued and the middle insulating layer (69) is sealed at the front edges and openings with a spreadable mass.
30th Device according to claim 21, characterized in that the heating device is a microwave transmitter (Fig. 9 to 12, 14 to 17).
31 Apparatus according to claim 17, characterized in that the channel is a microwave transmitter (Fig. 9 to 12, 14 to 17).
32. Apparatus according to claims 30 and 31, characterized in that the channel is designed as a swirl channel and has a waveguide (93) with an electrically non-conductive, air-permeable bottom (94) which extends from an inlet to an outlet opening (104, 105) extends, and that a microwave generator (91) is connected to the waveguide (93).
33. Device according to claim 32, characterized in that (the waveguide (93) is perforated above the air-permeable bottom in order to connect the vortex channel with a discharge for the air.
34. Apparatus according to claim 31 or 32, characterized in that the area of the greatest electric field strength lies above the air-permeable floor (Fig. 12).
35. Apparatus according to claim 31, characterized in that the microwave transmitter in the form of a waveguide is arranged vertically in the area from the entry to the exit of the material, and that a shaft is cascaded in this area and runs transversely to the electrical field strength vector (Fig. 9).
36. Apparatus according to claim 34, for drying and / or roasting coffee, cocoa, nuts, characterized in that a first and a second channel is provided, and that the first channel is a microwave transmitter for heating the material, and that the second treatment channel Vertebral canal with air-permeable bottom, and air acts as a medium, preferably in a conditioned state (Fig.
13, 14, 15, 17).
37. Apparatus according to claim 36, characterized in that the first channel is designed as a swirl channel and waveguide, and that the first and second channels are at least partially connected to a common air circulation system, and both channels form a structural unit.
The invention relates to a method for influencing the temperature and / or the moisture of bulk material, in which the bulk material is passed through at least one zone penetrated by a medium which influences the temperature and / or without moisture, and an application of the method for drying pasta and a device for performing the method.
It is known in the art to treat bulk goods with a gas and / or heat. Be it to remove material or energy from the surface of the individual parts, such as
Example drying, be it to apply substance or energy to the surface of the parts and to bring them through the surface into the parts, such as. B. when moistening, impregnating, etc.
One such treatment is drying pasta. For this, high technological demands are made.
In particular, the pasta manufacturer attaches importance to the fact that each pasta part has a uniform physical structure inside after the treatment. It is known that this is achieved with slow, even drying and that large internal tensions and the resulting cracking and breaking can be prevented.
No undesirable biochemical processes may occur during or after drying. The cooking properties and color of the pasta should also meet the quality requirements demanded by the market.
The shape of the pasta, which is produced by the press with the moist dough, must be preserved.
Drying includes both pre-drying and final drying. The pre-drying and the final drying can each consist of one or more stages. Each level can consist of one or more steps.
The known drying lines for pasta are usually divided into three structurally separate units: - shaker pre-dryer - pre-dryer - final dryer
In the shaker dryer, the outermost layer of the pasta (crust formation) is only solidified in a few minutes, so that the pasta has sufficient strength for the subsequent drying.
In the pre-dryer, a very large amount of water can be extracted from the pasta during about half an hour.
The final dryer structurally requires the largest unit in order to maintain the residual water volume during approx. 6 hours to drive out and take away, for example, 12.5% relative humidity from the pasta parts.
In the professional world it is a fact that the pasta parts in the pre-drying and especially in the shaker pre-dryer should be dried very carefully and any mechanical stress on the individual parts should be prevented or at least kept as small as possible. The consequence of this is that each part has to be carried through the pre-drying rooms as if carried on a pallet. Furthermore, it is known that if the temperature and humidity of the drying air are unsuitably regulated, the pasta parts can assume a soft, doughy texture after a first solidification and the risk of deformation and sticking together even in the area of the final drying is still present.
In practice, these problems have been solved in such a way that, during the pre-drying process, the parts of the pasta are carefully fed onto one layer of air through a sieve. The sieve is set in fine shaking movements and thus the transport of the pasta parts is guaranteed. This prevents deformation of the parts. The subsequent somewhat more difficult drying due to the less favorable liquid transport from the inside of the pasta parts through the solidified outer skin to the surface is accepted.
This is not considered to be disadvantageous because the subsequent drying must be carried out carefully anyway and with slight differences in moisture and temperature between the air and the pasta part in order to avoid harmful phenomena such as discoloration, cracking or softening again, etc. to prevent.
On the one hand, the drying process for pasta is a relatively large mass flow of many small parts of a bulk material. Each part of the mass flow must be given the same, long enough time to obtain the desired result.
In practice, an average drying time of around 7 hours, for example, is expected for Hörnli, in order to reduce it from approx. 32% to approx. 12.5% water content to dry.
Due to the initially very low layer height, in practice there is a total drying path of the order of 150 m. So that the drying unit is not too long and heat losses can be kept small
If the dryers have several levels in one unit, be it several drying belts or several sieve pallets.
The transfer from one volume to the next, or from one sieve to the next is considered to be advantageous since after each drying section a small change in position is forced for each part of the pasta. After all, the choice of suitable conveyor belt speeds and cleanly designed transitions means that mechanical pressure or Pressing of individual parts largely switched off.
