DE1918854C - Rohrförmige Vakuumtrocknungskammer zum Gefriertrocknen von Gütern - Google Patents

Description

um die Kan.mcr gelegter stronibeschickter Windun- gesetztem Gutträger,

gen erzeugt werden. 30 F i g. 6 einen Querschnitt einer Vakuumtrock-

Durch die USA.-Patentschrift 3 253 344 ist eine nungskammer mit eingesetztem, besonders für feste?

Vakuumtrocknungskammer der eingangs genannten Gut vorgesehenen Gutträger,

Art bekanntgeworden, bei welcher Metallkugeln im F ^;.g. 7 eine Teilansicht einer mit elektrischen Winzu behandelnden Gut eingebettet sind, in welchen die düngen versehenen Vakuumtrocknungskammer,
Wirbelströme erzeugt werden. Durch die willkürliche 35 Fig. 8 eine schematische r»ontansicht einer BeVerteilung der Metallkugeln im zu behandelnden Gut schickvorrichtung,

tritt eine ungleichmäßige Beheizung auf. Weitere F i g. 9 eine schematische Ansicht einer Entlade-

Schwierigkeiten ergeben sich dadurch, daß die Kugeln vorrichtung.

mit dem zu behandelnden Gut gemischt und wieder Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Vakuumtrocknungsaus dem fertig behandelten Gut entfernt werden müs- 40 anlage mit einer Vielzahl von Vakuumtrocknungssen. Darüber hinaus wird durch ihr Gewicht das Gut kammern, die von geraden, an ihren Enden mit dicht zusammengepreßt, so daß das verdampfende Wasser schließenden Flanschen 11 und 12 versehenen Rohdurch eine ziemlich verdichtete Masse dringen muß renlO gebildet werden. Die Rohre 10 bestehen aus und außerdem wird der Weg des verdampfenden herkömmlichem Glas oder einem anderen geeigneten Wassers durch die Metallkugiln unterbrochen. Da- *5 dielektrischen Material, wie Kunststoff oder Keramik, durch wird die freie Bewegung des Dampfes ^c'.ark welches einem Vakuum von 100 Mikron widersteht, behindert. Die Dichte des Gutes ändert sich von oben Die in der Zeichnung dargestellten Rohre 10 haben nach unten und führt zu einem unbestimmbaren einen Durchmesser von etwa 122 mm und eine Länge Unterschied im Trockengrad innerhalb des Gutes. von etwa 1520 mm. Diese Abmessungen haben sich Diese physikalischen Widerstände gegen den Durch- 50 als besonders nützlich erwiesen, können jedoch den gang des Wasserdampfes durch das Gut führen zu jeweils gewünschten Anforderungen besonders angeeiner wesentlich niedrigeren Verdampfungsrate. paßt werden. Bei der Verarbeitung von besonders

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumtrock- klebrigem oder besonders stark duftendem Gut kann

nungskammer zu schaffen, mit welcher sich gegen- das Rohr ^;nnen mit Teflon oder einem ande.°n

über der vorbekannten Anlage auf möglichst einfache 55 widerstandsfähigen Material ausgekleidet werden.

Weise eine gleichmäßige und starke Erwärmung und A Is Auskleidung kann auch eine vollständig heraus-

damit ein schnelles Trocknen erzielen läßt. nehmbare, nicht dargestellte Hülse verwende werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch Die Rohre 10 sind mit abnehmbaren Deckplatten 55

gelöst, daß die elektrisch leitenden Teile kammartig luftdicht abgeschlossen. Wie insbesondere aus Fig. 7

ausgebildete Gutträger sind, deren vom Kammrücksn 6° hervorgeht, sind die Rohre mit aus einem elektrisch

abstehende Zinken als den größten Teil des inneren leitenden Material, wie Kupfer oder Äiuminium-

Rohrquerschnittes ausfüllende Platten gestaltet sind, rohren oder aus Draht bestehenden Windungen 14

die zwischeneinander das Gut aufnehmen. versehen. Wenn ein Strom mit einer Frequenz von

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der 10 000 Hz verwendet wird, sind die Windungen 14

