DE112018000387T5

DE112018000387T5 - Vakuumtrocknungsvorrichtung und Vakuumtrocknungsverfahren

Info

Publication number: DE112018000387T5
Application number: DE112018000387.6T
Authority: DE
Inventors: Makoto Miura; Takuya Morikawa; Norihisa Takada; Tsuyoshi Yoshimoto; Takashi Hanamoto; Yoichi OHINATA
Original assignee: National Univ Corp Iwate Univ; Ulvac Inc; Iwate University NUC
Current assignee: National Univ Corp Iwate Univ; Ulvac Inc; Iwate University NUC
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: WO2018147361A1; TW201835515A; CN110352327B; DE112018000387B4; US10627160B2; US20190360748A1; CN110352327A; JP6513299B2; JPWO2018147361A1

Abstract

[Ziel] Bereitstellung einer Vakuumtrocknungsvorrichtung und eines Vakuumtrocknungsverfahrens, die eine gute Trocknungseffizienz aufweisen.
[Lösung] Die Kammer 110 hat einen Einlass 114 und einen Auslass 115 und weist einen Behandlungsraum auf, der in der Lage ist, Nahrung 111 aufzunehmen. Eine Dampfzuleitung 161 ist mit dem Einlass 114 verbunden und so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, Dampf in den Behandlungsraum zu liefern. Die Evakuierungsleitung 162 ist mit dem Auslass 115 verbunden und so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, den Behandlungsraum zu evakuieren. Die Zirkulationsleitung 163 ist außerhalb der Kammer 110 bereitgestellt und bewirkt, dass Dampf vom Auslass 115 zum Einlass 114 zirkuliert. Die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 ist in der Zirkulationsleitung 163 bereitgestellt und weist eine Druckaufbaueinrichtung 131 auf, die den Dampf auf einen ersten Druck bringt, sowie einen Erhitzer 132, der den auf den ersten Druck gebrachten Dampf erhitzt.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Technologie betrifft eine Vakuumtrocknungsvorrichtung und ein Vakuumtrocknungsverfahren, die beispielsweise auf die Produktion von getrockneter Nahrung angewendet werden können.
Stand der Technik
Das Patentdokument 1 offenbart eine Technologie, bei der Nahrung in eine hermetisch abgedichtete Vorrichtung gegeben wird und die Nahrung dadurch getrocknet wird, dass die Nahrung unter einer druckreduzierten Atmosphäre, die durch eine Vakuumpumpe erzeugt wird, zirkulierender warmer Luft ausgesetzt wird.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentdokumente
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5311248
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Im Patentdokument 1 besteht jedoch das Problem, das Feuchtigkeit, die aus der getrockneten Nahrung entfernt wird, kondensiert und innerhalb der Vorrichtung verbleibt, und somit bei einem Dampfpartialdruck innerhalb der Vorrichtung ein Ausgleich stattfindet und ausgehend von einem solchen ausgeglichenen Zustand das Trocknen nicht voranschreitet. Es ist nicht möglich, eine effiziente Nahrungstrocknung durchzuführen.
Angesichts der oben genannten Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Technologie, eine Vakuumtrocknungsvorrichtung und ein Vakuumtrocknungsverfahren bereitzustellen, die eine gute Trocknungseffizienz aufweisen.
Lösung des Problems
Eine Vakuumtrocknungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie, mit der das oben genannte Ziel erreicht werden soll, weist eine Kammer, eine Dampfzuleitung, eine Evakuierungsleitung, eine Zirkulationsleitung und eine Druckaufbau- und Erhitzungseinheit auf.
Die Kammer hat einen Einlass und einen Auslass und weist einen Behandlungsraum auf, der in der Lage ist, Nahrung aufzunehmen.
Die Dampfzuleitung ist mit dem Einlass verbunden und ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, Dampf in den Behandlungsraum zu liefern.
Die Evakuierungsleitung ist mit dem Auslass verbunden und ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, den Behandlungsraum zu evakuieren.
Die Zirkulationsleitung ist außerhalb der Kammer bereitgestellt und bewirkt, dass Dampf vom Auslass zum Einlass zirkuliert.
Die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit ist in der Zirkulationsleitung bereitgestellt und weist eine Druckaufbaueinrichtung auf, die den Dampf auf einen ersten Druck bringt, sowie einen Erhitzer, der den auf den ersten Druck gebrachten Dampf erhitzt.
Mit der Vakuumtrocknungsvorrichtung zirkuliert überhitzter Dampf bzw. Heißdampf mit einem Druck, der niedriger ist als ein Atmosphärendruck, in der Kammer, in der Nahrung aufgenommen ist. Darin enthaltene Feuchtigkeit erreicht nicht den Sättigungsdampfdruck, und somit wird die in der Nahrung enthaltene Feuchtigkeit entfernt. Daher wird das Trocknen für kurze Zeit durchgeführt. Ferner kann Heißdampf beim Atmosphärendruck bei einer beliebigen Temperatur von 100°C oder darunter in einem Gaszustand vorliegen, und somit kann ein Trocknen bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden. Ferner ist die Wärmeenergie, die erforderlich ist, um Dampf in einen Überhitzungszustand zu bringen, aufgrund der Druckreduzierung auf oder unter den Atmosphärendruck niedriger als bei einem normalen Druck. Andererseits wird Dampf in einem Zustand, in dem Dampf durch die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit auf den ersten Druck gebracht worden ist, erhitzt, und somit kann eine Erhitzung des Dampfes für kurze Zeit effizient durchgeführt werden. Daher kann eine Nahrungstrocknungsvorrichtung bereitgestellt werden, die eine gute Trocknungseffizienz aufweist.
Die Konfiguration der Druckaufbaueinrichtung ist nicht besonders beschränkt, und die Druckaufbaueinrichtung ist beispielsweise so konfiguriert, dass sie eine erste Pumpe und einen Strömungskanaldurchmesserbegrenzer aufweist. In diesem Fall ist der Erhitzer zwischen der ersten Pumpe und dem Strömungskanaldurchmesserbegrenzer bereitgestellt.
Somit wird durch Konzentrieren von Dampf innerhalb des Erhitzers eine Wirkung bereitgestellt, dass eine Erhitzungseffizienz für Dampf erhöht wird.
Ferner kann in diesem Fall die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit eine Steuerung aufweisen, welche die erste Pumpe und/oder den Strömungskanaldurchmesserbegrenzer gemäß einem Druck des Erhitzers steuert.
Somit wird eine Dampfkonzentration innerhalb des Erhitzers konstant gehalten, und somit kann eine stabile Erhitzung durchgeführt werden.
Ferner kann in diesem Fall die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit ferner ein Auf-Ventil aufweisen, das Dampf aus der Vorrichtung ausbringt, wenn ein Druck des Dampfes, der von der Druckaufbaueinrichtung unter Druck gesetzt wird, einen zweiten Druck erreicht, der höher ist als der erste Druck.
Somit kann die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit geschützt werden.
