DE19710741C2 - Verfahren zum Trocknen von Objekten und dazugehörige Vorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Trocknen von Objekten und dazugehörige Vorrichtung

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von Objekten und eine dazugehörige Vorrichtung, mit dem eine große Vielfalt von Materialien wie Schnittblumen, einschließlich natürlicher Blumen und Blüten­ pflanzen, Gemüse, einschließlich Blattgemüse, Knollengemüse, Stengelgemüse und Fruchtgemüse, Blattpflanzen wie Tabak, Meeresfrüchte, Fleischwaren, Wäsche, einschließlich medizinischer Wäsche, Industriewäsche und Haushalts­ wäsche, und andere Materialien wie Holz und Keramikpulver getrocknet werden kann.
Bei bekannten Verfahren zum Trocknen von Blumen werden Schnittblumen in einen Druckverminderungsbehälter gebracht, und es wird bei einem Druck, der auf ein festgelegtes Niveau vermindert wurde, ein gesteuertes Heizen mit Mikro­ wellen und ein gesteuertes Heizen mit ferner Infrarotstrahlung durchgeführt, um die Schnittblumen zu trocknen.
Zum Trocknen von Lebensmitteln wird heutzutage hauptsächlich das Gefrier­ trocknungsverfahren verwendet. So werden z. B. asiatische Instanttassen-Nudel­ gerichte gewöhnlich mit durchsichtigen Packungen geliefert, die dünn geschnit­ tene Frühlingszwiebeln und dergleichen enthalten, die gefriergetrocknet wurden.
Ferner wird die Trocknung von Meeresfrüchten hauptsächlich auf natürliche Weise oder durch ein Trocknungsverfahren mit heißer Luft durchgeführt.
Für das Trocknen von gewaschener Wäsche wird diese normalerweise in eine Trocknungskammer gebracht und heißer Luft ausgesetzt, während das Innere der Kammer gedreht wird.
Nun kann beim Durchführen dieser verschiedenen Trocknungsverfahren die Trocknungszeit durch die Verwendung eines Zeitgebers gesteuert werden.
Jedoch ist bei den bekannten oben beschriebenen Verfahren zum Trocknen von Blumen bei der Durchführung der Steuerung des Trocknungsprozesses ein Verfahren notwendig, um den Zustand des gerade getrockneten Objekts zu erken­ nen, um zu wissen, wann das Heizen mit Mikrowellen beendet oder unterbrochen werden soll.
In diesem Zusammenhang ermöglichen bekannte Verfahren, was die Art des zu trocknenden Objektes angeht, keine ausreichende Steuerung des Trocknungs­ prozesses.
Außerdem bedingt das hauptsächlich zum Trocknen von Gemüse verwendete Gefriertrocknungsverfahren die Verwendung einer teueren Vorrichtung und ist für das Trocknen dicker Gemüseteile nicht sehr effektiv. Auch geht, wenn Gemüse wie Frühlingszwiebeln und dergleichen mit einem starken Geschmack und einem starken Aroma auf diese Weise getrocknet und dann in heißem Wasser rehydriert werden, ein großer Teil des Geschmacks und des Aromas verloren.
Außerdem ist es möglich, daß beim Trocknen von Meeresfrüchten mit dem natürlichen Verfahren oder dem Verfahren mit heißer Luft die Meeresfrüchte durch Oxydation aufgrund der langen, für ein solches Trocknungsverfahren erfor­ derlichen Zeit verderben. Daher werden diese Verfahren nicht als einwandfreie Trocknungsverfahren betrachtet. Außerdem vermindern diese Verfahren den Geschmack und den Nährstoffgehalt.
Darüber hinaus verbraucht das Trocknungsverfahren mit heißer Luft, obwohl es allgemein bei handelsüblichen Trocknern und Wäschetrocknern zum Trocknen von Wäsche verwendet wird, zuviel Zeit, es erzeugt statische Elektrizität, kann keine ausreichende Sterilisierung erreichen, läßt Baumwollstrickwaren einlaufen und beschädigt das Kleidungsmaterial aufgrund des Schlagens der Wäsche gegen die rotierende Trommel.
Es kommt dazu, daß die Trocknungszeit bei den oben beschriebenen Trock­ nungsverfahren im allgemeinen mit einem Zeitgeber gesteuert wird, der auf einen Wert eingestellt ist, der durch Experiment bestimmt wurde. Da jedoch der Wassergehalt eines Materials von Objekt zu Objekt verschieden sein kann, ist es nicht möglich, eine Trocknung mit richtigem Wassergehaltniveau mit solchen zeitgesteuerten Trocknungsverfahren zu erzielen.
Auch ist es möglich, daß es bei dem "Verfahren zum Trocknen von Blumen und der dazugehörigen Vorrichtung" JP 2 548 090 B2, das für denselben Erfinder erteilt wurde, gelegentlich zu unzureichender Trocknung kommt, da die Steuertechnik in einem Teil dieses Patents nicht ausreichend einge­ richtet ist.
Insbesondere dann, wenn die Mikrowellenleistung groß ist, ist die Geschwin­ digkeit, mit der das Wasser aus dem zu trocknenden Objekt herausgetrieben wird, zu hoch, und da die Menge an verwendeter Heizenergie nicht ausreicht, um die Wassertropfen, die auf die Innenfläche des Druckverminderungsbehälters fallen, zu verdampfen, werden so Wassertropfen auf der Innenfläche des Druckvermin­ derungsbehälters gebildet. In diesem Falle tritt selbst dann, wenn das zu trock­ nende Objekt nahezu keinen übrigen Wassergehalt aufweist, keine elektrische Entladung auf, da die Wassertropfen auf der Innenseite des Druckverminderungs­ behälters damit fortfahren, Mikrowellenstrahlung zu absorbieren. Als Folge davon wird fortwährend Mikrowellenstrahlung ausgesendet und das zu trocknende Objekt teilweise angesengt.
Auch muß dann, wenn im fernen Infrarot arbeitende Heizgeräte innerhalb des Druckverminderungsbehälters angeordnet werden, eine solche Anordnung sorg­ fältig durchdacht werden, um es zu verhindern, daß die zu trocknenden Objekte die im fernen Infrarot arbeitenden Heizgeräte berühren. Außerdem muß der Druckverminderungsbehälter größer als erforderlich gemacht werden, um die im fernen Infrarot arbeitenden Heizgeräte, die relativ viel Platz brauchen, zu fassen.
Um die beim oben beschriebenen Stand der Technik auftretenden Probleme zu beseitigen, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Trocknen von Objekten und eine dazugehörige Vorrichtung zu schaffen, die verwendet werden können, um verschiedene Materialien in einem großen Bereich industrieller Anwendungsgebiete bei niedrigen Produktionskosten schnell zu trocknen, wobei es eine hohe Produktivität und eine hohe Präzision des Trocken­ heitsgrades erzielt, was praktisch ohne Beeinträchtigung der Eigenschaften des zu trocknenden Materials erreicht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen es, sämtliche Wassertropfen, die auf der Innenfläche des Druckver­ minderungsbehälters landen, sofort zu verdampfen, nachdem sie aus dem zu trocknenden Objekt hinausgetrieben wurden, um zu verhindern, daß das Objekt aufgrund von Überhitzung mit Mikrowellenenergie angesengt wird, so daß die Steuerungsgenauigkeit des Trocknungsprozesses für das zu trocknende Objekt vergrößert wird.
