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In
der vorliegenden Erfindung wird ein technisches Entwässerungs-
und Vakuumtrocknungsverfahren beschrieben, insbesondere ein Verfahren
zur Behandlung von Stoffen und Verbindungen in Verdunstungsmaschinen
und Vakuumtrockner. Außerdem
ist die Erfindung zur Verarbeitung und Benutzung von Abfallstoffen
geeignet, die von Geflügel- und
Schweinebetrieben, Alkohol- und Bierfabriken, Nahrungsmittel-, Gesundheits-,
Holz- und mikrobiologischen Industrien, sowie von anderen Industriebereichen,
erzeugt werden.
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Aus
Patent RF Nr. 2121638, F 26 B 5/04, 9/06 vom 26.06.1997 ist das
Verfahren und die Anlage zur Vakuumtrocknung von Materialien bekannt, wobei
die Trocknung durch die konduktive Ewärmungsmethode der Stellflächen mittels
der Wärmeübertragung
und der Entladung des Kondensats erfolgt. Gemäß diesem Patent findet die
Entwässerung in
zwei Phasen statt und erfolgt durch die Wärmeübertragung auf die behitzbaren
Stellflächen.
In der ersten Phase wird zuerst das nötige Vakuum erzeugt und danach
erfolgt die Erwärmung
der mit Material versorgten Stellflächen, ohne dass die maximal
zulässige
Temperatur überschritten
wird. In der zweiten Phase wird bei derselben Temperatur das Vakuum der
Stellflächen
reduziert und die Trocknung erfolgt bis zu einer Feuchtigkeit von
höchstens
5% und bis zu einer Temperatur, die den Stellflächen nahe ist. Die Vorrichtung
besteht aus einer Vakuumkammer mit Stellflächen zur Materialtrocknung,
welche für
die Wasser-Dampf-Mischung
durch einen Batterietrockner angeschlossen ist; einer Wasser-Ringpumpe
und einer Pumpe mit hohem Vakuum, sowie aus einer Kühlmaschine.
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Der
Mangel dieser technologischen Lösung liegt
an einem nicht technologischem Aufbau der Flächen, was zu hohen Wärmeenergieverlusten
in die Kühlmaschine
und Batterietrockner für
Wasserdampfmischungen führt.
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Bekannt
ist eine Anlage zur Vakuumtrocknung organischer Stoffe (Pat. RF
Nr. 2150058, F 26 B 5/06 OT vom 19.01.99). Die Einrichtung dieser
Anlage besteht aus einer Vakuumkammer, in dessen Inneren die Wärmetauscher
in Form von Ebenen organisiert sind. Diese Wärmetauscher sind in Form von übereinander
liegende Flächen
mit Flügeln
aufgebaut, wobei sich zwischen den Flügeln ebene Platten mit röhrenförmige Kanäle für den Wärmeträger befinden.
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Ein
Nachteil dieser Anlage liegt in dem Mangel eines Systems zur Verwendung
von Wärme,
wobei diese durch die Wasserdämpfe
verloren geht, sowie in einer mangelnden Leistungsfähigkeit
des Wärmetauschers,
die durch bedeutende Verluste während
des Erwärmungs-
und Verdunstungsprozesses bedingt ist.
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Die
Anlage ist ebenfalls für
die Vakuumtrocknung von Materialien (Patent RF Nr. 2246079, F 26
B 5/04 OT 28.07.2003) bekannt und besteht aus einer industriellen
Vakuumkammer mit industriellen Wärmetauscher
zur Erwärmung
des Ausgangsmaterial, einem Modul zur Sammlung des Ausgangsmaterials, einer
Vakuumpumpe zur Abluft der industriellen Vakuumkammer; einem Ausgangswärmetauscher – Kondensator,
einem Modul zur Kondensatlagerung in Form von zwei hermetischen
Behältern
serienmäßig verbunden
und einer Wärmepumpe.
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Der
Nachteil dieser Anlage beruht auf dem Mangel eines Systems zur Verwendung
von Wärme, das
mit den verdunsteten Feuchtigkeitsdämpfen abtransportiert wird,
was zu hohen Wärmeverlusten führt und
die Wirksamkeit sowie die technologische Merkmale des Trocknungsverfahrens
des Ausgangsrohstoffes reduziert.
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Demgegenüber liegt
dieser Erfindung die technologische Aufgabe zugrunde, das Energievolumen
zu verringern und die Leistung des Trocknungsverfahrens der Ausgangsrohstoffe
zu verstärken,
sodass ein umweltfreundliches Endprodukt erreicht wird.
