DE102008004571A1

DE102008004571A1 - Vorrichtung zum Behandeln von partikelförmigen biologischen oder pharmakologischen Gut

Info

Publication number: DE102008004571A1
Application number: DE102008004571A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Bichsel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-07-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von partikelförmigem biologischen oder pharmakologischen Gut (36) mit einem erwärmten gasförmigen Medium (52), mit einer Behandlungszone (14), in der das zu behandelnde Gut (36) einer Beaufschlagung mit dem erwärmten gasförmigen Medium unterzogen wird, mit zumindest einem Gebläse (16) zum Umwälzen des gasförmigen Mediums (52), wobei bei der Behandlung entstehende Feinpartikel (39) durch Abscheider vom umgewälzten Medium (52) abscheidbar sind. Der Abscheider ist als ein mit einem Einlass (42) und zwei Auslässen (48, 50) versehener Fliehkraftabscheider (44) ausgebildet, in dem zumindest ein etwa schraubenlinienförmig gewundenes Ablenkelement (58) angeordnet ist, durch das ein über den Einlass (42) eintretender Strom des gasförmigen, mit Feinpartikeln (39) versehenen Mediums (52) in einen radial äußeren, dem ersten Auslass (48) zuführbaren, mit Feinpartikeln (39) angereicherten ersten Teilstrom und in einen inneren, dem zweiten Auslass (50) zuführbaren, von Feinpartikeln (39) befreiten zweiten Teilstrom (51) aufteilbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von partikelförmigem biologischen oder pharmakologischen Gut mit einem erwärmten gasförmigen Medium, mit einer Behandlungszone, in der das zu behandelnde Gut einer Beaufschlagung mit dem erwärmten gasförmigen Medium unterzogen wird, mit zumindest einem Gebläse zum Umwälzen des gasförmigen Mediums, wobei bei der Behandlung entstehende Feinpartikel durch zumindest einen Abscheider vom umgewalzten Medium abscheidbar sind.
Derartige Vorrichtungen dienen beispielsweise zum Trocknen und Rösten von vorgängig gekochten und gewalzten Getreideflocken, insbesondere Corn-Flakes, Bran-Flakes, Rice-Flakes, Multi-Flakes. Sie dienen z. B. auch zum Trocknen von gepufften Getreiden, Chips, etc. Ein anderes Einsatzgebiet ist das Rösten von biologischen Produkten insbesondere von Lebensmitteln, beispielsweise das Rösten von Erdnüssen. Andere Einsatzgebiete sind das atmosphärische Popgen von vorgelatinierten Getreidepellets zur Herstellung von Snacks, Rice-Crispes, etc.
Im pharmakologischen Bereich werden solche Vorrichtungen dazu herangezogen, um partikelförmiges Gut zu agglomerieren, zu trocknen oder zu coaten.
Dazu wird ganz allgemein das Gut in eine Behandlungszone verbracht und dort mit dem erwärmten gasförmigen Medium beaufschlagt. Die Temperatur des Mediums ist dann dem gewünschten Vorgang angepasst, beim Rösten von Lebensmitteln liegen die Temperaturen im Bereich von etwa 250°C, beim Trocknen im Bereich von etwa 160°C.
Das zu behandelnde partikelförmige Gut wird dabei verwirbelt, um eine möglichst gleichmäßige und intensive Beaufschlagung mit dem Medium und einen intensiven Wärmeaustausch möglich zu machen.
Dabei stoßen die verwirbelten partikelförmigen Gutteilchen entweder aneinander oder gegen Teile der Vorrichtung, wodurch unvermeidlich ist, dass sich kleinste Feinpartikel von den Gutteilchen ablösen. Diese Feinpartikel liegen in einem Größenbereich von unter 400 μm.
Da aus ökologischen und ökonomischen Gründen die Gasführung möglichst in einem geschlossenen Kreislauf ablaufen soll, würde sich das umgewälzte Medium nach und nach immer mehr an den Feinpartikeln anreichern, insbesondere, wenn die Behandlungsapparatur im kontinuierlichen Durchlauf betrieben wird. Daher sind Abscheider vorgesehen, um diese Feinpartikel aus dem Medium abzutrennen.
Dies kann nun auf verschiedene Arten und Weisen erfolgen. Eine Möglichkeit besteht, die Abscheidung durch Filter zu bewerkstelligen. Insbesondere im pharmazeutischen Bereich hat sich dazu etabliert, in der Behandlungszone so genannte Filterpatronen vorzusehen, die von dem umgewalzten Medium durchströmt werden, wobei dann die Feinpartikel zurückgehalten werden. Handelt es sich bei diesen Feinpartikeln um ein wertvolles Gut, beispielsweise um einen zu agglomerierenden pharmazeutischen Wirkstoff, kann es sinnvoll sein, die rückgehaltenen Feinpartikel wieder dem Behandlungsprozess zurückzuführen. Dazu werden die Filter periodisch gegenläufig mit Medium beaufschlagt, wobei die Feinpartikel wieder abgeblasen und dem Gut zurückgeführt werden.