Die Erfindung ermöglicht es ferner, einen kompakten Druckverminderungs­ behälter zu konstruieren, in dem eine neue Anordnung der in dem Druckvermin­ derungsbehälter verwendeten, im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizgeräte verwendet wird.
Um die Aufgabe der Erfindung zu erfüllen, wird bei dem Verfahren zum Trocknen von Objekten das Objekt in einen Druckverminderungsbehälter einge­ bracht; es wird ein Metallelement mit einem spitzwinkeligen Teil in dem Druck­ verminderungsbehälter plaziert; es wird der Druck bis zu einem vorherbestimmten einzigen Wert oder bis zu mehreren Werten vermindert; es wird das Objekt einem gesteuerten Mikrowellen-Heizprozeß und einem gesteuerten Heizprozeß mit ferner Infrarotstrahlung ausgesetzt, wobei die beiden Heizprozesse entweder voneinander getrennt oder gleichzeitig ablaufen; es wird eine elektrische Entla­ dung an dem spitzwinkeligen Teil des Metallelements aufgrund von Mikrowellen­ energie erkannt; und es wird der Mikrowellen-Heizprozeß gestoppt oder unterbro­ chen, wenn eine elektrische Entladung an dem spitzwinkeligen Teil des Metall­ elements erkannt wird.
Außerdem wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Trocknungsverfahrens der vorliegenden Erfindung erfüllt, die aus einem Druck­ verminderungsbehälter, in den ein zu trocknendes Objekt eingebracht wird; einem Mikrowellen-Heizgerät, das mit einem außerhalb des Druckverminderungs­ behälters angebrachten Steuerpult ausgestattet ist, um intermittierend oder konti­ nuierlich den Mikrowellen-Heizprozeß entweder bei einem festgelegten Leistungsniveau oder variablen Leistungsniveaus zu steuern; einem im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizgerät, das mit einem außerhalb des Druckvermin­ derungsbehälters angeordneten Steuerpult ausgestattet ist, um die durch einen solchen Heizprozeß mit ferner Infrarotstrahlung erzeugte Temperatur zu regulie­ ren; einem Steuerelement, das es ermöglicht, den Mikrowellen-Heizprozeß und den Heizprozeß mit ferner Infrarotstrahlung gleichzeitig durchzuführen; und einem Metallelement mit einem spitzwinkeligen Teil, das innerhalb des Druck­ verminderungsbehälters angeordnet ist; und einer Vorrichtung zum Erkennen einer elektrischen Entladung besteht, die an dem spitzwinkeligen Teil des Metall­ elements aufgrund von Mikrowellenenergie auftritt.
Ferner umfaßt das Verfahren zum Trocknen von Objekten gemäß der vorlie­ genden Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Trockenheitsgrades des zu trocknenden Objekts. Wenn eine elektrische Entladung aufgrund von Mikrowel­ lenenergie erkannt wird, wird der Mikrowellen-Heizprozeß gestoppt, und die Druckveränderungen innerhalb des Druckverminderungsbehälters werden konti­ nuierlich während vorgeschriebener Intervalle gemessen, wodurch der Trocknungsprozeß beendet wird, wenn die so gemessenen Druckänderungen einen vorherbestimmten Zieldruckänderungswert erreichen, der dem Typ des zu trocknenden Objekts entspricht.
Außerdem wird bei dem Verfahren zum Trocknen von Objekten gemäß der vorliegenden Erfindung das zu trocknende Objekt in dem Druckverminderungs­ behälter plaziert; der Druck bis zu einem einzigen Druckwert oder bis zu mehre­ ren Druckwerten vermindert und das Objekt wird einem gesteuerten Mikrowellen- Heizprozeß und einem gesteuerten Heizprozeß mit ferner Infrarotstrahlung ausge­ setzt, wobei die beiden Heizprozesse entweder voneinander getrennt oder gleich­ zeitig ablaufen, während der Körper des Druckverminderungsbehälters konti­ nuierlich geheizt wird. Auf diese Weise können sämtliche Wassertropfen, die auf die Innenwandflächen fallen, sofort verdampft werden.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die Vorrichtung zur Durch­ führung des Trocknungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Mittel zur Erkennung des Trockenheitsgrads des in dem Druckverminderungs­ behälter getrockneten Objekts ausgestattet ist. Ein Beispiel für ein solches Mittel zur Erkennung des Trockenheitsgrades ist eine Steuereinheit, die mit einer Vorrichtung ausgestattet ist, die die Änderungen des verminderten Drucks in dem Druckverminderungsbehälter (welche kontinuierlich während vorgeschriebener Intervalle gemessen werden, nachdem der Mikrowellen-Heizprozeß bei der Erkennung einer elektrischen Entladung aufgrund von Mikrowellenenergie gestoppt wurde) einen vorherbestimmten Zieldruckänderungswert erreichen.
Darüber hinaus können bei der Vorrichtung zur Durchführung des Trock­ nungsverfahrens der vorliegenden Erfindung die Innenwände des Druckverminde­ rungsbehälters mit einer Schicht bedeckt sein, die aus einem fernen Infrarotstrah­ lung emittierenden Material besteht. So wird, wenn der Druckverminderungs­ behälter geheizt wird, der Körper des Druckverminderungsbehälters zu einem im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizgerät.
Wenn nun Objekte gemäß dem Trocknungsverfahren der vorliegenden Erfin­ dung getrocknet werden sollen, werden die Objekte zunächst in den Druckver­ minderungsbehälter eingebracht und der Druck darin wird vermindert. Dann wird einem niedrigen Leistungsniveau entsprechende Heizenergie, die durch Mikro­ wellenstrahlung erzeugt wird, verwendet, um das in den Objekten enthaltene Wasser bei einer Temperatur zu verdampfen, die unterhalb des Kochpunktes liegt. Die Menge an Mikrowellenstrahlung, die verwendet wird, um das Wasser in den viel Wasser enthaltenden Teilen des Objekts zu verdampfen, insbesondere in den inneren Teilen des Objekts, ist größer als die Menge an Mikrowellenstrahlung, die verwendet wird, um das Wasser in den einen niedrigen Wassergehalt aufwei­ senden Teilen des Objekts, insbesondere den äußeren Teilen des Objekts, zu verdampfen. Ferner kann ein solcher Mikrowellen-Heizprozeß in selektiver Weise verwendet werden, um die Teile zu heizen, die Wasser enthalten, um einen effektiven Trocknungsprozeß durchzuführen. Demgemäß ist es möglich, den Trocknungsprozeß so zu steuern, daß die Teile des Objekts, die am meisten getrocknet sind, sehr wenig geheizt werden, während die Teile, die immer noch Wasser enthalten, einen größeren Teil an Wärmeenergie empfangen.
