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Die
Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung zur schonenden Trocknung
von Lebensmitteln, pharmazeutischen oder chemischen Erzeugnissen
oder dergleichen empfindlichem Trocknungsgut, mit einem Prozessraum
und mit wenigstens einem Transportmittel, welches das Trocknungsgut
in zumindest einer Heizzone des Prozessraums an wenigstens einer
Heizeinrichtung vorbei fördert,
in welcher das Trocknungsgut mit der Heizeinrichtung zumindest mittelbar
kontaktiert ist.
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Die
erwähnten
Trocknungsvorrichtungen sind bereits bekannt und weisen in der Regel
ein zumeist im wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse auf, in welchem sich der
Prozessraum zumindest ähnlicher
Geometrie befindet. In letzterem wird das Trockengut durch das ein
bandartiges – Transportmittel über die
als Heizplatte(n) ausgebildeten Heizeinrichtungen gezogen. Durch
diese mittelbare Kontaktierung des Trocknungsgutes mit der Heizeinrichtung
wird die Wärme
für den
Verdampfungsprozess durch Wärmeleitung übertragen.
Dabei sorgt eine automatische Bandregulierung für einen präzisen Bandlauf, wobei auch
mehrere Bänder
in dem Prozessraum parallel gefahren werden können, denen dann jeweils eigene
Heizeinrichtungen zugeordnet sind.
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Dieser
Wärmeübertragungsmechanismus begrenzt
die Verdampfungsleistung der Trocknungsvorrichtung, die manchmal
ganz einfach verkürzend auch
nur Trockner genannt wird. Die Heizplatten werden mittels Durchströmung durch
ein heißes
Medium temperiert und auf konstanter Temperatur gehalten. Durch
Wärmeleitung
durch die Heizplatte und durch das sich bewegende Band gelangt der
Wärmestrom in
das Produkt. Das Trocknungsgut wird mittels Verteileinrichtung in
einer dünnen
Schicht auf das Band aufgetragen. Sobald die Verdampfung einsetzt
das Gut beim Sieden beispielsweise poröse, schaumige Strukturen bilden.
Diese Strukturen behindern die Wärmeleitung,
so dass der in das zu trocknende Gut eintragbare Wärmebetrag
begrenzt ist. Des weiteren erfahren solche Trocknungsgutteilchen,
die in der Nähe
des Bandes an der Heizeinrichtung vorbei gefördert werden höhere Temperaturen,
als Produktteilchen, welche sich von diesem weiter entfernt in der Schicht
befinden. Dadurch ergeben sich Temperaturgradienten und eine insgesamt
inhomogene Trocknung. Die Trocknungsleistung ist deshalb limitiert.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Trocknungsvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, mittels deren Einsatz in dem Trocknungsgut ein homogenerer
Temperaturgradient bei der Trocknung erreicht werden kann und gleichzeitig eine
beschleunigte Trocknung herbeigeführt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Trocknungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art,
bei welcher im Bereich der zumindest einen Heizzone auf einer der
wenigstens einen Heizein richtung abgewandten Seite des Trocknungsguts
wenigstens ein Temperiermittel angeordnet ist, welches steuerbar eine
kontaktfreie Änderung
des Wärmeinhalts
des Trocknungsgutes verursacht, also insbesondere dazu vorgesehen
ist, diesen durch Wärmezufuhr
in Form der Beaufschlagung des Trockungsgutes mit Wärmestrahlung
zu erhöhen.
Bei der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung
wird demnach also die konventionelle Kontaktheizung mittels Heizplatten
beispielsweise durch zusätzliche
kontaktlose Infrarotstrahler, die etwa im wesentlichen direkt über dem
bandartigen Transportmittel parallel zu diesem angeordnet sein können, unterstützt.