The expert knows a number of other factors for the operation of the dryer. For example, different conditions across the width of a belt, etc. which certainly only with even lower belt speeds, temperature differences, etc. are to be mastered so that, for a given plant, a relatively low throughput is achieved, measured in terms of drying processes in other branches of industry.
It is also known to pass bulk goods for drying or puffing on a conveyor belt or in a continuous fluidized bed in the longitudinal direction through a microwave waveguide and then to heat the bulk goods. In drying, in particular, it has been shown that sensitive bulk goods, such as pasta, can experience local overheating with burns when working with high microwave energy density. As a result, drying has to be carried out with low output of the microwave generator and therefore low drying output (kilograms of dry goods per unit of time), which is why the use of such methods for drying pasta has not become established.
The object of the present invention is to enable the individual surface areas of the parts of the bulk material to be acted upon as evenly as possible by the treatment medium or the treatment media during the treatment.
In particular, it has the task of accelerating the drying of pasta, the acceleration being able to take place during the preliminary and / or final drying or only in individual steps or stages of the preliminary and / or final drying.
Another object of the invention is to provide a method which makes it possible to heat pasta with high microwave energy quickly and without local burns to a certain temperature.
Surprisingly, it has now been found that, contrary to the treatment theories used in previous practice, the drying intensity of pasta can be extremely increased without damage if, according to the invention, the individual parts of the bulk material are shifted and rotated relative to one another at least in the area of the zone.
According to the application according to the invention, it is provided that the pasta parts are kept in free movement with respect to one another and with respect to the air flow.
In contrast to the previously used dormant treatment, which was almost dogma at least in the pre-drying process, it was already possible to confirm with an initial test facility that moving treatment could lead to unexpected progress in terms of intensity and, accordingly, in terms of plant dimensions. Pre-drying preferably has at least one treatment stage, at least one, namely the first treatment stage, being carried out in a fluidized bed. This allows drying on the shaker pre-dryer, ie. H. the previously used incrustation of the outer surface can be dispensed with, which creates better conditions for the entire drying process.
If the first stage of the pre-dryer works with a continuous fluidized bed, the mechanical stress on the pasta parts is so low that shape retention is guaranteed even without previous surface incrustation. In other words, the firmness of the freshly pressed pasta particle is sufficient for the subsequent drying.
Surprisingly, the continuous fluidized bed, which has otherwise been used in almost all branches of industry for decades, has proven to be the best solution.
Continuous fluidized bed is not simply understood to mean blowing through a layer of material. In the professional world, fluidized bed refers to a state in which the air forces are approximately the same or greater than the gravitational forces acting on the parts of the bulk material. According to the invention, the individual parts are to be moved and rotated relative to one another. Moving, however, requires much greater forces in comparison with the parts of the known dryers that are, so to speak, moving at rest. The core lies in the fact that air forces attack almost the entire surface, in contrast to all mechanically effective forces, which mostly attack only small parts of the surface.
In a fluidized bed, the apparently brutal forces actually result in less stress for a pasta part than is the case with mechanical force. It is assumed that the constant movement and all-round stress on the pasta parts during the treatment or local stresses can be reduced and resolved during drying. At least after a few test runs of a test facility, neither deformation nor stress-related. Corresponding crack formation on the pasta can be found.
Pasta drying shows that all of the fixed bed processes used to date for drying pasta do not allow a greater increase in the drying effect, since only a repeated shifting from band to band during the entire drying time with intensive drying ensures the uniformity of exposure to all surface areas of the pasta parts guaranteed with the drying air.
It is usually not sufficient if the fluid bed
Air speed is chosen so high that the individual
Parts are still in limbo, without any further measure that ensures a shifting.
Even with a slight further increase in the amount of air, for example up to the state in which the product shows an image like lightly boiling water, in many cases has not yet given quite sufficient results for industrial production.
Only the knowledge that each part is kept free to move with respect to the other parts, as well as with respect to the air flow, and that the pasta is subjected to an uninterrupted shifting, brings the surprising advantages in that much tougher drying conditions can be selected. The temperature and the difference in humidity between the air and the pasta may be significantly higher than the conventional values without special measures such as intermediate cooling etc. required are.
It is useful in the new process if the layering is carried out at short intervals in both the vertical and horizontal directions during the entire drying time.
Pasta underneath must systematically move upwards, laterally in the middle and vice versa.
The continuous fluidized bed thus allows, with sufficient statistical certainty, to give each individual pasta part the same overall conditions.
Slight differences in the size of the pasta parts are unavoidable in manufacturing. However, the interesting observation could be made that no separating effect and corresponding uneven drying occurred.
Freshly pressed, thin-walled pasta such as müscheli, Hörnli etc. were not deformed by the strong vortex movement.
Despite the sharper drying, the dried pasta shows no cracks, so that all initial concerns regarding the use of the continuous fluidized bed could be eliminated.
On the contrary, the good results now allow the assumption that the fluidized bed offers ideal conditions for uniform drying of each individual part and for gentle mechanical stress on the same. The parts do not lie on the surface, but are carried and moved like air cushions. There are no contact points or impressions as a result of impacts that would result from an excessive increase in drying performance in the known processes.
The best prerequisites for the new process are given by the fact that the throughput speed of the drying air in the continuous fluidized bed is only slightly below a lower value, but preferably somewhat higher than the loosening point, and an upper value lower than the discharge point of the pasta to be treated.
