DE102018121453A1 - Verfahren zur Temperaturbehandlung von Schüttgütern in einem Drehrohr mit wenigstens einer Infrarotlichteinheit - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Temperaturbehandlung von Schüttgütern (20) in einem Drehrohr (1) mit wenigstens einer Infrarotlichteinheit (2) umfasst wenigstens folgende Schritte:a) Einbringen von Schüttgut in das Drehrohr (1), welches an seiner Innenwandung mit wenigstens einem Mischelement versehen ist und in dessen Innenraum kein wesentlicher Differenzdruck in Bezug auf die Umgebungsatmosphäre herrscht;b) Durchführen einer Wärmebehandlung des Schüttguts durch wenigstens eine im Zentrum des Drehrohrs (1) angeordnete, elektrische Infrarotlichteinheit (2), deren Lichtkegel (3) auf die auf das Innenwandung des Drehrohrs (1) aufliegende Schüttgutbett (20) gerichtet ist,c) Austragen des Schüttguts aus dem Drehrohr (1);Zusätzlich wird Wasserdampf auf die Oberfläche des Schüttguts (20) geleitet. Der Dampf (7) wird durch ein Düsenrohr (4) in den Innenraum des Drehrohrs (1) eingeleitet, wobei das Düsenrohr (4) mit seinen Dampfdüsen im Lichtkegel (3) der Infrarotlichteinheit (2) und außerhalb des vom Schüttgut (20) bedeckten Innenraumquerschnitts des Drehrohrs (1) angeordnet ist. Der Dampf (7) wird durch die Infrarotlichteinheit (2) nach-erhitzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturbehandlung von Schüttgütern in einem Drehrohr mit wenigstens einer Infrarotlichteinheit, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Ein solches Verfahren ist in DE 10 2013 223 929 A1 sowie WO 2015/ 067255 A1 beschrieben. Demnach eignet sich ein Infrarot- Drehrohrtrockner sehr gut für die Keimreduzierung von getrockneten Nahrungsmittelrohstoffen wie z.B. Gemüse, Kräutern, Gewürzen, Pilzen, Tee, Nüssen sowie getrockneten Futtermitteln. Die Verwendung des Drehrohrs ermöglicht sowohl einen Batchbetrieb wie einen kontinuierlichen Durchlaufbetrieb. Diese Wirkung wird insbesondere durch die zeitweise Einsprühung von Wasser verstärkt. Das im Drehrohr permanent durch die Rotation, und zusätzlich durch die ins Schüttgutbett eingreifenden Mischelemente, bewegte Produkt wird durch Wärme des Infrarotlichts sehr schnell auf eine definierte Temperatur gebracht und eine bestimmte Zeit auf dieser Temperatur gehalten. Gleichzeitig kann auf diesem Temperaturniveau ein feiner Wassernebel oder Sattdampf eingesprüht werden. Dieses Verfahren ist zur Sterilisierung vieler Nahrungsmittel gut wirksam, da durch die Zugabe von Wasser eine längere Behandlungszeit möglich ist und die Sterilisations- und Pasteurisierungswirkung stärker begünstigt wird, als dies bei einer reinen Erwärmung mit Infrarotlicht möglich wäre. Denn im letzteren Fall können Oberflächentemperaturen von 140° bis 170° C auftreten, wodurch oberflächliche Verbrennungen am Produkt auftreten können. Durch die Wasserzugabe wird die eingebrachte Wärmenergie nicht nur auf die mit Infrarotlicht beleuchtete Oberfläche der Nahrungsmittelpartikel gebracht, sondern auch in darunter liegende Schichten. Die Temperatur am Produkt wird durch die Wassereinspeisung auf etwa 135° C begrenzt, wodurch eine Überhitzung vermieden wird. Diese Temperatur liegt im Bereich der Ultrahocherhitzung die z. B. zur Pasteurisierung von Milch angewandt wird. Allerdings hat sich gezeigt, dass die genannte Temperatur nicht immer ausreichend ist, um sporenbildende Bakterien abzutöten, insbesondere auf grobporigen Substraten wie schwarzem Pfeffer.
