DE2423955A1

DE2423955A1 - Vacuum dehydration of e.g. coffee extract - using electrical heating in a vacuum of 100-1000 microns mercury

Info

Publication number: DE2423955A1
Application number: DE2423955A
Authority: DE
Inventors: Arthur Van Gelder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-15
Filing date: 1974-05-15
Publication date: 1975-12-11
Also published as: AU6871374A

Abstract

In a process for vacuum dehydration, in which a material borne in cell carriers is subjected to a vacuum of 100-1000 microns mercury in a chamber from which the water vapour is rapidly removed, the cell carriers each contain a large number of transversely arranged plates spaced apart. The plates are rigid and electrically conductive, and each is covered with an electrically insulating material. The plates are held apart by electrically conductive spacers, and the material to be treated, which is packed into the spaces between the plates, is heated when an electric current is passed through the plates, which then act as heat sources having a uniform thermal distribution over their entire surfaces. The process results in lower costs per unit of prod. and easier operation than induction heating techniques.

Description

PATENTANWÄLTE . ... 'PATENT LAWYERS. ... '

Dr. - Ing. HANS RUSCHKL" V-'Dr. - Ing.HANS RUSCHKL "V- '

Dip!. · :.ng. OLAF RUSCHKE Dipl.-Ing.HANS E. RIiSCHKEDip !. ·: .Ng. OLAF RUSCHKE graduate engineer HANS E. RIiSCHKE

1 BERLIN 33 Auguste-Viktoria-Straße 651 BERLIN 33 Auguste-Viktoria-Strasse 65

- E 1513 -- E 1513 -

Arthur Van Gelder, 'OJaI, California, V.St.A.Arthur Van Gelder, 'OJaI, California, V.St.A.

V/erfahren zur VakuumdehydrierungV / experienced for vacuum dehydration

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Uakuumdehydrierunn von Flüssigkeiten, Halbflüssigkeiten und Feststoffen.The present invention relates to a process for Uakuumdehydrierunn of Liquids, semi-liquids and solids.

Bisher hat man in einem Rohr mit einnesetzten Trägern und unter einem Hochvakuum dehydriert, wobei man den Dampf unter Anwendung von Induktionserwärmung schnell abzog. Dieses Verfahren und die zugehörige Vorrichtung erforderten eine sehr sorgfältige und technisches Fachwissen voraussetzende Uicklunq der Induktionsspulen sowie komplizierte externe Steuerorgane, um die Erwärmung zu erreichen. Die Schwierigkeiten sind nunmehr beseitiot, und die nach dem vorliegenden Verfahren erreichbaren Resultate sind in jeder Hinsicht überlegen, wobei das Verfahren pro Mengeneinheit des Verfahrensproduktes weniger kostenaufwendig und den üblichen Verfahrensläufen besser anpaßbar ist.So far, one has in a tube with inserted carriers and under a high vacuum dehydrated, using the steam using induction heating quickly withdrew. This method and the associated device required a very careful and technical expertise presupposing Uicklunq the Induction coils as well as complicated external controls to keep the heating up reach. The difficulties have now been resolved, and those after this Process achievable results are superior in every respect, being the process is less expensive per unit quantity of the process product and is more adaptable to the usual procedures.

Die vorliegende Erfindung schafft ein - Verfahren zur Vakuumdehydrierung, indem man Zellträger zur Aufnahme des zu dehydrierenden Materials vorsieht, die eine Vielzahl auf Abstand liegender senkrechter starrer querliegender Platten aufweisen, die elektrisch leitend sind, ein üJiderstandsverhalten zeigen und bei Erregung zu einer Wärmequelle werden, wobei zwischen ihnen elektrisch leitende Abstandselemente angeordnet sind, eine gesteuerte Quelle von Uärme gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche jeder Platte und gleichmäßig hinsichtlich aller anderen Platten des Zellträgers vorsieht, das zu dehydrierende Material in den Zellträger zwischen die Platten und in Berührung mit diesen bringt undThe present invention provides a method for vacuum dehydration by one provides cell carriers for receiving the material to be dehydrated, the one Have a large number of spaced vertical rigid transverse plates, which are electrically conductive, show a resistance behavior and at Excitation become a heat source, being electrically conductive between them Spacers are arranged to provide a controlled source of heat evenly on the entire surface of each plate and evenly as to of all other plates of the cell carrier provides that the material to be dehydrated is brought into the cell carrier between the plates and in contact with them