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Der
zusätzliche
Wärmeeintrag
erhöht
hierbei die Verdampfungsleistung und damit die Produktleistung an
Trocknungsgut bezogen auf die produktkontaktierte Bandfläche. Mit
der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung
lässt sich
also eine erhöhte Verdampfungsleistung
und damit Trockenleistung bei gleicher Kontaktfläche und ein homogenerer Feuchtegehalt
im Trocknungsgut ebenso erreichen wie ein homogenerer Temperaturverlauf
im Trocknungsgut während
der Trocknung und somit auch insbesondere homogenere Produkteigenschaften
hinsichtlich Inhaltsstoffen und temperaturabhängigen chemischen Reaktionen
(z. B. der Maillardreaktion bei Lebensmitteln). Auf der dem Transportmittel
abgewandten Seite ist das Temperiermittel vorzugsweise oberhalb
des Transportgutes, insbesondere bei einem gurt- bzw. bandartigen
Transportmittel parallel zu diesem angeordnet, und weist dann vorzugsweise
zumindest die Breite des Transportbandes bzw. des darauf befindlichen
Trocknungsgutauftrags auf.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Trocknungsvorrichtung ist mit einer
Druckänderungseinrichtung
versehen, um durch Erzeugung eines Vakuums eine Siedepunktserniedrigung
der flüssigen
Anteile des Trocknungsgutes und durch die damit verbundene geringere
Verdampfungstemperatur im Trocknungsprozess eine schonendere Temperatur des
Trocknungsgutes zu erreichen. Hierfür insbesondere durch Anordnung
einer oder einer Mehrzahl von Pumpen, vorgesehen ist. Eine auf diese
Weise mit Vakuum arbeitende Trocknungsvorrichtung kann etwa zur
Trocknung von flüssigen
oder pastösen
Lebensmittelkonzentraten, aber auch bei stückigen Trocknungsgütern eingesetzt
werden. Durch Einsatz des Vakuums wird die Verdampfungstemperatur
des Wassers drastisch gesenkt und die Produkte können temperaturschonend behandelt
werden. Insbesondere wertvolle Inhaltsstoffe bleiben so weitgehend
erhalten.
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Vorteilhafterweise
kann überdies
bei einer Weiterbildung der Trocknungsvorrichtung der Druckänderungseinrichtung
ein Abscheidemittel zum Austrag von Feuchte aus dem Prozessraum
zugeordnet sein. Soll das Vakuum zur Trocknung ausschließlich wasserfeuchten
Trocknungsgutes eingesetzt werden, kann es etwa durch eine Kombination aus
einer Dampfstrahlpumpe mit nachgeschaltetem Kondensator als Abscheidemittel
und mit einer Wasserringvakuumpumpe erzeugt werden. Bei dieser Anordnung
kann vorteilhaft der Dampfstrahlpumpe nachgelagert die Brüdenkompression
eingesetzt werden. Durch den Druckanstieg ist es nämlich möglich, die
Beaufschlagung des Kondensators mit Kühlwasser einer Temperatur von
ca. 30°C
vorzunehmen. Bei Nassgutfeuchten, die beispielsweise Lösungsmittelanteile
beinhalten, oder der Einsatz einer Dampfstrahlvakuumpumpe nicht
möglich
ist, muss ein Kondensator mit entsprechend niedriger Kühlwasserbeaufschlagung
der Vakuumpumpe vorgeschaltet werden. Bei der Brüdenkompression kann als Abscheidemittel
ein Rohrbündelkondensator
mit Kondensatsammler und Tropfenabscheider zum Einsatz kommen, das
Vakuum kann beispielsweise vorteilhaft auch durch eine Drehschieberpumpe
erzeugt werden.
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Eine
gute Förderleistung
des Transportmittels der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung, welches
kontinuierlich Trocknungsgut an den Heizeinrichtungen und Temperiermitteln
vorbei führen soll,
kann dadurch erreicht werden, dass dieses durch einen gurtbandartigen
Stetigförderer
mit Ober- und Untertrum gebildet ist.
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Es
durchlaufen beispielsweise pumpfähige Produkte
während
des Trockenprozesses meist eine hochviskose, vielfach klebrige Phase.
Es ergibt sich durch die Dampfblasenbildung im Produkt gegen Ende
des Trockenverlaufes auf dem Band ein sogenannter Trockenkuchen.
Für die
erreichbare Produktqualität
des Trocknungsgutes ist die Temperaturbeaufschlagung während der
Trocknung von wesentlichem Einfluss. Die verschiedenen Temperaturprofile, denen
unterschiedliche Arten von Trocknungsgüter, aber auch nur ein Trocknungsgut
zu verschiedenen Zeitpunkten des Trocknungsprozesses ausgesetzt werden
soll, können
bei einer zweckmäßigen Weiterbildung
der Trocknungsvorrichtung durch eine Mehrzahl einzeln steuerbarer
Heizzonen, in denen das Gut durch das Transportmittel geführt wird
sowie wenigstens eine Kühlzone
in dem Prozessraum verwirklicht werden. Es können dabei auch mehrere Kühlzonen,
die entweder das Trocknungsgut abkühlen lassen oder aktiv kühlen, vorgesehen
sein. Jede der erwähnten
Zonen kann hierbei insbesondere getrennt ansteuerbar sein, wodurch
ein den Erfordernissen des durch Trocknung zu erzeugenden Produkts
angepasstes Temperaturprofil erzeugt werden kann.