  • Eine grundsätzlich mögliche Temperaturerhöhung durch eine wesentliche Druckerhöhung in einem Autoklaven, wie sie in Dampfsterilisatoren u.a. im medizinischen Bereich angewandt wird, kommt für den großindustriellen Einsatz bei der Trocknung und Wärmebehandlung von großen Mengen an Schüttgütern jedoch oftmals aus wirtschaftlichen Gründen nicht in Betracht.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, unter Verwendung des bekannten teiloffenen Drehrohrs, und damit ohne einen wesentlichen Differenzdruck zur Umgebungsatmosphäre, eine wirksame Entkeimung von Schüttgütern im Hinblick auf sporenbildende Bakterien zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, Dampf einzubringen, und zwar in einer bestimmten Zone. Nach der Erfindung wird der Dampf nicht direkt ins Schüttgutbett eingespeist, sondern eng darüber. Außerdem werden die Austrittsdüsen so platziert, dass der Dampf im Lichtkegel der Infrarotlichteinheiten ausströmt. Die Wahl von Dampf statt Wasser und die Platzierung der Dampfdüsen sind die wesentlichen Merkmale der Erfindung.
  • Indem Dampf statt Wasser eingedüst wird, entfallen die im bekannten Verfahren anfallenden Wärmeverluste aufgrund der Verdampfungsenthalpie des Wassers, welche ursächlich für die oben genannte Temperaturbegrenzung des herkömmlichen Prozesses ist.
  • Mit der Positionierung im Infrarotlicht wird erreicht, dass der ausströmende Dampf im Infrarotlicht auf ein höheres Temperaturniveau gebracht wird, und zwar schon während er durch die Dampfleitung strömt, denn die Dampfleitung befindet sich auch im Lichtkegel, so dass die Dampfleitung aufgeheizt wird und darüber der in ihr geführte Dampf aufgeheizt wird. Erst recht erfolgt die weitere Aufheizung nachdem der Dampf aus den Dampfdüsen in Richtung des Schüttguts strömt. Es findet also eine „Überhitzung“ in dem Sinne statt, dass der Dampf nach dem erfindungsgemäßen Verfahren heißer ist als er theoretisch nach dem Austritt aus einer beliebigen, nicht zusätzlich erwärmten Dampfleitung und der damit einhergehenden Entspannung auf einen niedrigeren Druck wäre. Um jedoch eine Abgrenzung zum Fachterminus des überhitzten Dampfes zu schaffen, wird bei der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens von einer Nach-Erhitzung gesprochen.
  • Durch das Einbringen von nach-erhitztem Dampf wird die Entkeimungswirkung deutlich verstärkt, und insbesondere wird die Abtötung sporenbildender Keime erreicht. Schüttgut, wenn gehäckselte Lebensmittel behandelt werden, wie Kräuter, Gewürze, Früchte, Nüsse, Saaten, Tee, Pilzen und/oder Wurzeln. Insbesondere bei bekanntermaßen hoch keimbelasteten Gewürzen wie schwarzem Pfeffer und Vanilleschoten wird eine wirksame Sterilisierung bei relativ kurzen Durchlaufzeiten erreicht.
  • Der nach-erhitzte Dampf erwärmt beim Auftreffen die Oberfläche der Schüttgutpartikel schockartig auf hohe Temperaturen. Zugleich ist die spezifische Wärmekapazität der Dampfmenge, die in Kontakt mit der Oberfläche des Schüttgutbetts kommt, im Vergleich zu der spez. Wärmekapazität der behandelten Feststoffpartikel relativ gering, so dass eine Abkühlung und ggf. auch in geringen Maßen eine Kondensation des Dampfes erfolgt, wenn der Dampf in das Schüttgutbett gelangt, aber der Dampf bewirkt keine tiefergehende Überhitzung des Produkts.