At a flow rate slightly below the loosening point, the pasta parts are in an unstable state, so that the loosening is triggered, for example, with mechanically moved aids with almost no force or pressure, and a shifting and free movement of the parts to one another and to the air flow is generated. This solution can be advantageous for simply shaped pasta parts.
It can also be carried out that in the case of higher throughflow speeds of the drying air in the continuous fluidized bed, in the area below the discharge point, in many cases a very good regularity of movement, shifting and thus drying is achieved without further measures. The air speed measured above the fluidized bed can be about 3-6 m / sec for horns of 1-2 cm in length.
It is usually desired in the pasta industry that all forms of haberdashery can be produced on the same pasta line.
It has been shown that this special task can be achieved in that the movement of the parts relative to one another and with respect to the air flow and the uninterrupted shifting are forced by the pulsating air flow of the drying air.
This solution allows all the advantages of a fluidized bed, which are known to be particularly large for drying, to be exploited without mechanically moving parts in the continuous fluidized bed, and all haberdashery can be dried in the customary forms.
It is even possible to dry shorter pasta. However, the air speed in the area below the discharge point must be selected.
In the case of pulsating air, there is no need for the equalization devices for air distribution that are usually used in fluidized beds, or at least they can be reduced to a minimum.
The biggest advantage of the pulsating flow when drying dry goods is that the movement and shifting of the parts takes place optimally and still with low air speeds.
In many cases it would be possible to set the speed in the area of the loosening point. However, in order to eliminate any external interference, the air speed should normally be selected so that it is slightly above the loosening point. Depending on the shape of the pasta, the values are between 1 sm / sec in the most common applications between 1.5 and 4 m / sec.
In the case of known processes, a sharp initial drying is often chosen, with a large amount of water being withdrawn in a short time using large temperature and moisture differences.
In order to prevent cracking in the outer layer of the pasta and other disadvantages, however, a so-called sweating phase is often switched on, which in itself is an interruption of drying in order to compensate for the moisture in the temperature and tensions in the pasta parts.
It appears that this is only necessary in exceptional cases when using a continuous fluidized bed, since as a rule every surface part is exposed to the drying air evenly due to the constant movement, thus avoiding internal stresses.
The most important problem in the final drying, however, lies in the drying itself and not in keeping the parts in shape.
With increasing warming of the drying material, the moisture penetrates faster to the outer surface of the parts.
In addition, the heat migration in the parts is faster than the moisture migration.
In the final drying of the pasta, it would be obvious to speed up the drying process by heating the product quickly and thus driving the water to the surface faster. However, this has the consequence that the pasta parts can become soft and sticky again and, according to the state of the art, the subsequent drying would have to be carried out again in one layer, as in the pre-drying. This would cancel out the advantages and disadvantages.
This is also the reason why all previous proposals or Attempts for intensive final drying failed.
According to an advantageous application of the method, the individual particles of the material should now be rotated and displaced relative to one another during heating.
In order to be able to obtain the shorter drying times, especially in the final drying, it has proven to be very advantageous to move and rotate the individual parts of the material in the flowing drying air after the heating in a fluidized bed . The invention can thus be used twice.
Maximum results can be achieved if in the final drying the heating and drying process just described with the simultaneous displacement and rotation of the individual parts to each other twice, i. H. , is carried out in two subsequent stages.
In a preferred application of the method it is provided that during the final drying the treatment stages are divided into two steps and that in the first step the material is heated with microwaves. The air can preferably be passed through the material in a pulsating manner, at least when the fluidized bed is exposed to the microwaves.
The relative movement of the parts with respect to one another and their rotational movement on the one hand and the alternating mutual spacing between the parts caused by the pulsation mean that the parts always produce new chain-like structures with changing parts and changing contact points in the direction of the greatest electrical field strength. This enables rapid conversion of high microwave energy into heat without local burns.
It has also been shown that heating with microwaves permits a shortening of the final drying, which until now was not considered possible.
Based on what has been said so far, it is found that the highest drying performance is achieved when the method according to the invention is used both in predrying and in final drying, and furthermore heating is carried out once or twice in the final drying with microwaves.
The invention is explained, for example, with the aid of the attached schematic drawing. Show it:
Fig. 1 shows a first exemplary embodiment of a treatment channel in the form of a vertebral channel,
Fig. 2 shows a graphical representation of the known relationship between air speed and pressure profile in a fluidized bed in a fluidized bed channel,
Fig. 3 shows a vertical longitudinal section through a second exemplary embodiment of a treatment channel in the form of a vertebral channel, along the line III-III of FIG. 4,
Fig. 4 shows a section along the line IV-IV of FIG. 3,
Fig. 5 shows a section along the line V-V according to FIG. 4,
Fig. 6 shows a section along the line VI-VI according to FIG. 4th
Fig. 7 shows a section through a wall element of the vertebral canal according to FIG. 3 containing box along the line VII-VII of Fig. 8th,
Fig.
8 is a view of the wall element,
Fig. 9 shows a third exemplary embodiment of a treatment channel with a microwave heating device,
Fig. 10 shows a cross section through the waveguide along the line X-X of FIG. 9,
Fig. 11 shows a vertical longitudinal section through a fourth exemplary embodiment of a treatment channel in the form of a swirl channel with a microwave heating device,
Fig. 12 shows a section along the line XII-XII of FIG. 11,
Fig. 13 shows the schematic representation of a first example of a complete pasta drying plant,
Fig. 14 shows an example of two treatment channels in the form of swirl channels for carrying out two successive process steps, a microwave heating device,
Fig. 15 shows a section along the line XV-XV of FIG. 14,
Fig.