Die Konfiguration der Evakuierungsleitung ist nicht besonders beschränkt, und die Evakuierungsleitung ist beispielsweise so konfiguriert, dass sie aufweist: eine zweite Pumpe, die Gas innerhalb des Behandlungsraums aus der Vorrichtung nach außen ausbringt, eine Kühleinheit, die zwischen dem Auslass und der zweiten Pumpe bereitgestellt ist und den Dampf kondensiert, und ein Ventil, das zwischen dem Auslass und der Kühleinheit vorgesehen ist und die Evakuierungsleitung selektiv auf solche Weise öffnet und schließt, dass ein Druck des Behandlungsraums konstant gehalten wird.
Ein Vakuumtrocknungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Evakuierungsschritt, einen ersten Einleitungsschritt, einen Ausbringungsschritt, einen Erhitzungsschritt und einen zweiten Einleitungsschritt auf.
Im Evakuierungsschritt wird eine Kammer evakuiert, in der Nahrung aufgenommen ist.
Im ersten Einleitungsschritt wird Heißdampf in die Kammer eingeleitet.
Im Ausbringungsschritt wird Heißdampf in einem Behandlungsraum aus der Kammer ausgebracht.
Im Erhitzungsschritt wird der ausgebrachte Heißdampf in einem unter Druck gesetzten Zustand erhitzt.
Im zweiten Einleitungsschritt wird der erhitzte Heißdampf in die Kammer eingeleitet.
Der Erhitzungsschritt ist nicht besonders beschränkt, und der Erhitzungsschritt schließt beispielsweise einen Druckaufbauschritt, in dem im ersten Einleitungsschritt ausgebrachter Heißdampf auf einen ersten Druck gebracht wird, und einen Erhitzungsschritt, in dem erhitzter Heißdampf, der auf den ersten Druck gebracht worden ist, erhitzt wird, ein.
Ferner kann in diesem Fall der Erhitzungsschritt ferner einen Drucksteuerungsschritt einschließen, in dem eine Steuerung durchgeführt wird, um zu verhindern, dass ein Druck von Heißdampf, der im Druckaufbauschritt unter Druck gesetzt worden ist, einen zweiten Druck übersteigt, der höher ist als der erste Druck.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Technologie möglich, eine Nahrungstrocknungsvorrichtung mit guter Trocknungseffizienz und ein Betriebsverfahren dafür bereitzustellen.
Man beachte, dass die hier beschriebenen Wirkungen nicht notwendigerweise beschränkend sind und dass eine beliebige von den in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Wirkungen bereitgestellt werden kann.
Figurenliste

[1] Ein Funktionsblockschema, das eine Schaltkreiskonfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2] Eine Skizze, die ein Beispiel für eine Kreislaufkonfiguration einer Dampferzeugungseinheit von 1 zeigt.
[3] Eine Skizze, die ein Beispiel für eine Kreislaufkonfiguration einer Druckreduzierungseinheit von 1 zeigt.
[4] Ein Ablaufschema, das eine Blanchier- und Sterilisierungsbehandlung in der Ausführungsform zeigt.
[5] Ein Zeitschema einer Vakuumtrocknungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
[6] Ein Ablaufschema, das eine Heißdampftrocknungsbehandlung in der Ausführungsform zeigt.
[7] Ein Diagramm, das schematisch einen Zustandsübergang während einer Zeit zeigt, in der Heißdampf in einer Zirkulationsleitung einmal in der Heißdampftrocknungsbehandlung zirkuliert.
[8] Eine Skizze, die ein Beispiel für eine Vorrichtungskonfiguration einer Trocknungsvorrichtung für Nahrung gemäß einem modifizierten Beispiel für die Ausführungsform zeigt.

Ausführungsweise(n) der Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
<Vorrichtungskonfiguration>
1 zeigt eine Kreislaufkonfiguration einer Vakuumtrocknungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Vakuumtrocknungsvorrichtung 1 eine Kammer 110, eine Dampferzeugungseinheit 140, eine Druckreduzierungseinheit 120 und eine Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 auf. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Vakuumtrocknungsvorrichtung 1 ferner eine Dampfzuleitung 161, eine Evakuierungsleitung 162 und eine Zirkulationsleitung 163 auf.
Die Kammer 110 weist einen Einlass 114 und einen Auslass 115 auf und weist einen Behandlungsraum auf, der in der Lage ist, Nahrung 111 aufzunehmen. Die Kammer 110 weist ferner einen Trocknungsboden 112, auf dem die Nahrung 111 angeordnet wird, einen ummantelten Erhitzer 113 und einen Ablass 116 auf. Die Kammer 110 ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, den Behandlungsraum unter einer Atmosphäre zu halten, deren Druck wie vorgegeben gesenkt worden ist. Man beachte, dass die Kammer 110 auch eine Tür oder einen Deckel (nicht gezeigt)) aufweist, und dass die Tür oder der Deckel (nicht gezeigt) verwendet wird, um die Nahrung 111 aus der Kammer 110 zu nehmen und die Nahrung 111 in die Kammer 110 einzubringen.
Während eines Trocknungsprozesses für die Nahrung 111 erzeugt der ummantelte Erhitzer 113 Wärme auf solche Weise, dass Spannung an das interne Erhitzungselement angelegt wird, und fügt Gas und der Nahrung 111 im Behandlungsraum innerhalb der Kammer 110 Wärmeenergie hinzu. Die Nahrung 111 wird mit Heißdampf getrocknet, der durch die Zirkulationsleitung 163 zirkuliert. Beim Trocknen wird Verdampfungswärme (latente Wärme aus der Verdampfung von enthaltener Feuchtigkeit) aus der Nahrung 111 entfernt.
Der ummantelte Erhitzer 113 fügt durch Erzeugen von Wärme bei beispielsweise etwa 30°C bis 40°C fühlbare Wärme zu der Nahrung 111 hinzu und fördert die Verdampfung von Feuchtigkeit aus der Nahrung 111. Die Einrichtung, mit welcher der Nahrung 111 fühlbare Wärme hinzugefügt wird, ist nicht auf den ummantelten Erhitzer 113 beschränkt. Zusätzlich dazu kann auch eine Einrichtung zur Erhöhung der Temperatur der die Kammer 110 bildenden Wand selbst über eine Heizspirale oder dergleichen verwendet werden, um dadurch der Nahrung 111 fühlbare Wärme hinzuzufügen.
Der Ablass 116 dient dem Ausbringen von kondensiertem Wasser, das in der Kammer 110 erzeugt wird, Gas im Rohr aus der Vorrichtung. Der Ablass 116 ist unterhalb der Kammer 110 bereitgestellt. Der Ablass 116 weist ein Ablassventil 1161 auf. Das Ablassventil 1161 dient auch als Entlüftungsventil. Man beachte, dass eine Konfiguration verwendet werden kann, mit der ein Öffnen/Schließen des Ablassventils 1161 von einer Steuerung 133 gesteuert werden kann. Ferner kann ein Wasserrückgewinnungsmechanismus an einem Ausbringungsziel des Ablasses 116 bereitgestellt werden.
Die Dampfzuleitung 161 ist mit dem Einlass 114 der Kammer 110 verbunden und ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, Dampf in den Behandlungsraum der Kammer 110 zu liefern. Die Dampfzuleitung 161 wird von einem Strömungskanal 157, der mit der Dampferzeugungseinheit 140 in Verbindung steht, und einem Strömungskanal 158, der einen Teil der Zirkulationsleitung 163 bildet, gebildet. Eine Position, an der die Dampfzuleitung 161 mit der Kammer 110 verbunden ist, d.h. eine Position, wo der Einlass 114 bereitgestellt ist, ist an einem oberen Abschnitt oder einer unteren Wandoberfläche der Kammer 110 eingestellt.
