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Die Erfindung bezieht sich auf eine
weiter verbesserte Einrichtung zum Trocknen und/oder Rösten von
Kaffe, Kakaobohnen, Nüssen
und anderen fließfähigen Fruchtkernen
landwirtschaftlicher oder gärtnerischer
Erzeugnisse.
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Zum Trocknen und Rösten von
Kaffee- und Kakaobohnen werden überwiegend
Trommeltrockner/-röster
eingesetzt, wie sie beispielsweise aus
DE 35 08 424 C1 und
DE 39 02 679 A1 bekannt
sind. Der Trommeltrockner/-röster
wird mit einer Batchmenge des zu behandelnden Gutes befüllt, die
dann erhitzt und in der Trommel permanent gewendet wird. Nach Erreichen
des gewünschten
Trocknungs-/Röstgrades
wird das behandelte Produkt aus dem Trockner/Röster ausgetragen und die Trommel
mit einer neuen Batchmenge gefüllt.
Der Vorteil der Trommeltrockner/-röster besteht in der Effizienz
bei der Ausnutzung an zugeführter
Energie für
den Behandlungsprozess und dem relativ niedrigen Bauraum für derartige
Einrichtungen. Diesen Vorteilen steht jedoch ein diskontinuierlicher
Trocknungs- und Röstprozess
und die hohe mechanische Beanspruchung des zu behandelnden Gutes
nachteilig gegenüber. Insbesondere
empfindliche Naturprodukte, wie beispielsweise Kakaobohnen oder
Erdnüsse,
werden durch die permanente Drehbewegung des Trommeltrockners/-rösters sehr
stark beansprucht. Die hohe mechanische Beanspruchung des Behandlungsgutes
während
der Behandlungsprozesse führt
zu höheren
Bruchanteilen. Es entstehen verstärkt Ablagerungen an den Arbeitsorganen
und den Trommelwänden,
die nur mit einem hohen Wartungsaufwand wieder beseitigt werden
können
und oftmals die Ursache von häufigen
schwerwiegenden Betriebsstörungen
bis hin zu Bränden
aufgrund der ölhaltigen Bestandteile
in diesen Erzeugnissen.
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Die Forderungen nach einer schonenden Behandlung
des zu behandelnden Gutes und nach einem kontinuierlich ablaufenden
Trocknungs- und Röstprozess
werden durch Bandtrockner/-röster
gelöst,
wie sie beispielsweise durch
EP 0 756 145 A1 bekannt sind. Die mechanische
Beanspruchung des eingesetzten Gutes während des Behandlungsprozesses
wird bei diesen Einrichtungen auf ein Minimum herabgesetzt. Der
konstruktive Aufwand, der Platzbedarf und der notwendige Energiebedarf
für den
Trocknungs-/Röstprozess
ist jedoch gegenüber den
Trommeltrocknern/-röstern
wesentlich höher.
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Aus
DE 35 04 950 C2 ,
DE 17 29 221 ,
DE 21 63 368 und
DE 26 06 647 C2 sind ferner
Industrieanlagen zum Trocken von riesel- bzw. fließfähigen Materialien,
wie beispielsweise Kohle, bekannt. Diese Trocknungsanlagen sind
als Etagentrockner mit mehrfacher Umleitung der zu trocknenden Materialien
während
eines kontinuierlich ablaufenden Trocknungsprozesses konzipiert.
In unterschiedlichen horizontalen Ebenen sind untereinanderliegend
mehrere Trocknungsböden
vorgesehen, die in einem geschlossenen Gehäuse fest angeordnet sind. Teilweise
wird das Trocknungsmedium, beispielsweise ein erhitztes Glas am
Gehäuseboden
des Trockners, eingeleitet, durchströmt den Trockner und wird im Kopfbereich
des Gehäuses
wieder abgeleitet. An einer zentralen Antriebswelle sind Auslegerarme
befestigt, die umlaufende Schaber tragen. Mit Hilfe der umlaufenden
Schaber, die mit kurzem Abstand über der
Fläche
des Trocknungsbodens enden, werden die zu behandelnden Materialien
nach innen oder zum Außenrand
des Trocknungsbodens geführt,
wo es auf den nächstfolgenden
Trocknungsboden fällt. Die
wechselseitige Umleitung des zu trocknenden Materials setzt sich
bis zur Erreichung des gewünschten
Trocknungsgrades fort. Abschließend wird
das getrocknete Produkt über
den inneren oder äußeren Rand
der letzten Trocknungsstufe aus der Trocknungsanlage abgeführt.