Vakuumtrocknungskammer sind die Windungen 65 und 14 α paarweise um d^;e Rohre 10 gewunden. Die

rohrförmig ausgebildet und werden gegebenenfalls Windungen verlaufen in einer einzigen Schicht ko-

mit Kühlmittel beschickt. axial und parallel in 45 bzw. insgesamt 90 Umgängen

Mit der Vorrichtung nach der Erfindung ist gegen- pro Rohr 10. Die koaxial angelegten Windungen ge-

währleisten eine gleichmäßige Wärmeverteilung. Es T gea 14 geleitete Strom wird vom thermoelektrischen kann jedoch auch jede andere Windungsanordnung Element 17 gesteuert, welches seinerseits mittels einer verwendet werden, mit der eine gleichmäßige Wärme- herkömmlichen, eine gleichmäßige Spannung erzieverteilung über einen bestimmten Abschnitt erzielt lenden Steuervorrichtung gesteuert wird. Db Wärmewird. Die koaxial, angeordneten Windungen 14 und 5 steuerung bei einer Frequenz von 60 Hz entspricht

14 α werden an einem geeigneten auf der Zeichnung der Steuerung eines durch einen Toroid fließenden nicht dargestellten Wasseranschluß angeschlossen, Gleichstromes.

damit zur AufrecJiterhaltung einer ^steuerten be- Die Rohre 10 werden vorzugsweise in vertikalen

ständigen Temperatur und zur Aufrechterhaltung Reihen angeordnet, von denen in Fig. 2 jede drei eines gleichmäßigen elektrischen Widerstands über io Rohre aufweist, jbwohl jede geeignete Anzahl verdie gesamte Längs Kühlwasser oder ein anderes Kühl- wendet werden kann. Jedes Rohr 10 ist einzeln mittels mittel umlaufen kann. Es versteht sich, daß die Win- eines Flansches 12 mit einem U-Anschluß22 verbundungen 14 und 14 α isoliert sind, so daß eine Leitung den. Dieser U-Anschluß 22 enthält ein Ventil 23 zur zwischen den Windungen ausgeschlossen ist. Isolierung einer beliebigen Reihe von der übrigen

Wird Strom mit einer Frequenz von 60 Hz verweh- 15 Anlage und zur Errichtung einer Verbindung mit d. * so bestehen die Windungen aus 1500, etwa rncm Stickstoffgasanschluß oder mit dem atmosphä-4.S mm dicken Umgängen von isoliertem, koaxial in rischen Druck mittels Y :itil 25. Beim normalen Besedis Schichten um das Rohr 10 gewicke^en, kupfer- trieb befindet sich das Ventil 23 in geöffneter Stellung, η.η Rohrleitungen. Bei einer Spannung von 440 Volt wobei die Verbindung mit der während der Trockemspricht die dabei entstehende Wärmeabgabe etwa *o nung geschlossenen Stickstoffgasquc'le unterbrochen

15 ! 2 kcal und bei einer Spannung von 250 Volt etwa ist. Der U-Anschluß 22 verbindet die Rohrreihen über 252 kcal. Es wurde jedoch festgestellt, daß mit einer das Ventil 23 mit einem herkömmlichen Sammelrohr Wicklung entsr'echend isolierten, vollen Kupfer- .24. Das Ventil 23 ist vorzugsweise als Drosselklapdr.ihts mit einem Durchmesser von 2,3 bis 2,0 ^m in penventil ausgebildet. Eine einzelne Rohrreihe kann vier Lagen von je 434 Umgängen auf dem Rohr, das 35 mittels Verschließen dej entsprechenden Ventils 23 gliiche Resultat bezüglich der Erwärmung erzielt von der übrigen Anlage isoliert werder Es sei bewird, woi.ei jedoch die Betriebskosten billiger gehal- merkt, daß zusätzlich zu einer geeigneten Ventiltci werden können, da kein Kühlmittel benötigt wird. anordnung, jedes einzelne Rohr 10 unmittelbar mit Bei einer Frequenz von 60 Hz und einer Spannung dem Sammelrohr 24 zur individuellen Behandlung von 440 Volt werden mit dieser Anzahl von Windun- 30 des Produktes verbunden werden kann. Das Sammelget: etwa 15Pk<-aI und mit einer Spannung von rohr 24 weist ein geeignetes großes Volumen auf und 2?^!> Volt 252 kcal erzielt. kann aus mehreren zu einem Kondensatorensystem

Hei der Induktionsheizung wird für diese Trc :k- führenden Abschnitten bestehen.