  • Durch die Verwendung des Infrarotdrehrohrs mit den innenliegenden Misch elementen sind stets wechselnde Lagen des Schüttguts dem Einfluss des heißen Dampfes zusätzlich zum Infrarotlicht ausgesetzt. Es werden also immer wieder lokale Erhitzungen mit hohen Temperaturen von bis zu 190°C in den oberflächennahen Schichten, in denen die Bakterien angesiedelt sind, erreicht, wobei aber anschließend - wenn die zuvor unter Dampfeinfluss stehenden Partikel nach der Umwälzung wieder in tieferen Schichten des Schüttgutbetts liegen - eine Abkühlung auf ein Niveau erreicht wird, bei dem keine Produktschädigungen eintreten.
  • Mit dem eingespeisten Dampf und den Infrarotlichteinheiten stehen zwei unabhängige Wärmequellen zur Verfügung, die im Durchlaufbetrieb axial und/oder zeitlich nacheinander in unterschiedlicher Weise genutzt werden können, und im Batchbetrieb zeitlich nacheinander.
  • In jedem Fall kann das Schüttgut zunächst ausschließlich durch die Infrarotlichteinheiten auf ein Temperaturniveau jenseits des Siedepunkts von Wasser gebracht werden, oder zumindest sehr nah daran. Damit wird eine zu weitgehende Kondensation von Dampf beim Kontakt mit dem Schüttgut vermieden, denn eine starke Befeuchtung würde auf dem sich anschließenden weiteren Weg der Wärmebehandlung wieder zu starken Wärmeverlusten infolge der Verdampfungsenthalpie des Wassers führen, die zu der bereits beschriebenen Begrenzung der am Schüttgut wirksamen Prozesstemperatur auf ein nicht ausreichendes Niveau führen würde. Die Vorerwärmung des Schüttguts mit Infrarotlicht vor dem Beginn der Dampfeinspeisung vermeidet dies.
  • Um sehr hartnäckige Keime zu bekämpfen, kann es vorteilhaft sein, gesättigten oder sogar überhitzten Dampf im bekannten technischen Sinne einzuspeisen, wobei also Wasser lediglich im gasförmigen Aggregatzustand vorliegt und frei von Wassertröpfchen ist. Dieser strömt aus den Dampfdüsen auf das Schüttgutbett und steigt von dort im Drehrohr nach oben, wo er ggf. abgesaugt wird, um Kondensation im Innenraum des Drehrohrs zu vermeiden. Der Strömungsweg des Dampfes liegt vollständig oder zumindest größtenteils im Lichtkegel der Infrarotlichteinheiten. Aufgrund der bereits von vornherein gegebenen Überhitzung des Dampfes und einer fortwährenden Wärmezufuhr nach dem Austritt aus den Düsen bleibt der überhitzte Dampf frei von Wassernebel, und jede Kondensation am Schüttgut kann vermieden werden.
  • Da überhitzter Dampf frei von Luft und damit von Sauerstoff ist, kann er auch für sauerstoffempfindliche Produkte eingesetzt werden, die ansonsten z. B. in Stickstoffatmosphäre behandelt werden.
  • Ein weiterer Effekt der Behandlung von Produkten mit Infrarotlicht und nach-erhitztem Dampf besteht darin, dass Fremdgeruch drastisch reduziert oder charakteristischer, unangenehmer Eigengeruch ganz entfernt wird.
  • Überraschenderweise wurde herausgefunden, dass das erfindungsgemäße Verfahren, das ursprünglich für die Entkeimung von Nahrungsmitteln konzipiert ist, auch sehr wirksam für die Behandlung von Schüttgutpartikel aus Kunststoff im Recyclingprozess ist, insbesondere zur Beseitigung von Fremd- und Eigengeruch, der von anhaftenden organisch-aromatischen Stoffen stammt. flüchtige Verunreinigungen durch migrierte Substanzen enthält. Als Schüttgut können insbesondere Partikel aus Thermoplastischen Kunststoffen, Thermoplastischen Elastomeren und Vulkanisaten (TPE / TPU / TPE-V) behandelt werden, welche Rückstände von Monomeren und Oligomeren oder andere flüchtige Verunreinigungen durch migrierte Substanzen enthalten.