Außerdem treibt ein solcher Mikrowellen-Heizprozeß das Wasser innerhalb des Objekts dazu, zu den Außenflächen des Objekts zu wandern, doch erfordert das Wasser, wenn es die Außenfläche erreicht, sehr viel Wärmeenergie, um verdampft zu werden. Wenn jedoch der Mikrowellen-Heizprozeß allein verwendet wird, um ein solch großes Wärmeenergieniveau zu erzeugen, wird es schwierig, die Objekte ohne deren Beschädigung zu trocknen. Um dieses Problem zu lösen, führt das Trocknungsverfahren der vorliegenden Erfindung gleichzeitig einen gesteuerten Heizprozeß mit ferner Infrarotstrahlung und einem zeitgesteuerten Mikrowellen-Heizprozeß durch, und dadurch wird es möglich, sowohl das Innere als auch das Äußere der Objekte in kontinuierlicher Weise schnell und effektiv zu trocknen.
In dem Fall, in dem das aus dem zu trocknenden Objekt getriebene Wasser Tropfen bildet, die auf die Innenflächen des Druckverminderungsbehälters fallen, werden solche Tropfen sofort verdampft, wenn sie auf die Innenflächen des Druckverminderungsbehälters fallen, da der Körper des Druckverminderungs­ behälters kontinuierlich geheizt wird, und dadurch wird verhindert, daß die Objekte aufgrund von Überhitzung durch Mikrowellenenergie angesengt werden. Auf diese Weise wird es möglich, die Steuerungsgenauigkeit des Trocknungs­ prozesses für das zu trocknende Objekt stark zu verbessern.
Dadurch, daß eine Infrarotstrahlung emittierende Substanz auf den Innen­ flächen des Druckverminderungsbehälters gebildet wird, wird es möglich, den Körper des Druckverminderungsbehälters in ein im fernen Infrarotbereit arbei­ tendes Heizgerät zu verwandeln, indem der Druckverminderungsbehälter geheizt wird. Die vorliegende Erfindung erreicht dadurch die Konstruktion eines kompakten Druckverminderungsbehälters.
Um den Trockenheitsgrad der zu trocknenden Objekte zu steuern, ist ein Metallelement mit einem spitzwinkeligen Teil in dem Druckverminderungs­ behälter angeordnet und eine Erkennungsvorrichtung zur Erkennung des Auftre­ tens einer elektrischen Entladung an dem spitzwinkeligen Teil des Metallelements aufgrund von Mikrowellenergie vorgesehen, und dieses ermöglicht es, eine extrem genaue Steuerung des Trocknungsprozesses durchzuführen. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die zu trocknenden Objekte keine extrem scharfen Metallkanten aus Goldstaub oder dgl. aufzuweisen brauchen, da keine elektrische Entladung aufgrund von Mikrowellenenergie auftreten wird, solange die Objekte ein Dielektrikum aufweisen, das effektiv genug ist, Mikrowellenener­ gie zu absorbieren, insbesondere eine ausreichende Wassermenge. Mit anderen Worten wird eine elektrische Ladung aufgrund von Mikrowellenenergie an dem spitzwinkeligen Teil des Metallelements auftreten, wenn der Wassergehalt der zu trocknenden Objekte auf ein bestimmtes Niveau reduziert wird.
Hier bestätigten Experimente, daß keine elektrische Entladung aufgrund von Mikrowellenenergie zu beobachten ist, wenn die zu trocknenden Objekte einen ausreichenden Wassergehalt haben, selbst vor und nach dem Durchlaufen des Druckbereiches von 20-10 Torr, in dem im allgemeinen elektrische Entladungen auftreten. Unter Ausnutzung dieser Tatsache bei dem Verfahren zum Trocknen von Objekten gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Mikrowellen-Heizpro­ zeß beendet, wenn eine elektrische Entladung aufgrund von Mikrowellenergie an dem spitzwinkeligen Teil des in dem Druckverminderungsbehälter vorgesehenen Metallelements erkannt wird, und gleichzeitig wird festgestellt, daß der Trocknungsprozeß kurz vor der Vollendung steht. Nachdem dies stattgefunden hat, ist es möglich, den Heizprozeß mit ferner Infrarotstrahlung bei vermindertem Druck weiter durchzuführen, um den Trocknungsprozeß innerhalb einer kurzen Zeitdauer zu vollenden.
Zu den Beispielen der Verfahren, die zur Erkennung einer solchen elektrischen Entladung aufgrund von Mikrowellenenergie verwendet werden, gehören die Verwendung von UV-Lichtdetektoren oder Detektoren, die das Geräusch einer solchen elektrischen Entladung erkennen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung dieser Arten von Detektoren begrenzt.
Nachdem der Mikrowellen-Heizprozeß beendet wurde, wird der Abschluß des Trocknungsprozesses durch die Verwendung einer Digital-Steuereinheit gesteuert, die kontinuierlich die Druckänderungen in dem Druckverminderungsbehälter mißt, um zu bestimmen, wann diese Druckänderungen einen vorherbestimmten Zieldruckänderungswert erreichen, der dem Typ des zu trocknenden Objekts und dem für dieses Objekt gewünschten Trockenheitsgrad entspricht. Auf diese Weise kann der Trocknungsprozeß in präziser Weise gesteuert werden, um einen spezifi­ schen Trockenheitsgrad zu erreichen.
Die Steuerung eines solchen Trockenheitsgrades läßt sich mit Bezug auf die Fig. 3 besser verstehen, in der Tn einen speziellen Zeitpunkt markiert und An die Änderung des Drucks zwischen den Zeitpunkten Tn und Tn+1 anzeigt, wobei t die Zeitdauer zwischen benachbarten Zeitpunkten (z. B. zwischen T1 und T2) angibt. Z. B. mißt die Digital-Steuereinheit zum Zeitpunkt T2 den Wert A1 der Druckände­ rung seit dem Zeitpunkt T1. In dem in der Fig. 3 gezeigten Beispiel nähert sich der Druck in dem Druckverminderungsbehälter dem Zieldruckwert von 1,5 Torr, was anzeigt, daß der Trocknungsprozeß sich dem Ende nähert. Der Wert von An sinkt, wenn die Druckänderung geringer wird, was bedeutet, daß die gerade verdampfte Wassermenge geringer wird, was wiederum bedeutet, daß der Trocknungsprozeß vor der Vollendung ist. Entsprechend können Experimente durchgeführt werden, um einen Zielwert für An entsprechend dem Typ des zu trocknenden Objekts und dem gewünschten Wasssergehaltgrad zu definieren, wodurch der Trocknungs­ prozeß beim Erreichen des Zielwerts für An zum Zeitpunkt Tn+1 beendet werden kann. Beispiele für An-Werte, die durch Experiment bestimmt wurden, sind unten aufgeführt.