17 shows a second exemplary embodiment of a complete pasta drying plant and
Fig. 16 shows a section of a pasta drying plant which has only one predrying stage, to which a heating stage of the final drying follows.
In Fig. the pasta press 1 is only indicated schematically. A press head 2 is shown in the upper center of the figure, to which a cutting device 3 with cutting blades 4 and drive motor 5 is assigned.
A transition piece 6 represents the connection to a treatment channel designed as a vertebral channel 10, which is closed on all sides except for an inlet opening 11 and an outlet opening 12. The vortex channel 10 has a porous bottom 13, in the area of which an air supply line 14 opens. A fan 15 blocks the required air throughput and is connected on the suction side to the vortex channel 10 again with an air discharge line 16. With an air outlet 17 which has a regulating flap 18, the pressure zero point in the air system can be set. A slight negative pressure is preferably maintained in the vertebral canal 10.
The amount of air can be adjusted in a known manner by speed variators, not shown, which are assigned to the fan 15.
In the air discharge there is a pulsation flap 19 which oscillates or rotates by means of the pulsation motor 20 and thus sets the air in the vertebral canal 10 in pulsation, a frequency of a few bursts per second already producing good results.
Between the fan 15 and the swirl duct 10 there are arranged conditioning means 21 which have the known heat exchangers as well as moisture supply and discharge means in order to produce a desired air temperature and air humidity of the air entering the fluidized bed.
In order not to transmit any mechanical vibrations of the system to parts of the building, the swirl channel unit 10 with all accessories is mounted on special supports 22.
A level control slide 23 for the fluidized bed 9 is arranged in front of the outlet opening 12, depending on what is desired
Degree of automation corresponding movement and possibly
Can have control and control means. In the transition piece
6 and partly in the upright wall parts of the Wirbelka channel 10 holes are provided so that sticking at this point is prevented by entering air.
The operation of the device shown corresponds to the method described above, the Luftge speed is preferably selected when using the pulsation valve in zone C (Fig. 2).
As a further embodiment, there is a mechanical stratification device 30 in the vertebral canal 10, which device has a
Drive unit 30 'is set in motion, entered with dashed lines. In this embodiment, zone D (Fig. 2) in question for the choice of air speed.
The determination of the printing speed curve 7 in FIG. 2 must be determined for each individual product using known methods. The loosening point A is sometimes difficult to determine. In particular give freshly pressed
Share some problems due to the tendency to stick together. Generally, however, average values are sufficient, which are determined, for example, from semi-dried pasta.
The loosening point can normally be determined visually in a transparent measuring device by a jerky waxing of the material layer. This is the transition from a fixed bed to a loose fluidized bed.
The discharge point B can also be determined visually by recording the values when small parts are first transported away.
Graphically represented, there is always a similar one
Course of the printing speed curve, roughly corresponding to curve 7 in FIG. 2nd
The example according to Fig. 3 has a swirl channel 31 with a porous base 32, which consists of a perforated plate.
Below the porous bottom 32 is a pressure chamber 34, which is divided into an upper pressure chamber 36 and a lower pressure chamber 37 by a diagonally arranged intermediate wall 35. A blowing air generator 38 is arranged in the lower pressure chamber 37 in the area of the largest cross section.
The blown air generator 38 has a fan wheel 39 without a spiral housing. The lower pressure chamber 37 forms that itself
Fan housing. An air pulsator 40 is mounted on a shaft 41 and, as shown in FIGS. 4 and 3 can be seen in
Axial direction a pair of pulsator blades 42. At the end of the upper pressure chamber 36, an air damper 43 is provided for regulating the amount of air in the last section of the swirl channel. The air pulsator 40 is arranged at the narrowest point of the lower pressure chamber 37. By the tapered
The shape of the lower pressure chamber 37 from the blown air generator 38 to the air pulsator 40 means that the air pulsations have little
Reaction on the air blower. The upper Druckkam mer 36 also has a tapered shape in the direction of the air-permeable bottom 32.
The swirl channel 31 has an inlet opening 44 on the left and an outlet opening 45 for the material to be dried on the right. The porous bottom 32 has at the outlet opening 45 an extension piece 46, which is provided as a transition to the next device. In the upper part of the swirl channel 31 is an adjustable air throttle 47, which acts as a slide after loosening
Handles 48 in the area of longitudinal slots 49 moved up and down, and thus the cross section of the passage opening 50 can be adjusted.
In the Fig. 4, the lower pressure chamber 37 is cut horizontally on the lower half of the image. The blown air generator 38 is shown schematically, consisting of a drive motor 51, the fan wheel 39, which is mounted on a shaft 52, and an air intake 53.
The air pulsator is driven directly by a motor 54, which is preferably equipped with a variator gear 55, via a clutch 56. A gear 57 is fastened to the shaft 41 and drives a worm shaft 59 with a screw conveyor 60 via a chain 58.
