DE102010045064B4

DE102010045064B4 - Vorrichtung zur Trocknung von pflanzlichem Material

Info

Publication number: DE102010045064B4
Application number: DE102010045064.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Jacob; Tilo Klöppel; Melanie Guttzeit; Reinhard Böber
Original assignee: Glatt Ingenieurtechnik GmbH
Current assignee: Glatt Ingenieurtechnik GmbH
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2030-09-11
Also published as: CA2810936A1; EP2614327A1; BR112013005310A2; WO2012031732A1; WO2012031732A8; CN103124887B; CN103124887A; RU2013115925A; DE102010045064A1; US20130160319A1; RU2546390C2

Abstract

Vorrichtung zur Trocknung von pflanzlichem Material durch einen in einen Trocknungsapparat zugeführten Trocknungsgasstrom, wobei der Prozessraum (3) des Trocknungsapparates (1) mehrere übereinander liegende, von einem ersten Teil eines Trocknungsgases (10) durchströmbare Böden (15, 16, 17) aufweist, denen zur Zuführung eines zweiten Teils eines Trocknungsgases (11) unterhalb der jeweiligen einzelnen Böden (16, 17) im Prozessraum (3) mindestens ein Randkanal (14), mindestens ein Zentralkanal (13) und mehrere Querkanäle (18) zugeordnet sind, die miteinander verbunden sind, wobei die durchströmbaren Böden (15, 16, 17) jeweils in mehrere Segmente (12) unterteilt sind und die Segmente (12) der Böden (15, 16, 17) zur Auflage des zu trocknenden Materials (19) durch horizontal zueinander beabstandete Gitter, Roste, Lochbleche oder Körbe gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die durchströmbaren Böden (15, 16, 17) Querkanäle (18) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trocknung von pflanzlichem Material, wie beispielsweise Früchte, Gewürze, Pflanzen, Kräuter und dergleichen, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.
Die Trocknung von Lebensmitteln und von pflanzlichem Material, wie Gewürze, Kräuter oder Früchte, erfolgt üblicherweise durch Gefriertrocknung. Aus der CH 681 564 A5 ist ein gasdurchströmter Reaktor bekannt, in dem das Material durch Gefriertrocknung getrocknet wird.
Nachteilig bei der Gefriertrocknung von pflanzlichem Material ist, dass für die Trocknung ein hoher Investitionsbedarf notwendig ist. Außerdem benötigen die Anlagen zur Gefriertrocknung einen hohen Raumbedarf. Um Früchte mittels Gefriertrocknung zu trocknen sind hohe Verweilzeiten des Materials in dem Apparat notwendig. Eine Gefriertrocknung von Früchten kann nur für kleinstückige Früchte durchgeführt werden. Außerdem ist ein Aromaverlust der so getrockneten Früchte nicht vermeidbar.
Aus der DE 35 16 967 C2 sind ein Verfahren zum Trocknen eines teilchenförmigen Gutes und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Dabei erfolgt die Trocknung von Gütern vorzugsweise in Wirbelschichten und unter Nutzung von Sublimation. Die Luft zur Trocknung wird im Kreislauf geführt. Außerdem wird eine Trocknung des Materials unter Vakuumbedingungen beschrieben.
Nachteilig ist, dass in Wirbelschichtapparaten nur Produkte verarbeitet werden, die fluidisierbar sind, dass heißt die von einem Gas aufgewirbelt werden können. Durch das „Aufwirbeln” werden die Produkte mechanisch stark beansprucht, wodurch weiche oder empfindliche Produkte, wie beispielsweise Früchte, sich verformen oder beschädigt werden. Außerdem verkleben die Früchte sehr leicht miteinander (Verbackung) und können somit nicht in den Wirbelschichtzustand zur Trocknung gebracht werden. Faserige oder unregelmäßig strukturierte Produkte (z. B. Kräuter, Pflanzen, Pflanzenteile, Früchte) verhaken leicht und sind somit auch für eine Trocknung in der Wirbelschicht ungeeignet.
Weiterhin ist bekannt, die Trocknung von Früchten mittels eines Vakuum-Bandtrockners durchzuführen. Nachteilig ist dabei, dass die Bandtrockner durch ihre Größe und Bauform sehr viel Platz erfordern, was hohe Investitionskosten nach sich zieht. Außerdem weisen die Bandtrockner mechanisch bewegte Teile auf, die einerseits einen aufwendigen Konstruktionsaufwand benötigen und andererseits einem hohen Verschleiß unterworfen sind. Durch die Trocknung der Früchte auf Bandtrocknern ist eine Produktverunreinigung nicht vermeidbar.
Bekannt ist auch eine Trockenvorrichtung mit dauernd hindurchgeleitetem Luftstrom, die aus mehreren Abteilungen besteht, zwischen denen senkrechte Luftschächte mit Leitflächen zur Erzeugung von Querströmungen vorgesehen sind. In den unteren Hauptluftführungen sind schräge Leitflächen angeordnet, die eine senkrechte Luftströmung durch die Trockenabteilungen und in den zwischen diesen befindlichen senkrechten Luftschächten erzeugen ( DE PS 407 067 A ).
Ferner ist ein Apparat zur Trocknung von Früchten, Gemüse und Nahrungsmitteln bekannt, in dem mehrere durchströmbare Böden mit einer zentralen Öffnung übereinander angeordnet sind. Die Böden sind in mehrere Segmente eingeteilt ( US 6 041 696 A ).