Blumen (0% Wassergehalt): t = 90 Sekunden; An = 0,1 Torr
Wäsche (0% Wassergehalt): t = 60 Sekunden; An = 0,1 Torr
Grobkörniger Tee (5% Wassergehalt): t = 60 Sekunden; An = 0,5 Torr
Kleine Muscheln (3% Wassergehalt): t = 90 Sekunden; An = 0,5 Torr
Frische Teeblätter (0% Wassergehalt): t = 70 Sekunden; An = 0,1 Torr
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß aufgrund von verschiedenen Mikrowellenleistungen, Beheizungsgraden mit ferner Infrarotstrahlung und Werten verminderten Drucks bei jedem der oben aufgelisteten Objekte die Werte für t und An in keinster Weise auf die oben dargestellten Werte beschränkt sind.
Somit ermöglicht es das Verfahren zum Trocknen von Objekten gemäß der vorliegenden Erfindung in präziser Weise eine große Vielfalt von Objekten bis zu einem gewünschten Trockenheitsgrad zu trocknen. Da der Mikrowellen-Heizprozeß sehr wirkungsvoll beim Durchführen einer Sterilisierung ist, sind außerdem die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung getrockneten Objekte sehr sauber und steril.
Außerdem wird zur Steuerung des Trockenheitsgrades des zu trocknenden Objekts die Änderung des verminderten Drucks An durch das vorgeschriebene Zeitintervall t geteilt, wobei der Wert von An/(Tn+1 - Tn) berechnet wird, und wenn dieser berechnete Wert einen vorherbe­ stimmten Zieldruckänderungswert, der durch Experiment entsprechend dem Typ des zu trocknenden Objekts bestimmt wird, erreicht, wird der Trocknungsprozeß beendet.
Die Fig. 1 ist ein Umrißbild, das eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Trocknungsverfahrens der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die Fig. 2 (a) ist eine perspektivische Umrißansicht eines Trägers zum Halten von Wäsche;
die Fig. 2 (b) ist eine perspektivische Umrißansicht eines Trägers zum Halten von geschnittenen Stücken von Frühlingszwiebeln oder kleinen Muscheln; und
die Fig. 2 (c) ist eine perspektivische Umrißansicht eines Trägers zum Halten von geschnittenem Fisch oder geschnittenen Yamswurzeln.
Die Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der vergangenen Zeit und dem verminderten Druck darstellt, wenn die Steuerung des Trocknungsprozesses des Trocknungsverfahrens der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
Die Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur der Wände des Druckverminderungsbehälters zeigt.
Die Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, die eine zweite Struktur der Wände der Druckverminderungsbehälters darstellt.
Zunächst werden die Elemente der Vorrichtung beschrieben, die in der Fig. 1 dargestellt ist.
Es wird ein Druckverminderungsbehälter 1 aus rostfreiem Stahl mit einer Länge von 1200 mm, einer Breite von 900 mm und einer Höhe von 1050 mm verwendet. Sowohl an der Deckenfläche als auch an der Bodenfläche im Inneren des Druckverminderungsbehälters 1 sind zwei im fernen Infrarotbereich arbeitende Heizgeräte 2 mit einer Leistung von 650 W angebracht, wobei jeweils an der linken und an der rechten in der Fig. 1 dargestellten Fläche ein im fernen Infrarotbereich arbeitendes Heizgerät vorgesehen ist, so daß sich insgesamt sechs im fernen Infrarotbereich arbeitende Heizgeräte 2 ergeben. Diese im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizgeräte sind zusammen mit (in der Zeichnung nicht dargestellten) Reflexionsplatten angeordnet. Außerdem ist eine Stromversorgungseinheit 12 für die Mikrowellenerzeugung mit einer Ausgangsleistung von 5 kW vorgesehen und mit einer Vorrichtung 14 zur Erkennung einer elektrischen Entladung verbunden, die eine UV-Lichterkennungsvorrichtung verwendet. Ferner ist ein Druckmeßgerät 17 zur Messung der Druckverminderung vorgesehen, das den Druck in Einheiten von 1/10 Torr anzeigt. Darüber hinaus ist eine Vakuumpumpe 7 mit einer Leistung von 5,5 kW vorgesehen, die dazu verwendet wird, den Druck in dem Druckverminderungsbehälter 1 bis auf maximal 1,5 Torr zu vermindern. Wie in der Mitte der Zeichnung zu erkennen ist, ist auch ein Durchlaßventil 8 vorgesehen.
Außerdem sind in dem Druckverminderungsbehälter 1 Thermoelemente 3 in der Nähe der im fernen Infrarot arbeitenden Heizgeräte 2 in einem solchen Abstand vorgesehen, der dem dichtesten Abstand zwischen dem im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizgeräten 2 und dem auf dem Objektträger 19 plazierten Objekt entspricht.
Die Endabschnitte der Thermoelemente 3 sind mit Aluminium mit einer schwarzen Beschichtung ausgestattet, die im fernen Infrarot­ bereich ein großes Absorptionsvermögen besitzt. Die Endabschnitte der Thermoelemente 3 fungieren als Wärmesensoren. Durch Verbinden der Thermoelemente 3 mit einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Temperaturregler kann die Temperatur an diesen Endabschnitten so gesteuert werden, daß sie maximal 90°C erreicht. Experimente haben bestätigt, daß die Menge an ferner Infrarotstrahlung, die von Objekten wie frischem Gemüse und Meeresfrüchten in einem festgelegten Bestrah­ lungsabstand zu den im fernen Infrarot arbeitenden Heizgeräten 2 bei dieser Ausführungsform absorbiert wird, ungefähr 60-70% der Strahlung beträgt, die von dem an den Endabschnitten der Thermoelemente 3 vorge­ sehenen schwarzen Aluminium absorbiert wird, wodurch es möglich wird, die Temperatur zu steuern, um es zu verhindern, daß das frische Gemüse und die Meeresfrüchte durch zu große Hitze beschädigt werden. An dieser Stelle ist es zu erwähnen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das Temperatursteuerungsmittel und -verfahren beschränkt ist, die bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben sind, und daß es möglich ist, verschiedene Temperatursteuerungsmittel und -verfahren bei der vorliegenden Erfindung zu verwenden.
Außerdem sind die Wärmesensorabschnitte an den Enden der Thermoelemente 3 und deren Drähte von einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Schutzkasten und einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Schutzrohr bedeckt, um diese Elemente vor dem Einfluß der Mikrowellenstrahlung zu schützen.
Zum Steuern des Drucks innerhalb des Druckverminderungsbehälters 1 ist eine Vakuumpumpe 7 außerhalb des Druckverminderungsbehälters 1 angeordnet und mit einem Druckverminderungsventil 5 und einem Druck­ verminderungsreglerventil 6 verbunden, wobei das Druckverminderungs­ ventil 5 mit einer Druckverminderungsöffnung 4 des Druckverminderungs­ behälters 1 in Verbindung steht. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Druckverminderungsanordnung verwendet, um den Druck in dem Druckverminderungsbehälter 1 bis auf 1,5 Torr zu reduzieren. Hier ist zu erkennen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Druckverminderungsanordnung beschränkt ist, und es können verschiedene Druckverminderungssysteme und -verfahren bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In diesem Zusammenhang ist noch zu erwähnen, daß eine Öffnung 16 zur Erkennung des verminderten Drucks vorgesehen ist, wie es in der Mitte der Zeichnung zu erkennen ist.