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Diese
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, indem
die Vakuumtrocknungsanlage eine Vakuumkammer, einen Fülltrichter für den Ausgangsrohstoff,
einen Kondensator, einen Dampfkessel und einen Fülltrichter für das Endprodukt
aufweist. Der Fülltrichter
für den
Ausgangsmaterial besteht aus einer mit einem Ventil und einer Pumpe
ausgestattete Rohrleitung und schließt sich an den Dosierspender
an. Die Vakuumkammer enthält einen
industriellen Wärmetauscher,
der in Form verschiedener waagerechten Hohlraumplatten aufgebaut
ist. Außerdem
verfügt
die Vakuumkammer über ein
Beförderungssystem
für den
Transport von Ausgangsrohstoffen. Der Dosierspender befindet sich
innerhalb der Vakuumkammer im Endbereich der oberen Hohlraumplatte.
Die Vakuumkammer weist einen hermetischen Deckel auf, wobei sowohl
die Vakuumkammer als auch der hermetische Verschluss für die Versorgung
des Wärmeübertragers
hohl gestaltet sind. Die Vakuumkammer besteht aus einer Rohrleitung,
die die Vakuumkammer durch den Wärmekreislauf
des Kondensators mit dem Entladungsbehälter verbindet. Im oberen und
unteren Teil des Entladungsbehälters
des Kondensats sind Leitungen mit Pumpen und Ventilen vorhanden.
Im Endbereich der unteren Hohlraumplatte des industriellen Wärmetauschers
befindet sich einen Fülltrichter
zur Entladung des Endproduktes, wobei dieser durch einen Schieber
mit einem Endproduktbehälter
verbunden ist. Der Kessel ist für
dessen Erwärmung
durch das Leitungssystem an den industriellen Wärmetauscher und an die Innenräume der
Vakuumkammer und des hermetischen Deckels angeschlossen.
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Wünschenswert
ist, dass im Behälter
des Dosierspenders ein Messgerät
zur Angabe des Höchststands
und Mindeststands des Rohstoffes eingerichtet wird.
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Erwünscht ist
auch, dass das Beförderungssystem
in Form einer Abfolge von Schleppförderer erfolgt.
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Zur
Benutzungsfreundlichkeit weist der Entladungsbehälter des Kondensats ein Messungsglas auf.
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Vorliegende
Anlage zur Vakuumtrocknung besteht aus einem Fülltrichter 1 für den Rohstoff,
welcher seinerseits durch eine Rohrleitung (in der Zeichnung nicht
aufgeführt)
mit dem Behälter 4 des
Dosierspenders 5 verbunden ist. Innerhalb dieser Rohrleitung
sind Pumpe 2 und Ventil 3 eingerichtet. Der Behälter 4 des Dosierspenders 5 verfügt über einen Messgerät 6 zur
Angabe des Rohstoff-Mindeststands und
ein Messgerät 7 zur
Angabe des Rohstoff-Höchststands.
In Vakuumkammer 9 befinden sich der industrielle Wärmetauscher 10 und
das Transportsystem 11, welches durch den industriellen Wärmetauscher 10 für die Beförderung
des Ausgangsrohstoffes zuständig
ist. Der industrielle Wärmetauscher 10 ist
in Form verschiedener waagerechten Hohlraumplatten gestaltet, wobei
zur Erwärmung des
Ausgangsrohstoffes in deren Inneren die Versorgung des aufgeheizten
Wärmeträgers stattfindet. Das
Beförderungssystem 11 kann,
zum Beispiel, in Form einer Abfolge von Schleppförderer erfolgen.
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Die
Vakuumkammer 9 ist durch einen hermetischen Deckel 12 verschlossen
und ist über
Leitung 13 mit dem Wärmekreislauf
des Kondensators 14 verbunden, welcher seinerseits über Leitung 15 an den
Entladungsbehälter 16 des
Kondensats gekoppelt ist. Im oberen Bereich des Behälters 1 ist
eine Rohrleitung mit dem Ventil 17 und der Vakuumpumpe 18 eingerichtet.
Der Dosierspender 5, der zur Versorgung des Ausgangsmaterials
dient, befindet sich in der Vakuumkammer auf der oberen Hohlraumplatte über den
Endbereich des industriellen Wärmetauschers 10.
Im Endbereich der unteren Holhlraumplatte des industriellen Wärmetauschers 10 ist
ein Fülltrichter 19 zur
Entladung des Endproduktes aufgebaut, welcher durch einen Schieber 20 am
Behälter 21 des
Endproduktes angeschlossen ist.
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Der
industrielle Wärmeträger 10 ist
durch Rohrleitungen 22 und 23 an den Kessel 26 gekoppelt.
Hier, innerhalb der Rohrleitung 22, befinden sich der Strommesser 24 und
die Pumpe 25. Der Kessel 26 ist einerseits über eine
Rohrleitung mit den fein regulierbaren Ventilen 27 und 28 verbunden,
und andererseits zur Erwärmung
dieser Ventilen an den Hohlraum der Vakuumkammer 9 und
den Hohlraum des Deckels 12 angeschlossen.