In mehrere Segmente eingeteilte durchströmbare Böden sind auch in dem in US 4 380 127 A beschriebenen Trocknungsapparat für Lebensmittel offenbart.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Trocknung von pflanzlichem Material, wie beispielsweise Früchte, Gewürze, Pflanzen, Kräuter und dergleichen, zu schaffen, mit der eine schonende und kostengünstige Trocknung des zu behandelnden Materials bei einer möglichst gleichmäßigen Trocknungsgeschwindigkeit im gesamten Bereich des Prozessraumes erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus mehreren in einem Prozessraum des Trocknungsapparats übereinander liegenden, von einem ersten Teil eines Trocknungsgases durchströmbaren Böden, die jeweils in mehrere Segmente unterteilt sind und denen zur Zuführung eines zweiten Teils eines Trocknungsgases unterhalb der Segmente der jeweiligen einzelnen Böden jeweils ein Randkanal, ein Zentralkanal und ein Querkanal angeordnet sind. Die Segmente der Böden zur Auflage des zu trocknenden Materials werden durch horizontal zueinander beabstandete Gitter, Roste, Lochbleche oder Körbe, zwischen denen sich die Querkanäle befinden, gebildet.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die Führung des Trocknungsgases das Material zur Trocknung nicht durch die Trocknungsgase aufgewirbelt werden muss. Dadurch erfolgt eine Reduzierung der mechanischen Belastung der zu trocknenden Produkte, so dass auch faserige oder unregelmäßig strukturierte Produkte oder auch teilweise ganze Früchte dem Trocknungsprozess zugänglich sind. Durch die erfindungsgemäße Lösung erfolgt eine intensive und schonende Trocknung des Materials. Ein Verkleben der Früchte miteinander und ein Verhaken von fasrigen oder unregelmäßig strukturierten Produkten wird dadurch vermieden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Vergleichmäßigung der Trocknungsgeschwindigkeit auf den jeweiligen einzelnen Böden durch mindestens eine teilweise Mischung der feuchten Abluft aus den einzelnen Trocknungssegmenten mit frischer trockner Luft erfolgt. Dadurch ist es möglich, die für die Trocknung benötigte Luftdurchströmung durch die einzelnen Böden nur nach der erforderlichen Verdampfungsleistung zu bemessen. Eine Luftmenge zur Aufwirbelung der zu behandelnden Materialien ist nicht erforderlich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, sie werden in der Beschreibung zusammen mit ihrer Wirkung erläutert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: einen erfindungsgemäßen Trocknungsapparat im Schnitt und
2: einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Trocknungsapparats gemäß 1.
In der 1 ist ein erfinderischer Trocknungsapparat 1 zur Trocknung von pflanzlichem Material, wie beispielsweise Früchte, Gewürze, Pflanzen, Kräuter und dergleichen, dargestellt. Der Trocknungsapparat 1 weist vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt auf und besteht aus einem Anströmgehäuse 2 mit einem darüberliegenden Prozessraum 3 und einem Abluftgehäuse 4. Das Anströmgehäuse 2 ist mit einem Gaseinlass 7 für das Trocknungsgas versehen, während an dem Abluftgehäuse 4 ein Gasauslass 6 das mit Feuchtigkeit beladene Trocknungsgas 20 angeordnet ist. Zur Reinigung der über den Gasauslass 6 mit Feuchtigkeit beladenen Trocknungsgase 20 ist innerhalb des Abluftgehäuses 4 ein Filter 5 angeordnet.
In dem Prozessraum 3 des Trocknungsapparats 1 sind mehrere übereinander liegende Böden 15, 16, 17 angeordnet. Die Böden 15, 16, 17 weisen eine gleiche konstruktive Gestaltung auf, wobei mit 15 der unterste Boden, mit 17 der oberste Boden und mit 16 die zwischen den Böden 15 und 17 liegenden Böden bezeichnet sind. Die Anzahl der Böden 16 ist abhängig von den zu trocknenden Materialien bzw. Produkten und der zugeführten Trocknungsgasmenge.
Die Böden 15, 16, 17 sind jeweils in mehrere Segmente 12 unterteilt. Wie aus 2 ersichtlich, sind die Böden 15, 16, 17 jeweils in vier Segmente 12 unterteilt. Eine andere Unterteilung der Böden 15, 16, 17 in entsprechende Segmente 12 ist durchaus denkbar. Die Segmente 12 der einzelnen Böden 15, 16, 17 sind hinsichtlich eines über einen Gaseinlass 7 zugeführten ersten Teils eines Trocknungsgases 10 gasdurchlässig ausgeführt, so dass der erste Teil des Trocknungsgases 10 den untersten Boden 15, die darüber angeordneten Böden 16 und den obersten Boden 17 nacheinander durchströmt. Die Segmente 12, auf denen das zu trocknende Material 19 verteilt aufliegt, bestehen aus Gittern, Rosten, Lochblechen, Körben oder dergleichen. Die Segmente 12 der Böden 15, 16, 17 sind beweglich im Prozessraum 3 durch Ketten, Bänder oder dergleichen aufgehängt, so dass mit einem entsprechenden Antrieb die Segmente 12 im Prozessraum 3 bewegt werden können. Damit kann eine schonende Lageänderung des zu behandelnden Materials 19 auf den Segmenten 12 vorgenommen werden, so dass das Material 19 gleichmäßig durch die Trocknungsgase 10, 11 getrocknet werden können.