Um Mikrowellenstrahlung in den Druckverminderungsbehälter 1 einzuführen, sind eine Stromversorgungseinheit 12 für die Mikrowellen­ versorgung, ein Isolator 11 und ein sich gabelnder Wellenleiter 10 außerhalb des Druckverminderungsbehälters 1 angeordnet, wobei der sich gabelnde Wellenleiter 10 mit Mikrowelleneinführungsöffnungen 9 in Verbindung steht, die an zwei Stellen innerhalb des Druckverminde­ rungsbehälters 1 vorgesehen sind. Außerdem ist für eine gleichmäßige Erwärmung des sich auf dem Objektträger 19 befindenden Objekts ein Rührwerk 13 vorgesehen, und der Objektträger 19 ist mit einer Drehachse 15 verbunden, um die Drehung des Objektträgers 19 zu ermöglichen.
Außerdem ist, wie in der Fig. 4 gezeigt ist, zusammen mit den in der Fig. 1 gezeigten im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizgeräten 2, die innerhalb des aus rostfreiem Stahl bestehenden Druckverminde­ rungsbehälters 1 angeordnet sind, ein Silikongummi-Heizgerät 22 an der Außenfläche des Druckverminderungsbehälters 1 vorgesehen, das bei der Verdampfungstemperatur von Wasser in einem Vakuum fortwährend betrie­ ben wird, insbesondere bei einer Temperatur die normalerweise ungefähr 60°C beträgt. Auf diese Weise können beim Austreiben des Wassers aus dem zu trocknenden Objekt durch Mikrowellenheizung dann, wenn dieses Wasser Tropfen bildet, die auf die Innenfläche des Druckverminderungs­ behälters 1 fallen, solche Wassertropfen sofort verdampft werden. Als Folge davon ist es möglich zu verhindern, daß das Objekt aufgrund von Überhitzung durch Mikrowellenenergie angesengt wird. Mit anderen Worten wird es durch schnelles und fortwährendes Verdampfen von Wassertropfen und Beseitigen des Dampfes mit der Vakuumpumpe 7 möglich, das Mikrowellenheizen zu beenden, wenn das zu trocknende Objekt ein gewünschtes Trockenheitsniveau erreicht hat, wodurch es möglich wird, das Objekt davor zu schützen, daß es aufgrund von zu starker Erwärmung angesengt wird. Da diese Anordnung die übermäßige Einwirkung von Mikrowellenstrahlung auf heiße Wassertropfen, die auf den Innenflächen des Druckverminderungsbehälters 1 landen, beseitigt, kann die Steuerugsgenauigkeit der Trocknung für das zu trocknende Objekt in hohem Maße verbessert werden. Dies wiederum ermöglicht es, die gesamte Dauer des Trocknungsprozesses um ungefähr 30% zu reduzieren.
Außerdem ist es möglich, wie in der Fig. 5 dargestellt ist, an Stelle der im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizgeräte 2, die in dem Druckverminderungsbehälter 1 angeordnet sind, eine im fernen Infrarot emittierende Schicht 23 direkt auf die Innenflächen des Druckverminderungsbehälters 1, z. B. auf dessen Decke, dessen Seiten­ wände und dessen Bodenfläche, aufzubrennen oder anzubringen, wobei ein Silikongummi-Heizgerät 22 auf ungefähr 60% der Außenfläche des Druck­ verminderungsbehälters 1 vorgesehen ist. Zum Emittieren von im fernen Infrarotbereich liegender Strahlung enthält die im fernen Infrarotbereich emittierende Schicht 23 ein hitzebeständiges Metall oder Metalloxid wie MnO2, Fe2O3, Cr2O3, CuO, Ti2 oder eine Kombination aus diesen, das auf die Innenflächen des Druckverminderungsbehälters 1 aufgebrannt wird, wobei ein hitzebeständiges Material über der Fläche einer solchen aufgebrannten Schicht angebracht wird. Die Temperatur wird so reguliert, daß eine Heiztemperatur von 60°C an dem zu trocknenden Objekt durch den Betrieb von im fernen Infrarotbereich wirkenden Thermoelementen 3 aufrechterhalten wird, die an der Innenfläche des Druckverminderungsbehälters 1 angeordnet sind. Durch diese Anordnung ist es möglich, die Bemessungen des Druckverminderungsbehälters 1 von einer Länge von 1200 mm, einer Breite von 900 mm und einer Höhe von 1050 mm auf eine Länge von 1000 mm, eine Breite von 700 mm und eine Höhe von 850 mm zu reduzieren. Mit anderen Worten ist es möglich, die Bemessungen des Druckverminderungsbehälters 1 um ungefähr 47,5% zu vermindern, und das ermöglicht es, eine Trocknungsvorrichtung zu konstruieren, deren Größe für den Hausgebrauch geeignet ist.
Ausführungsbeispiel 1 Trocknen von Blumen
Wie in der Fig. 2(a) dargestellt ist, wurde ein Träger 19c verwendet, um 200 Rosen 21c beim Trocknen zu tragen. Bei eingeschalteten, im fernen Infrarot arbeitenden Heizgeräten 2 wurde damit begonnen, den Druck in dem Druckverminderungsbehälter 1 zu vermindern, während gleichzeitig ein Mikrowellen-Heizprozeß mit einer Leistung von 5 kW begonnen wurde. 19 Minuten später wurde bei der Erkennung einer Mikrowellenentladung der Mikrowellen-Heizprozeß beendet. Daraufhin wurde mit der Druckverminderung und dem Heizen im fernen Infrarot fortgefahren. Um die Abgeschlossenheit des Trocknungsprozesses zu steuern, wurden die hier in der Fig. 3 dargestellten Werte von t und An auf 90 Sekunden bzw. 0,1 Torr eingestellt. 25 Minuten waren vergangen, bis die digitale Zähleinrichtung 18 erkannte, daß An einen Endwert von 0,1 Torr erreicht hatte. Außerdem bestätigte es sich, daß die Trocknung 100%ig war, indem herausgefunden wurde, daß keine Differenz zwischen dem Gewicht der Rosen 21c, das 27 Minuten nach dem Öffnen der Tür des Druckverminderungsbehälters 1 gemessen wurde, und dem Gewicht der Rosen, das gemessen wurde, nachdem diese weitere 15 Minuten reinem Heizen im fernen Infrarot bei vermindertem Druck ausgesetzt wurden, bestand. Insgesamt dauerte die Trocknung 27 Minuten und brachte getrocknete Blumen mit leuchtender Farbe, völlig unversehrten Blumenblättern und festen Stielen hervor.