Bei der Verarbeitung von biologischem Gut, insbesondere im Lebensmittelbereich sollen diese Feinpartikel nicht mehr dem Gut zugeführt werden, da dies marketingtechnisch unerwünscht ist. Beispielsweise ist unerwünscht, wenn man eine Schachtel mit Corn-Flakes öffnet, wenn beim Ausschütten zugleich ein feinstaubiges Pulver aus Corn-Flakes-Abriebteilen erscheint.
Im Lebensmittelbereich haben sich bei Trocknungsvorgängen bis ca. 160°C so genannte Jet-Filter etabliert, beim Rösten mit Temperaturen bis ca. 250°C so genannte Zyklonabscheider. Bei einem Zyklonabscheider wird das partikelhaltige Gas durch geeignete Strömungsführung in eine Rotationsbewegung versetzt. Dadurch wirken auf die Partikel Zentrifugalkräfte, die eine Bewegung der Teilchen radial nach außen zur Folge haben. Als weiteres physikalisches Phänomen wird die Schwerkraft zu Hilfe genommen, d. h. die ausgeschleuderten Teilchen setzen sich nach und nach in Schwerkraftrichtung am Boden eines Zyklons ab, werden dort gesammelt und dann abgeführt. Bei Vorrichtungen mit einem hohen Gasvolumendurchsatz und bei sehr kleinen Partikeln, wie sie insbesondere im lebensmitteltechnischen und pharmakologischen Bereich anfallen, also Partikel unter 400 μm, werden relativ große Zyklone benötigt, um die Abscheidung dieser sehr kleinen Feinpartikel zu erzielen.
Das hat zur Folge, dass sehr großvolumige und auch sehr hoch bauende Zyklonabscheider notwendig sind. Bedenkt man, dass beim Rösten Temperaturen von 250°C gefahren werden, so ist einleuchtend, dass diese aus metallischen Materialien hergestellte Zyklone sehr aufwendige und teure Isolationen notwendig machen. Die entsprechende lufttechnische Verrohrung ist ebenfalls sehr aufwendig und macht insgesamt gesehen solche Vorrichtungen wirtschaftlich sehr aufwendig.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung hier Abhilfe zu schaffen und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass raumsparende und ökonomisch sowie ökologisch sinnvolle Maßnahmen ergriffen werden, um die Feinpartikel aus dem umgewälzten Medium zum Behandeln des partikelförmigen Gutes abzuscheiden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Abscheider durch einen mit einem Einlass und zwei Auslässen versehenen Fliehkraftabscheider gebildet ist, in dem zumindest ein etwa schraubenlinienförmig gewundenes Ablenkelement angeordnet ist, durch das ein über den Einlass eintretender Strom des gasförmigen, mit Feinpartikeln versehenen Mediums in einen radial äußeren, dem ersten Auslass zuführbaren, mit Feinpartikeln angereicherten ersten Teilstrom und in einen inneren, dem zweiten Auslass zuführbaren, von Feinpartikeln befreiten zweiten Teilstrom aufteilbar ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass nach wie vor das Fliehkraftprinzip angewendet wird, aber ohne das Schwerkraftprinzip gearbeitet werden kann. Durch Anordnen des etwa schraubenlinienförmig gewundenen Ablenkelementes in dem Fliehkraftabscheider wird der mit den Feinpartikeln beladene, dem Einlass zugeführte Strom in einen radial äußeren, mit Feinpartikeln angereicherten, ersten Teilstrom und einen inneren, von Feinpartikeln befreiten, zweiten Teilstrom aufgeteilt. Diese beiden Teilströme werden den beiden unterschiedlichen Auslässen zugeführt. Damit ist es möglich, in einem relativ kompakten durchströmbaren Abscheider die Abtrennung durchzuführen. Da das Schwerkraftprinzip hier nicht herangezogen wird, kann der Fliehkraftabscheider an einer beliebigen günstigen Stelle, insbesondere auch horizontal liegend, eingebaut werden, da die Ablenkung in Fliehkraftrichtung den Feinpartikel durch das etwa schraubenlinienförmig gewundene Ablenkelement auferlegt wird.
Hier ist auch nicht notwendig, lange Verweilzeiten den Feinpartikeln zur Verfügung zu stellen, um sich an einem Boden abzusetzen, die Trennung kann bei hoher Strömungsgeschwindigkeit durchgeführt werden, so dass die Umwälzung des Mediums in der Vorrichtung relativ unbeeinflusst von dem Fliehkraftabscheider ist. Der mit den Feinpartikeln angereicherte erste Teilstrom wird dann aus dem Umwälzkreislauf abgeführt und je nach Art der Feinpartikel ggf. weiterbehandelt. Eine solche Weiterbehandlung kann z. B. ein Abtrennen der Feinpartikel aus dem ersten Teilstrom darstellen, was allerdings abseits und unbeeinflusst von den Vorgängen in der Vorrichtung zum Behandeln des partikelförmigen Gutes ablaufen kann.
Im biologischen Bereich können die abgeschiedenen Feinpartikel entweder verworfen oder beispielsweise kompostiert werden.