Zur Zuführung eines zweiten Teils der Trocknungsgase 11 zu den einzelnen Segmenten 12 der Böden 16 und des obersten Boden 17 sind in dem Prozessraum 3 ein Randkanal 14, ein Zentralkanal 13 und mehrere Querkanäle 18 angeordnet. Dabei sind die miteinander verbundenen Kanäle 13, 14 und 18 so angeordnet, dass jeweils den einzelnen Böden 16 und dem Boden 17 jeweils ein Teil des zweiten Teils der Trocknungsgase 11 von unten zugeführt wird.
Den jeweiligen Segmenten 12 der Böden 15, 16, 17 sind ein oder mehrere Sprühdüsen 9 einer Sprüheinrichtung 8 zur Aufsprühung eines Lösungsmittels und/oder von zusätzlichen Komponenten auf das zu trocknende Material 19 angeordnet. Als Lösungsmittel wird Alkohol, Wasser oder ein Gemisch aus Alkohol und Wasser verwendet. Als zusätzliche Komponenten werden beispielsweise Aromen, Farbstoffe, Wachse oder Silikon dem Material 19 zur Aromatisierung, Färbung, zusätzlichen Haltbarmachung oder zur Änderung der Oberflächenstruktur aufgesprüht. Dabei werden die Lösungsmittel vorzugsweise während des Trocknungsprozesses und die zusätzlichen Komponenten am Ende des Trocknungsprozesses auf das Material 19 aufgesprüht.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand des in ihr ablaufenden Verfahrens beschrieben. Das zu trocknende Material 19, wie beispielsweise Früchte, Gewürze, Pflanzen, Kräuter und dergleichen, wird auf den Segmenten 12 der einzelnen übereinander angeordneten Böden 15, 16, 17 des Trocknungsapparats 1 verteilt eingebracht. Das Material 19 wird dabei als frisches Produkt oder als ein bereits in ein Lösungsmittel eingelegtes Produkt auf die Segmente 12 eingebracht. Das Material 19 wird dabei vor dem eigentlichen Trocknungsprozess in Alkohol, Wasser oder ein Gemisch aus Alkohol und Wasser eingelegt. In dem Alkohol löst sich das im Material befindliche Wasser während gleichzeitig die Zellwände des Materials durch den Alkohol stabilisiert werden. Bei einem frisch eingebrachten Material 19, das vorher nicht mit einem Lösungsmittel behandelt wurde, kann das Lösungsmittel, wie beispielsweise temperierter Alkohol, durch Einsprühen oder Einsaugen dem Prozessraum 3 des Trocknungsapparat 1 zugeführt werden.
Zur Trocknung des Materials 19 wird ein erster Teil des Trocknungsgases 10 dem untersten Boden 15 über dem Querschnitt verteilt zugeführt. Das Trocknungsgas 10 durchströmt aufgrund der Öffnungen in den einzelnen Segmenten 12 die einzelnen Böden 15, 16, 17 von unten nach oben, wobei das Trocknungsgas 10 die Feuchtigkeit des auf den Böden 15, 16, 17 liegenden Materials 19 aufnimmt. Damit der Feuchtigkeitsgehalt des die Böden 15, 16, 17 durchströmenden Trocknungsgases jeweils einen annähernd gleichen Wert aufweist, wird jedem über dem untersten Boden 15 liegenden Boden 16, 17 ein zweiter Teil des Trocknungsgases 11 als trockner Teilgasstrom zugeführt. Die Zuführung der Teilgasströme des Trocknungsgases 11 zu den einzelnen Böden 16, 17 erfolgt dabei über den Randkanal 14 und dem Zentralkanal 13 in Verbindung mit den jeweiligen, den Böden 16 und 17 zugeordneten Querkanälen 18. Bevor die Teilgasströme des Trocknungsgases 11 die einzelnen Böden 16, 17 durchströmen, werden sie mit dem Trocknungsgas 10 vermischt, das jeweils den darunter liegenden Boden durchströmt hat. So wird gewährleistet, dass eine Vergleichmäßigung der Trocknungsgeschwindigkeit auf den jeweiligen einzelnen Böden 15, 16, 17 durch eine Mischung des Trocknungsgases 10 mit dem Trocknungsgas 11 erfolgt. Die Aufteilung der Größenverhältnisse der Trocknungsgase in den Trocknungsgasstrom 10 und in den Trocknungsgasstrom 11 erfolgt durch die Größe und Anzahl der in den Segmenten 12 vorhandenen Öffnungen und durch den jeweiligen Querschnitt des Zentralkanals 13 und des Randkanals 14.
Nach Durchströmen des obersten Bodens 17 und der daraufliegenden Materialschicht 19 wird das gesamte mit Feuchtigkeit beladene Trocknungsgas 20 nach dem Durchströmen des Filters 5 über den Gasauslass 6 aus dem Trocknungsapparat 1 abgeführt. Nach Entwässerung und Trocknung des mit Feuchtigkeit beladenen Trocknungsgas 20 wird das Gas als Trocknungsgas wieder dem Anströmgehäuse 2 zugeführt. Als Trocknungsgas kann auch jedes Mal wieder neue entfeuchtete und/oder erwärmte konditionierte Luft verwendet werden.
Über die Sprühdüsen 9 der Sprüheinrichtung 8 wird dem auf den einzelnen Böden 15, 16, 17 befindlichen Material 19 ein Lösungsmittel oder eine zusätzliche Materialkomponente aufgesprüht. Außerdem kann zur Aromatisierung der zu trocknenden Materialien 19 das nach dem Trocknungsprozess aus dem Trocknungsgas 20 abgeschiedene Lösungsmittel über die Sprühdüsen 9 wieder auf die zu trocknenden Materialien 19 aufgesprüht werden.
Die Trocknung der Materialien 19 im Trocknungsapparat 1 können unter Unterdruck oder Vakuum erfolgen.