Jedoch ist es schwierig, eine 100%ige Trocknung zu erreichen, wenn ein kontinuierlicher Mikrowellen-Heizprozeß bei Pflanzen wie dem Wiesenenzian durchgeführt wird, der auf der Innenseite eine kugelförmige Fruchtkeimknospe besitzt. In diesem Fall wird nach dem Auftreten einer elektrischen Entladung bei einem Mikrowellen-Heizprozeß mit 5 kW das Druckverminderungsreglerventil 6 verwendet, um den Druck innerhalb des Druckverminderungsbehälters 1 auf einen niedrigen Druckwert (z. B. 35 Torr) einzustellen, und dann wird ein schwacher Mikrowellen-Heizprozeß von 1 kW durchgeführt.
Das Betriebsverfahren bei der speziellen im folgenden dargestellten Ausführungsform ist, außer was die für t und An verwendeten Zahlenwerte angeht, das gleiche, das bei dem Fall des Trocknens von Rosen verwendet wurde.
Ausführungsbeispiel 2 Trocknen von Wäsche
Wie in der Fig. 1(a) dargestellt ist, wird ein Träger 19a verwendet, um 4,5 kg Wäsche 21a zu tragen, aus der Wasser in einer handelsüblichen Trockenschleuder herausgeschleudert wurde, bevor diese auf dem Träger 19a aufgehängt wurde. Die Wäsche 21a bestand aus einer Mischung von Kleidungsstücken mit einem Badehandtuch, einer Wollstrickjacke, Sportunterwäsche, Jeans, Socken und Arbeitskleidung aus Synthetikfasern. In diesem Falle war der Wert von t auf 60 Sekunden und der Wert An auf 0,1 Torr eingestellt. Die gesamte Trocknungszeit betrug 21 Minuten (wobei der Abschluß des Trocknungsprozesses nach 19 Minuten erkannt wurde). Nach Ablauf dieser Zeit war jedes Stück der Wäsche 21a vollkommen trocken und es gab keine Probleme mit Wäschestücken, die Verschlüsse enthielten. Die Vollkommenheit der Trocknung wurde durch Anfassen bestätigt. Außerdem erwies sich das Verfahren der vorliegenden Erfindung in bemerkenswertem Ausmaß gegenüber den bisherigen Verfahren überlegen. Wenn z. B. 4,5 kg geschleuderte Wäsche in einem im Handel erhältlichen Trockner mit Trommel getrocknet wurden, wurden 140-145 Minuten benötigt, um eine vollkommene Trocknung zu erreichen. Im Gegensatz dazu braucht das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nur 21 Minuten, um die gleiche Wäschemenge vollkommen zu trocknen. Darüber hinaus erzeugt in einem Trockner mit Trommel das Schlagen der Wäsche gegen die Trommel beim Trocknen der Wäsche nicht nur statische Elektrizität und Fusseln, sondern schädigt auch das Gewebe. Keines dieser Probleme tritt jedoch bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung auf. Auch tritt die unvollkommene Trocknung von dicken Gewebestücken wie Jeans, die häufig bei Trocknern mit Trommel auftritt, nicht bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung auf. Ferner tritt das Einlaufen von aus Baumwolle gewirkten Kleidungsstücken wie Unterwäsche, was bei den Trocknern mit Trommeln auftritt, bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht auf. Da die große bei der vorliegenden Erfindung verwendete Menge an Mikrowellenstrahlung zu einer Sterilisierung führt, ermöglicht es das Verfahren der vorliegenden Erfindung, extrem saubere und sterile trockene Wäsche zu erhalten.
Ausführungsbeispiel 3 Trocknen von grobkörnigem Tee
Der in der Fig. 2(b) dargestellte Träger 19b wurde zum Trocknen von 4 kg grobkörnigem Tee 21b mit einem Wassergehalt von 13% verwendet, wobei der Tee vorher einem mechanischen Zerkleinerungs­ prozeß unterzogen wurde. In diesem Fall wurde der Wert für t auf 60 Sekunden und der Wert für An auf 0,5 Torr eingestellt, wobei ein Endwassergehalt von ungefähr 5% das Ziel eines solchen Trocknungs­ prozesses war. Hierfür betrug die gesamte Trocknungszeit 7 Minuten (wobei eine vollkommene Trocknung nach 5 Minuten erkannt wurde). Daß der gewünschte Wassergehalt erreicht wurde, wurde dadurch bestätigt, daß das Gewicht einer Probe eines auf diese Weise getrockneten Tees mit einer das gleiche Volumen aufweisenden Probe von vollständig trockenem Tee verglichen wurde. Die Ergebnisse von mehreren Vergleichen lieferten einen Wassergehaltwert von 5% mit einem Fehlerbereich von ±0,12%. Darüber hinaus wurden die Farbe und das Aroma des grobkörnigen Tees 21b sehr gut erhalten.
Ausführungsbeispiel 4 Trocknen von frischen kleinen Muscheln
Der in der Fig. 2(b) gezeigte Träger 19b wurde zum Trocknen von 2 kg kleinen Muscheln verwendet. Um das fertig getrocknete Produkt in eine Form zu bringen, in der es fertig zum Essen ist, wurde der zu erreichende Wassergehalt auf ungefähr 3% eingestellt. In diesem Fall war der Wert von t auf 90 Sekunden und der Wert von An auf 0,5 Torr eingestellt. Hierfür betrug die gesamte Trocknungszeit 21 Minuten (wobei eine vollständige Trocknung nach 19 Minuten erkannt wurde). Daß der zu erreichende Wassergehalt erreicht wurde, wurde durch das gleiche Verfahren bestätigt, wie es oben bei dem Ausführungsbeispiel 3 beschrieben wurde. Da die kleinen Muscheln lediglich auf 60°C erhitzt wurden, blieb der Geschmack extrem gut erhalten, ohne daß Nährstoffe verloren gingen. Darüber hinaus war selbst nach 6 Monaten keine Veränderung bemerkbar, nachdem die getrockneten kleinen Muscheln zusammen mit einem desoxidierenden Mittel aufbewahrt wurden.
Wurden die kleinen Muscheln bis zu einem Wassergehalt von 0% getrocknet, zeigte sich, daß sie in ein Puder umgewandelt werden konnten, um als äußerst geschmackvolle Suppenzutat verwendet werden zu können.
Ausführungsbeispiel 5 Trocknen von frischen Teeblättern
Der in der Fig. 2(b) verwendete Träger 19b wurde dazu verwendet, 2 kg frischer Teeblätter soweit zu trocknen, bis der Wassergehalt 0% betrug. In diesem Fall war der Wert von t auf 70 Sekunden und der Wert von An auf 0,1 Torr eingestellt. Hier betrug die gesamte Trocknungszeit 23 Minuten (wobei eine vollständige Trocknung nach 21 Minuten erkannt wurde). Der getrocknete Tee wurde dann mit der Hand zerdrückt und zur Zubereitung von Tee verwendet. Es erwies sich durch Geschmackstest, daß dieser Tee im Vergleich zu dem ersten Tee der Saison einen exzellenten Geschmack und ein hervorragendes Aroma aufwies.