In Fig. 5, the circulating air duct is shown in its entirety in a longitudinal section, the motor 54 and the screw conveyor 60 being drawn in again at the bottom left. An air filter 61 is arranged above the screw conveyor 60. The air filter 61 retains parts of the pasta which are entrained through the passage opening 50 into the circulating air duct. The parts fall down in the air filter 61 and are conveyed by the screw conveyor 60 via a device shown in FIG. 6 registered flap 62 pushed outwards. The flap 62 is only opened if sufficient product is present and is pressed open by the same. In this way, an uncontrollable entry of false air into the recirculation air duct can be prevented at this point.
In Fig. 4 and 5, air conditioning means 63 are also arranged in the form of heat exchangers in the recirculating air duct directly in front of the blowing air generator 38. Both the air filter 61 and the air conditioning means 63 have a calming effect on the air flow, so that the pulsations are damped sufficiently and there are no negative consequences for housing parts or for the air generator 38.
In Fig. 5, a fresh air filter 64 is also arranged at the top left, through which all fresh air is drawn in. In order to be able to regulate the amount of fresh air, a fresh air flap 65 is set in front of the filter according to requirements.
The excess air is fed through a nozzle 66 (Fig.
3-6) drained. The amount of air can also be precisely adjusted in the nozzle 66 by means of a regulating flap 67.
To simplify matters, all regulating and control devices are not shown. These are in particular sensors for the air temperature, air humidity, the necessary regulating, forming and control devices for this, as well as for all flaps, sliders, motors and also conditioning agents.
In the Fig. 6 is shown in cross section on the left half of the image of the circulating air duct with air filter 61 and the screw conveyor 60, on the right half of the swirl duct 31 and the upper pressure chamber 36 with the air pulsator 40. The swirl channel 31 and the upper pressure chamber 36 are separated by the porous bottom 32.
The function of the device is now as follows:
The blown air generator 38 and the air pulsator 40 are switched on, as are all control and regulating devices, and the circulating air is brought to a desired temperature and humidity with the aid of the conditioning agent. The pasta press is put into operation, so that the feeding of fresh pasta through the inlet opening 44 into the swirl channel 31 begins immediately. The fresh pasta thus goes straight from the pasta press to the pre-dryer. Pre-consolidation does not take place. In the in Fig.
The example shown in FIG. 3 has the bottom 32 directly adjoining the inlet opening 44 with a first relatively short section with holes directed obliquely upwards in the product conveying direction, as is shown by arrows pointing obliquely upwards. In the corresponding section, the pasta parts receive a strong impulse in the conveying direction from left to right in the picture. On the remaining part of the bottom, the holes in the bottom 32 are directed against the product conveying direction. With this measure, two things are achieved.
On the one hand, the tendency is supported that rather air is sucked in through the outlet opening 45 and through the inlet opening 44, on the other hand, however, the two opposite flows create a strong whirl from the first section to the second and thus the risk of moist parts of the pasta sticking together completely switched off. The flow directed against the product conveying direction inhibits the product flow and helps to maintain the desired layer thickness and dwell time of the pasta in the swirl channel.
The other factors influencing the dwell time and, in connection with this, the drying time are the hourly processed amount of pasta, the amount of air and the angle of inclination of the swirl channel.
As a rule, the hourly output of the pasta to be processed is from the preceding machines or given a desired daily output. A change in the inclination of the vertebral canal is uncomfortable for handling and complex in terms of the structural design, since the bottom 32 must be sealed off from the upper pressure chamber 36.
To regulate the dwell time, the overall air speed is preferably increased or decreased, and the air quantity in the last section of the swirl channel 31 is adjusted with an air flap 43. If less air is blown into the last section of the swirl channel 31, the product flow is inhibited at this point, which results in an actual congestion effect. Without mechanical parts - flaps and the like - in the product flow, the air flap 43 allows the layer height to be varied within wide limits. In this exemplary embodiment, the fluidized bed is divided into three sections, a first bubble zone, an actual fluidized bed and a storage zone.
This allows the dwell time of the pasta as well as the entire conditions in the spinal canal to be regulated in a targeted manner and even the most difficult pasta such as thin-walled muesli and the like to be produced with better energy utilization than before and with the highest quality.
The more intensive drying process provided by the new process allows the construction of a very compact drying system. The application of the process in the area of predrying alone shortens the drying system by 10-15 m, so that the manufacturing costs for the pasta can be considerably reduced.
It was possible to achieve such intensive drying in the pre-drying that a dwell time of a few minutes is sufficient to achieve very good economic results with bed heights of 5 cm and less.
For the industrial implementation of the device for continuous drying, it was necessary to arrange the swirl duct 31, the components for the blown air supply and discharge, the air conditioning means 63, the blown air generator 38 and the air pulsator 40, as described, in a box designed as a structural unit. The box had to be insulated. The main problem was that with low manufacturing costs, the specific requirements had to be taken into account, especially the problem of moisture, vibration and noise. For reasons of cost, it was desirable that the wall parts of the box support structure and outer closure of the individual rooms or Should form chambers.
It has now been found how Fig. 7 and 8 it is shown that a three-layer composite, consisting of an aluminum sheet 68, a foam sheet 69 and a plastic sheet 70 or the like as the outermost layer, optimally fulfills all requirements. The three parts are glued together to form flat plates 71. All openings 72, 73 are made and all openings, front edges, etc. where the foam sheet 69 is visible, it is removed somewhat and the areas are filled with a spreadable mass 74 and thus sealed.