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Um
auch bei nur mittelbarem Kontakt des Trocknungsgutes mit der oder
den Heizeinrichtungen bereits ein zufriedenstellendes Ergebnis zu
erzielen, sind ist bei einer Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung
die Heizeinrichtungen der Heizzonen als mit einem flüssigen oder
dampfförmigen
Heizmittel durch strömte
Heizplatten, über
die sich das obere Fördertrum
des Transportmittels bewegt, ausgebildet. Bei dem Heizmittel kann
es sich beispielsweise um Dampf, Druckwasser oder ein Thermoöl handeln.
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Zweckmäßigerweise
kann bei einer Weiterbildung der Trocknungsvorrichtung der Kühlzone nachgelagert
wenigstens ein Zerkleinerungsglied angeordnet sein, welches die
Agglomeratgröße des Trocknungsgutes ändert, so
dass der bereits erwähnte
Trockenkuchen etwa in der letzten Zone des Trocknungsprozesses zur
Sprödbrüchigkeit
gekühlt und
mit einer Guillotine abgebrochen und in einem Brecher oder Granulator
zerkleinert wird.
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Ein
höherer
Durchsatz von Trocknungsgut kann mit einer Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung
erreicht werden, die mit einer Anordnung einer Mehrzahl von in dem
Prozessraum angeordneten Transportmitteln vorgesehen ist, die insbesondere etagenartig
angeordnet sind und welchen gegebenenfalls, aber nicht notwendigerweise
jeweils eigene Heizzonen mit separaten Heizeinrichtungen und Temperiermitteln
zugeordnet sind.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführung der Trocknungsvorrichtung,
die insbesondere eine sehr homogene Temperaturverteilung bei dem Trocknungsgut
erreicht, ist das wenigstens eine Temperiermittel als Strahlungsquelle,
insbesondere als Infrarot-Strahlungsquelle, vorgesehen und als elektrisch
beheizbares und/oder heiß durchströmtes, insbesondere
plattenartiges Heizelement ausgebildet ist.
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Ein
hoher und insbesondere auch gut einstellbarer Emissionsgrad hinsichtlich
der Wärmestrahlung
des Temperiermittels wird bei einer bevorzugten Weiterbildung dadurch
gewährleistet,
dass das Temperiermittel gegenüber
konventionellen Oberflächen
mit einer die abgestrahlte Intensität durch Strukturierung und/oder
Beschichtung vergrößernden
Oberfläche
vorgesehen ist.
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Da
das zu trocknende Gut in den Prozessraum eingebracht und auch wieder
ausgetragen werden soll, ohne den kontinuierlichen Trocknungsprozess
zu unterbrechen, ist bei einer anderen Ausführung der Trocknungsvorrichtung
der Prozessraum zumindest ausgangsseitig mit wenigstens einer Öffnung versehen,
an welcher eine Schleuse vorgesehen ist. Der Austrag des getrockneten
Produkts kann dabei nach dem Prinzip der Doppelklappenschleuse über wenigstens
einen Schleusenbehälter
erfolgen, der an seinem Zulauf und an seinem Auslauf mit einer entsprechenden
vakuumdichten und produktgeeigneten Absperrung versehen ist. Darüber hinaus kann
ein Vorbehälter
als Puffer während
der Schleusung vorgesehen sein. Der Austragbehälter selbst ist zur Verhinderung
der Bildung von Brücken
zwischen Stücken
beispielsweise granulierten Gutes mit einem oszillierenden Rührer oder
dergleichen Verwirbelungsmittel versehen. Weiter kann auf die erwähnten Behälter ein
staubdichter Abfülladapter
abgesenkt werden und für
die Reinigung ein entsprechend dichter Reinigungsadapter vorgesehen
sein.
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Zur
steuerbaren Zufuhr des Trocknungsgutes sowie dessen gleichmäßiger Verteilung
auf dem Transportmittel kann hingegen insbesondere bei pumpfähigen, flüssigen oder
pastösen
Materialien auch beispielsweise durch eine Dosierpumpe durchgeführt werden,
weswegen bei einer weiteren Ausführung
der Trocknungsvorrichtung erfindungsgemäß im Bereich der Zufuhröffnung ein
Auftragsorgan mit gegebenenfalls zugeordnetem Fördermittel angeordnet ist,
welches Organ das Trockengut nach Zufuhr zum Prozessraum auf das
Transportmittel aufbringt. Hierbei kann zum Beispiel jedem einzeln
steuerbaren Band eine Dosierpumpe mit oszillierender Auftragdüse mit Auftragsdüse zugeordnet
sein.