  • Ein Beispiel dafür ist der typische Benzin- oder Dieselgeruch bei Kraftstoffkanistern oder -tanks aus Kunststoff. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung eignet sich also auch, um im Recycling von solchen Kraftstoffgebinden Anhaftungen zu beseitigen, ohne den Kunststoff aufzuschmelzen. Bei der Aufarbeitung von Kunststoffpartikeln kann bewusst eine stärkere Kondensation in dem Verfahren ermöglicht werden als bei der Nahrungsmittelbehandlung, so dass die abgelösten Stoffe in wässriger Lösung abgeschieden werden können.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht neben dem Drehrohr mit wenigstens einer Infrarotlichteinheit, die im lichten Querschnitt im Innenraum des Drehrohrs installiert ist, also deutlich abgesetzt von der Wandung ist, folgendes vor:
    • - Eine Dampf- Einströmvorrichtung mit mehreren Dampfdüsen ist fest oder schwenk-, schieb- oder klappbar im Infrarotlichtkegel positioniert, so dass der durch den Lichtkegel strömende Dampf nach-erhitzt wird.
    • - Eine Dampf- Einströmvorrichtung in Form einer Dampf-Lanze kann unterschiedlich lang gestaltet sein kann, um unterschiedliche Einströmzeiten im kontinuierlichen Drehrohr zu ermöglichen
    • - Teilstücke können abgesperrt werden, um unterschiedliche Phasen der Dampfbehandlung zu definieren und verschiedene Einwirkzeiten des Dampfes im kontinuierlichen Drehrohr zu realisieren.
    • - Vorzugsweise ist die sog. Dampflanze, welche die Dampfdüsen trägt, in einem unteren Bereich des Drehrohrs angeordnet. Aufgrund der Rotation und der Reibung mit der Innenwand steigt das Schüttbett im Drehrohr in eine schräge Lage an, das heißt, während der Rotation liegt die Mitte des Schüttgutbetts nicht auf einer 6-Uhr-Position, sondern eher bei 6 bis 8 Uhr bzw. 4 bis 6 Uhr, je nach Drehrichtung und Betrachtungsrichtung. Die Dampflanze wird dann bevorzugt am Rand des Schüttgutbetts bei der unteren 6-Uhr-Position angebracht. Der Dampf steigt von dort auf.
    • - Sehr vorteilhaft ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, ein sogenanntes Airshield einzusetzen und dessen Luftströmung auf das Schüttgutbett zu richten. Dabei handelt es sich um ein leistungsstarkes Gebläse, das üblicherweise die Infrarotlichteinheiten vor lokaler Überhitzung und Verschmutzung mit Staubpartikeln aus dem behandelten Schüttgut schützt. Indem die Luftströmung des Airshields auf die Oberfläche des Schüttgutbettes ausgerichtet wird, wird der aus der Dampflanze austretende Dampf auf die schräge Oberfläche des Schüttgutbetts gedrückt anstatt senkrecht nach oben aufzusteigen. Damit wird die Wirksamkeit des Dampfes für die Behandlung des Schüttguts deutlich erhöht.
  • Hinsichtlich der Verfahrensführung kann eine Anpassung an das jeweils behandelte Produkt insbesondere durch folgende Parameter oder Maßnahmen erfolgen:
    • - Im kontinuierlichen Durchlaufbetrieb erfolgt eingangs des Drehrohrs zunächst eine Aufheizung alleine mit Infrarotlicht, bevor über eine längere axiale Strecke eine Beaufschlagung mit Dampf erfolgt.