Claims

Vorrichtung zur Trocknung von pflanzlichem Material durch einen in einen Trocknungsapparat zugeführten Trocknungsgasstrom, wobei der Prozessraum (3) des Trocknungsapparates (1) mehrere übereinander liegende, von einem ersten Teil eines Trocknungsgases (10) durchströmbare Böden (15, 16, 17) aufweist, denen zur Zuführung eines zweiten Teils eines Trocknungsgases (11) unterhalb der jeweiligen einzelnen Böden (16, 17) im Prozessraum (3) mindestens ein Randkanal (14), mindestens ein Zentralkanal (13) und mehrere Querkanäle (18) zugeordnet sind, die miteinander verbunden sind, wobei die durchströmbaren Böden (15, 16, 17) jeweils in mehrere Segmente (12) unterteilt sind und die Segmente (12) der Böden (15, 16, 17) zur Auflage des zu trocknenden Materials (19) durch horizontal zueinander beabstandete Gitter, Roste, Lochbleche oder Körbe gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die durchströmbaren Böden (15, 16, 17) Querkanäle (18) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den jeweiligen Segmenten (12) der Böden (15, 16, 17) eine oder mehrere Sprühdüsen zur Aufsprühung eines Lösungsmittels, wie Alkohol, Wasser oder einem Gemisch aus Alkohol und Wasser, und/oder von zusätzlichen Komponenten, wie Aromen, Farbstoffe, Wachse oder Silikon, auf das zu trocknende Material zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (12) der Böden (15, 16, 17) beweglich im Prozessraum (3) durch Ketten, Bänder oder dgl. aufgehängt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsapparat (1) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dem im unteren Bereich ein Gaseinlass (7) für das Trocknungsgas (10, 11) und im oberen Bereich ein Gasauslass (6) für das mit Feuchtigkeit beladene Trocknungsgas (20) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsapparat (1) chargenweise oder kontinuierlich betrieben wird.