Stellen die Feinpartikel ein wirtschaftlich wertvolles Gut dar, können diese dann auch entsprechend gesammelt werden.
Prinzipiell ist ein solches Abscheidungssystem unter der Bezeichnung „Particle Separator Engine Air Induction System" bekannt. Bei militärischen Fahrzeugen, wie Panzern und auch bei Helikoptern wurden solche Systeme als Ansaugsystem für die Verbrennungsluft konzipiert, da insbesondere bei Einsätzen in Wüstengebieten festgestellt wurde, dass die Ansaugluft viel Sand enthält, der in den Verbrennungsmaschinen erhebliche Beschädigungen verursachen kann.
Untersuchungen des Erfinders haben ergeben, dass ein solches Auftrennprinzip auch bei den wesentlich feinstäubigeren Partikeln angewendet werden kann, wie sie bei der Behandlung von biologischem oder pharmakologischem partikelförmigen Gut anfallen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Fliehkraftabscheider in der Behandlungszone angeordnet.
Diese Maßnahme hat den erheblichen Vorteil, dass, da wie zuvor erwähnt, der Fliehkraftabscheider auch bei hohen Luftmengen nicht groß bauen muss, dieser in die Behandlungszone integriert werden kann, so dass Wärmeverluste durch aufwendige Verrohrungen und Isolationsmaßnahmen bei abseits stehenden voluminösen Abscheidern ausgeschlossen werden können.
Dies ist als ein besonderer Vorteil im Hinblick auf die Wärmeführung und den Energieverbrauch anzusehen. Der Fliehkraftabscheider ist somit in den Pfad des umgewalzten Mediums innerhalb der Behandlungszone integrierbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der an Feinpartikel befreite zweite Teilstrom dem Gebläse zum Umwälzen durchgeführt.
Diese Maßnahme hat den erheblichen Vorteil, dass das Gebläse selbst nur von dem von Feinpartikeln befreiten Medium durchströmt wird, was dessen Effektivität und Lebensdauer erhöht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der mit Feinpartikeln angereicherte erste Teilstrom aus der Behandlungszone abgeführt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass dieser Teilstrom abseits der Behandlungszone weiter behandelt werden kann. Auch dies ist in luft-, prozess- und wärmetechnischer Hinsicht günstig.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird dem umgewalzten gasförmigen Medium ein wärmeenergiebeladenes zusätzliches gasförmiges Medium zugeführt.
Diese Maßnahme hat den erheblichen Vorteil, dass die Wärmesteuerung durch dieses zugeführte Medium sehr einfach und gezielt durchgeführt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das mit Wärmeenergie beladene zusätzliche gasförmige Medium stromabwärts des Fliehkraftabscheiders zugeführt.
Diese Maßnahme hat den erheblichen wärmetechnischen Vorteil, dass dieses Medium dem zweiten von Feinpartikeln befreiten Teilstrom zugeführt und mit diesem vermischt wird, so dass keine Energieverluste dadurch auftreten, dass dieses Medium nun an dieser Stelle auch noch die Feinpartikel erwärmen muss.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das mit Wärmeenergie beladene zusätzlich gasförmige Medium stromaufwärts des Gebläses zugeführt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass in dem Gebläse die beiden zuvor erwähnten vermengten Teilströme intensiv vermischt werden können, somit ein guter Wärmeaustausch zwischen diesen beiden Gasmengen beim Durchlaufen des Gebläses erfolgen kann. Dies erleichtert erheblich die Temperaturführung in der Behandlungszone.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Menge des zusätzlich zugeführten gasförmigen Mediums in etwa der Menge des abgeführten ersten Teilstromes.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Vorrichtung insgesamt gesehen mit einem etwa konstanten Gasvolumen versetzt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der mit Feinpartikeln angereicherte erste Teilstrom zumindest einem weiteren Abscheider zugeführt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der abgeführte, an Feinpartikeln angereicherte erste Teilstrom weiter an Feinpartikeln aufkonzentriert werden kann, indem dieser weiteren Abscheidern zugeführt werden kann. Dies können dann wieder Fliehkraft abscheider sein, oder auch ggf. andere Abscheider, je nach dem, was günstiger für die angefallenen Feinpartikel ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Behandlungszone eine Serie von abgehängten Röhren auf, in deren höherstehendes Ende das umgewalzte gasförmige Medium zuführbar ist, und unter deren tieferliegendem Ende eine das Gut tragende Förderrinne angeordnet ist.