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Im
unteren Bereich des Entladungsbehälters 16 des Kondensators
ist eine Rohrleitung eingerichtet, die ein Ventil 29 und
eine zum Kondensatpumpen dienende Pumpe 30 aufweist. Zur
Benutzungsfeundlichkeit des Behälters 16 wurde
das Messungsglas 31 installiert.
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Der
Kühlkreislauf 14 des
Kondensators ist durch eine Rohrleitung, in der sich der Strommesser 32 befindet,
mit dem externen Kaltwasser-Entladungssystem verbunden und durch
eine zweite Leitung mit dem externen Kaltwasser-Versorgungssystem.
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Zur
Messung und Regelung der Wärmeströme im industriellen
Wärmetauscher 10 sind
innerhalb der Kesselleitungen die Temperatur-Messgeräte 33 und 34 vorhanden.
Die Temperatur-Messgeräte 35 und 36 sind
auch innerhalb der Kühlkreisleitung
des Kondensators 14 eingerichtet.
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Die
Vakuumkammer 9 verfügt über einen Druckmesser 37 und
ein Ventil 38 für
den Lufteinlass.
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Die
Anlage wird folgendermaßen
betrieben:
Zur normalen Inbetriebnahme dieser Anlage wird die Vakuumpumpe 18 in
Gang gesetzt und das Ventil 17 aufgeschlossen. Danach erfolgt
der Luftablass der Vakuumkammer 9 durch den Entladungsbehälter 16 des
Kondensats und durch den Wärmekreislauf
des Kondensators 14 über
Rohrleitungen 15 und 13, bis der gewünschte Arbeitsdruck,
der über
den Druckmesser 37 geregelt wird, erreicht ist. In Kessel 26 wird
der Wärmeträger bis
zur Arbeitstemperatur erwärmt.
Die Temperatursteuerung erfolgt durch den Temperaturmesser 33.
Als Wärmeträger wird
Wasser verwendet. Der Wärmeträger wird
mittels Pumpe 25 durch den Strommesser 24 über Leitung 22 zum
industriellen Wärmetauscher 10 geleitet.
Zur gleichen Zeit werden die fein regulierbaren Ventile 27 und 28 geöffnet und
der Wärmeträger dringt
im Hohlraum der Vakuumkammer 9 und des Deckels 12 ein,
damit die Erwärmung
dieser Ventile stattfinden kann. Im Kühlkreislauf des Kondensators 14 wird
kaltes Wasser geliefert. Nachdem in Vakuumkammer 9 der
erwünschte
Arbeitsdruck, welcher mithilfe des Druckmessers 37 gemessen
wird, und die Arbeitstemperatur des Wärmeträgers, welche mithilfe des Temperaturmessers 33 gemessen
wird, erreicht werden, ist die Anlage für den Betriebsbeginn bereit.
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Der
Ausgangsrohstoff wird im Fülltrichter 1 geladen
und, während
sich gleichzeitig das Ventil 3 öffnet, wird es mithilfe der
Pumpe 2 zum Behälter 4 geleitet.
Der Ausgangsrohstoff wird in dem Behälter 4 geliefert,
bis das Messgerät 7 zur
Angabe des Höchststands
seine Tätigkeit
aufnimmt. Zur gleichen Zeit schließt sich das Ventil 3 während sich
Pumpe 2 ausschaltet, so dass die Überflutung des Behälters 4 hiermit
verhindert wird. Wenn sich der Behälter 4 füllt, mündet der
Ausgangsrohstoff in den Spender 5 ein. Der Spender liefert
nach Dosis den Ausgangsrohstoff innerhalb der Vakuumkammer 9 im
Endbereich der oberen Hohlraumplatte des industriellen Wärmetauschers 10.
Das Beförderungssystem 11,
zum Beispiel, das in Form einer Abfolge von Schleppförderer aufgebaut
ist, führt
den Ausgangsrohstoff durch die waagerechten Hohlraumplatten des
industriellen Wärmetauschers 10 vom
Aufladungsbereich zum Entladungsbereich des gefertigten Produktes.
Danach, wird das Endprodukt zu dessen Entladung im Behälter 19 geleitet
und vom Entladungsbehälter 19 mündet es
durch den Schieber 20 im Behälter 21, der für die Endproduktion
zuständig
ist.
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Das
Versorgungssystem des Ausgangsrohstoffes in Vakumkammer 9 verläuft, bis
das Messgerät 6 zur
Mindeststands-Angabe des Behälters 4 in Betrieb
gesetzt wird. Bei Inbetriebnahme des Messgerätes 6 zur Mindeststand-Messung
des Behälters 4 öffnet sich
das Ventil 3 und Pumpe 2 wird in Gang gesetzt.