    • - Das Produkt wird für eine Zeit zwischen 1 min und 25 min unter gleichzeitiger Einwirkung von Infrarotlicht und Dampf auf einer Temperatur zwischen 90°C und 220°C gehalten, insbesondere für 10 min bis 20 min bei 150°C bis 200°C.
    • - Über den axialen Verlauf im Drehrohr können sich Phasen der kombinierten Behandlung mit Infrarot und Dampf und Phasen reiner Infrarotlichtbehandlung abwechseln; beide Wärmequellen sind zumindest abschnittsweise unabhängig voneinander zu betreiben.
    • - Das Produkt kann vor und/ oder nach der Dampfeinströmung mit einem Wassernebel beaufschlagt werden. Hierbei ist eine sorgfältige Abwägung hinsichtlich der Natur des behandelten Produkts vorzunehmen. Bei Kunststoffen etwa ist ein Wassernebel vorteilhaft, weil es weniger auf hohe Temperaturen im Prozess ankommt als auf eine vollständige Abscheidung der Anhaftungen und weil die Störstoffe vorteilhaft in wässriger Lösung ausgetragen werden können. Bei Nahrungsmitteln hingegen kann aufgebrachtes Wasser im Infrarotlicht verdampfen und zu einem Dampfstoßeffekt führen. Wenn Wasser am Ende der Behandlung aufgebracht wird, bewirkt es eine Abkühlung und Rückbefeuchtung, um wieder den ursprünglichen Wassergehalt einzustellen.
  • Ein beispielhafter Prozessablauf zur Sporenabtötung in Vanille oder Pfeffer sieht vor, dass das Produkt zunächst im Infrarotdrehrohr bei gleichzeitiger Wassereinsprühung in 3 min bis 25 min, typischerweise etwa 12 min, auf Temperaturen zwischen 50°C und 150°C erhitzt wird. Anschließend wird das Produkt mit Infrarotlicht bei gleichzeitigem Einströmen von Dampf in das Produktbett auf Temperaturen zwischen 100°C und 220°C erhitzt und unter Infrarotlicht und Dampfeinströmung für 1 min bis 20 min auf diesem Temperaturniveau gehalten. Anschließend kann das Produkt bei reduzierter Infrarotlichtleistung mit einem Wassernebel besprüht und abgekühlt werden.
  • Ein beispielhafter Prozessablauf zur drastischen Reduzierung des charakteristischen Eigengeruches im Kunststoffbereich besteht im Aufheizen von Kunststoff- Schüttgut wie beispielsweise einem thermoplastischen Elastomer/vulkanisiert (TPE-V) mittels Infrarotlichteinheiten im kontinuierlich beschickten und rotierenden Drehrohr auf eine Temperatur zwischen 70°C und 150°C. Anschließend wird das bewegte Schüttgut für 8 min bis 25 min in diesem Temperaturbereich mit nach-erhitztem Dampf behandelt und anschließend abgekühlt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
    • 1 eine Infrarot-Drehrohreinheit in einer schematischen Schnittansicht;
    • 2 ein Diagramm mit einem Temperaturverlauf über der Zeit gemäß einer ersten beispielhaften Verfahrensführung und
    • 3 ein Diagramm mit einem Temperaturverlauf über der Zeit gemäß einer zweiten beispielhaften Verfahrensführung.