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Beim Trocknen/Rösten von Fruchtkernen, insbesondere
von Kakaobohnen, in derartigen Anlagen treten im wesentlichen die
gleichen Nachteile, wie sie bei Trommeltrocknern /-röstern zu
finden sind, auf. Infolge der Schaberanordnung, die sich bis an
die jeweiligen Ränder
der Trockenböden
erstrecken, sind die mechanischen Beanspruchungen der Fruchtkerne
während
des Trocknungs/Röstprozesses
relativ hoch. Es besteht ein hoher Bruchanteil, der wiederum zu
verstärkten
Ablagerungen in den Trocken-/Röstanlagen
führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
weiter verbesserte Einrichtung zu schaffen, die eine schonende Behandlung
beim Rösten
und Trocknen von Fruchtkernen gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine
Einrichtung entsprechend den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den unter Ansprüchen 2 bis
9.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist nach Art
eines Etagentrockners / -Rösters
aufgebaut und weist einen kontinuierlich ablaufenden Trocknungs- und
/oder Röstprozess
auf, wobei während
des Prozessablaufes ein Gutstrom des zu behandelnden Gutes unter
gleichzeitigem Wenden auf einer spiralförmigen Bahn, die in den jeweiligen
Behandlungsstufen von der äußeren Peripherie
zum Zentrum eines mit einer Drehbewegung beaufschlagten Trocknungsbodens
verläuft,
geführt
wird.
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Die vorgeschlagene Einrichtung besitzt
mindesten eine, vorzugsweise jedoch zwei oder mehrere, in unterschiedlichen
horizontalen Ebenen liegende Behandlungsstufen, die in einem geschlossenen, thermisch
isolierten Gehäuse
mit einem Ein- und Auslass für
ein Behandlungsmedium, vorzugsweise erhitzte Luft, angeordnet sind.
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Die Behandlungsstufen werden durch
Trocknungsböden
gebildet, die aus einer kreisförmigen Tragkonstruktion
und perforierten Bodenplatten bestehen. Die Bodenplatten besitzen
eine kreissegmentartige Außenkontur
und sind lose auf der Tragkonstruktion aufgelegt. Diese Ausbildung
und Anordnung der Bodenplatten hat den Vorteil, dass sie bei Bedarf
ausgetauscht und zu Wartungs- und Reinigungszwecken problemlos aus
der Einrichtung herausgenommen werden können. Für den ungehinderten Zugang
zu den jeweiligen Behandlungsstufen sind oberhalb der Trocknungsböden verschließbare Wartungsöffnungen
im Gehäuse
der Einrichtung vorgesehen. Am Außenmantel des Gehäuses sind
ferner Antriebe angebracht, die separat mit der Tragkonstruktion
des jeweiligen Trocknungsbodens verbunden sind. Über diese Antriebe können die
Trocknungsböden
in eine drehende Bewegung mit einer frei wählbaren gleichen oder voneinander
abweichenden Umlaufgeschwindigkeit versetzt werden, wobei durch
die Möglichkeit
der Änderung
und Auswahl der Umlaufgeschwindigkeiten zwischen den einzelnen Trocknungsböden in den
jeweiligen Behandlungsstufen auf relativ einfache Weise eine Regelung
der Prozessabläufe
vorgenommen werden kann.
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Die gewählte Anordnung der Antriebe
trägt außerdem zur
Reduzierung der Anlagekosten bei, da für die Drehbewegung der Trocknungsböden einfache,
handelsübliche
Elektromotore eingesetzt werden können und keine zusätzlichen
Maßnahmen
für den
Schutz der Antriebe gegenüber
eventuellen thermischen Belastungen zu treffen sind.
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Nach der Erfindung ist einem ersten,
oberen Trocknungsboden eine Zuführung
zugeordnet, die so positioniert ist, dass ein Gutstrom des zu behandelnden
Materials auf einer äußersten,
peripheren Kreisbahn dem Trocknungsboden zugeleitet wird. Mit kurzem
Abstand über
der Oberfläche
des Trocknungsbodens sind mehrere Leitflächen vorgesehen, die mit unterschiedlichen
Anstellwinkeln an einem Abstreiferbalken ortsfest angebracht sind.
Mit Hilfe dieser Leitflächen
wird der aufgegebene Gutstrom nach zirka einer Umdrehung des Trocknungsbodens
unter gleichzeitigem Wenden des Gutes auf eine nächstfolgende Kreisbahn in Richtung
des Zentrums des Trocknungsbodens verschoben. Durch die Drehbewegung
des Trocknungsbodens setzt sich dieser Prozess bei kontinuierlicher
Zuführung
an zu behandelndem Gut bis zum Erreichen des Zentrums des Trocknungsbodens
fort.