Diese Ausgestaltung nach dem so genannten „Air Impingement Process" eröffnet zum einen eine sehr gezielte und intensive Beaufschlagung des zu behandelnden Gutes mit dem Medium, dies kann nämlich durch die zahlreichen abhängenden Röhren gezielt auf die auf der Förderrinne aufliegenden Gutteilchen geführt werden. Die Förderrinne führt also das Gut nach und nach an dem unteren Ende der abhängenden Röhren vorbei. Das aus dem unteren Ende der abhängenden Röhren ausströmende heiße Medium verwirbelt die Gutteilchen auf der Förderrinne und gleichzeitig findet die Wärmebehandlung statt, beispielsweise ein Rösten bei etwa 250°C bei der Herstellung von Corn-Flakes. Die Förderrinne erlaubt es, die Vorrichtung im kontinuierlichen Betrieb zu betreiben. Um die einzelnen abhängenden Röhren herum steht ausreichend Platz zur Verfügung, um das mit den Feinpartikeln beladene gasförmige Medium wieder nach oben strömen zu lassen. Somit kann eine effektive, kompakt bauende Vorrichtung geschaffen werden, die sogar im Durchlaufbetrieb arbeiten kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind seitlich der Förderrinne Sammelkanäle angeordnet, über die das gasförmige Medium, nach in Kontakttreten mit dem Gut, gesammelt und dem zumindest einen Fliehkraftabscheider zuführbar sind. Konstruktionstechnisch hat diese Maßnahme den Vorteil, dass die seitlichen Sammelkanäle zugleich auch als seitliche Begrenzung bzw. Seitenwände der Behandlungszone dienen, dennoch eine gezielte Sammlung und Rückführung der Luft zum Umwalzen möglich ist. Auch dies ist einer kompakten, somit energetisch günstigen Bauweise zuträglich.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hängen die abhängenden Röhren von einem Boden ab, über dem ein Kollektor angeordnet ist, in den die Sammelkanäle münden.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass mehrere Sammelkanäle, also nicht nur seitlich der Förderrinne, sondern auch an weiteren Seiten möglich sind, die dann die gesammelte, mit den Feinpartikeln beladene Luft gezielt einem Kollektor zuführen.
Dies eröffnet die Möglichkeit, den Fliehkraftabscheider an dieser Übergangsstelle anzuordnen, also zwischen einem Sammelkanal und dem Kollektor. Es eröffnet auch die Möglichkeit, am Kollektor den oder die mehreren Fliehkraftabscheider anzuordnen. Dies ergibt eine Vielzahl an konstruktiven Möglichkeiten, die letztendlich immer zu einer sehr kompakten Bauweise und zu einer effektiven Wärmeführung beitragen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kollektor mit der Saugseite des zumindest einen Gebläses verbunden.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das in dem Kollektor gesammelte gasförmige Medium, nach Abtrennung der Feinpartikel, gezielt dem oder den Gebläsen zugeführt werden kann. Dies führt zu einer gezielten effektiven kompakten und gut steuerbaren Umwälzung des Mediums.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist am Kollektor ein Gasbrenner angeordnet, der dem Kollektor das wärmeenergiebeladene zusätzliche gasförmige Medium zuführt.
Diese Maßnahme hat den erheblichen Vorteil, dass die Wärmeenergiezuführung besonders günstig an dieser Stelle durchgeführt werden kann, d. h. die von den Feinpartikeln befreiten Gasströme werden mit dem zusätzlichen Medium vermischt und dem zu behandelnden Gut über die abgehängten Röhren zugeführt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung münden die Sammelkanäle in einer Kassette, in der eine Vielzahl an Fliehkraftabscheidern angeordnet sind, wobei die jeweils ersten, mit Feinpartikeln angereicherten ersten Teilströme über einen gemeinsamen Auslass der Kassette gesammelt abgeführt werden.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine solche Kassette eine besonders effektive Abscheidung, auch von feinsten Partikeln, über die zahlreichen relativ klein ausbildbaren Fliehabscheider bewirkt. Hier können Materialien eingesetzt werden, die kostengünstig sind und nicht den hohen Temperaturen von etwa 250°C wie beim Rösten standhalten müssen, so dass diese Kassettenlösung bevorzugt beim Trocknen bis etwa 160°C eingesetzt wird. Solche Kassetten bauen sehr kompakt und können an geeigneten Stellen in der Vorrichtung eingesetzt, ggf. auch in solchen Vorrichtungen nachgerüstet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der erste, mit Feinpartikeln angereicherte Teilstrom einer Kaskade an weiteren Abscheidern zugeführt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch diese Kaskade die Feinpartikel nach und nach vollständig abgetrennt und einer weiteren Behandlung, sei es einer Kompostierung im biologischen Bereich oder einer erneuten Wärmebehandlung, falls es sich um einen pharmakologisch wertvollen Stoff handelt, zugeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist auch darin zu sehen, für diesen speziellen Einsatz zum Behandeln von partikelförmigem biologischen oder pharmazeutischen Gut einen Fliehkraftabscheider mit einem Einlass und mit zwei Auslässen zu verwenden, in dem zumindest ein etwa schraubenlinienförmig gewundenes Ablenkelement angeordnet ist, durch das ein über den Einlass eintretender Strom eines gasförmigen, mit Feinpartikeln beladenes Medium in einen radial äußeren, dem ersten Auslass zuführbaren, mit Feinpartikeln angereicherten ersten Teilstrom und einem inneren, den zweiten Auslass zuführbaren, von Feinpartikeln befreiten zweiten Teilstrom aufteilbar ist.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
1 stark schematisiert eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zum Rösten von biologischem Material geeignet ist, wobei hier hauptsächlich die druckseitige Luftführung dargestellt ist,
2 eine der 1 vergleichbare Darstellung der Vorrichtung, wobei hier im Wesentlichen die saugseitige Luftführung dargestellt ist,
3 das Funktionsprinzip des gemäß der Erfindung eingesetzten Fliehkraftabscheiders,
4 eine besondere Ausgestaltung des Fliehkraftabscheiders in Form einer Kassette mit zahlreichen kleinen einzelnen solchen Fliehkraftabscheidern, die nach dem in 3 erläuterten Prinzip arbeiten,
5 eine perspektivische Seitenansicht des in 2 eingesetzten Fliehkraftabscheiders,
6 eine perspektivische Ansicht von der gegenüberliegenden Seite her,
7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in 5,
8 perspektivisch, stark schematisiert einen inneren Baublock einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erläuterung der Mediumführung und der Abscheidung,
9 eine der 1 vergleichbare Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die überwiegend zum Trocknen eingesetzt wird und die in 4 angedeutete Kassette enthält, wobei hier die druckseitigen Strömungsverhältnisse überwiegend dargestellt sind, und
10 eine der 9 vergleichbare Darstellung, wobei im Wesentlichen die saugseitigen Strömungsverhältnisse dargestellt sind.
