DE102016105273A1

DE102016105273A1 - Verfahren und Vakuummehrbehälteranlage zur Mikrowellen-Vakuumtrocknung von stückigem, pulverförmigem oder granulatförmigem Gut

Info

Publication number: DE102016105273A1
Application number: DE102016105273.6A
Authority: DE
Inventors: Peter-Alexander Püschner
Original assignee: Pueschner GmbH and Co KG
Current assignee: Pueschner GmbH and Co KG
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2017-06-22
Also published as: DE202016008472U1

Abstract

Verfahren zur Mikrowellen-Vakuumtrocknung, insbesondere Mikrowellen-Gefriertrocknung, von stückigem, pulverförmigem oder granulatförmigem Gut, insbesondere empfindlichem Gut, wie zum Beispiel Beeren, Früchte und Gemüse, umfassend Geben von zu trocknendem Gut in einen ersten Vakuumbehälter, Erzeugen eines Vakuums oder vakuumähnlichen Zustands in dem ersten Vakuumbehälter, Durchführen einer Ersttrocknung, insbesondere Haupttrocknung, des Guts, mittels Mikrowellen, Überführen des erstgetrockneten Guts in einen vakuumevakuierten oder vakuumähnlich evakuierten zweiten Vakuumbehälter, der durch ein erstes Vakuumventil von dem ersten Vakuumbehälter getrennt ist, nach Öffnen des ersten Vakuumventils, und nach Schließen des ersten Vakuumabsperrorgans Durchführen einer Anschlusstrocknung, insbesondere Endtrocknung, des Guts in dem zweiten Vakuumbehälter, vorzugsweise mittels Mikrowellen, sowie Vakuummehrbehälteranlage, insbesondere zur Durchführung eines derartigen Verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine -Vakuummehrbehälteranlage zur Mikrowellen-Vakuumtrocknung, insbesondere Mikrowellen-Gefriertrockung, von stückigem, pulverförmigem oder granulatförmigem Gut, insbesondere empfindlichem Gut, wie zum Beispiel Beeren, Früchte oder Gemüse. In dem deutschen Patent DE 10 2009 057 411 B4 sind Verfahren und Vorrichtungen zur Trocknung und Gefriertrocknung von stückigem, pulverförmigem oder granulatförmigem Gut mittels Mikrowellen beschrieben.
Weiterhin ist in dem deutschen Patent DE 10 2007 055 488 B4 eine Mikrowellen-Vakuumtrocknungsanlage zur Trocknung von stückigem, pulverförmigem oder granulatförmigem Gut offenbart. Insbesondere ergeben sich daraus offene mikrowellentransparente Trommeln, die sich während einer Mikrowellen-Vakuumtrocknung um die eigene Drehachse horizontal hin- und herbewegen.
Mikrowellen-Vakumtrommeltrockner dienen zur qualitativ besten Trocknung von Früchten, Gemüse und Blattware. Entsprechendes gilt auch für Mikrowellen-Gefriertrommeltrockner.
Bei den bekannten Ausführungsformen wird ein zu trocknendes Produkt in einer Trommel während der Mikrowellentrocknung unter Vakuum bewegt. Die Bewegung ist von Vorteil, da normalerweise das Mikrowellenfeld in einer Vakuumtrommel inhomogen ist. Ohne eine Bewegung wäre eine gleichmäßige Trocknung nur schwerlich möglich.
Der klassische Trocknungsverlauf lässt sich üblicherweise in (mindestens) zwei Trocknungsphasen unterteilen (siehe 3; x-Achse = Zeit; y-Achse = Restfeuchte). Die Trocknung beginnt mit der Haupttrocknung (Main Drying) (Ersttrocknung). Daran schließt sich die Endtrocknung (End Drying) (oder eine Anschlusstrocknung) an. Erfahrungsgemäß kann bei einem hohen Anfangswassergehalt (zum Beispiel 85% Gesamtfeuchte bei Karotten) des zu trocknenden Guts auch viel Mikrowellenleistung übertragen werden. Dadurch wird eine gute Trocknungsleistung erzielt, indem die installierte Mikrowellenanlagenleistung mit nahezu 100% für den Haupttrocknungsprozess genutzt werden kann. In dieser Haupttrocknungsphase ist die Mikrowellen-Vakuum- bzw. -Gefriertrocknung sehr schnell und produktschonend, da über das Vakuum die Verdampfungstemperatur niedrig gehalten wird. Im Bereich von ca. 10–15% Restfeuchte von bspw. Karotten ist der Wasseranteil im Gut gering und es erwärmt sich das Gut durch seine dielektrischen Eigenschaften. Die Restfeuchte unter Vakuum reicht nicht mehr aus, die Temperatur niedrig zu halten. Die Guttemperatur steigt somit und die Mikrowellenleistung muss reduziert werden, um das Gut unterhalb der kritischen Temperatur (z.B. < 50–60°C bei der Vakuumtrocknung in der Flüssigkeitsphase oder unterhalb des Gefrierpunktes bei der Mikrowellen-Gefriertrocknung, da oberhalb des Gefrierpunktes die dielektrischen Verluste des Wassers schlagartig zunehmen) zu halten. Durch diese Betriebsweise bleiben Vitamine, Aromen und andere nützliche Inhaltsstoffe, wie Antioxidantien, erhalten.