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und dann den beschickten Zellträger in eine Vakuumkammer einbringt, in dieser ein Vakuum VaFTiQD Ms 1oaa Mikrometer·..Quecksilber erzeugt und, gleich- , zeitig den Wasserdampf mit erhöhter Geschwindigkeit abzieht, (Jährend.man einen elektrischen Strgrri durch die Zellplatten schickt, um eine Wärmequelle gleichmäßig auf der Desamten Oberfläche jeder Platte des Zellträgers zu-erzeugen«and then introduces the loaded cell carrier into a vacuum chamber, in this a vacuum VaFTiQD Ms 1oaa micrometer · .. Mercury is generated and, equal, withdraws the water vapor early at increased speed, Electric Strgrri sends through the cell plates to a heat source evenly to be produced on the same surface of each plate of the cell carrier "

Das zu dehydrierende Material kann flüssig, halbfest ader fest sein. Falls flüssig, muß es zu einem schneeartioen.gefrorenen Zustand vorbehandelt werden. Ist es halbfest oder von ausreichender Konsistenz, läßt es sich ohne Vorbehandlunq zwischen die Platten einbringen. Wenn es sich um einen- Fest-" staff handelt, kann man es entweder im uorgefrorenen oder im natürlichen Zustand zwischen die Platten einbrinoen, wo es durch die Verdampfungskälte 5m Hochvakuum sofort einfriert.The material to be dehydrated can be liquid, semi-solid or solid. If liquid, it must be pretreated to a snow artioen.grozen state. If it is semi-solid or of sufficient consistency, it can be placed between the plates without pretreatment. If it is a-party- " staff, you can do it either in the frozen or in the natural state Brinoen between the plates, where it is 5m High vacuum freezes immediately.

Die Produkte in der Zelle werden nesteuert mit Wärme beaufschlagt, indem, man Wärme erzeuaenden StrQrh in einem Hochvakuum von 1oo bis 1ooo MikronQueck- _Λ silber durch die Platten schickt, wobei eine ausreichende Dampfdruckdifferenz zwischen dem Produkt und seiner Umgebung auftritt, die es erlaubtj Wsserdampf in erheblichem Volumen mit hoher Geschwindigkeit abzuziehen. Auf diese Weise wird das.Produkt schnell auf einen Feuchtigkeitsgehalt im Bereich van 1 bis k % dehydriert. ■ ■ . . - - -The products in the cell are nesteuert supplied with heat by, one heat erzeuaenden StrQrh in a high vacuum of 1oo to 1ooo MikronQueck- _Λ silver sends through the plates, wherein a sufficient vapor pressure difference between the product and its environment occurs, it erlaubtj Wsserdampf in withdraw significant volume at high speed. In this way, the product is quickly dehydrated to a moisture content in the range from 1 to k%. ■ ■. . - - -

Die Fig. 1 ist eine aufgebrochene Perspektivansicht und zeigt den Zusammenbau einer Platte, wobei links eine vollständige Platte dargestellt ist; . .-.■..-...Figure 1 is a broken perspective view showing assembly a plate, a complete plate being shown on the left; . .-. ■ ..-...