mingskammer ein Minimum an Wärme über eine Das im Sammelrohr 24 hergestellte Vakuum wird

maximale Distanz zur Erzielung des für die Wärme- 35 aufrechterhalten, wobei den Rohren 10 fortwährend erzeugung notwendigen magnetischen Feldes be- Wasserdampf entzogen wird, der zu dem durch den nötigt. Daraus folgt die Anwendung einer großen Kondensator 26 dargestellten Kondensatorsystem geAnzahl von Windungen ü^r eine bestimmte Strecke führt wird. Die Kondensationsanlage wird mittels gezur Erzielung einer minimalen Energiemenge für das eigneter Ventile 27 mit einem Vakuumanschluß 28 Rohr, r - daß gerade genügend Energie en\=lt wird. 4° verbunden. Auf diese Weise erfo!gt die Aufrechtdainit die latente Verdarnpfungswänne der Trock- erhaltung eines Vakuums in der ganzen Kondennungsrate jedes Produktes angepaßt wird. Bei einer sations- und Sammelanlage sowie in den einzelnen im zu großen Wärr-iec-zeugung schmilzt das Produkt. Betrieb stehenden Rohren, so daß ungeachtet der Bei einer zu gerirgen Wärmeerzeugung werden Anzahl der im Betrieb stehenden Rohre ein konstan-Trocknuno^rate vnd -zeit zu sehr verlängert. 45 tes Vakuum derselben Größenordnung während der

Bei einer Frequenz von 10 000 Hz werden die Win- ganzen Betriebszeit aufrechterhalten wird,
düngen 14 und 14 α auf herkömmlichfc Weise mit ge- Die Kondensatoren 26 werden wechselweise beeigneten Generatoren wie z. B. den Induktionsgene- trieben, so daß ein Kondensator betriebsbereit ist, ratoren 15 verbunden. Der vom Generator erzeugte während der andere entfrostet wird. Der Kondensator Strom fließt über einen Anpassungstransformator 16 5° 26 ist hei kömmlicher Bauart unr¹ enthält die üblichen zum Schalter 19, der durch ein unabhängiges thermo- Kondensatorplatten. Sole oder ein anderes Kühlmittel elektrisches Element 17 geöffnet und geschlossen wird über eine der Wärmeaustauschvorrichtungen 29 wird. Das unabhängige thermoelektrische Element 17 dem Behälter 26 a entnommen und durch die Platten spricht unmittelbar auf die Temperatur des Produk- zirkuliert, um den dem Sammelrohr 24 entnommenen tes im Rohr 10 an. Der auf einen Ausschlag des ther- 55 Wasserdampf auf den Platten zu gefrieren. Einer der moelektrischen Elements 17 ansprechende Schalter Kondensatoren 26 wird während des Entfrostens 19 bewirkt eine Speisung des Stromes zu den Windun- mittels eines Ventils 30 von der Anlage isoliert, wobei gen 14, die mit einem Resonanzkondensator 18 zur jedoch jeder der beiden Kondensatoren eine genü-Steuerung der Resonanz in den Windungen verbun- gend groG^ Kapazität aufweist, um das dem Sammeiden sind. Es sei bemerkt, daß an Stelle eines Anpas- ^6o rohr 24 entnommene Volumen zu verarbeiten. Das sungstransformators ein Anpassungskondensator ver- beim Entfrosten anfallende Wasser wird jetzt an einer wendet werden kann. Bei einer Frequenz von geeigneten Stelle im Kondensator 26 gesammelt und 10 000 Hz bewegt sich die Temperatursteuerung bei zum Behälter 31 oder 32 gefördert zur Wiederverder SchaltereinstJJung auf ein bzw. aus, wodurch die Wendung in der Anlage als zusätzliches Mittel oder durch die Windungen geleitete Wärme konstant ge- 65 an Stelle der Hauptwasserversorgung 33.
halten wird. Die einzelnen Rohre 10 werden je nach der Art des

Bei einer Frequenz von 60 Hz ist die Anlage am zu behandelnden Gutes mit zwei verschiedenen AusNetzanschluß angeschlossen. Der durch die Windun- führungen von Gutträgern beschickt. Die in F i ß. 4

Γ.