Die Evakuierungsleitung 162 ist mit dem Auslass 115 der Kammer 110 verbunden und ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, den Behandlungsraum der Kammer 110 zu evakuieren. Die Evakuierungsleitung 162 wird von einem Strömungskanal 153, der einen Teil der Zirkulationsleitung 163 bildet, und einem Strömungskanal 154, der mit der Druckreduzierungseinheit 120 in Verbindung steht, gebildet.
Die Zirkulationsleitung 163 ist außerhalb der Kammer 110 bereitgestellt und bewirkt, dass Dampf vom Auslass 115 zum Einlass 114 zirkuliert. Die Zirkulationsleitung 163 wird vom Strömungskanal 153, von einem Strömungskanal 155, einem internen Strömungskanal der Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130, einem Strömungskanal 156 und vom Strömungskanal 158 gebildet.
Die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 ist in der Zirkulationsleitung 163 bereitgestellt und weist die Druckaufbaueinrichtung 131, die Dampf unter Druck setzt, einen Erhitzer 132, der den unter Druck gesetzten Dampf erhitzt, und die Steuerung 133 auf. In dieser Ausführungsform weist die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130, wie in 1 gezeigt ist, eine Druckaufbaupumpe 1311 (eine erste Pumpe), die mit dem Strömungskanal 155 zu verbinden ist, als spezifisches Beispiel für die Druckaufbaueinrichtung 131 auf, sowie ein Durchlassventil 1313, das mit dem Strömungskanal 156 zu verbinden ist. Dann ist der Erhitzer 132 zwischen der Druckaufbaupumpe 1311 und dem Durchlassventil 1313 bereitgestellt.
Die Druckaufbaupumpe 1311 saugt Dampf an, der im Strömungskanal 155 vorhanden ist, und bringt den angesaugten Dampf zum Erhitzer 132 aus, nachdem sie den angesaugten Dampf unter Druck gesetzt hat. Daher dient die Druckaufbaupumpe 1311 als Druckdifferenzerzeugungsquelle, die eine Druckdifferenz vor und nach dem Strömungskanal erzeugt, der sich durch diese Pumpe erstreckt, und dient als Startpunkt für die Gaszirkulation in der Zirkulationsleitung 163.
Die Konfiguration der Druckaufbaupumpe 1311 ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann eine trockene Pumpe verwendet werden. Durch die Verwendung der trockenen Pumpe kann die Sterilisierung leicht durchgeführt werden und die Wartungsfreundlichkeit ist verbessert. Die Druckaufbaupumpe 1311 kann ferner so konfiguriert sein, dass sie in der Lage ist, die UpM zu steuern. In dieser Ausführungsform werden die UpM eines Motors 1312, der die Druckaufbaupumpe 1311 antreibt, gemäß einem von der Steuerung 133 empfangenen Signal unterschiedlich gesteuert. Die Steuerung der UpM des Motors 1312 ermöglicht eine Steuerung der Evakuierungsfähigkeit der Druckaufbaupumpe 1311.
Das Durchlassventil 1313 ist in der Mitte eines Strömungskanals, der sich vom Erhitzer 132 zum Strömungskanal 156 erstreckt, oder auf dem Strömungskanal 156 bereitgestellt. Hier ist das Durchlassventil 1313 ein Beispiel für einen Strömungskanaldurchmesserbegrenzer mit einer Funktion einer vorübergehenden oder kontinuierlichen Verengung eines Strömungskanaldurchmessers der Zirkulationsleitung 163. Das Durchlassventil 1313 ist günstigerweise ein Ventil, das in der Lage ist, den Öffnungsgrad zwischen 0 % und 100 % auf stufenlose Weise zu verstellen.
Die Konfiguration des Strömungskanaldurchmesserbegrenzers ist nicht speziell auf das Durchlassventil beschränkt. Zum Beispiel kann ein manuelles Ventil verwendet werden, das zwischen vollständig offen und halb offen umschaltet. Wie in 1 gezeigt ist, wird in dieser Ausführungsform ein elektrisches variables Ventil verwendet, das in der Lage ist, den Strömungskanaldurchmesser anzupassen. Das Durchlassventil 1313 steuert den Strömungskanaldurchmesser unterschiedlich gemäß einem von der Steuerung 133 empfangenen Signal. Da der Strömungskanaldurchmesser proportional zu einem Ventilationsvolumen ist, kann die Strömungsrate von Gas, das hinter dem Durchlassventil 1313 durch die Zirkulationsleitung 163 strömt (z.B. die Strömungsrate von in die Kammer 110 strömendem Dampf oder Gas), durch unterschiedliches Steuern des Strömungskanaldurchmessers auf diese Weise auf eine beliebige Strömungsrate gesteuert werden.
Die Steuerung 133 steuert die Druckaufbaupumpe 1311 und/oder das Durchlassventil 1313 auf eine Weise, die von einem Druck des Erhitzers 132 abhängt. Die Steuerung 133 kann ferner dafür ausgelegt sein, ein noch zu beschreibendes Auf-Ventil 1323 zu steuern. Die Steuerung 133 überwacht einen Innendruck des Erhitzers 132 und sendet Signale an den Motor 1312, das Durchlassventil 1313, das Auf-Ventil 1323 und dergleichen, um diese zu steuern.
Die Konfiguration der Steuerung 133 ist nicht beschränkt. Zum Beispiel kann die Steuerung 133 durch Zusammenwirken eines eingebetteten Betriebssystems und einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) implementiert werden.
Der Erhitzer 132 weist ein Heizelement 1321, eine Heizungssteuerung 1322, das Auf-Ventil 1323 und einen Abfluss 1324 auf. Die Konfiguration des Heizelements 1321 ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel muss das Heizelement 1321 nur Wärme durch Anregung erzeugen, wenn es mit Spannung beaufschlagt wird, und die Wärme auf ein Medium (einen Strom) innerhalb des Wärmeerzeugungsabschnitts 132 übertragen. Die Heizungssteuerung 1322 wird beispielsweise von einer Leistungsversorgung gebildet, die zu vorgegebenen Zeiten Spannung an das Heizelement 1321 anlegt. Die Heizungssteuerung 1322 kann von der Steuerung 133 gesteuert werden. Das Auf-Ventil 1323 fungiert als Entlastungsventil, das geöffnet wird, wenn der Innendruck des Erhitzers 132 einen vorgegebenen Druck (einen zweiten Druck) überschreitet. Der Abfluss 1324 bringt kondensiertes Wasser aus der Vorrichtung aus, das erzeugt werden kann, wenn Heißdampf, der durch den Strömungskanal 155 strömt, von der Druckaufbaueinrichtung 131 komprimiert wird.
2 ist ein Beispiel für eine Kreislaufkonfiguration der Dampferzeugungseinheit 140. Wie in der Figur gezeigt ist, weist die Dampferzeugungseinheit 140 einen Kessel 141 und ein Durchlassventil 142 auf. Der Kessel 141 hat beispielsweise die Funktion, Wasser bei normalem Druck sieden zu lassen. Das Durchlassventil 142 liefert Dampf, der vom Kessel 141 erzeugt wird, in den Strömungskanal 157.