Der Ausgangsrohstoff gelangt vom Fülltrichter 1 zum Behälter 4,
bis das Messgerät 7 zur
Angabe des Höchststands
wieder seine Tätigkeit
aufnimmt. Diese Art von Versorgungssystem des Ausgangsrohstoffes
ermöglicht,
dass das Trocknungsverfahren nicht ununterbrochen vorangeht.
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Im
Beförderungsverfahren
erhält
das verarbeitete Ausgangsrohstoff durch die waagerechten Hohlraumplatten
des industriellen Wärmetauschers deren
Wärme und
vermischt sich. Die erhaltene Wärme
wird in der Feuchtigkeitsverdunstung des Ausgangsrohstoffes verbraucht.
Die verdampfte Feuchtigkeit wird dann über Leitungen 13 und 15 mittels
Vakuumpumpe 18 von der Vakuumpumpe 9 durch den Wärmekreislauf
des Kondensators 14 abgelüftet. Bei Einleitung des Dampfes
durch den Wärmekreislauf
in den Kondensator 14, findet die Abkühlung und Kondensation statt.
Auf diese Weise, verlässt
das erhaltene Kondensat den Kondensator 14 über Leitung 15,
bis es in den Behälter 16 für die Entladung
des Kondensats einmündet.
Die mit einem Ventil 29 und einer Pumpe 30 ausgestattete
Rohrleitung befindet sich im unteren Bereich des Behälters 16 und
ermöglicht
die Kondensatförderung
des Kondensators 14. Diese Rohrleitung verfügt über ein
Glas 31 zur einfachen Steuerung des Kondensatstands im
Behälter 16.
Bei Erreichung des Mindeststands des Behälters 16 durch den
Kondensator, schließt
sich das Ventil 29 und Pumpe 30 unterbricht gleichzeitig
ihr Betrieb, sodass das Eintreten von atmosphärischer Luft in die Vakuumkammer
verhindert wird.
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Bei
Betrieb dieser Anlage wird die Drucksteuerung mittels Messer 37 in
der Vakuumkammer vorgenommen. Das an den industriellen Wärmetauscher 10 gelieferten
Wärmegehalt
wird mithilfe der Temperaturmesser 33 und 34 und
dem Strommesser 24 reguliert. Die Arbeit des Kondensators 14 und
der vom industriellen Wärmetauscher 10 freigesetzten Wärme der
Anlage erfolgt mithilfe der Temperaturmesser 35 und 36 und
des Strommessers 32.
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Bei
Betriebsende der Vorrichtung erfolgt der Lufteintritt in die Vakuumkammer
durch das geöffnete Ventil 38.
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Je
nach Ausgangsrohstoff kann die Anlage nach verschiedenen Arbeitsweisen
durchgeführt werden.
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Wenn
für eine
leistungsfähige
Arbeit der Anlage organische Abfälle,
Vogelexkremente, Schweinedung, Oliven-, Rüben- und Traubenfruchtfleisch oder
Abfälle
der Zuckerindustrie als Ausgangsrohstoff verwendet werden, heißt es, dass
es mit deren Produktivität
empfehlenswert ist, die Temperatur des Wärmetauschers 9 auf
88°C bis
90°C zu
stellen und den Druck der Vakumkammer 9 auf 150 bis 200
mm Hg zu regeln. Der Ausgangsrohstoff wird bis zu einer Feuchtigkeit
von 12% bis 14% getrocknet, sodass mit diesem Feuchtigkeitsgrad
das Endprodukt optimal aufbewahrt wird. Vorige Arbeitsweisen dieser
Anlage erlauben eine umweltfreundliche Erzeugung des Endproduktes,
frei von pathogene Flora, insbesondere frei von aviärer Influenza
Viren und ermöglichen, dass
die organische Substanzen des Ausgangsrohstoffes unverändert beibehalten
werden.
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Bei
Verwendung von Pflanzen, Früchten
und anderen Nahrungsmittel als Ausgangsrohstoff, wird die Temperatur
des Wärmetauschers 10 auf
40°C bis 60°C gestellt
und der Druck in der Vakuumkammer 9 auf 60 mm. Hg. bis
120 mm. Hg. Die entstehende Feuchtigkeit des Endprodukts beläuft sich
normalerweise auf 12% bis 14%. Diese Verarbeitungsweisen ermöglichen
einen umweltfreundlichen Endprodukt, indem der höchste Vitamingehalt aufbewahrt
wird sowie auch andere nützliche
Substanzen der Ausgangsrohstoffe.
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Folgende
Anlage dient zur Trocknung der Ausgangsrohstoffe bei niedrigen Temperaturen,
dass heißt,
dass im Endprodukt keine Krebs erregende Produkte aus einer teilweisen
Verbrennung bestehen.