und 5 dargestellten Gutträger bestehen aus einer Krümmung der Platten des Gutträgers 34 gedrückt Serie von vertikal angebrachten Platten 35, die eine werden. Jede Schaufel entspricht einer Hälfte des kreisförmige, dem Innendurchmesser des Rohres ent- von den Platten 35 gebildeten Kreises. Das schneesprechende Form aufweisen, wobei jedoch der obere artige Kaffeepulver wird in einer bestimmten abgc-Teil bei 36 weggeschnitten ist, so daß zwischen dem 5 wogenen Menge zwischen die Platten 35 des Gutoberen Ende jeder Platte 35 \ind der Innenwand des trägers 34 gedrückt, so daß dieser vollständig gefüllt Rohres 10 ein offener Raum 37 vorgesehen ist. Die wird. Die Kolben 53 werden auf herkömmliche Weise Platten sind aus einem elektrisch leitenden Metall, betrieben, so daß sich die gekrümmten Schaufeln 52 wobei vorzugsweise Aluminium verwendet wird. Sie vom seitlichen Bereich des Gutträgers nach innen besind mittels Distanzelementen 38 auf solche Weise to wegen. Nach erfolgter Füllung des Gutträgers 34 beangebracht, daß der zwischen den Platten liegende rühren sich die Schaufeln 52 an ihren oberen Enden Abstand genügend groß ist, um das zu behandelnde und umschließen vollständig die Krümmung der Plat-Gut aufzunehmen. Die Distanzelemente 38 und die ten 35, worauf der Gutträger entfernt und mit der Platten werden mittels an ihren Enden Befestigungs- flachen Seite 36 nach oben auf das auf Schienen 54 elemente 41 aufweisenden Kammrücken 40 zusam- 15 bewegbare Fördergestell 51 gelegt wird. In diesem mengehalten.Der in Fig. 5 dargestellte Gutträger34 Fall werden die Gutträger34 in drei der Anzahl der ist hauptsächlich für Flüssigkeiten und für halbflüs- Rohrreihen 10 entsprechenden Lagen vertikal pesigc Erzeugnisse konstruiert, die mittels einer Vor- stapelt und auf den Schienen 54 zum einen Ende der behandlung in einen schneeartigen gefrorenen Zu- Rohrreihen 10 bewegt. Die Anzahl der in Längsrichütand gebracht werden. 2° tung des Fördergestells nebeneinander gelegten Gut-

Der in Fig. 6 dargestellte Gutträger42 weist im träger richtet sich nach der Arbeitskapazität,
wesentlichen viereckige, an den Kanten 43 ange- Das Ventil 23 befindet sich in Verschlußstellung,

schrägte Platten 39 auf. Sie werden mittels der so daß die Rohre 10 keine Verbindung mit dem Distanzemelente 38, der Kammrücken 40 und der Bc- Sammelrohr 24 haben und vom Vakuum getrennt festigungseiementc 41 in bestimmten Abständen ange- 35 sind. Daraufhin wird über das Ventil 25 Stickstoff ordnet und fixiert. In diesem Falle ist der zwischen eingeleitet, wobei in den drei Rohren einer Reihe den Piaücnkäiiien 39 und der Ir.nenwandur.g des ohne Finführnnp von Sauerstoff ein atmosphärischer Rohres 10 bestehende Zwischenraum 44 kleiner als Druck erstellt wird. Nach Erstellung des atmosphäderjenige in Fig. 5 bei 37, wobei jedoch ersichtlich rischen Drucks wird die Stickstoffzufuhr über das Venist, daß die vier Lufträume zusammen im wesent- 30 til 25 unterbrochen. Die an den Flanschen 11 der Rohre liehen dem Volumen des Luftraumes 37 entsprechen. 10 fixierten Deckplatten 55 werden nun entfernt, wobei Die thermoelektrischen Elemente 17 werden z. B. mit das Innere der Rohre freigelegt wird. Wenn die Rohre einer Platte 39 oder 35 der Gutträger verbunden, so daß in Betrieb waren, werden jedem Rohr einer Reihe die die abgelesene Temperatur unmittelbar von dem zu Gutträger mit dem behandelten Gut entnommen, behandelnden Gut bestimmt ist. 35 Diese Gutträger werden nun in unabhängige Ab-

Im folgenden wird der Funktionsablauf in der An- schnitte des Fördergestells 51 gelegt, wobei sie nachlagc, beispielsweise an Hand der Behandlung von folgend entleert und zur Lagerung oder Verpackung Kaffee geschildert, wobei bemerkt sei, daß Behänd- weiterbefördert werden. Die frisch gefüllten Gutlungszcit und Temperatur je nach dem zu behandeln- träger 34 auf dem Fördergestell 51 werden daraufhin den Gut verändert werden müssen. Bei diesem Bei- 40 in axialer Richtung in die aus drei Rohren bestehende spiel ist das Kaffeckonzentrat durch eine Vorbehand- Reihe geschoben, um diese wieder betriebsbereit zu lung zu schncllgcfrorenem porösen Pulver geworden. machen. Die Rohrenden werden nun wieder mittels Der Kaffee wird bis zu seiner Behandlung gekühlt, so der Deckplatten 55 vakuumdicht verschlossen und die daß er im gefrorenen Zustand verbleibt. thermoelektrischen Elemente 17 sowie Schalter 19 für