3 ist ein Beispiel für eine Kreislaufkonfiguration der Druckreduzierungseinheit 120. Wie in der Figur gezeigt ist, weist die Druckreduzierungseinheit 120 eine Vakuumpumpe 121 (eine zweite Pumpe), eine Kühleinheit 124, ein erstes Ventil 122, ein zweites Ventil 123, einen Drucksensor 125 und eine Zeitsteuereinrichtung 126 auf. Die Druckreduzierungseinheit 120 weist ferner einen Strömungskanal 1272, einen Strömungskanal 1274, einen Strömungskanal 1241 und dergleichen als Strömungskanäle auf, die eine Verbindung zwischen dem Strömungskanal 154 und der Vakuumpumpe 121 herstellen.
Die Druckreduzierungseinheit 120 weist eine erste Evakuierungsleitung 1621 und eine zweite Evakuierungsleitung 1622 als Evakuierungsleitung 162 auf. Die Evakuierungsleitung 162 verzweigt sich an einem Strömungskanalverzweigungspunkt 1271 des Strömungskanals 154 in die erste Evakuierungsleitung 1621 und die zweite Evakuierungsleitung 1622.
Die erste Evakuierungsleitung 1621 wird vom Strömungskanal 1272, der das erste Ventil 122 einschließt, und vom Strömungskanal 1274 gebildet. Das erste Ventil 122 kann von einem manuellen Ventil gebildet werden. In dieser Ausführungsform wird das erste Ventil 122 von einem elektrischen offenen/geschlossenen Ventil gebildet, das von der Zeitsteuereinrichtung 126 zu steuern ist.
Die zweite Evakuierungsleitung 1622 wird von einem Strömungskanal 1231, der das zweite Ventil 123 einschließt, dem Strömungskanal 1241, der die Kühleinheit 124 und ein drittes Ventil 1242 einschließt, und dem Strömungskanal 1274 gebildet. Die erste Evakuierungsleitung 1621 und die zweite Evakuierungsleitung 1622 sind an einem Strömungskanalmündungspunkt 1273 miteinander verbunden. Das dritte Ventil 1242 kann von einem manuellen Ventil gebildet werden. In dieser Ausführungsform wird das dritte Ventil 1242 von einem elektrischen Auf/Zu-Ventil gebildet, das von der Zeitsteuereinrichtung 126 zu steuern ist.
Das zweite Ventil 123 wird gemäß einem binären High/Low-Erfassungssignal, das vom Drucksensor 125 ausgegeben wird, selektiv zu und auf gesteuert.
Der Drucksensor 125 ist im Strömungskanal 154 bereitgestellt. Die Position, wo der Drucksensor 125 bereitgestellt wird, ist nicht besonders beschränkt. Der Drucksensor 125 kann an jeder Position bereitgestellt werden, solange der Drucksensor 125 einen Druck des Behandlungsraums innerhalb der Kammer 110 erfassen kann. Zum Beispiel kann die Position, wo der Drucksensor 125 bereitgestellt wird, eine Position innerhalb der Kammer 110 sein, kann eine Position am Strömungskanal 153 sein oder kann eine Position am Strömungskanal 155 sein.
Wenn der Drucksensor 125 erfasst, dass der Druck des Behandlungsraums der Kammer 110 den vorgegebenen Wert überschreitet, empfängt das zweite Ventil 123 ein Signal, das vom Drucksensor 125 ausgegeben wird, und wird geöffnet, um die zweite Evakuierungsleitung 1622 durchlässig zu machen. Aufgrund der Durchlässigkeit der zweiten Evakuierungsleitung 1622 wird Dampf im Behandlungsraum der Kammer 110 durch die zweite Evakuierungsleitung 1622 aus der Vorrichtung ausgebracht. Der Dampf wird durch die Kühleinheit 124 in der Mitte der zweiten Evakuierungsleitung 1622 gekühlt und kondensiert. In einem Fall, wo die Vakuumpumpe 121 von einer Art ist, die keinen Dampf ausbringen kann, kann die Vakuumpumpe 121 beschädigt werden, wenn Dampf direkt in die Vakuumpumpe 121 strömt. Angesichts dessen wird bewirkt, dass Dampf durch die zweite Evakuierungsleitung 1622 strömt und durch die Kühleinheit 124 kondensiert wird. Demgemäß ist es möglich, die Vakuumpumpe 121 zu schützen. Zusätzlich dazu ist es auch möglich, zu verhindern, dass Dampf aus der Vorrichtung ausgebracht wird.
Wenn der Drucksensor 125 dagegen erfasst, dass der Druck des Behandlungsraums der Kammer 110 unter den vorgegebenen Wert sinkt, empfängt das zweite Ventil 123 ein Signal, das vom Drucksensor 125 ausgegeben wird, und wird geschlossen, um die zweite Evakuierungsleitung 1622 zu blockieren.
Der vorgegebene Wert in Bezug auf den Druck des Behandlungsraums der Kammer 110, der für eine Auf/Zu-Steuerung am zweiten Ventil 123 verwendet wird, ist ein Solldruck (ein dritter Druck) während einer Behandlung im Behandlungsraum der Kammer 110. Der Solldruck wird beispielsweise auf 1 bis 10 kPa eingestellt.
<Betrieb der Vorrichtung>
Im Folgenden wird ein Betrieb der Vakuumtrocknungsvorrichtungen 1 beschrieben, welche die oben beschriebenen Konfigurationen aufweist.
Ein typischer Betrieb der Vakuumtrocknungsvorrichtung 1 ist in zwei aufeinanderfolgende Phasen aufgeteilt. Die erste Phase ist eine Blanchier- und Sterilisierungsbehandlung zur Deaktivierung von Enzymen der Nahrung 111 und eine Hitzesterilisierung einer Oberfläche der Nahrung 111, einer inneren Wand der Kammer 110 und des Trocknungsbodens 112. Die zweite Phase ist eine Heißdampftrocknungsbehandlung zur Verbesserung einer Verzehrqualität und einer Haltbarkeit.
<Beschreibung der Blanchier- und
Sterilisierungsbehandlung>
4 ist ein Ablaufschema, das einen Prozess der Blanchier- und Sterilisierungsbehandlung zeigt. Dagegen ist 5 ein Zeitschema, das Zeiten zeigt, zu denen die jeweiligen Ventile, Pumpen und dergleichen der Vakuumtrocknungsvorrichtung 1 in dieser Ausführungsform arbeiten. Man beachte, dass der AUS-Zustand des Durchlassventils 1313 einen vollständig geöffneten Zustand (100 % Ventilation) bedeutet und der EIN-Zustand bedeutet, dass eine Strömungsratensteuerung der Strömungskanaldurchmesserbegrenzung und von Ventilationsgas in einem Bereich von 0 bis 100 % durchgeführt werden.