Ausführungsbeispiel 6 Trocknen von in Scheiben geschnittenen Yamswurzeln
Der in der Fig. 2(c) dargestellte Träger 19c wurde dazu verwendet, 400 Yamswurzelscheiben zu trocknen, die 30 mm breit, 150 mm lang und 5-7 mm dick waren. Diese Yamswurzelscheiben wurden an dem Träger 19c unter der Verwendung von Klammern 20 in der Form von Wäscheklammern befestigt. Dann wurde der Träger 19c in den Druckver­ minderungsbehälter 1 gesetzt, um die Trocknung durchzuführen. Zur Steuerung wurde der Infrarot-Heizprozeß unter Verwendung der vorer­ wähnten Heizsteuerung kontinuierlich durchgeführt, und der Mikrowel­ lenheizprozeß wurde bei einem festgelegten Leistungsniveau kontinuierlich durchgeführt. Der Mikrowellen-Heizprozeß kann z. B. bei einem festgelegten Leistungsniveau intermittierend und bei verschie­ denen Leistungsniveaus intermittierend oder bei einem festgelegten Leistungsniveau kontinuierlich durchgeführt werden, so daß verschie­ dene Heizverfahren verwendet werden können. Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf diese Heizverfahren beschränkt. Die Trock­ nungszeit bei der vorliegenden Ausführungsform betrug 20 bis 30 Minu­ ten, um 400 Yamswurzelscheiben 17a vollständig zu trocknen. Die Bestä­ tigung, daß die Trocknung vollständig war, wurde dadurch erhalten, daß frei ausgewählte Yamswurzelscheiben in den Druckverminderungsbehälter 1 zurückgelegt wurden, um sie dann weiteren 20 Minuten reiner Infra­ rotheizung auszusetzen, woraufhin die getrockneten Yamswurzelscheiben gewogen wurden und festgestellt wurde, daß sie das gleiche Gewicht hatten wie zu dem Zeitpunkt, zu dem der Haupttrocknungsprozeß abge­ schlossen war.
Außerdem kann das Verfahren dieser speziellen Ausführungsform verwendet werden, um dicke Gemüsestücke wie Kohl, Rettich, Auberginen und Gurken zu trocknen, die mit den bisherigen Verfahren schwierig zu trocknen sind, und es kann mit verschiedenen Arten von frischem Gemüse durchgeführt werden, wobei praktisch kein Verlust an Farbe oder Nährstoffgehalt auftritt.
Insbesondere wenn dicke Gemüsestücke getrocknet werden, werden diese einem vorgeschriebenen Verfahren unterzogen, bei dem der Zieldruck auf 2 Torr vermindert wird, woraufhin dann der Mikrowellen-Heizprozeß mit niedriger Leistung bei einem zweiten Zieldruck von 40 Torr durchgeführt wird.
Wie oben beschrieben wird das zu trocknende Objekt bei der Durchführung des Trocknungsverfahrens der vorliegenden Erfindung in einen Druckverminderungsbehälter gesetzt und einem gesteuerten Mikro­ wellenheizprozeß und einem gesteuerten Heizprozeß mit ferner Infrarot­ strahlung ausgesetzt, die entweder getrennt voneinander oder gleich­ zeitig ablaufen, während der Druck in dem Druckverminderungsbehälter auf ein einziges Zieldruckniveau oder mehrere Zieldruckniveaus vermindert wird. Wenn dann eine elektrische Entladung aufgrund der Mikrowellenenergie an einem spitzwinkligen Teil eines Metallelements, das in dem Druckverminderungsbehälter angeordnet ist, erkannt wird, wird der Mikrowellen-Heizprozeß gestoppt oder angehalten um den Trocknungsprozeß zu steuern. So ermöglicht es das Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, verschiedene Materialien bei niedrigen Produktionskosten schnell zu trocknen, während es eine hohe Produktivität und hohe Trocknungspräzision erreicht, wobei die Beschaffenheit des getrockneten Objekts praktisch nicht negativ beeinflußt wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Trocknungsverfahrens der vorliegenden Erfindung kann aufgebaut sein aus einem Druckverminde­ rungsbehälter, in dem die zu trocknenden Objekte eingebracht werden, einem Mikrowellen-Heizgerät, das mit einem außerhalb des Druckvermin­ derungsbehälters angebrachten Steuerpult ausgerüstet ist, um intermittierend oder kontinuierlich den Mikrowellen-Heizprozeß bei einem festgelegten oder variablen Leistungsniveaus zu steuern, ein im fernen Infrarotbereich arbeitendes Heizgerät, das mit einem außerhalb des Druckverminderungsbehälters angebrachten Steuerpult ausgestattet ist, um die durch einen solchen im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizprozeß erzeugte Temperatur zu regulieren, ein Steuerelement, das es ermöglicht, den Mikrowellen-Heizprozeß und den Heizprozeß mit ferner Infrarotstrahlung gleichzeitig durchzuführen, einem Metall­ element mit einem spitzwinkeligen Teil, das in dem Druckverminderungs­ behälter angeordnet ist, und einer Vorrichtung zum Erkennen einer elektrischen Entladung, die an dem spitzwinkeligen Teil des Metall­ elements aufgrund von Mikrowellenenergie auftritt. Mit diesen Mitteln ermöglicht es die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zu konstruieren, die in präziser Weise eine große Vielfalt von Materialien trocknen kann.
Außerdem ermöglicht es die vorliegende Erfindung im Gegensatz zu dem teueren bisherigen Gefriertrocknungsverfahren, das zum Trocknen von Gemüse verwendet wird, daß selbst dicke Gemüseteile mit einer relativ preisgünstigen Vorrichtung leicht getrocknet werden können. Beim Trocknen von Gemüse mit dem Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es außerdem möglich, das Aroma von aromatischen Gemüseteilen wie Frühlingszwiebeln zu erhalten, wenn diese in heißem Wasser rehydriert werden. Demgemäß ist es mit dem Trocknungsverfahren der vorliegenden Erfindung möglich, frisches Gemüse schnell und praktisch ohne Farb- oder Nährstoffverlust zu trocknen. Insbesondere das Wasser innerhalb des frischen Gemüses, das durch Mikrowellenheizen aus diesem herausgetrieben wird, wird durch Heizen im fernen Infrarotbereich schnell verdampft.
Auch ermöglicht es das Trocknungsverfahren der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu dem zeitaufwendigen natürlichen Trocknungs­ verfahren oder dem Trocknungsverfahren mit heißer Luft, das bisher zum Trocknen von Meeresfrüchten verwendet wird, daß auf schnelle Weise sauber getrocknete Meeresfrüchte ohne Verderben durch Oxidation getrocknet werden können. Darüber hinaus werden die gemäß dem Trock­ nungsverfahren der Erfindung getrockneten Meeresfrüchte praktisch ihren gesamten Geschmack und Nährstoffgehalt bewahren.
Im Gegensatz zu den bisherigen Trocknungsverfahren mit heißer Luft, die bei handelsüblichen Trocknern und Wäschetrocknern zum Trocknen von Wäsche verwendet werden, ermöglicht es das Trocknungs­ verfahren der vorliegenden Erfindung, Wäsche ohne die Erzeugung von statischer Elektrizität, das Einlaufen von Baumwollwirkwaren und Beschädigungen aufgrund des Aufprallens, das bei den bisherigen Trock­ nungsverfahren auftritt, schnell zu trocknen. Auch kann das Trock­ nungsverfahren der vorliegenden Erfindung einen sehr hohen Grad an Sterilisation beim Trocknen von Wäsche erzielen.