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer vollständigen Platte entlang der Linie II-II der Fig.1 und zeigt die elektrischen Verbindungen für die Platte und die zugehörigen Abstandselemente;Fig. 2 is an enlarged sectional view taken along an entire panel the line II-II of Fig.1 and shows the electrical connections for the plate and associated spacers;

Fig. 3 ist eine Teilansicht der Platte in einer einzelnen Zelle;Figure 3 is a partial view of the plate in a single cell;

Fig. k ist eine Perspektivansicht einer vollständigen Zelle und ihrer Abschirmung und zeigt, wie die Zelle in die Abschirmung eingesetzt wird, um eine einheitliche Anordnung darzustellen;Figure k is a perspective view of a completed cell and its shield showing how the cell is inserted into the shield to provide a unitary assembly;

Fig. 5 ist eine teilgeschnittene Ansicht entlang der Linie V-V der Fig. k und zeigt die in der Abschirmung angeordnete Zelle sowie deren elektrische Anschlüsse; *FIG. 5 is a partially sectioned view along the line VV of FIG. K and shows the cell arranged in the shield and its electrical connections; *

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.Fin.. 6 ist Ein vertikaler Teilschnitt Entlang der Linie UI-UI der Fin. k; .Fin .. 6 is a vertical partial section along the line UI-UI of fin. K;

Fin. 7 ist eine Perspektivansicht und zeint die Einzelnen Zellen in ihren zuqehöriqEn Abschirrnunoen, die übereinander in einem Träqer anoEordnet sind und in eine Behandlunqskammer herabgelassen werden; die Hauptstramquelle befindet sich am Hammerboden;Fin. 7 is a perspective view showing the individual cells in its ASSOCIATED SOCKETS, which are arranged one above the other in a carrier are and are lowered into a treatment chamber; the main source of power is located on the hammer floor;

Fia. 8 ist ein senkrechter Teilschnitt entlang im wessntlichen der Linie UIII-UIII der Fig. 7, ujobei jedoch der Träqer innerhalb der Behandlunnskam-πιεγ in die Arbeitsstellung, herabgelassen ist;Fig. 8 is a vertical partial section along essentially the line UIII-UIII 7, but ujobei the carrier within the treatment πιεγ is lowered into the working position;

Fig. 9 ist ein senkfechtEr Länasschnitt Entlang der Linie IX-IX der Fig. B und zeigt den Anschluß an die HauptquellE ElEktrischer Energie; undFig. 9 is a vertical longitudinal section along the line IX-IX of Figs shows the connection to the main source of electrical energy; and

Fig.. Id ist Bin Flußdiagramm für die Durchfürhrung des Uerfahrens.Fig. Id is a flow chart for carrying out the process.

In den Zeichnungen wie auch der Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszahlen durchweg gleiche Teile. Zunächst soll auf die Fig. 1, 2, 3 und k Bezug genommen werden. Da die Zelle die wesentlichs EinhEit für das UErfahrsn und die Vorrichtung ist, soll sie alloemein mit 2o bezeichnet werden. Die Grundeinheit innerhalb jeder Zelle Zo ist die Heizplattenanordnung, die allgemein mit 21 bezeichnet ist.In the drawings and the description, like reference numbers refer to like parts throughout. Reference should first be made to FIGS. 1, 2, 3 and k. Since the cell is the essential unit for the experience and the device, it will be referred to collectively as 2o. The basic unit within each cell Zo is the hot plate assembly, indicated generally at 21.