Ein in den 1 und 2 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Rösten von biologischem Gut ist in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Die Vorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dessen Innerem eine Behandlungszone 14 vorhanden ist. In einem oberen seitlichen Endbereich des Gehäuses 12 ist ein Gebläse 16 angeordnet, dessen Saugseite 20 mit einem Kollektor 18 verbunden ist.
Unter dem Gebläse 16 ist ein Boden 22 angeordnet, von dem eine Vielzahl an Röhren 24 abhängen. Aus der perspektivischen Darstellung von 8 ist zu entnehmen, dass der Boden 22 entsprechende Öffnungen aufweist, in die die Röhren 24 eingesetzt sind. Der Boden 22 trägt also die abgehängten Röhren 24, diese können dann, in der Darstellung von 1, 2 und 8 von oben nach unten, durch ein gasförmiges Medium durchströmt werden. Ein höher liegendes Ende 26 der Röhren 24 bietet somit einen Einlass, das tiefer liegende Ende 28 somit einen Auslass für ein gasförmiges Medium, das durch das Gebläse 16 durch die abhängenden Röhren 24 hindurchgepresst wird.
In einem Abstand unter dem tiefer liegenden Ende 28 der Serie an Röhren 24 ist eine Förderrinne 30 angeordnet. An einem Ende ist die Förderrinne 30 mit einer hoch stehenden Zufuhr 32 für ein partikelförmiges Gut 36 versehen. An dem der Zufuhr 32 gegenüberliegenden Ende ist eine entsprechende Abfuhr bzw. ein Auslass 34 für das Gut vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zu behandelnde Gut 36 eine Menge an Corn-Flakes, die geröstet werden sollen.
Das Behandlungsmedium ist im vorliegenden Fall heiße Luft mit etwa 250°C, die von dem Gebläse 16 druckseitig auf die Oberseite der Platte 22 geführt wird. Die Energiezufuhr erfolgt über einen Brenner 60, der in den Kollektor 18 einbläst. Die heiße Luft durchströmt die Röhren 24 von oben nach unten und verwirbelt dabei das auf der Förderrinne 30 aufliegende Gut. Das nunmehr fluidisierte Röstgut wird dadurch längs der Förderrinne 30 bewegt, dass diese in eine Resonanzbewegung gebracht wird, wie dies in 1 durch den Doppelpfeil 38 angedeutet ist. Dies kann durch einen Exzenterantrieb oder sonstige Maßnahmen durchgeführt werden. Die Förderrinne 30 ist dazu entsprechend federnd beweglich gelagert. Eine zusätzliche Förderung erfolgt noch durch das über die Zufuhr 32 nachstoßende Röstgut, es ist somit ein so genannter „Push-Effekt" vorhanden.
Bei dieser Behandlung, also der Verwirblung ist unvermeidlich, dass sich Feinpartikel 39 ablösen. Diese werden, wie das beispielsweise durch den Strömungspfeil 37 in 1 angedeutet ist, von der aufsteigenden Luft mitgerissen.
Aus der Darstellung von 2 und insbesondere aus der perspektivischen Darstellung von 8 ist zu entnehmen, dass beidseits des Bodens 22 bzw. der Förderrinne 30 Sammelkanäle 40 angeordnet sind, die die nach oben strömende Luft, die mit den Feinpartikeln 39 beladen ist, gesammelt abführen.
Aus 2 und auch aus 8 ist zu entnehmen, dass der Sammelkanal 40 mit einem Einlass 42 eines Fliehkraftabscheiders 44 verbunden ist.
Der prinzipielle Aufbau eines Fliehkraftabscheiders soll zunächst anhand der 3 prinzipiell erläutert werden.