Bei dem Trocknungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird, nachdem der Mikrowellen-Heizprozeß bei dem Erkennen einer elektrischen Entladung aufgrund von Mikrowellenenergie gestoppt wurde, die Änderung des verminderten Drucks innerhalb des Behälters kontinuierlich während festgelegter Intervalle gemessen, wobei der Trocknungsprozeß beendet wird, wenn ein so gemessener Wert einen vorherbestimmten Druckände­ rungswert erreicht, der gemäß der Art des zu trocknenden Objekts und dem gewünschten Trockenheitsgrad eingestellt wurde. So kann das Trock­ nungsverfahren der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise so geregelt werden, daß für eine große Vielfalt von Objekten ein gewünschter Trockenheitsgrad erzielt werden kann.
Da die Vorrichtung zur Durchführung des Trocknungsverfahrens der vorliegenden Erfindung mit einer Steuereinheit versehen ist, die mit einer Vorrichtung ausgestattet ist, die (nach dem der Mikrowellen- Heizprozeß bei der Erkennung einer elektrischen Entladung aufgrund von Mikrowellenenergie gestoppt wurde) bestimmt, wann die Änderung des verminderten Drucks einen vorherbestimmten gewünschten Druckwert erreicht, kann die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Trocknen schaffen, die schnell und einfach einen gewünschten Trockenheitsgrad bei einer großen Vielfalt von Materialien in vielen industriellen Einsatzgebieten praktisch ohne eine Beeinträchtigung der Material­ eigenschaften erzielt.
Da der Körper des Druckverminderungsbehälters kontinuierlich geheizt wird, werden Wassertropfen, die auf die Innenflächen des Druckverminderungbehälters fallen, sofort verdampft, wodurch es verhindert werden kann, daß das zu trocknende Objekt aufgrund von Überzitzung durch Mikrowellenstrahlung angesengt wird. So liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Trocknen von Materialien und eine dazugehörige Vorrichtung, die die Steuerungsgenauigkeit des Trocknens für das zu trocknende Objekt in starkem Maße verbessert.
Durch Vorsehen einer ferne Infrarotstrahlung emittierenden Schicht auf den Innenflächen des Druckverminderungsbehälters bildet der Körper des Druckverminderungsbehälters ein Infrarot-Heizgerät, wenn der Druckverminderungsbehälter aufgeheizt wird. Auf diese Weise schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Trocknen von Materialien und eine dazugehörige Vorrichtung, die es ermöglicht, die Bemessungen des Druckverminderungsbehälters in starkem Maße zu reduzieren, so daß ein kompakter Druckverminderungsbehälter geschaffen wird.

Claims (6)

1. Verfahren zum Trocknen von Objekten mit den Schritten:
es wird das Objekt in einen Druckverminderungsbehälter eingebracht;
es wird ein Metallelement mit einem spitzwinkeligen Teil in dem Druckverminderungsbehälter plaziert;
es wird der Druck bis zu einem vorherbestimmten einzigen Druckwert oder bis zu mehreren Druckwerten vermindert;
es wird das Objekt einem gesteuerten Mikrowellen-Heizprozeß und einem gesteuerten Heizprozeß mit ferner Infrarotstrahlung ausgesetzt, wobei die beiden Heizprozesse entweder voneinander getrennt oder gleichzeitig ablaufen;
es wird eine elektrische Entladung an dem spitzwinkeligen Teil des Metallelements aufgrund von Mikrowellenenergie erkannt; und
es wird der Mikrowellen-Heizprozeß gestoppt oder unterbrochen, wenn eine elektrische Entladung an dem spitzwinkeligen Teil des Metallelements erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, das darüber hinaus ein Verfahren zur Steuerung des Trockenheitsgrads des zu trocknenden Objekts umfaßt, das die Schritte enthält:
es wird kontinuierlich die Druckänderung während vorgeschriebener Zeitintervalle gemessen, nachdem der Mikrowellen-Heizprozeß beim Erkennen einer elektrischen Entladung aufgrund von Mikrowellenenergie gestoppt oder unterbrochen wurde;
es wird der Trocknungsprozeß beendet, wenn die gemessene Druckänderung einen vorherbestimmten Zieldruckänderungswert erreicht, der entsprechend einem gewünschten Trockenheitsgrad und entsprechend dem Typ des zu trocknenden Objekts bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das darüber hinaus den Schritt des kontinuierlichen Heizens des Körpers des Druckverminderungsbehälters umfaßt, um sämtliches Wasser zu verdampfen, das in Kontakt mit den Innenflächen des Druckverminderungsbehälters kommt.
4. Vorrichtung zum Trocknen von Objekten mit
einem Druckverminderungsbehälter, in den ein zu trocknendes Objekt eingebracht wird;
einem Mikrowellen-Heizgerät, das mit einem außerhalb des Druckverminderungsbehälters angebrachten Steuerpult ausgestattet ist, um intermittierend oder kontinuierlich den Mikrowellen-Heizprozeß entweder bei einem festgelegten Leistungsniveau oder variablen Leistungsniveaus zu steuern;
einem im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizgerät, das mit einem außerhalb des Druckverminderungsbehälter angeordneten Steuerpult ausgestattet ist, um die durch einen solchen Heizprozeß mit ferner Infrarotstrahlung erzeugte Temperatur zu regulieren;
einem Steuerelement, das es ermöglicht, den Mikrowellen-Heizprozeß und den Heizprozeß mit ferner Infrarotstrahlung gleichzeitig durchzuführen;
einem Metallelement mit einem spitzwinkeligen Teil, das innerhalb des Druckverminderungsbehälters angeordnet ist; und
einer Vorrichtung zum Erkennen einer elektrischen Entladung, die an dem spitzwinkeligen Teil des Metallelements aufgrund von Mikrowellenenergie auftritt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, die darüber hinaus eine Steuereinheit umfaßt, die eine Vorrichtung umfasst, die kontinuierlich die Druckveränderung innerhalb des Tanks während vorgeschriebener Zeitintervalle mißt, nachdem der Mikrowellen-Heizprozeß beim Erkennen einer elektrischen Entladung durch die elektrische Entladungen erkennende Vorrichtung gestoppt oder unterbrochen wurde, wobei die Steuereinheit so eingerichtet ist, daß sie den Trocknungsprozeß beendet, wenn die gemessene Druckveränderung einen vorher bestimmten Zieländerungswert erreicht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der das im fernen Infrarotbereich arbeitende Heizgerät eine ferne Infrarotstrahlung emittierende Schicht enthält, die an den Innenwandflächen des Druckverminderungsbehälters vorgesehen ist, um ferne Infrarotstrahlung zu emittieren, wenn der Druckverminderungsbehälter geheizt wird.
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