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Im Zentrum des Trocknungsbodens ist
eine Bodenöffnung
vorgesehen, der ein Auflaufblech zugeordnet ist. Nach Passieren
des während
des Trocknungs- und/oder
Röstprozesses
spiralförmig verlaufenden
Behandlungsweges wird der Gutstrom mit Hilfe des Auflaufbleches
in die Bodenöffnung
des Trocknungsbodens geleitet, unter der zur Fortsetzung des Behandlungsprozesses
in einer nächstfolgenden
Behandlungsstufe ein erster Überlauf,
der, wie vorstehend beschrieben, den bereits vorbehandelten Gutstrom
wiederum auf eine äußerste periphere
Kreisbahn eines Trocknungsbodens leitet, oder ein Ablauf angeordnet
ist, der das behandelte Gut aus der erfindungsgemäßen Einrichtung
abführt.
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Der Trocknungsboden in dieser Behandlungsstufe
verfügt
wiederum über
einen eigenen steuerbaren Antrieb für die Drehbewegung und über die
gleiche konstruktive Ausführung
mit den zugeordneten Funktionselementen, wie vorstehend beschrieben.
In Abhängigkeit
von dem zu behandelnden Gut und dem Grad der Behandlung können zwei
und mehr Behandlungsstufen mit horizontalem Abstand zueinander in
einer Einrichtung angeordnet werden, wobei zwischen den Trocknungsböden der
Behandlungsstufen, wie vorstehend beschrieben, jeweils ein Überlauf
vorgesehen und dem ersten obersten Trocknungsboden eine Zuführung zugeordnet
ist, während
unter dem letzten Trocknungsboden ein Ablauf vorgesehen ist.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist praktisch
ein Pseudobandtrockner und -röster,
der die Vorteile eines Trommeltrockners / -rösters und eines Bandtrockners
/ -rösters
in sich vereint. Das zu behandelnde Gut, welches lose auf den Bodenplatten aufliegt
und mit Hilfe der Leitflächen
bei gleichzeitigem Wenden schonend umgeleitet wird, durchläuft während des
Behandlungsprozesses einen relativ langen, spiralförmigen Weg
und erzielt auf diese Weise eine hohe Ausnutzung der für die Trocknungs-
und Röstprozesse
zugeführten
Energie. Außerdem
wird durch die schonende Behandlung des Gutes der Bruchanteil im
behandelten Produkt in entscheidendem Maße herabgesetzt und gleichzeitig
der notwendige Aufwand für
Reinigungs- und Wartungsarbeiten reduziert. Durch geeignete Steuerung
der Heizmediumzuführung,
der Gutaufgabemenge und der Umfangsgeschwindigkeit der Trocknungsböden in den Behandlungsstufen
lassen sich die ablaufenden Behandlungsprozesse auf relativ einfache
Weise regeln. Darüber
hinaus kann durch eine Erweiterung der Anzahl der Behandlungsstufen
und die Vergrößerung des
Durchmessers der Trocknungsböden
das Leistungsvermögen
der erfindungsgemäßen Einrichtung
gesteigert und variiert werden.
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Die bei Trommeltrocknern / -röstern anzutreffende
aufwendige und schwere Lagerung für die Mittelachse der Behandlungstrommel
entfällt.
Die außen liegenden
Antriebe können
auf Grund des erforderlichen, geringen Drehmoments für den Antrieb
der Trocknungsböden
klein bemessen werden und sparen so Energie und notwendigen konstruktiven
Aufwand.
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Die Erfindung soll nachstehend an
einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
In den dazugehörigen
Zeichnungen zeigen:
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1 den
Längsschnitt
einer schematisch dargestellten Einrichtung mit zwei Behandlungsstufen,
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2 die
Draufsicht auf einen Trocknungsboden,
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3 die
Produktverteilung auf der Trockenbodenfläche von der Aufgabestelle bis
zur Überführung zu
einer nächstfolgenden
Behandlungsstufe.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, besitzt die als Beispiel
gewählte
Einrichtung nach der Erfindung zwei, in unterschiedlichen horizontalen
Ebenen angeordnete Behandlungsstufen in Form der Trocknungsböden 4; 5,
die von einem thermisch isolierten Gehäuse 1 allseitig umschlossen
sind. Für
die Zuführung
eines geeigneten Behandlungsmediums verfügt das Gehäuse 1 über einen
bodenseitigen Einlass 3. Das zugeführte Behandlungsmedium, beispielsweise ein
erhitztes Gas, vorzugsweise Luft, durchströmt das Gehäuse 1 in seiner Längsachse
und wird als kontaminiertes oder mit Feuchtigkeit beladenes Medium über den
Auslass 2 abgeführt.