Bei der Platte 21 handelt es sich um einen Schichtaufbau, der sich am besten unter Bezuo auf die Fig. 1 beschreiben läßt. Das wesentliche Element jeder Platte 21 ist das Blatt 22 aus kohlebeschichtetem Kunststoff, das verhältnismäßig dünn und flexibel ist. Vorzugsweise handelt es sich um ein Erzeugnis, das unter der Bezeichnung "PyralinE" von der Fa. DuPont Erhältlich ist, hochdielEktrische Eigenschaften aufweist und gleichmäßig über die gesamte Fläche einen Widerstand von 2,8 Dhm/cm (18 Dhm/sq.in.) aufweist. Das Material zeichnet sich dadurch aus, daß es Temperaturen bis zu 315^DC (6oo ⁰F) widersteht und sich mit Kunststoffen überziehen läßt, ohne daß seine Uliderstandseigenschaften wesentlich beeinflußt werden. Jedes Blatt 22 ist mit zwei Elektroden versehen, wobei die Elektrode 23 oben und die Elektrode Zk unten angeordnet sind (vergl. Fig.1) Diese Elektroden bestehen vorzugsueisE aus Kupfer, aber jeder geeignete Leiter ist hier einsetzbar.The plate 21 is a layer structure which can best be described with reference to FIG. The essential element of each plate 21 is the sheet 22 of carbon-coated plastic, which is relatively thin and flexible. It is preferably a product that is available under the name "PyralinE" from DuPont, has high dielectric properties and has a uniform resistance of 2.8 Dhm / cm (18 Dhm / sq.in.) Over the entire surface. having. The material is characterized in that up to 315 ^D C (6oo ⁰ F) to withstand temperatures and can be coated with plastics, without its Uliderstandseigenschaften be substantially affected. Each sheet 22 is provided with two electrodes, the electrode 23 being arranged at the top and the electrode Zk at the bottom (see FIG. 1). These electrodes are preferably made of copper, but any suitable conductor can be used here.

Jede Elektrode.ist auf geeignete Weise am elektrischen Widerstandsmaterial 22 befEstigt, um zu gewährleisten, daß der Kontakt im wesentlichen über die gesam-'te Abmessung gleichmäßig ist. Da die über die Elektroden 23, Zk an das Wider-Each electrode is suitably attached to the electrically resistive material 22 to ensure that the contact is substantially uniform over the entire dimension. Since the via the electrodes 23, Zk to the resistor

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Standsmaterial angelegte Spannung vorschlagsweise 25 M beträgt, lassen sich bereits hier zwei Vorteile realisieren.The voltage applied to the stand material is preferably 25 M , two advantages can already be realized here.

Der erste ist, daß bei 25 V Betriebsspannung die bei höheren Spannungen erforderlichen Sicherheitsvorkehrunqen überflüssig sind. Weiterhin bestimmt diese Spannung den Abstand zwischen der Elektrode 23 und der Elektrode Zk. Da bei dieser Betriebsspannung die Elektroden 23, 2k einen Abstand van etwa 1a cm (.k in.) haben, ergibt sich eine Betriebsleistung von α,31 üJ/cm (2 üJ/sq.in.). Die Steuerung für die Heizung erfolgt also von o,o16 bis o,31 U/cm² (1/1o bis 2 tiJ/sq.in.).The first is that at 25 V operating voltage, the safety precautions required for higher voltages are superfluous. Furthermore, this voltage determines the distance between the electrode 23 and the electrode Zk. Since, at this operating voltage, the electrodes 23, 2k are spaced approximately 1 a cm (.k in.) Apart, the result is an operating power of α, 31 μJ / cm (2 μJ / sq.in.). The control for the heating is therefore from o, o16 to o.31 U / cm ² (1 / 1o to 2 tiJ / sq.in.).