Wie in 4 gezeigt, wird als Anfangsschritt, in dem die getrocknete Nahrung unter Verwendung der Vakuumtrocknungsvorrichtung 1 aus der Nahrung 111 erhalten wird, die Nahrung in die Kammer gegeben (ST11). Wenn die Nahrung 111 in die Kammer 110 gegeben wird, weist das Innere der Kammer 110 eine normale Temperatur und einen normalen Druck auf. Alle Rohre können die Atmosphäre bei normaler Temperatur und normalem Druck enthalten. Ferner werden alle Ventile im Ausgangszustand gehalten. Der Ausgangszustand kann ein offener Zustand sein oder kann ein geschlossener Zustand sein. Wie bei T0 von 5 gezeigt ist, werden in dieser Ausführungsform alle Ventile außer dem Ablassventil 1161 und dem Durchlassventil 1313 gemeinsam im geschlossenen Zustand als dem Ausgangszustand gehalten.
Dann wird eine Erhöhung der Temperatur durch Aktivieren des Heizelements 1321 gestartet (ST12, T1). Ein Objekt, das erhitzt werden soll, ist Gas innerhalb des Erhitzers 132. Gas in der Zirkulationsleitung 163 zirkuliert im Uhrzeigersinn, wie von den Pfeilen von 1 gezeigt ist. Wenn Dampf, der bei ST13 eingeleitet wird, wobei es sich um die folgende Phase handelt, die Kammer 110 und den Strömungskanal 153 durchläuft, wird die Temperatur aufgrund dessen, dass die Wandoberfläche eine normale Temperatur aufweist, gesenkt. In diesem Schritt wird die Temperaturerhöhung im Erhitzer 132 auf solche Weise durchgeführt, dass die Temperatur eines Dampfes, der in der Kammer 110 zirkulieren gelassen wird, und die Temperatur von Dampf, der aus der Dampferzeugungseinheit 140 in die Kammer 110 eingeleitet wird, nicht voneinander getrennt werden.
Man beachte, dass ST12 gleichzeitig mit, parallel zu ST11 durchgeführt werden kann. Die Temperaturerhöhung des Schritts ST12 kann abgeschlossen werden, wenn die Nahrung in die Kammer eingebracht wird. Ferner kann gleichzeitig gemäß ST12 der ummantelte Erhitzer 113 aktiviert werden und die Wandoberflächen der Strömungskanäle 153, 155, 156, 157 und 158 können mit einem Erhitzer (nicht gezeigt) erwärmt werden. Die Aktivierung und dergleichen des ummantelten Erhitzers 113 weisen eine technische Bedeutung dahingehend auf, dass es in der Kammer 110 und der Zirkulationsleitung 163 kaum zu einer Kondensation kommt.
Als nächstes wird Dampf aus der Dampferzeugungseinheit 140 in die Kammer 110 eingeleitet (ST13). In dieser Ausführungsform wird das Durchlassventil 142 geöffnet (T2). Wenn das Ablassventil 1161 geöffnet wird, gelangt Dampf, der von der Dampferzeugungseinheit 140 erzeugt wird, durch die Dampfzuleitung 161 und kommt an der Kammer 110 an und strömt in diese hinein.
Bei ST13 wird die Druckaufbaupumpe 1311 aktiviert (T3). Durch die Aktivierung der Druckaufbaupumpe 1311 wird die Atmosphäre, die ursprünglich in das Rohr eingebracht wurde, durch Dampf ersetzt. Die Betriebsstärke der Druckaufbaupumpe 1131 kann sogar niedrig sein. Das heißt, es reicht aus, wenn die UpM des Motors 1312 niedrig sind. Durch Aktivieren der Druckaufbaupumpe 1311 beginnt Gas in die Zirkulationsleitung 163 zu strömen, und die Atmosphäre, die in den Strömungskanälen 153, 155, 156, 157 und 158 enthalten ist, wird durch Dampf an das Ausbringungsziel des Abflusses 116 gedrängt. Man beachte, dass in dieser Ausführungsform das Ventil in einem Strömungskanal, der sich von der Kammer 110 zur Zirkulationsleitung 163 erstreckt, nicht bereitgestellt ist und das Durchlassventil 1313 auch zu einer Zeit (T2) von ST13 im vollständig geöffneten Zustand ist.
Auf diese Weise wird die Zirkulationsleitung 163 mit Dampf gefüllt (ST14). Die Gaszusammensetzung um die Nahrung 111 ist in einem Zustand, in dem Dampf fast 100 % ausmacht. Auch wenn die Temperatur von Dampf, der einer konvektiven Wärmeübertragung auf die Nahrung 111 unterworfen werden sollte, auf eine Weise differiert, die von der Art und den Eigenschaften der Nahrung 111 abhängt, wird die Temperatur in dem beschriebenen Beispiel gemäß dieser Ausführungsform in der Nähe des Einlasses 114 der Kammer 110 auf etwa 80°C eingestellt. Nach ST14 wird Dampf für eine vorgegebene Zeit (von T1 bis T4) weiterhin zur Nahrung 111 geblasen. Falls Dampf um die Nahrung 111 zirkuliert oder die Temperatur der Oberfläche der Nahrung 111 unter der Dampftemperatur liegt, wird Wärme wegen einer Wärmeübertragung bei der Kondensation auf die Nahrung 111 übertragen, und die Temperatur der Nahrung 111 steigt rasch an.
Wie oben beschrieben wird in dieser Ausführungsform die Durchführung einer konvektiven Wärmeübertragung auf die Nahrung 111 für eine vorgegebene Zeit unter einer Dampfatmosphäre von fast 100 % und bei etwa 80°C fortgesetzt. Demgemäß kann die Hitzesterilisation der Oberfläche der Nahrung 111 durchgeführt werden. Ferner kann auch eine Deaktivierung von Enzymen (Blanchierung) der Nahrung 111 durchgeführt werden. Man beachte, dass als Temperatur eines Dampfes, der auf die Nahrung 111 geblasen wird, und die Länge (die vorgegebene Zeit von T1 bis T4) dieser Zeit günstigerweise eine optimale Temperatur und Länge gemäß der Art und den Eigenschaften der Nahrung 111 ausgewählt werden.
Falls eine vorgegebene Zeit nach der Einleitung des Dampfes in die Kammer 110 bei ST13 vergeht (ST15/JA), wird das Durchlassventil 142 der Dampferzeugungseinheit 140 geöffnet, um die Einleitung von Dampf auszusetzen (ST16, T4). Demgemäß wird die Blanchier- und Sterilisierungsbehandlung beendet und ein Vakuumpumpen in der Zirkulationsleitung 163 wird als Vorbereitung auf die Heißdampftrocknungsbehandlung, bei der es sich um die zweite Phase handelt, gestartet (ST17).
Um die Heißdampftrocknungsbehandlung durchzuführen, bei der es sich um die zweite Phase handelt, muss ein Betriebszustand der Vakuumtrocknungsvorrichtung 1 so eingestellt werden, dass er ein „stationärer Zustand“ ist. Was den „stationären Zustand“ betrifft, so wird der Druck von Gas zumindest innerhalb der Kammer 110 niedriger als der Atmosphärendruck eingestellt, wie weiter unten beschrieben wird. Nachdem das Ablassventil 1161 in den geschlossenen Zustand gebracht wurde, wird daher der Druck innerhalb der Zirkulationsleitung 163 durch die Druckreduzierungseinheit 120 reduziert (ST17, T5).