The aluminum sheet 68, which is directed inward and partially comes into contact with the pasta, meets the hygienic requirements and at the same time forms a complete vapor barrier. The same applies to a limited extent to the plastic plate attached to the outside.
The whole assembly, as a large part, can offer sufficient resistance to air pressure so that no vibrations cause deformation during operation.
Doors and wall parts can be manufactured in the same way.
The Fig. 9 and 10 show, instead of a swirl channel, a third embodiment of a treatment channel in which the pasta is heated with microwaves. The treatment channel is delimited by a section 75 of a waveguide 76. The waveguide 76 connects to a microwave generator 77. The microwave generator 77 can, for example, be designed for an electrical power of 25 Kw at a frequency of 915 MHz. The waveguide 76 has a rectangular cross section, the dimensions of which are adapted to the working frequency and in the present case are 150 x 250 mm at 915 MHz. The vertical section 75 of the waveguide 76 forms the actual heating space and consists of the same electrically conductive material and has the same cross section as the other parts of the waveguide 76.
In the waveguide section 75, the narrow-side walls 78 and 79 are perforated, i. H. breathable. The perforated walls 78 and 79 prevent radiation due to the special behavior of microwaves in a waveguide. A supply air line 81 connected to a blown air generator 80 ends at the perforated wall 78 and an exhaust air line 82 connects to the wall 79. The cooling air supplied through the supply air line 81 heats up on the material to be treated and may lead from this moisture.
In the waveguide section 75, two perforated walls 83 and 84 made of material with particularly low dielectric losses run parallel and zigzag in each case transversely to the electric field strength vector E, which laterally adjoin the broad-side walls of the waveguide 76 and form a hollow profile with a rectangular cross section, which serves as a cascade-shaped slide 87 for the material to be treated. At the beginning the bulk material is z. B. predried pasta, placed in a funnel 85, from where it passes through an inlet opening 86 into the cascade-shaped chute 87, which it leaves through an outlet opening 88. A vibrator 89 is assigned to the outlet opening 88. Both the inlet opening 86 and the outlet opening 88 are provided as UHF locks.
The microwaves not absorbed by the bulk material are received in a water load 90 in a known manner. The quantity of the bulk material flowing from the inlet opening 86 to the outlet opening 88 can be regulated with the vibrator 89.
The cascade shape also moves the bulk material back and forth across the electrical field strength vector. As a result, the bulk material is forced to move continuously in a further spatial direction (x-axis). At the same time, a displacement of the individual parts in the direction of the y axis and a rotation about one or more of the three spatial axes is favored. This constant relative movement between the individual parts in the chute 87 is additionally supported by the air blown out of the supply air line 81. Furthermore, this cooling air has the task of additionally accelerating uniform heating through the convection effect in the individual parts. However, blowing air is not mandatory.
This z. B. when the bulk material is pasta and only a heat shock is to be applied to it or when only harmful organisms can be inactivated in the bulk material by heating.
Fig. 10 shows the course of the electric field strength. Their vector is oriented parallel to the narrow sides 78 and 79 of the waveguide 76 and perpendicular to the centers of the two broad sides. Due to the cascade-shaped design of the chute 87, the bulk material is guided in a zigzag shape from one field strength minimum through the maximum to the other minimun and back. The individual parts are thus repeatedly guided through the zone of the maximum electric field strength. A uniform energy transfer is achieved.
In the embodiment according to Fig. 11, reference numeral 91 denotes a microwave generator, to which a cross-sectionally rectangular (FIG. 12) Waveguide 92 connects. The part 93 of the waveguide 92 forms the treatment channel 99 in which the bulk material, for. B. Pasta is heated. The treatment channel is designed as a spinal canal. The power, the frequency of the microwave generator 91 and the cross-sectional dimension of the waveguide 92 are the same as in the third embodiment. The narrow-sided walls in section 93 of the waveguide 92 are perforated and gas-permeable, with no radiation of the microwaves occurring because of their special behavior in a waveguide. A porous bottom 94 is arranged at least approximately horizontally somewhat below the longitudinal center axis of the waveguide section 93.
At the perforated wall 95 of the waveguide 92 ends an air supply 96, which is connected to a blown air generator 97. The blown air emitted by the blown air generator 97 penetrates the wall 95 of the waveguide section 93, the porous bottom 94 and then the material to be treated thereon, whereupon it leaves the waveguide section 93 through the narrow-side wall 98. The porous bottom 94 is made of a material with particularly low dielectric losses. Between the wall 95 and the blown air generator 97 is an air pulsator 100 z. B. a rotating throttle valve is provided which chops the air flow so that it is supplied to the porous bottom 94 in a pulsating form. A throttle valve 101 is also arranged in the air supply line 96 to regulate the air pressure and the air quantity.
The bulk material to be treated passes from a feed hopper 102 via a vibro feeder 103 to an inlet opening 104 designed as a UHF lock. The feed of the bulk material can be regulated with the Vibrospeiser 103. The bulk material reaches the porous floor 94 through the inlet opening 104. The speed of the blown air emitted by the blown air generator 97 is to be selected such that the bulk material lying on the porous floor is brought into a floating state. The pulsating supply of the blown air creates a uniformly thick fluidized bed and the individual particles are moved up and down in the direction of the vertical in the floating state.