Die Phase der Trocknung mit reduzierter Mikrowellenleistung ist die Endtrocknungsphase oder eine Anschlusstrocknungsphase. Diese dauert erfahrungsgemäß sehr viel länger als die Haupttrocknungsphase und nutzt die installierte Mikrowellenleistung einer Mikrowellenanlage nur zu einem Teil.
Der Umschaltpunkt, in dem die Haupttrocknung in die Endtrocknung übergeht, kann nach ungefähr halber Gesamttrocknungszeit gewählt werden. Dies kann für unterschiedliche Güter unterschiedliche Feuchtegehalte in dem Umschaltpunkt bedeuten. Der Trocknungsverlauf in der 3 zeigt in der mit Kreuzen versehenen Kurve ein Gut, welches mit circa 80% Anfangsfeuchte in die Trocknung startet und im Umschaltpunkt eine Restfeuchte von circa 15% aufweist, wobei die Abweichungen in der Schüttung von Minimum 10% bis Maximum 25% liegen können. Am Ende der Endtrocknung hat dieses Gut einen Trocknungsbereich von 3–7% Restfeuchte. Bei einem weiteren Gut, welches besser und schneller trocknet, liegt im Umschaltpunkt zwischen Haupttrocknung und Endtrocknung eine Varianz von 3–10% Restfeuchte vor (siehe durchgezogene Kurve in der 3). Am Ende der Endtrocknung ist dieses Gut dann nochmals auf zwei–fünf Prozent Restfeuchte reduziert worden (siehe 3).
Die Endtrocknungsphase und insbesondere deren Dauer beeinträchtigt normalerweise die Gesamtwirtschaftlichkeit einer Mikrowellen-Vakuumtrocknungsanlage erheblich. Das Gut nach der Haupttrocknung in eine zweite unabhängige (Mikrowellen-)Vakuumtrocknungsanlage zu bringen, ist problematisch und üblicherweise nur bei bestimmten mechanisch stabilen Produkten, wie z.B. Wurzeln, möglich. Mechanisch instabile Produkte, wie z.B. Beeren, Apfelscheiben, sensible Gemüsesorten, wie z.B. Lauch, Porree, Zwiebeln, Rettich etc., als auch Blattware, wie z.B. Kräuter (z.B. Basilikum, Petersilie, Koriander etc.) als auch medizinische Heilkräuter befinden sich nach der Haupttrocknung in einem kritischen Zustand, was Textur und Volumen angeht, und würden beim Brechen des Vakuums kollabieren. Manche Produkte, wie z.B. Apfelscheiben, können in der Haupttrocknung durch hohe Mikrowellenleistung zusätzlich gepufft werden, was eine Volumenvergrößerung des Guts bedeutet. Gerade diese Produkte würden beim Brechen des Vakuums ihre gepuffte Volumenstruktur komplett verlieren und in sich zusammenfallen und könnten schwerlich in einem zweiten separaten Trocknungsschritt (Anschlusstrocknung/Endtrocknung) wieder zu ihrer Ursprungsform gebracht werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftlichere Mikrowellen-Vakuumtrocknung von, insbesondere extrem, empfindlichem Gut zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zur Mikrowellen-Vakuumtrocknung, insbesondere Mikrowellen-Gefriertrocknung, von stückigem, pulverförmigem oder granulatförmigem Gut, insbesondere empfindlichem Gut, wie zum Beispiel Beeren, Früchte und Gemüse, umfassend: Geben von zu trocknendem Gut in einen ersten Vakuumbehälter, Erzeugen eines Vakuums oder vakuumähnlichen Zustands in dem ersten Vakuumbehälter, Durchführen einer Ersttrocknung, insbesondere Haupttrocknung, des Guts, mittels Mikrowellen, Überführen des erstgetrockneten Guts in einen vakuumevakuierten oder vakuumähnlich evakuierten zweiten Vakuumbehälter, der durch ein erstes Vakuumabsperrorgan von dem ersten Vakuumbehälter getrennt ist, nach Öffnen des ersten Vakuumabsperrorgans, und nach Schließen des ersten Vakuumabsperrorgans Durchführen einer Anschlusstrocknung, insbesondere Endtrocknung, des Guts in dem zweiten Vakuumbehälter, vorzugsweise mittels Mikrowellen. Das Vakuumabsperrorgan kann zum Beispiel eine Vakuumschleuse, ein Vakuumschieber (Vakuum-Trennschieber) oder eine Vakuum-Trennscheibe sein.