Die hier beschriebene Anordnung zeichnet sich durch ein bequemes Gewicht und geringe Größe für die Platten und Zellen aus. Auf beiden Seiten des Blatts befinden sich Isolierblätter 26 und 27 aus Kunststoff, die einerseits isolieren and andererseits den Schichtkörper zu einem einheitlichen Aufbau zusammenhalten. Die Blätter 26 und 27 sind schmaler als das Blatt 22 und legen daher die Kupferelektroden über und unter dem Einqriffsteil, der mit 2Θ bezeichnet ist, frei. Die gesamte Anordnung wird sodann mit einem Epoxykleber beschichtet und danach auf den äußeren Metallplatten 3d und 31 abgedeckt, die komplementär zueinander ausgebildet sind und aus geätztem Aluminium bestehen, um bei der im Betrieb auftretenden Erwärmung eine hohe Leitfähiokeit aufrechtzuerhalten. Weiterhin ist ersichtlich, daß der Schichtaufbau mit diesen Metallplatten 3o, 31 der Platte eine hohe Steöfe erteilt, die erwünscht ist. An den Längsrändern des Schichtaufhaus tritt die oben umgebogene Platte 3o nicht mit der Oberkante der Platte 31 in Berührung, ebenso, wie die unten umgebogene Platte 31 die Randkante 33 der Platte 3o nicht berührt. Der vorliegende Abstand von etwa 1,6 mm (1/16 in.) läßt einen isolierenden Raum frei der einen Kurzschluß der beiden Platten verhindert. Dieser Spalt ist in den Fig. 1, 2 und 3 bei 3k auf einer Seite und bei 35 auf der anderen Seiten gezeigt. The arrangement described here is characterized by a comfortable weight and small size for the plates and cells. On both sides of the sheet there are insulating sheets 26 and 27 made of plastic, which on the one hand insulate and on the other hand hold the laminate together to form a unitary structure. The blades 26 and 27 are narrower than the blade 22 and therefore expose the copper electrodes above and below the engaging portion, which is labeled 2Θ. The entire arrangement is then coated with an epoxy adhesive and then covered on the outer metal plates 3d and 31, which are designed to be complementary to one another and consist of etched aluminum in order to maintain a high conductivity when the heating occurs during operation. It can also be seen that the layer structure with these metal plates 3o, 31 gives the plate a high degree of stiffness, which is desirable. At the longitudinal edges of the layer structure, the plate 3o which is bent over at the top does not come into contact with the upper edge of the plate 31, just as the plate 31 which is bent over at the bottom does not touch the edge 33 of the plate 3o. The present spacing of about 1.6 mm (1/16 in.) Leaves an insulating space free which prevents the two plates from shorting out. This gap is shown in Figures 1, 2 and 3 at 3k on one side and at 35 on the other side.

Bei noch nassem Epoxykleber wird die zusammengesetzte Anordnung zu einem vollständigen einheitlichen Aufbau verpreßt, wobei natürlich, wie beschrieben, die Spalte 3k, 35 verbleiben. Jede vollständige Platte 21 weist auf bei-_: den Seiten geeignete Löcher durch die Elektroden auf, durch die der Anschluß i zur Stromquelle hergestellt wird. Diese löcher sind mit 36, 37, 38 und 39 bezeichnet. With the epoxy adhesive still wet, the assembled arrangement is pressed to form a complete unitary structure, the gaps 3k, 35 of course remaining, as described. Each complete panel 21 includes _examples: the pages of suitable holes through the electrode, through which the connection i is established to the current source. These holes are labeled 36, 37, 38 and 39.

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Während die Zahl der Platten pro Zelle je nach vorbestimmten Abstand variieren kann, weisen die dargestellten Zellen jeweils 1c8 Platten 21 vonetwa 152 mm (G in.) Höhe, 3o5 mm (12 in.) Breite und einem Abstand von 9,5 mm (3/8 in.) auf. Im Einsatz enthält jede Zelle folalich etwa 23 bis 27 kp (5o - 6o lbs.) Material.While the number of plates per cell vary depending on the predetermined spacing can, the cells shown each have 1c8 plates 21 of about 152 mm (G in.) High, 3o5 mm (12 in.) Wide, and a spacing of 9.5 mm (3/8 in.). In use, each cell consequently contains around 23 to 27 kp (5o - 6o lbs.) Material.