In the suspended state, the bulk material on the porous bottom 94 behaves like a liquid, so that it flows out from there through an outlet opening 105 with a UHF lock. The microwaves not absorbed by the bulk material are removed in the end section 106 of the semiconductor 92 by a water load 107. The bulk material flows on the porous base 94 in the direction of a spatial axis (z-axis). In the pulsating fluidized bed, each individual particle is additionally forced to move in the direction of a further spatial axis (x-axis), a shift in the direction of the third spatial axis (y-axis) and a rotation around at least one of the three spatial axes being favored.
Since the porous bottom 94 is located slightly below the longitudinal center of the waveguide 92, the bulk material moves in the form of a fluidized bed with its center in the area of the greatest electric field strength (FIG. 12). The fluidized bed that forms on the porous bottom 94 has a statistically uniform density and thus represents a constant impedance that does not cause sudden energy reflection peaks. Accordingly, the parts are heated regularly so that the microwave energy and the dwell time can be regulated well.
The air speed can be regulated with the throttle valve 101. As the air velocity increases, the thickness of the fluidized bed on the porous bottom 94 increases and its density decreases accordingly. As a result, the energy consumption by the bulk material can be influenced by the air speed.
In this exemplary embodiment, the blowing air serves, albeit subordinate, in addition to the formation of the fluidized bed, also to remove moisture from the bulk material and to equalize heat within the fluidized bed.
The blown air required to form the fluidized bed can be used in an overall system to improve efficiency if it is fed to previous or subsequent drying stages in the circulating air process.
In Fig. 13 shows an entire drying plant.
From a press screw 109, the freshly pressed pasta is fed directly into a pre-dryer 113, which consists of three drying units 110, 111, 112. These drying units can be designed in this way. Such an assembly was made with reference to FIG. 3 to 6 described. Each of these drying units 110, 111, 112 forms a treatment stage. As is well known, the drying process is initially very fast, but progressively slower as the moisture content of the substance to be dried decreases.
As was determined with a first test system, it is possible to use the pre-dryer 113 with the three drying units 110, 111, 112 at an average press output of 500 kg per hour of approx. 30 to 32 to remove 10 to 15 weight percent water from the pasta. The fluidized bed in each drying unit 110, 111, 112 covers only an area of approximately one square meter. With three such drying units, it is possible to replace the pre-dryer, the shaker pre-dryer and the first part of the subsequent final dryer in a conventional drying system.
From the drying unit 112 of the pre-dryer 113 forming the third stage, the pasta is fed to a final dryer 120 by a conveyor 114. In the final dryer 120, the pasta is divided into two stages 115, 116 and 118, 119 which are connected to one another by a conveyor 117 are completely dried. Both stages 115, 116 and 118, 119 are divided into two treatment steps. The first treatment step takes place in a heating device 115. Essentially, the water is driven from the inside of the individual parts to their surface. In the subsequent step, the water is removed from the surface of the pasta parts in a drying unit 116 by means of blown air. The third step again takes place in a heating device 118. Again, the water is driven from the inside of the pasta parts to their surface.
In the subsequent fourth step in the drying unit 119, the water is again removed from the surface of the pasta parts with blown air. A preferred embodiment of the heating devices 115 and 118 is with reference to FIG. 11 and 12. The drying units 116 and 119 can be configured in the same way as those 110, 111, 112 of the pre-dryer 113. A preferred embodiment of these drying units 116 and 119 is with reference to FIG. 3 to 6 described. In the two stages of the final dryer 120, the heating device 115 and 118 with the associated drying units 116 and 119 are preferably used in the manner shown in FIG. 14 and 15 described manner connected.
In units 116 and 119, the pasta in the example mentioned is set to 14 or 12% dried. The primary purpose of the intermediate heating is to bring the pasta parts to a uniformly high temperature over the entire cross section, so that the liquid transport to the surface of the pasta parts is promoted and accelerated, and drying can also be intensified in the final drying.
Although in the final drying the uninterrupted shifting and the movement of the individual pasta parts to each other and to the air flow is of less importance than in the pre-drying, it has been shown that the overall economy of the system can be increased because the drying and the entire energy transmission can be increased to maximum values.
In the case of less problematic products, it is fundamentally possible to carry out the entire drying process in a coherent fluidized bed, although it is then advantageous to create different zones of the air throughput and also of the climate.
Furthermore, it is entirely feasible, for example, to carry out the predrying and the final drying in a separate fluidized bed.
However, the latter two embodiments have the disadvantage that each system has to be made to measure, and subsequent changes are very complex. Despite an apparently greater effort for drying pasta, it has therefore proven to be the most advantageous solution to construct the entire drying line on a larger number of basic units. This has the advantage that the units can be adapted to the building dimensions, for example, in that all units can be arranged one behind the other, or several units can be arranged one above the other.
Since in the known presses for haberdashery there are often two press heads at a distance 1 m can be used, the solution with the units allows the drying capacity to be doubled by arranging two lines next to each other in the smallest possible space.
The Fig. 14 and 15 show in detail a possible structure of the two stages 115, 116 and 118, 119 of the final dryer 120. The description is based on the first stage 115, 116.