Weiterhin wird diese Aufgabe gemäß einem zweiten Aspekt gelöst durch eine Vakuummehrbehälteranlage zur Mikrowellen-Vakuumtrocknung, insbesondere Mikrowellen-Gefriertrocknung, von stückigem, pulverförmigem oder granulatförmigem Gut, insbesondere empfindlichem Gut, wie zum Beispiel Beeren, Früchte, und Gemüse, umfassend einen ersten Vakuumbehälter, wobei dem ersten Vakuumbehälter eine Vakuumsteuer- oder -regeleinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Vakuums in dem ersten Vakuumbehälter, mindestens ein Mikrowellen-Generator und mindestens ein Mikrowellen-Einkoppelelement, das von dem mindestens einen Mikrowellen-Generator gespeist wird und in den Innenraum des ersten Vakuumbehälters mündet, zugeordnet sind, einen zweiten Vakuumbehälter, der mit dem ersten Vakuumbehälter, vorzugsweise lösbar, verbunden ist, und ein erstes Vakuumabsperrorgan l zwischen den ersten und zweiten Vakuumbehältern zum bedarfsweisen Trennen der Innenräume der ersten und zweiten Vakuumbehälter. Die Vakuummehrbehälteranlage kann insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dienen. Das erste Vakuumabsperrorgan dient dabei zum Unterbrechen bzw. Verhindern und Herstellen einer Fluidverbindung zwischen den ersten und zweiten Vakuumbehältern.
Insbesondere kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass vor dem Durchführen einer Anschlusstrocknung des Guts in dem zweiten Vakuumbehälter neues zu trocknendes Gut in den ersten Vakuumbehälter gegeben, ein Vakuum oder vakuumähnlicher Zustand in dem ersten Vakuumbehälter erzeugt und dann eine Ersttrocknung des Guts in dem ersten Vakuumbehälter zeitlich synchron mit der Anschlusstrocknung in dem zweiten Vakuumbehälter durchgeführt wird.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das zu trocknende Gut gefroren ist und umfasst das Erzeugen eines Vakuums oder vakuumähnlichen Zustands ein Absenken des Drucks in dem ersten Vakuumbehälter unterhalb des Tripelpunkts von Wasser bei Sublimationstemperaturen kleiner als –5°C.
Günstigerweise weist der erste Vakuumbehälter ein geringeres Volumen als der zweite Vakuumbehälter auf.
Zweckmäßigerweise wird die Leistung, insbesondere Mikrowellenleistung, in dem zweiten Vakuumbehälter unabhängig von der Mikrowellenleistung in dem ersten Vakuumbehälter erzeugt oder von einer Mikrowellenerzeugungseinrichtung für den ersten Vakuumbehälter abgezweigt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Leistung, insbesondere Mikrowellenleistung, in dem zweiten Vakuumbehälter unabhängig von der Mikrowellenleistung in dem ersten Vakuumbehälter erzeugt oder von einer Mikrowellenerzeugungseinrichtung für den ersten Vakuumbehälter abgezweigt wird.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird/werden der Inhalt und/oder die Wand des zweiten Vakuumbehälters zumindest zeitweilig während der Anschlusstrocknung gekühlt oder geheizt.
Zweckmäßigerweise wird zum Erzeugen des Vakuums oder vakuumähnlichen Zustands in dem ersten Vakuumbehälter und zum Erzeugen des Vakuums oder vakuumähnlichen Zustands in dem zweiten Vakuumbehälter eine einzige Vakuumerzeugungseinrichtung verwendet. Mit anderen Worten ist in dieser besonderen Ausführungsform ein und dieselbe Vakuumerzeugungseinrichtung zur Erzeugung des Vakuums in den ersten und zweiten Vakuumbehältern vorgesehen.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt das Überführen des erstgetrockneten Guts aus dem ersten Vakuumbehälter in den zweiten Vakuumbehälter durch Schwerkraft.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass nach der Anschlusstrocknung das Gut in einen vakuumevakuierten oder vakuumähnlich evakuierten dritten Vakuumbehälter, der durch ein zweites Vakuumabsperrorgan von dem zweiten Vakuumbehälter getrennt ist, nach Öffnen des zweiten Vakuumabsperrorgans überführt und nach Schließen des zweiten Vakuumabsperrorgans einer weiteren Anschlusstrocknung in dem dritten Vakuumbehälter, vorzugsweise mittels Mikrowellen, unterzogen wird.
