DE1135829B - Vakuum-Trocknungsverfahren fuer kapillarporoes oder durch Diffusion trocknende Gueter - Google Patents

Description

• Vakuum-Trocknungsverfahren für kapillarporös oder durch Diffusion trocknende Güter Die Erfindung betrifft ein Vakuum-Trocknungsverfahren, bei welchem durch den unterschiedlichen Wasserdampfpartialdruck in einer Vakuumtrocknungskammer und dem darin vorhandenen Trocknungsgut aus diesem Wasserdampf austritt, für kapillarporöse oder durch Diffusion trocknende Güter, deren Feuchtigkeitsdiffusionsgeschwindigkeit in den zuerst trocknenden Außenschichten während der Trocknung vermindert wird.
• Die Erfindung soll bevorzugt in der Vakuumtrocknung bei Luftpartialdrücken unterhalb von 1 Torr Anwendung finden. Bisher wurde das Trocknungsverfahren in der Weise ausgeführt, daß man eine entsprechend beheizte, mit dem zu trocknenden Gut gefüllte Trocknungskammer fortgesetzt durch ein angeschlossenes Evakuierungsmittel, z. B. bestehend aus mehreren hintereinandergeschalteten Vakuumpumpen, evakuiert. Dabei tritt Wasserdampf aus dem Inneren des trocknenden Gutes in die Kammer und wird von dort durch das Evakuierungsmittel abgesaugt. Im Verlauf des Trocknungsprozesses bildet sich zunächst, ausgehend von der Oberfläche des zu trocknenden Gutes, eine ständig anwachsende Trokkenschicht, welche langsam nach den tiefer gelegenen Zonen höherer Feuchtigkeit vordringt. Während die feuchteren Teile des Trocknungsgutes einen günstigeren größeren Diffusionskoeffizienten aufweisen, zeigt die bereits gebildete Trockenschicht einen dagegen sehr niedrigen Wert und verzögert durch ihren hohen Diffusionswiderstand den schnellen Ablauf des Trocknungsprozesses. Mit fortschreitender Trocknung wächst die Dicke der bereits gebildeten Trokkenschicht und damit deren Diffusionswiderstand stark an, so daß die Trocknung einen langen Zeitraum beansprucht.
• Ist das zu trocknende Gut kapillarporös, so strömt Wasserdampf aus dem Inneren durch die Kapillaren in die umgebende evakuierte Kammer. Ist es jedoch kompakt, so diffundieren die Wassermoleküle zwischen den Molekülen des Gutes hindurch an dessen Oberfläche und treten von dort aus in die Kammer. Diese so charakterisierten Trocknungsprozesse, die man als Strömungs- und Diffusionstrocknung bezeichnen kann, sollen durch das neue Verfahren verbessert werden. Man kennt bereits ein diskontinuierliches Trocknungsverfahren. Hierbei erwärmt man das zu trocknende Gut einige Stunden bei Atmosphärendruck, dann wird wenige Minuten der Umgebungsraum dieses Gutes evakuiert, wobei sich das Gut durch die Verdunstungskälte des austretenden Wassers abkühlt. Anschließend wird wieder bei Atmosphärendruck aufgeheizt und die Evakuierung wiederholt. Man kann durch ein solches Vorgehen zwar eine gleichmäßige Feuchtigkeitsverteilung und dadurch die Vermeidung mechanischer Spannungen im Gut erreichen, für eine Vakuumtrocknung bietet dieses Verfahren jedoch keine hinreichenden Vorteile. Insbesondere wird keine erwünschte Verkürzung des Trocknungsprozesses erreicht. Außerdem ist dieses diskontinuierliche Verfahren bei der Vakuumtrocknung nur im sogenannten ersten Trocknungsabschnitt anwendbar, bei dem das Wasser an der Oberfläche des Gutes direkt verdampft. Bei Gütern, deren Restwasser aus Kapillaren verdampft oder die einen Diffusionstrocknungsprozeß erfahren, ist eine derartige vorbekannte Anwendung eines Temperaturimpulsverfahrens wenig vorteilhaft.
• Gemäß der Erfindung wird ein erheblicher Fortschritt bei dem eingangs beschriebenen Trocknungsverfahren dadurch erreicht, daß die Vakuumtrocknungskammer zeitweise, vorzugsweise periodisch, von den Evakuierungsmitteln jeweils gegebenenfalls bis zum Feuchteausgleich zwischen den Außenschichten und den tieferen Zonen des Gutes abgesperrt wird. Es handelt sich demnach um ein Druckimpulsverfahren, bei dem zunächst durch Evakuierung der Vakuumtrocknungskammer eine dünne getrocknete Gutaußenschicht entsteht. Während des nachfolgenden Absperrens der Kammer findet unter Druckanstieg in dieser ein Feuchteaustausch zwischen den tiefer liegenden Zonen und der Gutaußenschicht statt, wobei diese erneut Feuchtigkeit aufnimmt und dadurch ihren Diffusionskoeffizienten in erwünschter Weise vergrößert. Bei nachfolgendem Evakuieren und erneutem Absperren wiederholt sich dieser Vorgang, bis die gewünschte Restfeuchtigkeit des gesamten zu trocknenden Gutes erreicht worden ist. Gegebenenfalls kann der Ablauf des Trocknungsprozesses noch in an sich bekannter Weise durch Beheizen des zu trocknenden Gutes unterstützt werden.