The first step in the first stage 115, 116 takes place in a heating device 115, as essentially shown in FIG. 11 and 12 has been described. The second step in the first stage 115, 116 takes place in a drying unit 116, as shown in FIGS. 3 to 6 has been described. In the Fig. 3 to 6, 11, 12, 14 and 15 therefore denote the same reference numerals the same or equivalent parts. A repetitive description of details is therefore omitted.
The heating device 115 is placed over the swirl channel 31 on the drying unit 116. The lower porous floor 95 is integrated in the upper cover plate of the drying unit 116, so that the treatment air from the swirl channel 31 can pass through the perforated wall 95 into the heating device 115. The blown air generator 97 sucks the blown air out of the swirl channel 31 through the porous wall 95, the porous bottom 94 and the likewise porous wall 98 and leads it via a line 121 back into the pressure chamber 34 of the drying unit 116 underneath. With the help of a throttle 122 and the air throttle 47, on the one hand that amount of air can be determined which is circulated jointly in the heating device 115 and in the drying unit 116 and on the other hand only within the drying unit 116.
The heat of the blown air heated in the heating device 115 is reused in the drying unit 116, which enables an extremely economical energy balance. According to an embodiment not shown, it is also possible to provide a blown air circulation between several subsequent stages if this is indicated to increase the economy.
The in the Fig. The structure of the individual stages of the final dryer 120 shown in FIGS. 14 and 15 shows that this can be produced in an extremely compact, space-saving form.
The in Fig. The embodiment shown in FIGS. 14 and 15 is particularly suitable for any intensified heat treatment. It has thus been found that products such as cocoa beans, nibs, coffee and nuts of various types can be dried and / or roasted in an extremely advantageous manner. In the first step, the goods can be specifically heated to a desired temperature and in the subsequent step, whether for drying or roasting, the conditions are optimal.
The very great advantage of this embodiment is also that a killing of germs, fungi and other pests sufficient for industrial use is achieved at the same time as the heating and subsequent maintenance at one temperature, since the microwave energy primarily affects the water-containing pests.
Fig. 16 shows a system used for drying and roasting coffee beans, almonds or the like. is suitable, but can also be part of a pasta drying system.
A bulk material is fed through a line 123 into a drying unit 124 with a swirl channel. A fan 125 feeds the drying unit 124 with warm exhaust air from a microwave heating device 126. The temperature of the warm exhaust air can be further increased in a heat exchanger 127. The bulk material leaves the drying unit 124 through a channel 128. A vibro feeder 129 is arranged beneath this and transfers the material to be treated to an elevator 130 in a metered manner. The elevator 130 in turn conveys the bulk material into an intermediate bunker 131. The intermediate bunker 131 has the task of always supplying the bulk material in sufficient quantity to the subsequent heating device. The intermediate bunker 131 is provided with a level tester 132 which actuates an on / off switch 134 via a line 133.
The on-gravel 134 closes or interrupts the feed circuit of the drive of the vibro feeder 129, so that the vibro feeder 129 feeds bulk material to the elevator 130 only as a function of the level in the intermediate bunker 131. The intermediate bunker 131 is intended to prevent the heating device 126 from running dry under all circumstances, since otherwise undesirable reflections of the microwaves occur, which can destroy the microwave generator 135. If the bulk material supply is interrupted or if the system is to be run empty, the level tester will issue the order
132 via a line 136 to the microwave generator 135 the command to switch off. The bulk material is discharged from the heating device 126 by means of a vibrator 137. As in the first described exemplary embodiment, this regulates the passage speed of the bulk material through the heating device 126.
The heating device 126 has a waveguide 138 connected to a microwave generator 135. The water load 139 is located at the end of the waveguide 138 in a known manner. Air is blown through the waveguide 138, which is collected in an exhaust air line 140 and either discharged into the open or fed to the fan 125 via a four-way valve 141. If the exhaust air is too humid, it is led outside, the fan 125 also sucking its supply air from the outside. The microwave heater 126, like that shown in Figs. 10 and 9 described be formed.
The embodiment of Fig. 17 shows a pasta drying system with pre-dryer 142 and end dryer 143. Pre- and end dryers 142 and 143 each have a treatment stage, with that of the end dryer being divided into a heating and a drying step. The pasta is initially pre-dried in a swirl channel 144, which is supplied with blown air by a fan 145. An elevator 146 picks up the pasta from the swirl channel 144 and transfers it to a feed funnel 147, to which a cascade-shaped chute 148 of a heating device
149 connects. The slide 148 is in the vertical section
150 of a microwave waveguide 151 through which the microwaves pass from top to bottom, the non-absorbed microwaves being absorbed by a water load 152.
The pasta is heated in the slide 148 and the water present inside diffuses to the surface of the particles. The warm particles sweat. The exit 154 of the chute 148 interacts with a vibrator 153 which controls the throughput of the bulk material through the chute 148, i.e. H. regulated by the effective range of the microwaves. The chute 148 can be filled with the bulk material over the entire cross section or only over a part thereof. The vibrator 153 feeds the pasta into a second swirl channel 155, which is connected via a line 156 to the pressure port of the fan 145 or another blown air source for dry blown air. The vertebral canals 144 and 155 can be arranged in structural units, as is described with reference to FIG. 3-6 is shown. The heating device 149 is shown in detail with reference to FIG. 9 and 10.
A heating device such as that shown in Fig. 11 and 12, the final dryer may be constructed as shown in FIGS. 14 and 15.