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Die Trocknungsböden 4; 5 in
den Behandlungsstufen bestehen aus einer Tragkonstruktion 6 und
perforierten Bodenplatten 9, die lose auf der Tragkonstruktion 6 aufgelegt
sind – 2. Gegebenenfalls können die
Bodenplatten 9 auch durch Siebplatten ersetzt werden. Jeder
Tragkonstruktion 6 ist ein separater Antrieb 7 zugeordnet,
der außen
am Gehäuse 1 der
Einrichtung befestigt ist und den Trocknungsboden 4; 5 zur
Durchführung
der vorgesehenen Behandlungsprozesse in eine Drehbewegung versetzt.
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Für
die Aufgabe des zu behandelnden Gutes, die im Kopfbereich der Einrichtung
erfolgt, ist über
der Bodenoberfläche
des Trocknungsbodens 4 der ersten obersten Behandlungsstufe
eine Zuführung 8 so
angeordnet, dass ein kontinuierlich zufließender Gutstrom 10 auf
einer äußersten
peripheren Kreisbahn 11 – 3 – auf
der Bodenoberfläche
des Trocknungsbodens 4 aufgegeben wird.
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Mit kurzem Abstand zur Bodenoberfläche des
Trocknungsbodens 4 sind an einem Abstreiferbalken 15 Leitflächen 12 mit
einem unterschiedlichen Anstellwinkel a – 3 – ortsfest
angebracht. Wie aus 3 ersichtlich,
wird der aufgegebene Gutstrom im Verlauf des Behandlungsprozesses
nach zirka einer Umdrehung des Trocknungsbodens 4 mit Hilfe
der Leitflächen 12 in
schonender Weise wiederholt auf eine nächstfolgende Kreisbahn 11 einer
spiralförmig
verlaufenden Behandlungsstrecke geleitet, bis das Zentrum des Behandlungsbodens
erreicht ist, wobei sich zum Zentrum des Trocknungsbodens 4 hin
die Flächenverteilung
des Gutes im Gutstrom 10 allmählich vergrößert und bei der Umleitung
des Gutstromes 10 das zu behandelnde Gut gleichzeitig gewendet
wird.
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Im Zentrum des Trocknungsbodens 4 befindet
sich eine Bodenöffnung 18,
der ein am Abstreiferbalken 15 fest angebrachtes Auflaufblech 16 zugeordnet
ist. Nach Passieren der spiralförmig
verlaufenden Behandlungsstrecke wird der Gutstrom 10 über das
Auflaufblech 16 in die Bodenöffnung 18 geleitet und
gelangt in einen Überlauf 13,
der im Bereich der Bodenöffnung 10 unter
der Tragkonstruktion 6 des Trocknungsbodens 4 vorgesehen
ist. Der Überlauf
ist so ausgebildet und angeordnet, dass das zu behandelnde Gut 10 zur
Fortsetzung des Behandlungsprozesses erneut auf der äußersten
peripheren Kreisbahn 11 des Trocknungsbodens 5 der
zweiten Behandlungsstufe aufgegeben wird und durch die mehrfache
Umleitung des Gutstromes mit Hilfe der Leitflächen 12, die, wie
vorstehend beschrieben, auch in dieser Behandlungsstufe vorgesehen
und angeordnet sind, eine spiralförmige Behandlungsstrecke durchläuft.
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In Abhängigkeit vom gewünschten
Behandlungsgrad und dem zu behandelnden Gut kann, wie im vorliegendem
Beispiel gezeigt, unter der Bodenöffnung 19 im Zentrum
des Trocknungsbodens 5 ein Ablauf 14 angeordnet
sein, der das behandelte Produkt aus der erfindungsgemäßen Trocknungs- und/oder
Rösteinrichtung
herausleitet. Zur Fortsetzung des Behandlungsprozesses kann aber
auch eine weitere Behandlungsstufe unter Zwischenschaltung eines
weiteren Überlaufes 13 vorgesehen
werden, bei der wiederum das zu behandelnde Gut auf der äußersten
peripheren Kreisbahn 11 des Trocknungsbodens dieser Behandlungsstufe
aufgegeben wird und zur Durchführung
des Behandlungsprozesses eine spiralförmige Behandlungsstrecke durchläuft. Unabhängig von
der gewählten
Ausführungsvariante
ist in jedem Fall unter der letzten Behandlungsstufe ein Ablauf
angeordnet, um das behandelte Produkt aus der Einrichtung auszutragen.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Auslass
- 3
- Einlass
- 4
- Trocknungsboden
- 5
- Trocknungsboden
- 6
- Tragkonstruktion
- 7
- Antrieb
- 8
- Zuführung
- 9
- perforierte
Bodenplatte
- 10
- Gutstrom
/ zu behandelndes Gut
- 11
- periphere
Kreisbahn
- 12
- Leitflächen
- 13
- Überlauf
- 14
- Ablauf
- 15
- Abstreiferbalken
- 16
- Auflaufblech
- 17
- Wartungsöffnung
- 18
- Bodenöffnung
- 19
- Bodenöffnung