Vorteilhafterweise umfasst die -Vakuummehrbehälteranlage mindestens einen weiteren Mikrowellen-Generator und mindestens ein Mikrowellen-Einkoppelelement, das von dem mindestens einen Mikrowellen-Generator gespeist wird und in den Innenraum des zweiten Vakuumbehälters mündet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Vakuummehrbehälteranlage mindestens ein weiteres Mikrowellen-Einkoppelelement umfasst, das von dem mindestens einen Mikrowellen-Generator des ersten Vakuumbehälters gespeist wird und in den zweiten Vakuumbehälter mündet.
Vorteilhafterweise ist die Vakuumsteuer- bzw. -regeleinrichtung gestaltet, um auch das Vakuum in dem zweiten Vakuumbehälter zu steuern bzw. zu regeln.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Vakuumbehälter nebeneinander angeordnet sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Vakuumbehälter übereinander angeordnet sind.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der erste Vakuumbehälter über dem zweiten Vakuumbehälter angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der erste Vakuumbehälter eine obere Guteinlass- und eine untere Gutauslassöffnung, in der das erste Vakuumabsperrorgan angeordnet ist, auf.
Vorteilhafterweise umfasst die Vakuummehrbehälteranlage eine nichtmetallische Trommel zur Aufnahme des zu trocknenden Guts, die in dem ersten Vakuumbehälter, vorzugsweise mittig, angeordnet und um eine im Wesentlichen horizontale Drehachse drehbar gelagert und an ihren Stirnseiten geschlossen ist sowie in ihrer Mantelfläche eine unverschlossene oder verschließbare Öffnung aufweist, sowie einen Antrieb, um die Trommel zu einer hin- und hergehenden Drehbewegung anzutreiben und die Öffnung wahlweise unter die Guteinlassöffnung oder die Gutauslassöffnung zu bringen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Vakuummehrbehälteranlage eine Kühleinrichtung, um den ersten und/oder den zweiten Vakuumbehälter steuerbar zumindest zeitweilig auf einer frei wählbaren Kühltemperatur zu halten, und eine Temperatursteuer- oder -regeleinrichtung zur Steuerung oder Regelung der Kühltemperatur umfasst.
Zweckmäßigerweise umfasst die Vakuummehrbehälteranlage eine Heizeinrichtung, um den ersten und/oder den zweiten Vakuumbehälter steuerbar zumindest zeitweilig auf einer frei wählbaren Heiztemperatur zu halten, und eine Temperatursteuer- oder -regeleinrichtung zur Steuerung oder Regelung der Heiztemperatur.
Schließlich kann der erste Vakuumbehälter ein größeres Volumen als der zweite Vakuumbehälter aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass durch Ankopplung von mindestens einem weiteren Vakuumbehälter und durch die Verwendung eines Vakuumabsperrorgan zwischen den beiden Vakuumbehältern kein Brechen eines Vakuums vor Durchführung einer Anschlusstrocknung (ggf. Endtrocknung) erforderlich ist und zudem die Zeitdauer für die gesamte Trocknung verringert bzw. maximal halbiert werden kann, da in den beiden Vakuumbehältern zeitlich parallel getrocknet werden kann. Selbst bei empfindlichem Gut lassen sich Textur und/oder Form und/oder Farbe auch als flüchtige Bestandteile, wie z. B. Aromen, Vitamine und Antioxidantien, während der Trocknung erhalten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt:
1 einen Teil einer Vakuummehrbehälteranlage gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 einen Teil einer Vakuummehrbehälteranlage gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 eine Grafik zu Trocknungsverläufen.
Die 1 zeigt einen Teil einer Vakuummehrbehälteranlage 10 zur Mikrowellen-Vakuumtrocknung von stückigem, pulverförmigen oder granulatförmigen Gut 12. Die Mikrowellen-Vakuummehrbehälteranlage 10 umfasst einen oberen ersten Vakuumbehälter (Mikrowellen-Vakuumbehälter) 14. Zum ersten Mikrowellen-Vakuumbehälter 14 gehört eine Vakuumsteuer- oder -regeleinrichtung (nicht gezeigt) zur Steuerung bzw. Regelung des Vakuums in dem ersten Vakuumbehälter, eine Vakuumerzeugungseinrichtung (nicht gezeigt), mindestens einen Mikrowellen-Generator (nicht gezeigt) und mindestens ein Mikrowellen-Einkoppelelement (nicht gezeigt), das von dem Mikrowellen-Generator gespeist wird und in den Innenraum 16 des ersten Vakuumbehälters 14 mündet. Des Weiteren weist die Vakuummehrbehälteranlage 10 einen unteren zweiten Vakuumbehälter (Mikrowellen-Vakuumbehälter) 18 auf, der mit dem ersten Vakuumbehälter 14 über ein erstes Vakuumventil 20 in Fluid- bzw. Gut/Produktverbindung bringbar ist. Genauer gesagt ist der erste Vakuumbehälter 14 senkrecht über dem zweiten Mikrowellen-Vakuumbehälter 18 angeordnet, sodass die Stellfläche für die gleich bleibt, da der zweite Vakuumbehälter 18 unter dem ersten Vakuumbehälter 14 unter gebracht ist. Insbesondere weist der erste Vakuumbehälter 14 eine obere Guteinlassöffnung 22, die über ein Vakuumabsperrorgan 24 verschließbar ist, und eine untere Gutauslassöffnung 26 auf, die mit einer oberen Guteinlassöffnung 28 des zweiten Mikrowellen-Vakuumbehälters 18 über das dazwischen angeordnete Vakuumabsperrorgan 20 in Fluidverbindung steht. Der Begriff „Fluidverbindung“ soll in dieser Anmeldung auch eine Verbindung zur Überführung von z. B. stückigem Material bzw. Gut/Produkt umfassen.