Ein wesentliches Bauelement eines solches Fliehkraftabscheiders ist ein rohrförmiger Körper 46, der an einer Seite den Einlass 42 aufweist.
Am gegenüberliegenden Ende ist ein erster ringförmiger Auslass 48 vorhanden, der dadurch geschaffen wird, dass an diesem Ende ein zweiter rohrförmiger Körper 47 vorhanden ist, der koaxial angeordnet ist, jedoch einen etwas geringeren Durchmesser aufweist. Somit wird ein ringförmiger erster Auslass 48 geschaffen sowie ein zweiter Auslass 50, der dem Innendurchmesser des zweiten rohrförmigen Körpers 46 entspricht.
Im Bereich des Einlasses 42 ist ein Ablenkelement 58 angeordnet.
Das Ablenkelement weist vier schraubenlinienförmig gewundene Ablenkbleche 67, 68, 69 und 70 auf (hier sind nur drei davon dargestellt), die auf einem mittigen Stab 57 sitzen.
Wird nun dem Einlass 42 des Fliehkraftabscheiders ein mit Feinpartikeln 39 beladenes Medium 52 zugeführt, wie das durch den Pfeil 65 dargestellt ist, wird der Luftstrom in eine schraubenlinienförmige Strömung abgelenkt, wobei die Feinpartikel 39 radial nach außen bewegt bzw. geschleudert werden.
Dadurch entsteht ein erster äußerer Teilstrom 49, der an Feinpartikeln 39 angereichert ist. Mittig entsteht ein zweiter Teilstrom 51, der von den Feinpartikeln 39 befreit ist.
Es ist einleuchtend, dass die Form und die Anzahl der schraubenlinienförmigen Ablenkbleche 67, 68, 69 und 70 sowie die Länge des rohrförmigen Körpers 46 entscheidenden Einfluss darauf haben, dass die beiden Teilströme relativ definiert nebeneinander entstehen und somit auch definiert dem ersten Auslass 48 bzw. dem zweiten Auslass 50 zugeführt werden können.
Dies ist auch abhängig von der Geschwindigkeit des zugeführten Mediums 52 sowie von der Natur und der Partikelgröße der abzutrennenden Feinpartikel 39.
Es sind somit jeweils entsprechende Abstimmungen durchzuführen, um den Fliehkraftabscheider auf das jeweils abzutrennende Gut optimal abzustimmen. Um einen möglichst an Feinteilen vollständig freien zweiten Teilstrom 51 zu erhalten, wird konstruktiv dafür Sorge getragen, dass der erste Auslass 48 eine ausreichende Breite hat, über die sichergestellt wird, dass diejenigen Gasmengen, die mit den Feinpartikeln 39 beladen sind, daraus abgeführt werden können.
Insbesondere bei den sehr feinteiligen Feinpartikeln 39, wie sie im lebensmitteltechnischen Bereich und auch im pharmazeutischen Bereich anfallen, also Teile mit einer Teilchengröße unter 400 μm, sind entsprechende Abstimmungen experimentell durchzuführen.
In 4 ist eine weitere prinzipielle Ausgestaltung in Form einer Kassette 80 ersichtlich. In der Kassette 80 sind eine Vielzahl an kleinen Fliehkraftabscheidern 84 aufgenommen, die nach demselben Prinzip arbeiten, wie der zuvor in 3 beschriebene Fliehkraftabscheider. Die Fliehkraftabscheider 84 erstrecken sich zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenplatten der Kassette 80.
Somit kann das mit den Feinpartikeln 39 beladene Medium 52 einer Seite der Kassette 80 zugeführt werden, wie das durch einen Pfeil 85 dargestellt ist. Am gegenüberliegenden Ende tritt, wie das durch einen Pfeil 87 dargestellt ist, jeweils der zweite Teilstrom aus, der von den Feinpartikeln befreit ist. Im Innern der Kassette liegen die jeweils ersten Auslässe der Fliehkraftabscheider 84, so dass, wie das durch einen Pfeil 85 angedeutet ist, sich im Innern diese ersten, mit den Feinpartikeln 39 beladene, Teilströme sammeln und dann einem gemeinsamen Auslass zugeführt werden.
Dies kann beispielsweise ein seitlicher Auslass 90 sein, aus dem dann die gesammelten mit den Feinpartikeln 39 angereicherten ersten Teilströme austreten.
Es kann auch ein nach oben oder nach unten gerichteter gemeinsamer Auslass 91 oder 92 sein, je nachdem wie das gewünscht wird.
Im Nachfolgenden wird noch ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem ein gemeinsamer Auslass 92 vorhanden ist.
In den 5 bis 7 ist der genauere konstruktive Aufbau des Fliehkraftabscheiders 44 dargestellt, wie er in der in 1, 2 und 8 dargestellten Apparatur eingesetzt ist.