• Die Werte für die Evakuierungs- und Absperrzeiten hängen von den besonderen Eigenschaften des zu trocknenden Gutes ab und müssen hinsichtlich ihrer optimalen Größen teilweise durch entsprechende Vorversuche ermittelt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine Evakuierung der Vakuumtrocknungskammer jeweils für einen Zeitraum zwischen 1 bis 60 min vorteilhaft ist, wenn die Absperrzeiten ebenfalls im gleichen Größenbereich liegen. Es kann zweckmäßig sein, die Evakuierungszeit kleiner als die Absperrzeit zu wählen; bei einer praktisch erprobten Ausführung ließen sich mit einer Evakuierung szeit von 1 min und einer Absperrzeit von 5 min günstige Ergebnisse erzielen.
• Zur Durchführung der Erfindung ist ein Absperrventil in der Verbindungsleitung zwischen Vakuumtrocknungskammer und Evakuierungsmitteln zweckmäßig, das entsprechend der gegebenen Verfahrensvorschrift zwischen Absperr- und Offenstellung gesteuert wird. Zur Steuerung des Absperrventils können bekannte Stellvorrichtungen zusammen mit einem ebenfalls in seiner Konstruktion bekannten Zeitschaltwerk verwendet werden.
• In der Zeichnung ist in Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in Fig. 2 eine graphische Darstellung des Trocknungsverlaufes dargestellt.
• In Fig. 1 ist in einer Vakuumtrocknungskammer 1 mit Deckel 4 ein Einsatzgefäß 2 mit dem zu trocknenden Gut 3 abgestellt. (An Stelle der Trocknungskammer 1 mit ruhendem Gut kann auch eine rotierende Trocknungskammer mit rieselndem Gut verwendet werden.) Der Innenraum der Trocknungskammer 1 und somit der Umgebungsraum des zu trocknenden Gutes steht über eine Verbindungsleitung 5 mit einem Vakuumpumpenaggregat 6 in Verbindung, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer Gasballastpumpe bestückt ist. In der Verbindungsleitung 5 befindet sich ein Absperrventil 7. dessen Betätigungshebel 8 über eine Steuerstange 9 mit dem Stellglied 10 einer elektrischen Stellvorrichtung 11 gekuppelt ist. Diese elektrische Stellvorrichtung 11 wird über ein durch die Verbindungsleitung 12 angeschlossenes Zeitschaltwerk 13 derart gesteuert, daß während des Trocknungsvorganges ein periodisches öffnen und Schließen des Absperrventiles 7 auftritt.
• In Fig. 2 ist in einer graphischen Darstellung der Trocknungsverlauf bei Perlonschnitzeln dargestellt. Die angegebenen Kurven a) und b) zeigen die Abnahme des Feuchtigkeitsgehaltes im zu trocknenden Gut als Funktion der Trocknungszeit. Bei dem Trocknungsprozeß nach a) wird gemäß dem vorbekannten Verfahren der Umgebungsraum des zu trocknenden Gutes dauernd evakuiert. Der Kurvenverlauf b) veranschaulicht die Anwendung der Erfindung. Der wesentliche Vorteil, der hierdurch erreicht wird, ist klar erkennbar, wenn man beispielsweise die Trocknungszeiten vergleicht, welche zum Erreichen einer Restfeuchtigkeit von 0,2 Klo notwendig sind. Bei dem vorbekannten Verfahren benötigt man zwanzig Stunden, während das erfindungsgemäße Verfahren den gleichen Wert der Restfeuchtigkeit bereits nach fünfzehn Stunden erreicht.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vakuum-Trocknungsverfahren, bei welchem durch den Wasserdampfpartialdruckunterschied zwischen einer Vakuumtrocknungskammer mit angeschlossenen Evakuierungsmitteln und dem darin vorhandenen Trocknungsgut Wasserdampf aus diesem austritt, für kapilIarporös oder durch Diffusion trocknende Güter, deren Feuchtediffusionsgeschwindigkeit in den zuerst trocknenden Außenschichten während der Trocknung vermindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumtrocknungskammer zeitweise, vorzugsweise periodisch, von den Evakuierungsmitteln, jeweils gegebenenfalls bis zum Feuchteausgleich zwischen den Außenschichten und den tieferen Zonen des Gutes, abgesperrt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampfabsaugperiode kürzer ist als die Absperrzeit der Evakuierungsr mittel von der Vakuumtrocknungskammer.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Absperrventil in der Verbindungsleitung zwischen Vakuumtrocknungskammer und Evakuierungsmittel, das. durch eine bekannte Zeitsteuervorrichtung gesteuert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 39 235, 487 769, 561394, 821582.