Oberhalb der Guteinlassöffnung 22 des ersten Vakuumbehälters befindet sich noch ein Trichter 30 zum Nachfüllen von zu trocknendem Gut.
Überraschenderweise wurde herausgefunden, dass der zweite Vakuumbehälter 18 benutzt werden kann, um eine Endtrocknung des Guts 12 sowohl ohne als auch mit Mikrowellenunterstützung (aktiv/passiv) durchzuführen.
Wenn im zweiten Vakuumbehälter 18 keine Mikrowellen zur Endtrocknung verwendet werden, so wäre zum Beispiel eine Wandheizung von Vorteil, damit die Endtrocknung durch konduktiven Wärmeeintrag beschleunigt wird. Allerdings dürfen dabei circa 40ºC nicht überschritten werden, damit das Produkt nicht geschädigt wird.
Das Vakuumabsperrorgan 20 ermöglicht, dass das Gut nach Abschluss einer Haupttrocknung in dem ersten Vakuumbehälter 14 durch eine mikrowellentransparente Trommel 32 zur Aufnahme des zu trocknenden Guts 12, die in dem ersten Vakuumbehälter 14 mittig angeordnet und um eine im Wesentlichen horizontale Drehachse drehbar gelagert sowie an ihren Stirnseiten geschlossen ist sowie in ihrer Mantelfläche eine unverschlossene oder verschließbare Öffnung 34 aufweist und über einen Antrieb (nicht gezeigt) zu einer hin- und herdrehenden Drehbewegung antreibbar und mit ihrer Öffnung 34 wahlweise unter die Guteinlassöffnung 22 und die Gutauslassöffnung 26 bringbar ist, durch das geöffnete Vakuumabsperrorgan 20 in den zweiten Vakuumbehälter 18 geschleust wird. Danach wird das Vakuumabsperrorgan 20 geschlossen. Das Gut 12 bleibt in der Endtrocknung im Vakuum, während das Vakuum des ersten Vakuumbehälters 14 gebrochen wird und in den ersten Mikrowellen-Vakuumbehälter 14 neues feuchtes Gut gegeben werden kann. Dies kann wahlweise beispielsweise über eine neue vorbereitete Trommel (nicht gezeigt) oder über einen Vorlagebehälter mit dem Vakuumabsperrorgan 24 erfolgen.
Die Restfeuchte des Guts nach der Haupttrocknung variiert mehr oder weniger stark in Abhängigkeit von der Konsistenz der Rohware. Diese Unterschiede werden in der Endtrocknung überraschenderweise verkleinert und homogenisiert. Vorteilhafterweise sollte die Endtrocknung genauso lange wie die Haupttrocknung dauern und zeitlich parallel ablaufen, um einen besonders großen zeitlichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik zu haben. Somit ist bei jedem Gut ein günstiger Übergangspunkt von der Haupttrocknung zur Endtrocknung festzulegen. Die Größe des zweiten Vakuumbehälters 18 wird in der Regel kleiner als die Größe des ersten Vakuumbehälters 14 sein. Typischerweise beträgt sie weniger als 50 % und liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis 30 % der Größe des ersten Vakuumbehälters 14. Ebenso ist gemäß einer besonderen Ausführungsform die Mikrowellenleistung in dem zweiten Vakuumbehälter 18 wesentlich geringer als die installierte Mikrowellenleistung für den ersten Vakuumbehälter 14. Sie beträgt typischerweise weniger als 40 % der Mikrowellenleistung im ersten Vakuumbehälter und liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 20 % der Mikrowellenleistung im ersten Vakuumbehälter 14.