Die Fin. 3 stellt dar, wie die Platten auf Abstand gehalten werden und der elektrische Anschluß erfolgt. Das Abstandselement für die Platten ist bei 55 4o gezeigt und weist eine Längsbohrung sowie eine Senkbohrung 42 auf. Das schmale Ende 43 des Abstandselements 4o ist verjüngt, wie in Fig. 3 gezeigt. Der sich verjüngende Teil 43 erstreckt sich durch die Öffnungen 36 - 39 und von dort in die Senkbührung 42 des nächsten Abstandselements 4o; vergl. auch die Fig. 2. Die Abstandselemente bestehen aus Aluminium und sind daher leitend. Beim Zusammenbau der Platten mit den Abstandselementen 4o liegen die Abstandselemente auf beiden Seiten .an den Hupfereleketroden 23, 24 an. Im zusammengebauten Zustand ergibt sich ein Aufbau, wie er in der Draufsicht in Fig. 3 gezeigt ist.The fin. 3 shows how the plates are kept at a distance and the electrical connection is made. The spacer for the plates is at 55 4o and has a longitudinal bore and a countersunk bore 42. That The narrow end 43 of the spacer element 4o is tapered, as shown in FIG. 3. The tapered portion 43 extends through the openings 36-39 and from there into the lowering guide 42 of the next spacer element 4o; compare also Fig. 2. The spacer elements are made of aluminum and are therefore conductive. When assembling the plates with the spacers 4o are the Spacer elements on both sides .an the Hupfereleketroden 23, 24 on. in the The assembled state results in a structure as shown in the plan view in Fig. 3 is shown.

Die vollständige Anordnung der Zelle 2o mit den zahlreichen Platten 21 ist am besten in der Fig. 4 dargestellt.The complete arrangement of the cell 2o with the numerous plates 21 is on best shown in FIG.

Beim endgültigen Zusammenbau an beiden Enden der Zellen auf den Bolzen 44 und 47 wird die Anordnung an jedem Ende mittels der Muttern 48 über die leitenden (Seite) Streifen 51, 53 verspannt. Die Verbindungsstreifen sind an einem Ende mit Verbindunqsstiften 52 versehen, wobei der Stift 54 auf dem leitenden Streifen 52 und der Stift 55 auf dem leitenden Streifen 53 sitzt; diese Anordnung ist auch in der Fig. 6 gezeigt.In the final assembly at both ends of the cells on the bolts 44 and 47 is the assembly at each end by means of nuts 48 over the conductive (Side) strips 51, 53 tensioned. The connecting strips are at one end provided with connecting pins 52, the pin 54 on the conductive strip 52 and the pin 55 sits on the conductive strip 53; this arrangement is also shown in FIG.

Auf die senkrechten Kanten jeder Platte 21 sind beiderseits die U-förmigen Teflonschutzelemente 56 aufgebracht, um einen elektrischen Kurzschluß zu vermeiden, wie später ausgeführt wird.On the vertical edges of each plate 21 are the U-shaped on both sides Teflon protection elements 56 applied to avoid an electrical short circuit, as will be explained later.

Sodann läßt man die Zelle in eine allgemein mit 57 bezeichnete Abschirmung hinab. Bei der Abschirmung 57 handelt es sich um einen kastenartigen Aufbau mit Längsseitenuänden 58 und 6d, die höher sind als die Stirnwände 61 undThe cell is then left in a shield generally designated 57 down. The shield 57 is a box-like structure with longitudinal side walls 58 and 6d, which are higher than the end walls 61 and

50 3 850/0 43150 3 850/0 431

-G--G-

Die Stirnwände sind niedriger geschnitten, sü daß,wenn die Zelle in der Abschirmung in Stelluna gebracht uiird, die Verbindunnsstreifen 5d und 52 sich nicht berühren.The end walls are cut lower so that when the cell is brought into position in the shielding, the connecting strips 5d and 52 come together do not touch.