  • Die 1 zeigt eine Infrarot-Drehrohreinheit 10 in einer schematischen Schnittansicht. Sie umfasst im wesentlich ein rotierbares Drehrohr 1, das an seinem Umfang einen geschlossenen Mantel aufweist, und eine im lichten Querschnitt darin angeordnete Infrarotlichteinheit 2, die Infrarotlicht in einem Lichtkegel 3 abstrahlt. Der Lichtkegel 3 ist auf ein Schüttgutbett 20 gerichtet, das im unteren Bereich des Drehrohrs 1 auf der Innenwand aufliegt. Mischelemente und Förderelemente wie ein Schneckensteg sorgen für ständige Umwälzung und Förderung, sind aber hier nicht dargestellt. Die Rotationsrichtung ist durch den Blockpfeil angedeutet. Die Rotation führt durch die Wandreibung zu einer schrägen Ausrichtung des Schüttgutbetts 20. Sowohl der Lichtkegel 3 wie auch eine durch die Pfeile 6 angedeutete Luftströmung eines Airshields 5 sind senkrecht auf die Schüttgutoberfläche ausgerichtet. Aus einer Dampflanze 4, die über ihrer Länge mehrere Dampfdüsen aufweist, tritt Dampf 7 aus. Die Luftströmung 6 des Airshields 5 drückt den austretenden Dampf 7 auf die Oberfläche des Schüttguts und verhindert, dass der Dampf 7 aufgrund seiner im Vergleich zur Lufttemperatur im Inneren des Drehrohrs 1 deutlich höheren Temperatur und somit geringeren Dichte senkrecht nach oben aufsteigt.
  • In dem Diagramm nach 2 ist die Temperatur über der Zeit gemäß einer ersten beispielhaften Verfahrensführung aufgetragen.
  • Beginnend am Zeitpunkt to wird das Produkt in einer Zeitphase Δt1 bis auf eine Basistemperatur erwärmt wird. In einer anschließenden Zeitphase Δt2 wird durch das Eindüsen von Dampf ein weiterer Anstieg der Temperatur erreicht. Bach den Phasen Zeitphase Δt1 , Δt2 ist die Aufheizphase beendet und es schließt sich die eigentliche Behandlungsphase über einen Zeitraum Δt3 an, in der die hohe Temperatur gehalten wird. Der Vergleich zeigt, dass die durch Eindüsung von Dampf erreichbare Behandlungstemperatur deutlich höher ist, als die nach dem bekannten Verfahren erreichte Haltetemperatur. Die ab Beendigung der Dampfzufuhr und Abschaltung des Infrarotlichts gemessene Abkühlzeit Δt4 vom hohen Temperaturniveau ist nicht viel höher im Vergleich zur Abkühlung von dem niedrigeren Temperaturniveau.
  • In 3 ist die Temperatur über der Zeit aufgetragen, aber gemäß einer anderen beispielhaften Verfahrensführung. Hierbei wird das Produkt von Beginn zum Zeitpunkt t0 an mit Dampf beaufschlagt wird, und innerhalb einer kurzen Zeitspanne Δt1' wird bereits eine deutlich höhere Spitzentemperatur gegenüber dem Stand der Technik erreicht. Bei beiden Verfahren wird durch die zusätzliche Dampfeindüsung im Prozess das Produkt nicht geschädigt, und zwar trotz deutlich höherer Endtemperatur.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013223929 A1 [0002]
    • WO 2015/067255 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Temperaturbehandlung von Schüttgütern (20) in einem Drehrohr (1) mit wenigstens einer Infrarotlichteinheit (2), mit wenigstens folgenden Schritten: a) Einbringen von Schüttgut in das Drehrohr (1), welches an seiner Innenwandung mit wenigstens einem Mischelement versehen ist und in dessen Innenraum kein wesentlicher Differenzdruck in Bezug auf die Umgebungsatmosphäre herrscht; b) Durchführen einer Wärmebehandlung des Schüttguts durch wenigstens eine im Zentrum des Drehrohrs (1) angeordnete, elektrische Infrarotlichteinheit (2), deren Lichtkegel (3) auf die auf das Innenwandung des Drehrohrs (1) aufliegende Schüttgutbett (20) gerichtet ist, c) Austragen