Der zweite Mikrowellen-Vakuumbehälter 18 kann elektrisch beheizt sein. Es gibt aber auch Anwendungen im Bereich Puffing, bei denen der zweite Vakuumbehälter 18 gekühlt wird, um das gepuffte Produkt, welches mit beispielsweise ca. 50–60°C aus dem ersten Vakuumbehälter 14 kommt, möglichst schnell bei niedrigen Temperaturen zu stabilisieren und zu verfestigen. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird die Wand 36 des zweiten Vakuumbehälters 18 gekühlt, z. B. auf 5°C. Mit der vorangehend beschriebenen Vakuummehrbehälteranlage 10 kann ein Verfahren zur Mikrowellen-Vakuumtrocknung, insbesondere Mikrowellengefriertrocknung von stückigem, pulverförmigen oder granulatförmigen Gut, insbesondere empfindlichen Gut, wie z. B. Beeren, Früchte und Gemüse, gemäß einer besonderen Ausführungsform beispielsweise wie folgt durchgeführt werden:

0. Vor dem Anfahren der Vakuummehrbehälteranlage 10 sind die ersten und zweiten Mikrowellen-Vakuumbehälter 14 und 18 leer.
1. Die Trommel 32 des ersten Vakuumbehälters 14 wird mit Gut 12 aus dem Trichter 30 bei geöffnetem Vakuumabsperrorgan 24 durch die Guteinlassöffnung 22 beladen.
2. Der erste Vakuumbehälter 14 wird geschlossen und mittels der Vakuumerzeugungseinrichtung (von der nur beispielhaft eine Pumpe 38 gezeigt ist) ins Vakuum gebracht (insbesondere auch unter den Tripelpunkt für Gefriertrocknung).
3. Durchführen einer Haupttrocknung in dem ersten Vakuumbehälter 14, z. B. von 85 % auf 15 % Restfeuchte, z. B. in 2 bis 4 Stunden bei z. B. maximaler Mikrowellenleistung. Die Temperatur des Guts steigt typischerweise in der Flüssigkeitsphase auf beispielsweise 40–50°C an und bei der Gefriertrocknung typischerweise auf –10°C bis 0°C an.
4. Das Vakuumabsperrorgan 20 (z. B. ein Scheibenventil) wird geöffnet. Die Trommel 32 wird um 180° gedreht und das Gut fällt/rutscht über die Gutauslassöffnung 26 und die Guteinlassöffnung 28 in den zweiten Vakuumbehälter 18.
5. Die Trommel 32 im ersten Vakuumbehälter 14 wird in die Nullposition zurückgedreht und das Vakuumventil 20 wird wieder geschlossen. Das Vakuum im ersten Vakuumbehälter 14 wird gebrochen. Das Vakuum im zweiten Vakuumbehälter 18 bleibt bestehen.
6. Die Trommel 32 im ersten Vakuumbehälter 14 wird wieder befüllt (wahlweise z. B. über einen Vorlagebehälter oder über den Austausch der Trommel mit neuem Gut). Danach wird der erste Vakuumbehälter 14 wieder ins Vakuum gefahren und beginnt erneut eine Haupttrocknung.
7. Während der unter Ziffer 6 genannten Haupttrocknung ist die Endtrocknung in dem zweiten Vakuumbehälter 18 ebenfalls aktiv. Die Haupttrocknung findet in der bewegten Trommel 32 in dem ersten Vakuumbehälter 14 statt, während das Gut bei der Endtrocknung wahlweise über z. B. eine Trommel (nicht gezeigt) oder über eine Schnecke (nicht gezeigt) bewegt wird. Die Bewegung erfolgt vorzugsweise so, dass das Gut einen guten thermischen Kontakt zur Wand 36 des zweiten Vakuumbehälters 18 hat (Heizen oder Kühlen).

Das vorangehend beschriebene 2-stufige Konzept kann grundsätzlich auch noch mit weiteren Stufen erweitert werden.
Die Mikrowellenleistung im zweiten Vakuumbehälter 18 kann wahlweise über einen eigenen Mikrowellen-Generator eingekoppelt werden (aktiv) oder auch über einen z. B. einen Mikrowellenblende (nicht gezeigt) aus dem ersten Vakuumbehälter 14 (passiv).
Folgende Vorteile lassen sich erzielen:

1. Gute Wirtschaftlichkeit, da die Haupttrocknung in einem großen ersten Vakuumbehälter mit maximaler Mikrowellenleistung betrieben werden kann und die Endtrocknung in einem kleineren Vakuumbehälter synchron zur Haupttrocknung läuft, wobei das Gut immer unter Vakuum gehalten wird.
2. Die Stellfläche der Anlage bleibt gleich, da der zweite Vakuumbehälter baulich kompakt unter dem ersten Vakuumbehälter untergebracht wird.
3. Gemäß einer besonderen Ausführungsform benutzen beide Vakuumbehälter die gleiche Vakuumerzeugungseinrichtung.
4. Das untere „Endtrocknungssystem“ kann mit leichter Mikrowellenstrahlung des oberen „Haupttrocknungssystems“ mitversorgt werden oder z. B. einen oder mehrere kleine eigene Mikrowellen-Generatoren bekommen. Das hängt im Wesentlichen von den Produkten und/oder davon ab, wie viel Energie in der Endtrocknung noch erforderlich ist.