Die Abschirmung selbst besteht vorzugsweise aus Aluminium und ist perforiert, wie bei 63 darqestellt. Sie ist auf allen vier Seiten und am Boden perforiert, um ein schnelles Entweichen wan Dämpfen zu qestatten und das eingefüllte Material mährend des Verfahrensablaufes zu halten. Sämtliche Platten der Zelle liegen auf dem Boden der Abschirmung 57 auf und die gesamte Zelle und- die Abschirmung werden mit durch die Löcher Sk verlaufende Bolzen zusammengehalten und durch die Muttern kß aneinander festgezogen. Die Lage der Anschlußstreifen bezüglich der Abschirmung ist am vorderen Ende anders als am hinteren Ende, d.h. die Streifen 53 und 52 befinden sich außerhalh der Abschirmung, so daß die V/erbindunnsstifte 5k und 55 zum Anschluß an die Hauptstramquelle freilieDen. Dies ist insbesondere in der Fig. 6 nezeigt. üJie in Fig. 6 zu sehen, verhindern die Kantenschutzelemente 56 aus Teflon die BerührunD der Platten 21 mit der Seitenwand 6α der Abschirmuna 57.The shield itself is preferably made of aluminum and is perforated, as shown at 63. It is perforated on all four sides and on the bottom in order to allow steam to escape quickly and to hold the material filled in during the process. All the plates of the cell lie on the bottom of the shield 57 and the entire cell and the shield are held together with bolts passing through the holes Sk and are tightened together by the nuts kß. The position of the connection strips with respect to the shield is different at the front end than at the rear end, ie the strips 53 and 52 are located outside the shield, so that the connecting pins 5k and 55 are exposed for connection to the main power source. This is shown in particular in FIG. As can be seen in FIG. 6, the edge protection elements 56 made of Teflon prevent the plates 21 from touching the side wall 6α of the shielding 57.

Die Art der Anbrinnung der Zelle in der Abschirmung bewirkt die Erdung eines Poles jeder Platte 21, da das nesamte System über die Abschirmung geerdet ist.-Die äißere Bodenfläche der Abschirmung ist mit Längsschienen 65 versehen, deren Zweck weiter unten beschrieben wird. Weiterhin weist die vordere Stirnseite der Abschirmung einen Handgriff 66 auf, der auf den durch die Löcher Gk vorstehenden Enden der Bolzen kk, k5 befestigt ist. Dieser Handgriff erteilt der Einheit weitere Steife, vereinfacht die Beschickung und reduziert die Gefahr von Schäden bei der Handhabung.The way in which the cell is attached to the shield causes one pole of each plate 21 to be grounded, since the entire system is grounded via the shield. The outer bottom surface of the shield is provided with longitudinal rails 65, the purpose of which is described below. Furthermore, the front end face of the shield has a handle 66 which is fastened to the ends of the bolts kk, k5 protruding through the holes Gk. This handle gives the unit additional rigidity, simplifies loading and reduces the risk of damage during handling.

üJie in Fiq. k dargestellt, verhindern bei in der der Abschirmung 57 befestiqter Zelle 2o die Ausschnitte der vorderen Stirnwand 61 und der hinteren Stirnwand 62 jede Berührung mit den Leiterstreifen 5o und 52 der Zelle.üJie in Fiq. k shown, the cut-outs of the front end wall 61 and the rear end wall 62 prevent the shield 57 at the befestiqter cell 2o any contact with the conductor strips 5o and 52 of the cell.

Die Anordnunn der Hontaktstifte 5k und 55 ist wegen der Art und weise wichtig, auf die der Strom jeder Zelle zugeführt wird.The arrangement of the contact pins 5k and 55 is important because of the manner in which the power is supplied to each cell.

Die Fig. 7 zeigt eine Behandlungskammer 7n. Diese Hammer ist nach Größe und Form so ausgestaltet, daß sie einen allgemein mit 71 bezeichneten Träger--auf-7 shows a treatment chamber 7n. This hammer is by size and Form designed so that it has a support generally designated 71 - on-

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nehmen kann, der den in Fiq. 7 gezeigten Rahmenaufbau aufweist und neun Einheiten, Zellen und Abschirmungen übereinander angeordnet aufnehmen kann.who can take the one in Fiq. 7 has the frame structure shown and nine units, Can accommodate cells and shields arranged one above the other.