Aus 5 und aus der Schnittdarstellung von 7 ist zu erkennen, dass im Bereich des Einlasses 42 in dem rohrförmigen Körper 46 der Stab 57 angeordnet ist, der die vier schraubenlinienförmigen Ablenkbleche 67 bis 70 trägt. Die dem Einlass 42 zugewandten Enden der vier schraubenlinienförmigen Ablenkbleche 67 bis 70 erstrecken sich vom mittigen Stab 57 ausgehend längs Radien und dienen gleichzeitig zur Abstützung bzw. Verbindung mit der Innenseite des rohrförmigen Körpers 46. Aus der Schnittdarstellung von 7 ist zu erkennen, dass die schraubenlinienförmigen Ablenkbleche 67 bis 70 sich lediglich über ca. ein Viertel der Länge des Fliehkraftabscheiders 44 erstrecken.
Dies ist ausreichend, um dem über den Einlass 42 zugeführten, mit den Feinpartikeln 39 beladenen Medium 52 die rotierende Bewegung aufzuerlegen, so dass die Feinpartikel 39 radial nach außen geschleudert werden.
Dieser äußere erste Teilstrom wird in dem ersten äußeren ringförmigen Auslass 48 gesammelt und über ein entsprechendes Rohr wird der erste Teilstrom 49 seitlich abgeführt.
Durch den mittigen zweiten Auslass 50 wird der zweite, von den Feinpartikeln 39 befreite Teilstrom 51 abgeführt.
Der Fliehkraftabscheider 44 ist aus Edelstahl hergestellt und für einen Luftdurchsatz von 8000 m³/h geeignet. Die Menge des abgeführten ersten Teilstroms beträgt etwa 10%. Der Abscheidungsgrad liegt bei 98%.
Zurückkehrend nunmehr zu den 2 und 8 ist erkenntlich, dass die beiden Sammelkanäle 40 jeweils in dem Einlass 42 des Fliehkraftabscheiders 44 münden. Der mittige zentrale zweite Auslass 50 ist über eine gekrümmte Leitung 56 mit dem Kollektor 18 verbunden. Über die beiden hoch stehenden Abführleitungen 54 bzw. 54' wird jeweils der erste Teilstrom 59, also der mit den Feinpartikeln 39 angereicherte Strom abgetrennt bzw. aus der Vorrichtung 10 abgeführt.
Über den Brenner 60 wird in den Kollektor 18 ein zusätzliches heißes gasförmiges Medium 62 zugeführt. Bei der Luftführung wird darauf geachtet, dass die Menge an zugeführtem zusätzlichen Medium 62 in etwa der durch die Abführleitungen 54, 54' abgeführten Menge entspricht.
Diese Mengen werden etwa so eingestellt, dass sie im Bereich von 5% bis 20% der jeweils in die Fliehkraftabscheider 44 eintretende Menge liegen.
Aus 2 ist zu entnehmen, dass in dem Kollektor 18 zum einen die jeweils zweiten Teilströme 51 mit dem heißen zusätzlichen Medium 62 vermischt werden und dann über das Gebläse 16 den abhängenden Röhren 24 wieder zugeführt werden. Über die seitlichen Sammelkanäle 40, 40' wird nach der Behandlung die Luft wieder nach oben geführt, so dass dann der Kreislauf geschlossen ist.
Bei dem in den 9 und 10 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 100 versehen. In der Vorrichtung 100 sind gleiche Bauelemente, wie sie in Zusam menhang mit der Vorrichtung 10 beschrieben wurden, aufgenommen, so dass hier für diese gleichen Bauteile die selben Bezugsziffern verwendet werden.
Auch die Vorrichtung 100 weist ein Gehäuse 102 auf.
Mittig in dem Gehäuse 102 ist ein großflächiges elektrisches Heizelement 104 angeordnet, über dem mehrere Gebläse 106, 108 angeordnet sind. Durch diese Gebläse 106, 108 wird das in dem Gehäuse 102 enthaltene gasförmige Medium 52 über das Heizelement 104 geführt und dort erwärmt, beispielsweise auf 160°C. Die so erwärmte Luft wird dann, wie zuvor beschrieben, über die von dem Boden 22 abhängenden Röhren 24 einem auf einer Förderrinne 30 vorbeigeführten Gut zugeführt, verwirbelt dieses dort und trocknet dabei das Gut. Auch hier weist die Förderrinne 30 eine entsprechende Zufuhr 32 für das Gut und eine entsprechende Abfuhr 34 auf und auch hier wird die Förderrinne entsprechend bewegt, also in Resonanz versetzt.
Aus 10 ist zu entnehmen, dass auch hier wieder seitliche Sammelkanäle 40 vorhanden sind, die in einer Kassette 110 münden. Die Kassette 110 ist so aufgebaut, wie zuvor im Zusammenhang mit 4 beschrieben, d. h. sie enthält eine Vielzahl an kleinen Fliehkraftabscheidern 84. Der Sammelkanal 40 mündet somit an den jeweiligen Einlässen dieser Fliehkraftabscheider 84, deren gegenüberliegende Auslässe lassen die jeweils von den Feinpartikeln befreiten zweiten Teilströme 51 in die Behandlungszone 112 strömen. Die vereinigten ersten Teilströme werden im Innern der Kassette 110 gesammelt und über den gemeinsamen Auslass 92 über ein Gebläse 114 aus der Behandlungszone 112 abgeführt. Diese an Feinpartikeln 39 stark angereicherte erste Teilströme 85 werden einer Kaskade 116 an weiteren Abscheidern zugeführt, so dass letztendlich am Ende der Kaskade 116 die Feinpartikel 39 vollständig abgetrennt, sind und beispielsweise einem Sammelgefäß 118 zugeführt werden.