Dieses tiefgekühlte, schnccartige Gut wird auf eine 45 das neue Gut eingestellt. Darauf erfolge die öffnung vertikal verstellbare flache Platte 50 gebracht. Seine des in einer die Drosselklappe umgehenden Leitung Länge entspricht der des Gutträgers 34, wobei seine angeordneten Ventils 56 zur Wiedererstellung eines Breite die des Gutträgers 34 übersteigt. Der Gutträger Vakuums in der beladenen aus drei Rohren bestehenwird auf den flachen Tisch 50 gelegt, der zur Auf- den Reihe. Dieser Arbeitsvorgang erfolgt zur Verrechtcrhaltung des eisförmigen Zustandes des Gutes 50 meidung eines Vakuumstoßes durch öffnen der DrosgekühU sein kann. Der Gutträger wird in Längsrich- seiklappe 23. Im darauffolgenden Arbeitsschritt setzt tung mit seinem abgeflachten oberen Teil 36 nach das öffnen der Drosselklappe die Reihe in vollen Beunten auf den Tisch gelegt. Der Gutträger 34 befindet trieb.

sich jetzt zwischen zwei längsgekrümmten Schaufeln Dieser ganze Arbeitsgang kann manuell betrieben

52, die mittels eines hydraulischen Ko!bens53 betä- 55 oder für einen automatischen Betrieb programmiert tigt sind, so daß sie in seitlicher Richtung gegen die werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

... über der vorbekannten Anlage eins wesentlich gleich- Patenanspruche: mäßigere Erwärmung möglich. Große Wärmeenergien

1. Rohrförmige Vakuumtrocknungskammer JcönDen innerhalb des Gutes eingesetzt werden, wpzum Gefriertrocknen von Gütern, z. B. Nahrungs- durch eine starke Verdampfung und schnelles Trockmitteln, die aus dielektrischem Material besteht 5 nen erreicht werde i. Die Temperatursteuerung fur und in der das Gut durch Wirbelströme erhitzt das gesamte Gut läßt sich leicht durch Steuern des wird, die in zwischen dem Gut vorhandenen elek- Eingangsstromes bewerkstelligen. Auf diese Weise hat trisch leitenden Teilen durch Induktion mittels um das Gut am Ende eine wesentlich bessere und gleichdie Kammer gelegter strombeschickter Windun- mäßigere Beschaffenheit, als es bisher möglich war.
gen erzeugt werden, dadurch gekenn- to Das Gut kann sowohl im flussigen als auch im ζ e i c h η e t, daß die elektrisch leitenden Teile festen Zustand behandelt werden, wobei flussiges Gut kammartig ausgebildete Gutträger (34,42) sind, vor der Behandlung durch Gefrieren in eine scnneederen vom Kammrücken (40) abstehende- Zinken ähnliche Form gebracht wird. .

als den größten Teil des inneren Rohrquerschnit- Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug-

tes(37.44) ausfüllende Platten (35.39) gestaltet 15 nähme auf die Zeichnung an Hand von Ausfuhrungs-

sind, die /wischeneinander das Gut aufnehmen. beispiden näher erläutert. Es zeigt

2. Kam.ner nach Anspruch 1, gekennzeichnet Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine mit durch rohrförmig ausgebildete, gegeben.-nfalls mit Vakuumtrocknungskammern nach der Erfindung Kühlmittel beschickte Windungen (14,14 a). ausgerüstete Vakuumtrocknungsanlage,

ao Fig. 2 einen Lotrechtschnitt eines Teils der in

Fig. 1 dargestellten Anlage entlang der Linie MI-HI

einschließlich einiger Zusatzgeräte,

Die Erfindung betrifft eine rohrförmige Vakuum- F i g. 3 einen Lotrechtschnitt der in F i g. 1 darge-

trocknungskammer zum Gefriertrocknen von Gütern, stellten Anlage entlang der Linie IV-IV,

z.B. Nahrungsmitteln, die aus dielektrischem Mate- »5 Fig. 4 einen lotrechten Längsschnitt einer Va-

rial besteht und in der das Gut durch Wirbelströme kuumtrocknuneskammer mit eingesetztem Gutträger,

erhitzt wird, <J> in zwischen dem Gut vorhandenen Fig. 5 einen Querschnitt einer für flüssiges Gut /u

elektrisch leitenden Teilen d"r_Ch Induktion mittels verwendenden Vakuumtrocknungskammer mit ein-