Es gibt keine Beschränkungen für das Druckreduzierungsverfahren durch die Druckreduzierungseinheit 120. In dieser Ausführungsform wird das erste Ventil 122 in einem Zustand geöffnet, in dem die Vakuumpumpe 121 aktiviert ist (T5). Das heißt, es wird die erste Evakuierungsleitung 1621 verwendet. Man beachte, dass die Zirkulationsleitung 163 direkt vor der Ausführung von T5 mit Dampf gefüllt ist und somit die zweite Evakuierungsleitung 1622 in einem Fall verwendet werden kann, wo kein Dampf in die Außenumgebung ausgebracht wird.
Die Druckreduzierung durch die Druckreduzierungseinheit 120 wird durchgeführt, bis der Druck von Gas innerhalb der Kammer 110 (Messung durch den Drucksensor 125) auf einen Druck P4 gesenkt worden ist, der höher ist als ein Zieldruck P3 im stationären Zustand. Wenn der Druck innerhalb der Kammer 110 auf P4 gesenkt wird, wird das erste Ventil 122 geschlossen und die Druckreduzierung durch die Druckreduzierungseinheit 120 wird ausgesetzt. Gleichzeitig wird das Durchlassventil 1313 eingeschaltet und die Begrenzung des Strömungskanaldurchmessers wird gestartet. Gleichzeitig kann die Betriebsstärke der Druckaufbaupumpe 1311 erhöht werden (ST18, T6).
Der Strömungskanaldurchmesser der Zirkulationsleitung 163 wird bei ST18 vom Durchlassventil 1313 beschränkt. Die Menge an Dampf innerhalb der Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130, der nach draußen strömt, wird somit verringert. Indessen wird die Druckaufbaupumpe 1311 aktiviert, und somit steigt der Druck.
Man beachte, dass die Aktivierung des Durchlassventils 1313 in 5 zwar mit ein und aus (nicht linear) ausgedrückt wird, das Durchlassventil 1313 aber so konfiguriert sein kann, dass es den Strömungskanaldurchmesser linear begrenzt.
Das Heizelement 1321 bleibt weiter aktiviert. Daher wird Wärme kontinuierlich zu Dampf hinzufügt, der in der Zirkulationsleitung 163 zirkuliert. Nachdem dieser Zustand anhält, wird Dampf in einen überhitzten bzw. Heißdampfzustand gebracht (ST19). Der Zustand, in dem Heißdampf in der Zirkulationsleitung 163 zirkuliert, ist der stationäre Zustand der Vakuumtrocknungsvorrichtung 1. Der vorherige Zustand ist ein Zustand der Vorbereitung auf die Herstellung des stationären Zustands.
Außerdem steuert die Steuerung 133 den Öffnungsgrad des Durchlassventils 1313 und steuert den Strömungskanaldurchmesser, um dadurch die Temperatur und den Druck von Heißdampf, der in der Kammer 110 zirkuliert, auf eine beliebige Temperatur und einen beliebigen Druck zu steuern (ST20). Man beachte, dass zusätzlich zum Steuern am Strömungskanaldurchmesser des Durchlassventils 1313 die Steuerung 133 die Betriebsstärke der Druckaufbaupumpe 1311 steuern kann, um dadurch den Druck innerhalb der Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 zu steuern.
<Innendrucksteuerung der Zirkulationsleitung 163 im stationären Zustand>
Auch nach dem Eintritt in den stationären Zustand wird der Druck von Gas in der Zirkulationsleitung 163 vom Drucksensor 125 konstant überwacht. Wenn der Druck innerhalb der Vorrichtung aufgrund einer Verdampfung von Wasser, welches die Nahrung 111 aufweist, steigt, wird die Druckreduzierung von der Druckreduzierungseinheit 120 durchgeführt. In dieser Ausführungsform wird diese Druckreduzierung durch die zweite Evakuierungsleitung 1622 durchgeführt. Der Grund dafür ist, dass das zweite Ventil 123, das ein Ventil ist, das in Verbindung mit dem Drucksensor 125 arbeitet, auf der Seite der zweiten Evakuierungsleitung 1622 bereitgestellt ist. In einem Fall, wo ein Ventil, das in Verbindung mit dem Drucksensor 125 arbeitet, in der ersten Evakuierungsleitung 1621 bereitgestellt ist, kann eine solche Druckreduzierung von der ersten Evakuierungsleitung 1621 durchgeführt werden.
Nachdem das erste Ventil 122 geschlossen worden ist (T6) wird das dritte Ventil 1242 geöffnet (T7). Demgemäß wird die zweite Evakuierungsleitung 1622 von der Vakuumpumpe 121 evakuiert. Der Druck innerhalb der Kammer 110 wird wegen einer Verdampfung von Wasser, das aus der Nahrung 111 verdampft wird, höher als ein Solldruck (ein dritter Druck). In einem solchen Fall wird das zweite Ventil 123 geöffnet (T8). Demgemäß wird der Druck innerhalb der Kammer 110 stabil auf oder unter dem dritten Druck gehalten. Ferner kann dementsprechend ein Phänomen verhindert werden, dass Feuchtigkeit aus der Nahrung 111 zum Gas innerhalb der Vorrichtung hinzugefügt wird und ein Dampfpartialdruck von Gas innerhalb der Vorrichtung ausgeglichen wird.
Bei einer Trocknungsbehandlung mit Heißdampf, die weiter unen beschrieben wird, wird eine solche Innendrucksteuerung automatisch zu einer geeigneten Zeit durchgeführt. Daher ist ein Heißdampf, der bei ST20 von 4 auf die beliebige Temperatur/den beliebigen Druck eingestellt wird, nicht unausgeglichen und trocknet die Nahrung 111 weiter, auch wenn Feuchtigkeit aus der Nahrung 111 entfernt wird oder sie Wärmeenergie aus dem Heizelement 1321 empfängt.
<Beschreibung der Trocknungsbehandlung mit Heißdampf>
Im Folgenden wird der Prozess, in dem die Trocknungsbehandlung mit Heißdampf im „stationären Zustand“ hauptsächlich unter Verwendung von Strömen von Heißdampf innerhalb der Vakuumtrocknungsvorrichtung 1 durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben.
6 ist ein Ablaufschema, das eine Trocknungsbehandlung mit Heißdampf im stationären Zustand zeigt. Die Trocknungsbehandlung wird durch Beschreiben einer Zirkulation von Heißdampf der Reihe nach unter Verwendung des Auslasses 115 der Kammer 110 als Startpunkt beschrieben. 7 ist ein Diagramm, das schematisch einen Zustandsübergang während einer Zeit zeigt, in der Heißdampf in der Zirkulationsleitung 163 im stationären Zustand einmal zirkuliert.
In einer Vorbereitungsphase vor dem stationären Zustand, die in 6 und 7 gezeigt ist, wird die Kammer 110, wie oben unter Bezugnahme auf 5 angegeben wurde, von der Evakuierungsleitung 162 evakuiert (ein Beispiel für einen Evakuierungsschritt), und Dampf oder Heißdampf wird durch die Dampfzuleitung 161 und die Zirkulationsleitung 163 in die Kammer 110 eingeleitet (ein Beispiel für einen ersten Einleitungsschritt). Demgemäß ist zu einer Zeit, wenn der Ablauf von 6 gestartet wird, die Zirkulationsleitung 163 mit Heißdampf gefüllt.