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Viele
der zu trocknenden Güter
verlangen eine saubere Umgebung und/oder sogar besondere Hygiene, überdies
ist zur schnellen Herstellung des Vakuums ein sauberer Prozessraum
von Vorteil. Daher ist bei einer Ausführung der Trocknungsvorrichtung
an dieser eine steuerbare, in Reinigungszonen eingeteilte, mit Düsen und/oder
Sprühköpfen versehene
Reinigungseinrichtung vorgesehen, welche in der Lage ist, die Reinigungszonen
getrennt anzusteuern. Hierzu können
im Innern des Trockners genau platzierte Düsen und Sprühköpfe, eingeteilt in mehrere
Reinigungszonen, angeordnet sein, diese ergeben ein gutes Reinigungsergebnis.
Mittels der Steuerung kann der Bediener beispielsweise zwischen
Vorreinigung, Hauptreinigung und Spülgang wählen. Die Zeiten pro Reinigungszone
können
separat eingestellt werden. Heißwasser
kann von einem dampfbeheizten Reinigungsbehälter mittels einer Reinigungspumpe
bezogen werden, Vorreinigung und Spülgang erfolgen dabei in der
Regel mit Frischwasser, die Hauptreinigung mittels Zirkulation.
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Viele
der vorstehend erwähnten
Vorgänge bei
dem Trocknungsprozess sind als steuerbar qualifiziert worden, weswegen
an der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung
zweckmäßigerweise
eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die insbesondere als speicherprogrammierbare
Steuerung die Verarbeitung und Protokollierung von Parametern und
den zugeordneten Prozessen, Betrieb und Wartung sowie Kommunikation
der Trocknungseinrichtung nach außen steuert. Bedient werden
kann die Steuerung etwa über
ein Bedien-Panel oder einen PC, sie ist in der Lage, die Parameter
und Störmeldungen
der Vorrichtung vollständig
zu protokollieren und beispielweise automatisiert Rezepte zu fahren,
sie kann weiter beispielweise Hand-over Protokoll, Supervision, Serveranbindung,
Betriebs- und Wartungsanleitung über
PC-Steuerung übernehmen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung
näher erläutert. In
teilweise schematisierter Darstellung zeigen dabei die
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1 eine
ebene, stirnseitige Ansicht einer Trocknungsvorrichtung mit Prozessraum,
Transportmitteln und Heizeinrichtungen sowie Temperiermitteln;
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2 eine
perspektivische Seitenansicht der Trocknungsvorrichtung aus der 1.
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In
den 1 und 2 ist eine im Ganzen mit 1 bezeichnete
Trocknungsvorrichtung zu erkennen, die ein Gehäuse 2 im wesentlichen
zylindrischer Form aufweist, in welchem ein Prozessraum 3 angeordnet
ist, der bei ebenfalls im wesentlichen zylindrischer Form einen
in etwa kreisrunden Querschnitt aufweist. Das den Prozessraum 3 begrenzende
Gehäuse 2 ist
mit diversen Zutrittsöffnungen,
Anschlüssen
zur Vakuumerzeugung sowie Verriegelungen zu Gunsten einer besseren Übersichtlichkeit
der Trocknungsvorrichtung 1, insbesondere hinsichtlich
des Transportwegs des nicht weiter dargestellten Trocknungsgutes
lediglich strichliniert dargestellt. In dem in den 1 und 2 erkennbaren
Bereich des Prozessraums 3 ist eine erste Heizzone 4 der
Trocknungsvorrichtung 1 dargestellt. In dieser Heizzone 4 ist
die Anordnung mehrerer, übereinander
befindlicher, Gurtbänder 5 als
Transportmittel mit Obertrum 6 und Untertrum 7 vorgesehen,
von denen, um die räumliche
Erstreckung der jeweiligen Platten zu verdeutlichen, lediglich das
untere Transportmittel 5 erkennbar ist, das ein aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestelltes Trocknungsgut transportiert. Ebenso wurde aus
diesem Grund auf die Darstellung der das Gurtband 5 umlenkenden,
drehbaren Rollen verzichtet. Das erkennbare untere der Gurtbänder 5 transportiert
das auf seinem Obertrum 6 aufgetragene Trocknungsgut in
der Heizzone 4 an einer plattenartigen Heizeinrichtung 8 vorbei,
mit der da Gurtband kontaktiert ist, wodurch Wärme auf das Trocknungsgut übertragen
wird. In den 1 und 2 bilden Heizeinrichtungen 8 und
Temperiermittel 9 eine gemeinsame Heizzone 4.