2 zeigt einen Teil einer Vakuummehrbehälteranlage 40, die sich von der in der 1 gezeigten Vakuummehrbehälteranlage durch einen dritten Vakuumbehälter (Mikrowellen-Vakuumbehälter) 42 unterscheidet. Der dritte Vakuumbehälter lässt sich durch ein Vakuumabsperrorgan 44 vom zweiten Vakuumbehälter 18 trennen.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

10: Vakuummehrbehälteranlage
12: Gut
14: erster Vakuumbehälter
16: Innenraum
18: zweiter Vakuumbehälter
20: Vakuumabsperrorgan
22: Guteinlassöffnung
24: Vakuumabsperrorgan
26: Gutauslassöffnung
28: Guteinlassöffnung
30: Trichter
32: Trommel
34: Öffnung
36: Wand
38: Pumpe
40: Vakuummehrbehälteranlage
42: dritter Vakuumbehälter
44: Vakuumabsperrorgan

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009057411 B4 [0001]
DE 102007055488 B4 [0002]

Claims

Verfahren zur Mikrowellen-Vakuumtrocknung, insbesondere Mikrowellen-Gefriertrocknung, von stückigem, pulverförmigem oder granulatförmigem Gut (12), insbesondere empfindlichem Gut, wie zum Beispiel Beeren, Früchte und Gemüse, umfassend: – Geben von zu trocknendem Gut in einen ersten Mikrowellen (14), – Erzeugen eines Vakuums oder vakuumähnlichen Zustands in dem ersten Vakuumbehälter (14), – Durchführen einer Ersttrocknung, insbesondere Haupttrocknung, des Guts (12), mittels Mikrowellen, – Überführen des erstgetrockneten Guts (12) in einen vakuumevakuierten oder vakuumähnlich evakuierten zweiten Vakuumbehälter (18), der durch ein erstes Vakuumabsperrorgan (20) von dem ersten Mikrowellen-Vakuumbehälter (14) getrennt ist, nach Öffnen des ersten Vakuumabsperrorgan (20), und – nach Schließen des ersten Vakuumabsperrorgan (20) Durchführen einer Anschlusstrocknung, insbesondere Endtrocknung, des Guts (12) in dem zweiten Vakuumbehälter (18), vorzugsweise mittels Mikrowellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Durchführen einer Anschlusstrocknung des Guts (12) in dem zweiten Vakuumbehälter (18) neues zu trocknendes Gut (12) in den ersten Mikrowellen-Vakuumbehälter (14) gegeben, ein Vakuum oder vakuumähnlicher Zustand in dem ersten Vakuumbehälter (14) erzeugt und dann eine Ersttrocknung des Guts (12) in dem ersten Vakuumbehälter (14) mittels Mikrowellen zeitlich synchron mit der Anschlusstrocknung in dem zweiten Vakuumbehälter (18) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zu trocknende Gut (12) gefroren ist und das Erzeugen eines Vakuums oder vakuumähnlichen Zustands ein Absenken des Drucks in dem ersten Vakuumbehälter (14) unterhalb des Tripelpunkts von Wasser bei Sublimationstemperaturen kleiner –5°C.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Vakuumbehälter (14) ein geringeres Volumen als der zweite Vakuumbehälter (18) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Anschlusstrocknung eine geringere Leistung, insbesondere Mikrowellenleistung, als zur Ersttrocknung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leistung, insbesondere Mikrowellenleistung, in dem zweiten Vakuumbehälter (18) unabhängig von der Mikrowellenleistung in dem ersten Vakuumbehälter (14) erzeugt oder von einer Mikrowellenerzeugungseinrichtung für den ersten Vakuumbehälter (14) abgezweigt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Inhalt und/oder die Wand (36) des zweiten Vakuumbehälters (18) zumindest zeitweilig während der Anschlusstrocknung gekühlt oder geheizt wird/werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zum Erzeugen des Vakuums oder vakuumähnlichen Zustands in dem ersten Vakuumbehälter (14) und zum Erzeugen des Vakuums oder vakuumähnlichen Zustands in dem zweiten Vakuumbehälter (18) eine einzige Vakuumerzeugungseinrichtung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Überführen des erstgetrockneten Guts (12) aus dem ersten Vakuumbehälter (14) in den zweiten Vakuumbehälter (18) durch Schwerkraft erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach der Anschlusstrocknung das Gut (12) in einen vakuumevakuierten oder vakuumähnlich evakuierten dritten Vakuumbehälter (42), der durch ein zweites Vakuumabsperrorgan (44) von dem zweiten Vakuumbehälter (18) getrennt ist, nach Öffnen des zweiten Vakuumabsperrorgan (44) überführt und nach Schließen des zweiten Vakuumabsperrorgan (44) einer weiteren Anschlusstrocknung in dem dritten Vakuumbehälter (42), vorzugsweise mittels Mikrowellen, unterzogen wird.