In einem solchen Zustand wird die Druckaufbaupumpe 1311 aktiviert (oder ist aktiv), und somit wird Heißdampf im Behandlungsraum innerhalb der Kammer 110 ausgebracht (ST21, ein Beispiel für einen Ausbringungsschritt).
Der ausgebrachte Heißdampf wird durch die Zirkulationsleitung 163 in die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 eingeleitet, ausschließlich eines Teils, der in die Evakuierungsleitung 162 eingesaugt wird, die an einem Strömungskanalverzweigungspunkt 151 von der Zirkulationsleitung 163 abzweigt (ST22). Man beachte, dass dann, wenn sowohl das zweite Ventil 123 als auch das dritte Ventil 1242 geöffnet werden (bei T8 von 5), ein Teil des Heißdampfs in die Evakuierungsleitung 162 gesaugt wird.
Die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 erhitzt Heißdampf, der bei ST22 im unter Druck gesetzten Zustand eingeleitet wird (ST23, ST24, ein Beispiel für einen Erhitzungsschritt). Der unter Druck gesetzte Zustand wird auf solche Weise hergestellt, dass die Druckaufbaueinrichtung 131 Heißdampf, der bei ST22 eingeleitet wird, auf den ersten Druck bringt (ST23, ein Beispiel für einen Druckaufbauschritt). Wie in 7 gezeigt ist, wird Heißdampf, der aus dem Auslass 115 austritt, von der Druckaufbaupumpe 1311, die einen Teil der Druckaufbaueinrichtung 131 bildet, in den Erhitzer 132 eingespeist. Zu dieser Zeit wird das Volumen des Heißdampfs, der in den Strömungskanal 156 und die Abschnitte hinter dem Strömungskanal 156 strömen kann, durch das Durchlassventil 1313 beschränkt. Daher steigt der Innendruck des Erhitzers 132. In dieser Ausführungsform steigt der Druck des Heißdampfs von einem dritten Druck P3 auf einen ersten Druck P1, wie in 7 gezeigt ist.
Dann erhitzt der Erhitzer 132 Heißdampf in einem Zustand, in dem der Heißdampf auf den ersten Druck P1 gebracht worden ist (ST24, ein Beispiel für einen Erhitzungsschritt). Aufgrund dieses Prozesses steigt die Temperatur des Heißdampfs, wie in 7 gezeigt. Damit einhergehend steigt auch der Druck. Falls der Druck stärker steigt als erwartet, führt dies jedoch zu einem Ausfall der Vorrichtung. Daher wird eine Bestimmung darüber getroffen, ob der Innendruck eine Obergrenze (einen zweiten Druck P2) überschreitet oder nicht (ST25). Falls der Innendruck die Obergrenze (den zweiten Druck P2) überschreitet, wird das Auf-Ventil 1323 geöffnet (ST26, ein Beispiel für einen Drucksteuerungsschritt).
Ein Druckänderungsbeispiel, wenn das Auf-Ventil 1323 geöffnet wird, ist im Druckänderungsbeispiel 2 von 2 gezeigt. Im Gegensatz dazu zeigt das Druckänderungsbeispiel 1 ein Beispiel dafür, wenn das Auf-Ventil 1323 nicht geöffnet wird. Der zweite Druck, bei dem Heißdampf außerhalb der Vorrichtung ausgebracht wird, ist nicht beschränkend. Zum Beispiel wird der zweite Druck auf 1,1 atm oder dergleichen eingestellt, was höher ist als der Atmosphärendruck. Das Einstellen des zweiten Drucks auf einen höheren Wert als den Atmosphärendruck ermöglicht eine einfache Ausbringung von Dampf aus der Vorrichtung.
Wenn Heißdampf, der vom Erhitzer 132 erhitzt worden ist, das Durchlassventil 1313 passiert, wird der Druck als Druckabfall auf etwa den dritten Druck P3 gesenkt, während Heißdampf in einem Zustand, in dem die Temperatur konstant gehalten wird, in die Kammer 110 eingeleitet wird (isentropische Änderung) (ST27, ein Beispiel für den zweiten Einleitungsschritt). Der eingeleitete Heißdampf ist nicht beschränkend. Zum Beispiel wird Heißdampf in einem Zustand von 0,01 atm und etwa 60°C eingeleitet.
Heißdampf, der aus der Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 in die Kammer 110 eingeleitet wird, ist ein trockener Dampf in einem überhitzten Zustand, der durch zusätzliches Erhitzen von gesättigtem Dampf erhalten wird, und somit ist die Wärmeleitfähigkeit beispielsweise im Vergleich zur Atmosphäre und dergleichen extrem höher. Daher kann die latente Verdampfungswärme, die höher ist als die von Luft, auf die Nahrung 111 angewendet werden, und eine effiziente Trocknung kann durchgeführt werden.
Gemäß der Vakuumtrocknung gemäß dieser Ausführungsform wird die Nahrung 111 mit Heißdampf getrocknet, und somit kann eine feste Menge an Feuchtigkeit in der Nahrung 111 auf innerhalb eines konstanten Bereichs gesteuert werden, was sich von einer Gefriertrocknung oder dergleichen komplett unterscheidet, bei der eine Trocknung auf solche Weise durchgeführt wird, dass Feuchtigkeit vollständig aus der Nahrung 111 entfernt wird. Die Trocknungsbehandlung gemäß dieser Ausführungsform ist eine Trocknung unter extrem sauerstoffarmer Atmosphäre im Vergleich zu einem Prozess, in dem Nahrung in einer Umgebung mit atmosphärischer Zusammensetzung kontinuierlich Kaltluftströmen/Warmluftströmen ausgesetzt wird, und kann die Verschlechterung der Qualität in Bezug auf eine Oxidation, beispielsweise eine Oxidation von Lipid, unterdrückt werden. Daher kann die Qualität der Nahrung verbessert werden.
Wenn Heißdampf durch die Kammer 110 strömt, fügt der Heißdampf der Nahrung 111 latente Verdampfungswärme hinzu. Daher wird die Temperatur gesenkt. In dieser Ausführungsform wird übrigens Heißdampf erneut in die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 eingeleitet und erhitzt. Da der Strom aus der Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 durch das Durchlassventil 1313 begrenzt wird, steigt dabei der Druck des Heißdampfs vorübergehend. Daher kann diese Ausführungsform dem Heißdampf effizient Wärmeenergie hinzufügen.
Anders als bei der oben genannten Blanchier- und Sterilisierungsbehandlung wird die Drucksenkung auf solche Weise durchgeführt, dass der Druck von Heißdampf, der zur Nahrung 111 geblasen wird, dem Atmosphärendruck gleich ist oder niedriger ist als dieser. Es kann eine Trocknung bei Umgebungstemperatur durchgeführt werden. In dieser Ausführungsform kann eine Trocknung bei einer gewünschten Temperatur, beispielsweise eine Trocknung bei 60°C oder eine Trocknung bei 30°C, auf eine Weise durchgeführt werden, die von der Art und den Eigenschaften der Nahrung 111 und dem Zweck der Verarbeitung abhängt.
<Andere Ausführungsformen>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und es können verschiedene andere Ausführungsformen verwirklicht werden.