des Schüttguts aus dem Drehrohr (1); dadurch gekennzeichnet, dass zur Wärmebehandlung zusätzlich Wasserdampf auf die Oberfläche des Schüttguts (20) geleitet wird, wobei der Dampf (7) durch wenigstens ein mit mehreren Dampfdüsen versehenes Düsenrohr (4) in den Innenraum des Drehrohrs (1) eingeleitet wird, wobei das Düsenrohr (4) mit seinen Dampfdüsen im Lichtkegel (3) der Infrarotlichteinheit (2) und außerhalb des vom Schüttgut (20) bedeckten Innenraumquerschnitts des Drehrohrs (1) angeordnet ist, und wobei der Dampf (7) durch die Infrarotlichteinheit (2) nach-erhitzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand der Dampfdüsen zum Schüttgut (20) das 0,1fache bis 2,0fache der Schneckensteghöhe eines auf der Innenwand des Drehrohrs (1) angebrachten Schneckenstegs beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf (7) durch die Infrarotlichteinheit (2) innerhalb des im Lichtkegel (3) befindlichen Teils des durchströmten Düsenrohrs (4) nach-erhitzt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Düsenrohr (4) ausgeströmte Dampf (7) durch die Infrarotlichteinheit (2) über seine Austrittstemperatur an den Dampfdüsen hinaus nach-erhitzt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Dampfes (7) an der Oberfläche des Schüttgutbetts (20) mehr als 150°C beträgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Dampfdüsen überhitzter Dampf (7) eingeleitet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Dampf (7) Wasser auf das Schüttgutbett (20) gegeben wird, wobei die Austrittsdüsen einer Wasserleitung oberhalb des Lichtkegels (3) der Infrarotlichteinheit (2) angeordnet sind.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schüttgut (20) gehäckselte Lebensmittel verwendet werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Schüttgut (20) mit organisch-aromatischen Verbindungen behaftete Kunststoffpartikel behandelt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Schüttgut (20) Partikel aus Thermoplastischen Vulkanisaten (TPE-V / TPV) verwendet werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1178769B (de) 1960-09-27 1964-09-24 Smidth & Co As F L Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von weissem Zement in einem Drehrohrofen
JP2932428B2 (ja) * 1996-03-28 1999-08-09 八木 俊一 被乾燥物の乾燥方法とその装置
KR100478006B1 (ko) * 2002-07-22 2005-03-23 영산만산업주식회사 남은 음식물을 이용한 사료 및 그 제조방법
DE102005010005A1 (de) * 2005-03-04 2006-12-28 Nunner, Dieter Vorrichtung und Verfahren zur Beschichtung von Kleinteilen
CN101126596A (zh) * 2006-08-16 2008-02-20 丛繁滋 可用于食品药品生产的微波真空冷冻干燥设备
KR101455384B1 (ko) * 2007-10-19 2014-11-12 박원도 자동 덖음기
DE102010029591B4 (de) * 2010-06-01 2012-11-22 Kreyenborg Verwaltungen Und Beteiligungen Gmbh & Co. Kg Filtereinrichtung für hochviskose Medien
RU2013155322A (ru) * 2011-05-13 2015-06-20 Нфм Вэлдинг Инджинирс, Инк. Улучшенная обезвоживающая машина и способ
KR101094497B1 (ko) * 2011-08-08 2011-12-19 주식회사 에너지닥터 저염도에서 항균 및 원적외선을 방사하는 소금, 그 제조장치 및 그 제조방법
FR3007120A1 (fr) * 2013-06-14 2014-12-19 Carolina Marchante Dispositif de sechage de matieres plastiques, et unite de traitement de matieres plastiques comprenant un tel dispositif de sechage
DE102013223929A1 (de) 2013-11-08 2015-05-28 Ps: Perfect Solutions Gmbh, Trading / Consulting Verfahren zur Dekontamination von Nahrungs- und/oder Futtermittelschüttgut
CN105716397A (zh) * 2014-12-02 2016-06-29 登封德盛耐火材料有限公司 一种快速均匀烘干耐火材料的设备
CN106070545A (zh) * 2016-07-27 2016-11-09 上海海洋大学 一种果蔬强化热激处理的装置及方法

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