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) zur Mikrowellen-Vakuumtrocknung, insbesondere Mikrowellen-Gefriertrocknung, von stückigem, pulverförmigem oder granulatförmigem Gut (12), insbesondere empfindlichem Gut, wie zum Beispiel Beeren, Früchte, und Gemüse, umfassend – einen ersten Vakuumbehälter (14), wobei dem ersten Vakuumbehälter (14) eine Vakuumsteuer- oder -regeleinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Vakuums in dem ersten Vakuumbehälter (14), mindestens ein Mikrowellen-Generator und mindestens ein Mikrowellen-Einkoppelelement, das von dem mindestens einen Mikrowellen-Generator gespeist wird und in den Innenraum des ersten Vakuumbehälters (14) mündet, zugeordnet sind, – einen zweiten Vakuumbehälter (18), der mit dem ersten Vakuumbehälter (14), vorzugsweise lösbar, verbunden ist, und – ein erstes Vakuumabsperrorgan (20) zwischen den ersten und zweiten Vakuumbehältern (14; 18) zum bedarfsweisen Trennen der Innenräume der ersten und zweiten Vakuumbehälter (14; 18).
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach Anspruch 11, ferner umfassend mindestens einen weiteren Mikrowellen-Generator und mindestens ein Mikrowellen-Einkoppelelement, das von dem mindestens einen Mikrowellen-Generator gespeist wird und in den Innenraum des zweiten Vakuumbehälters (18) mündet.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach Anspruch 11, ferner umfassend mindestens ein weiteres Mikrowellen-Einkoppelelement, das von dem mindestens einen Mikrowellen-Generator des ersten Vakuumbehälters (14) gespeist wird und in den zweiten Vakuumbehälter (18) mündet.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Vakuumsteuer- bzw. -regeleinrichtung gestaltet ist, um auch das Vakuum in dem zweiten Vakuumbehälter (18) zu steuern bzw. zu regeln.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der erste und der zweite Vakuumbehälter (14; 18) nebeneinander angeordnet sind.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der erste und der zweite Vakuumbehälter (14; 18) übereinander angeordnet sind.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach Anspruch 16, wobei der erste Vakuumbehälter (14) über dem zweiten Vakuumbehälter (18) angeordnet ist.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach Anspruch 17, wobei der erste Vakuumbehälter (14) eine obere Guteinlass- (22) und eine untere Gutauslassöffnung (26), in der das erste Vakuumabsperrorgan (20) angeordnet ist, aufweist.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, ferner umfassend eine nichtmetallische Trommel (32) zur Aufnahme des zu trocknenden Guts (12), die in dem ersten Vakuumbehälter (14), vorzugsweise mittig, angeordnet und um eine im Wesentlichen horizontale Drehachse drehbar gelagert und an ihren Stirnseiten geschlossen ist sowie in ihrer Mantelfläche eine unverschlossene oder verschließbare Öffnung (34) aufweist, sowie einen Antrieb, um die Trommel (32) zu einer hin- und hergehenden Drehbewegung anzutreiben und die Öffnung (34) wahlweise unter die Guteinlassöffnung (22) oder die Gutauslassöffnung (26) zu bringen.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, ferner umfassend eine Kühleinrichtung, um den ersten und/oder den zweiten Vakuumbehälter (18) steuerbar zumindest zeitweilig auf einer frei wählbaren Kühltemperatur zu halten, und eine Temperatursteuer- oder -regeleinrichtung zur Steuerung oder Regelung der Kühltemperatur.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 20, ferner umfassend eine Heizeinrichtung, um den ersten (14) und/oder den zweiten Vakuumbehälter (18) steuerbar zumindest zeitweilig auf einer frei wählbaren Heiztemperatur zu halten, und eine Temperatursteuer- oder -regeleinrichtung zur Steuerung oder Regelung der Heiztemperatur.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 21, wobei der erste Vakuumbehälter (14) ein größeres Volumen als der zweite Vakuumbehälter (18) aufweist.
Vakuummehrbehälteranlage (10; 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 21, ferner umfassend einen dritten Vakuumbehälter (42), der mit dem zweiten Vakuumbehälter (18), vorzugsweise lösbar, verbunden ist, und ein zweites Vakuumabsperrorgan (44) zwischen den zweiten und dritten Vakuumbehältern (18; 42) zum bedarfsweisen Trennen der Innenräume der zweiten und dritten Vakuumbehälter (18; 42).