Zum Beispiel sind in der obigen Ausführungsform der ummantelte Erhitzer 113 und die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 als Einrichtung zum Erhitzen von Gas innerhalb der Vakuumtrocknungsvorrichtung 1 gezeigt. Eine weitere Erhitzungseinheit kann an einer beliebigen Position der Zirkulationsleitung 163 hinzugefügt werden.
Ferner kann zusätzlich dazu beispielsweise eine Konfiguration verwendet werden, bei der eine Heizspirale zum Erhitzen des Strömungskanals, der die Zirkulationsleitung 163 bildet, zusätzlich zur Druckaufbau- und Erhitzungseinheit 130 herumgewickelt ist.
Was die Konfiguration innerhalb der Kammer 110 betrifft, kann ferner eine Mehrzahl von Trocknungsböden 112, auf denen Nahrung 111 anzuordnen ist, gestapelt werden. Ferner ist der Strömungskanaldurchmesserbegrenzer, der die Druckaufbaueinrichtung 131 bildet, nicht auf das in der obigen Ausführungsform als Beispiel genannte elektrische variable Ventil beschränkt und kann ein festes Prallblech, ein Drosselmechanismus (eine Düse) oder eine Venturiröhre sein. 8 zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtungskonfiguration der Vakuumtrocknungsvorrichtung 1, bei der die Mehrzahl von Trocknungsböden 112 gestapelt ist und der Strömungskanaldurchmesserbegrenzer von einer festen Drossel 1313a gebildet wird. Auch mit der Vakuumtrocknungsvorrichtung wie sie in 8 gezeigt ist, können die Wirkung und der Effekt erzielt werden, die denen der obigen Ausführungsform ähnlich sind.
Ferner wurde in der obigen Ausführungsform das Beispiel gezeigt, in dem die Zirkulationsleitung 163 außerhalb der Kammer 110 liegt. In anderen Ausführungsformen kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der die Zirkulationsleitung 163 innerhalb der Kammer 110 bereitgestellt ist. Es kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der die gesamte Zirkulationsleitung 163 in der Kammer 110 enthalten ist, oder es kann eine Konfiguration verwendet werden, von der ein Teil, beispielsweise der Erhitzer 132, in der Kammer 110 enthalten ist. Die Konfiguration, bei welcher der Erhitzer 132 in der Kammer 110 enthalten ist, liefert eine Wirkung, dass Wärme, die von der Wandoberfläche des Erhitzers 132 aus der Vorrichtung freigesetzt wird, zum Erhitzen der Kammer 110 genutzt wird.
Bezugszeichenliste

1: Vakuumtrocknungsvorrichtung
110: Kammer
111: Nahrung
112: Trocknungsboden
113: ummantelter Erhitzer
114: Einlass
115: Auslass
116: Ablass
1161: Ablassventil
120: Druckreduzierungseinheit
121: Vakuumpumpe
122: erstes Ventil
123: zweites Ventil
124: Kühleinheit
1242: drittes Ventil
125: Drucksensor
130: Druckaufbau- und Heizeinheit
131: Druckaufbaueinrichtung
1311: Druckaufbaupumpe
1312: Motor
1313: Durchlassventil
132: Erhitzer
1321: Heizelement
1322: Heizungssteuerung
1323: Auf-Ventil
1324: Ablass
133: Steuerung
140: Dampferzeugungseinheit
141: Kessel
142: Durchlassventil
161: Dampfzuleitung
162: Evakuierungsleitung
1621: erste Evakuierungsleitung
1622: zweite Evakuierungsleitung
163: Zirkulationsleitung

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

JP 5311248 [0003]

Claims

Vakuumtrocknungsvorrichtung, umfassend: eine Kammer, die einen Einlass und einen Auslass hat und einen Behandlungsraum aufweist, der in der Lage ist, Nahrung aufzunehmen; eine Dampfzuleitung, die mit dem Einlass verbunden und so konfiguriert ist, dass sie in der Lage ist, Dampf in den Behandlungsraum zu liefern; eine Evakuierungsleitung, die mit dem Auslass verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie in der Lage ist, den Behandlungsraum zu evakuieren; eine Zirkulationsleitung, die außerhalb der Kammer bereitgestellt ist und bewirkt, dass Dampf vom Auslass zum Einlass zirkuliert; und eine Druckaufbau- und Erhitzungseinheit, die in der Zirkulationsleitung bereitgestellt ist und die aufweist: eine Druckaufbaueinrichtung, die den Dampf auf einen ersten Druck bringt, und einen Erhitzer, der Dampf erhitzt, der auf den ersten Druck gebracht worden ist.
Vakuumtrocknungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Druckaufbaueinrichtung eine erste Pumpe und einen Strömungskanaldurchmesserbegrenzer aufweist und der Erhitzer zwischen der ersten Pumpe und dem Strömungskanaldurchmesserbegrenzer bereitgestellt ist.
Vakuumtrocknungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit ferner eine Steuerung aufweist, welche die erste Pumpe und/oder den Strömungskanaldurchmesserbegrenzer gemäß einem Druck des Erhitzers steuert.
Vakuumtrocknungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Druckaufbau- und Erhitzungseinheit ferner ein Auf-Ventil aufweist, das Dampf aus der Vorrichtung ausbringt, wenn ein Druck des Dampfes, der von der Druckaufbaueinrichtung unter Druck gesetzt wird, einen zweiten Druck erreicht, der höher ist als der erste Druck.
Vakuumtrocknungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Evakuierungsleitung aufweist: eine zweite Pumpe, die Gas innerhalb des Behandlungsraums aus der Vorrichtung ausbringt, eine Kühleinheit, die zwischen dem Auslass und der zweiten Pumpe bereitgestellt ist und den Dampf kondensiert, und ein Ventil, das zwischen dem Auslass und der Kühleinheit bereitgestellt ist und die Evakuierungsleitung auf solche Weise selektiv öffnet und schließt, dass ein Druck des Behandlungsraums konstant ist.
Vakuumtrocknungsverfahren, umfassend: einen Evakuierungsschritt, in dem eine Kammer evakuiert wird, in der Nahrung aufgenommen ist; einen ersten Einführungsschritt, in dem Heißdampf in die Kammer eingeleitet wird; einen Ausbringungsschritt, in dem Heißdampf in einem Behandlungsraum aus der Kammer ausgebracht wird; einen Erhitzungsschritt, in dem der ausgebrachte Heißdampf in einem unter Druck gesetzten Zustand erhitzt wird; und einen zweiten Einführungsschritt, in dem der Heißdampf in die Kammer eingeleitet wird.
Vakuumtrocknungsverfahren nach Anspruch 6, wobei der Erhitzungsschritt aufweist: einen Druckaufbauschritt, in dem unter Druck gesetzter Heißdampf, der im ersten Einleitungsschritt ausgebracht wird, auf einen ersten Druck gebracht wird, und einen Erhitzungsschritt, in dem Heißdampf, der auf den ersten Druck gebracht worden ist, erhitzt wird.
Vakuumtrocknungsverfahren nach Anspruch 7, wobei der Erhitzungsschritt ferner einen Drucksteuerungsschritt einschließt, in dem eine Steuerung durchgeführt wird, um zu verhindern, dass ein Druck von Heißdampf, der im Druckaufbauschritt unter Druck gesetzt worden ist, einen zweiten Druck übersteigt, der höher ist als der erste Druck.