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Weiter
ist aus den 1 und 2 ersichtlich,
dass im Bereich der Heizzone auf der der Heizeinrichtung 8 abgewandten
Seite des Trocknungsgutes, nämlich
oberhalb des und parallel zu dem Gurtband 5, ein plattenartiges
Temperiermittel 9 angeordnet ist, das kontaktfrei durch
die von ihm emittierte Wärmestrahlung
für eine Änderung
des Wärmeinhalts
des Trocknungsgutes sorgt. Die plattenartige Heizeinrichtung 8 weist
ein Haltemittel 10 auf, das schlaufenartig ausgebildet
ist und dessen Enden mit den Längsseitenflächen der
Heizeinrichtung verbunden sind. Das schlaufenartige, durch ein schmales Rohrstück kreisrunden
Querschnitts gebildete Haltemittel 10 ragt hierbei zunächst beidseits
jeweils quer aus der Seitenfläche
der Heizeinrichtung 8 heraus, und verläuft nach einem kurzen Vertikalabschnitt
horizontal und parallel zu der Heizeinrichtung 8, wobei es
das auf ihm aufliegende Untertrum 7 des Gurtbandes umgreift
und so dessen zu weites Durchhängen unter
der Heizeinrichtung 8 verhindert. Für den Betrachter der beiden
Zeichnungsfiguren setzt sich das Gurtband 5 nach hinten
in Richtung der Längserstreckung
des Prozessraums 3 und damit der Trocknungsvorrichtung 1 fort.
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In
den vier Ecken der Heizzone 4 ist jeweils eine säulen- bzw. rohrartige
Strebe 11 in etwa runden Querschnitts angeordnet, die sich
von einem oberen Bereich des Gehäuses 2 im wesentlichen
vertikal innerhalb des Prozessraums 3 nach unten erstreckt. Die
vier Streben 11 fassen die Heizeinrichtungen 8 und
die Temperiermittel 9 in deren Eckbereichen ein, gleichzeitig
sind diese an den Streben 11 gehalten und mit diesen verbunden. Überdies
wird mittels der Streben 11 ein gemeinsames Heizmittel
in die Heizeinrichtungen 8 und die Temperiermittel 9 transportiert,
weswegen deren das Heizmittel aufnehmende Hohlräume mit Hohlräumen in
den Streben 11 verbunden sind. Zu- und Ablauf des Heizmittels,
beispielsweise Dampf oder eine heiße Flüssigkeit, geschieht hierbei über in einem
an dem oberen Ende der jeweiligen Strebe 11 angeordneten
Flanschbereich 12 befindliche Leitungsstücke 13,
die die Gehäusewand 14 des
Gehäuses 2 der
Trocknungsvorrichtung 1 vakuumdicht durchgreifen. Die durch
das Heizmittel an das Transportgut zu übermittelnde Wärme wird
durch Kontakt mit der Heizeinrichtung 8 durch Wärmeleitung übertragen,
während
das Temperiermittel 9 die Wärme kontaktlos über Wärmestrahlung
an das unter ihm vorbei geförderte
Trocknungsgut vermittelt.
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Die
vorstehende Erfindung betrifft demnach eine Trocknungsvorrichtung 1 zur
schonenden Trocknung von Lebensmitteln, pharmazeutischen oder chemischen
Erzeugnissen oder dergleichen empfindlichem Trocknungsgut, mit einem
Prozessraum 3 und mit wenigstens einem Transportmittel 5,
welches das Trocknungsgut in zumindest einer Heizzone 4 des
Prozessraums 3 an wenigstens einer Heizeinrichtung 8 vorbei
fördert,
in welcher das Trocknungsgut mit der Heizeinrichtung 8 zumindest
mittelbar kontaktiert ist. Um eine Trocknungsvorrichtung 1 zur Verfügung zu
stellen, mittels deren Einsatz in dem Trocknungsgut ein homogenerer
Temperaturgradient bei der Trocknung erreicht werden und gleichzeitig eine
beschleunigte Trocknung herbeigeführt werden kann, ist im Bereich
der zumindest einen Heizzone 4 auf einer der wenigstens
einen Heizeinrichtung 8 abgewandten Seite des Trocknungsguts
wenigstens ein Temperiermittel 9 angeordnet und das wenigstens eine
Temperiermittel 9 verursacht steuerbar eine kontaktfreie Änderung
des Wärmeinhalts
des Trocknungsgutes.