Das nun vollständig von den Feinpartikeln 39 befreite „reine" gasförmige Medium 120 kann entweder in die Umwelt entlassen oder wieder der Behandlungszone 112 zugeführt werden.

Claims

Vorrichtung zum Behandeln von partikelförmigem biologischen oder pharmakologischen Gut (36) mit einem erwärmten gasförmigen Medium (52), mit einer Behandlungszone (14, 112), in der das zu behandelnde Gut (36) einer Beaufschlagung mit dem erwärmten gasförmigen Medium (52) unterzogen wird, mit zumindest einem Gebläse (16; 106, 108) zum Umwalzen des gasförmigen Mediums (52), wobei bei der Behandlung entstehende Feinpartikel (39) durch zumindest einen Abscheider vom umgewälzten Medium (52) abscheidbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheider als ein mit einem Einlass (42) und zwei Auslässen (48, 50) versehener Fliehkraftabscheider (44, 84) ausgebildet ist, in dem zumindest ein etwa schraubenlinienförmig gewundenes Ablenkelement (58) angeordnet ist, durch das ein über den Einlass (42) eintretender Strom des gasförmigen, mit Feinpartikeln (39) versehenen Mediums (52) in einen radial äußeren, dem ersten Auslass (48) zuführbaren, mit Feinpartikeln (39) angereicherten ersten Teilstrom (49) und in einen inneren, dem zweiten Auslass (50) zuführbaren, von Feinpartikeln (39) befreiten zweiten Teilstrom (51) aufteilbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftabscheider (44, 84) in der Behandlungszone (14, 112) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der an Feinpartikeln (39) befreite zweite Teilstrom (51) dem Gebläse (16; 106, 108) zum Umwälzen zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Feinpartikeln (39) angereicherte erste Teilstrom (49) aus der Behandlungszone (14, 112) abgeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem umgewalzten gasförmigen Medium (52) ein wärmeenergiebeladenes zusätzliches gasförmiges Medium (62) zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des zugeführten Mediums (62) in etwa der Menge des abgeführten, ersten Teilstromes (49) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeenergiebeladene zusätzliche gasförmige Medium (62) stromabwärts des Fliehkraftabscheiders (44) zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeenergiebeladene zusätzliche gasförmige Medium (62) stromaufwärts des Gebläses (16) zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Feinpartikeln (39) angereicherte erste Teilstrom (49, 85) zumindest einem weiteren Abscheider zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungszone (14, 112) eine Serie an abgehängten Röhren (24) aufweist, in deren höher stehendes Ende (26) das umgewälzte gasförmige Medium (52) zuführbar ist, und unter deren tiefer liegendes Ende (28) eine das Gut (36) tragende Förderrinne (30) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich der Förderrinne (30) Sammelkanäle (40, 40') angeordnet sind, über die das gasförmige Medium (52), nach Inkontakttreten mit dem Gut (36), gesammelt und dem zumindest einen Fliehkraftabscheider (44, 44', 110) zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die abgehängten Röhren (24) von einem Boden (22) abhängen, über dem ein Kollektor (18) angeordnet ist, in den die Sammelkanäle (40, 40') münden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor (18) mit der Saugseite (20) des zumindest einen Gebläses (16) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Kollektor (18) ein Gasbrenner (60) angeordnet ist, der dem Kollektor (18) das wärmeenergiebeladene zusätzliche gasförmige Medium (62) zuführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelkanäle (40, 40') in eine Kassette (110) münden, in der eine Vielzahl an Fliehkraftabscheidern (84) angeordnet sind, wobei die jeweils ersten, mit Feinpartikeln (39) angereicherten Teilströme (85') über einen gemeinsamen Auslass (92) der Kassette (110) gesammelt abgeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilstrom (85') einer Kaskade (116) an weiteren Abscheidern zugeführt wird.
Verwendung eines mit einem Einlass (42) und mit zwei Auslässen (48, 50) versehenen Fliehkraftabscheiders (44, 84), in dem zumindest ein etwa schraubenlinienförmig gewundenes Ablenkelement (58) angeordnet ist, durch das ein über den Einlass (42) eintretender Strom eines gasförmigen, mit Feinpartikeln (39) versehenes Medium (52) in einen radial äußeren, dem ersten Auslass (48) zuführbaren, mit Feinpartikeln (39) angereicherten, ersten Teilstrom (49) und in einen inneren, dem zweiten Auslass (50) zuführbaren, von Feinpartikeln (39) befreiten zweiten Teilstrom (51) aufteilbar ist, in einer Vorrichtung zum Behandeln von partikelförmigem biologischen oder pharmalogischen Gut (36) mit dem erwärmten gasförmigen Medium (52).