Offensichtlich kann jede geeignete Anzahl von Zellen und Abschirmungen verwendet werden; hier ist Jedoch beispielsweise eine Anzahl von 9 beschrieben.Obviously, any suitable number of cells and shields can be used will; however, a number of 9 is described here, for example.

Bei dem Träger 71 handelt es sich um einen offenen Rahmen mit vier senkrechten Ständern 72, die, jeweils and=n Ecken angeordnet, auf jeder Etage mit Quergliedern 73 und Längsgliedern 74 verbunden sind, urabei diese Glieder höhenmäßig entsprechend der Höhe der Abschirmunn 57 mit den Laufschienen 65 plus freiem Raum für den Dampfdurchtritt angeordnet sind. Zusätzlich sind auf jeder Etage unmittelbar unter den Laufschienen 65 Länqsstangen 75 vorgesehen, in deren oberer Fläche sich Länqsnuten 76 zur Aufnahme der Laufschienen 65 befinden. Die Nuten sind mit Teflon ausgekleidet, so daß die Laufschienen 65 leicht und ohne Abnutzung oder Wartung in ihnen laufen können.The carrier 71 is an open frame with four vertical ones Stands 72, each arranged at = n corners, on each floor with Cross members 73 and longitudinal members 74 are connected, these members in terms of height corresponding to the height of the shield 57 with the running rails 65 plus free space for steam to pass through. Additionally are on 65 longitudinal bars 75 provided on each floor directly below the running rails, in the upper surface of which there are longitudinal grooves 76 for receiving the running rails 65 are located. The grooves are lined with Teflon so that the running rails 65 can run in them easily with no wear and tear or maintenance.

An der Rückseite des Rahmens des Trägers 72 befinden sich zwei parallele, elektrisch leitende Stangen 77, 78, die von unter der untersten Etage bis zur obersten führen. Sie enthalten Buchsen θα und 81, die die Sifte 5k und 55 aufnehmen, wobei der Stift 5k in die Buchse 81 und der Stift 55 in die Buchse 8o eingreift.On the back of the frame of the carrier 72 there are two parallel, electrically conductive rods 77, 78, which lead from the bottom floor to the top. They contain sockets θα and 81 which receive pins 5k and 55, with pin 5k engaging socket 81 and pin 55 engaging socket 8o.

Am unteren Ende jeder Stange 77, 78 befindet sich je ein L-förmiger Ansatz 82 bzw. 83, die mit parallen Längsstangen Bk, 85 verbunden sind. Die untere Fläche der Stangen Bk, 85 ist mit einer V/-i\lut 86, 87 versehen; diese zwei Nuten 86 und 87 haben erstens den Zweck, den Träger innerhalb der Behandlungskammer auszurichten und schaffen zweitens eine durchgehende Längsberührunqsflache für die elektrische Verbindung.At the lower end of each rod 77, 78 there is an L-shaped extension 82 and 83, which are connected to parallel longitudinal rods Bk, 85. The lower surface of the rods Bk, 85 is provided with a V / -i \ lut 86, 87; These two grooves 86 and 87 firstly have the purpose of aligning the carrier within the treatment chamber and secondly create a continuous longitudinal contact surface for the electrical connection.

Es wird darauf verwiesen, daß die Ecksäulen des Trägerrahmens 72 den Boden der Behandlunqskammer 7o nicht berühren. Dies ist klar in der Fig. 8 gezeigt.It should be noted that the corner pillars of the support frame 72 the floor Do not touch the treatment chamber 7o. This is clearly shown in FIG.

Folglich lastet das gesamte Gewicht des Trägers und seines Inhalts in den V-Nuten 86 bzw. 87. Um dieses Gewicht richtig und gleichmäßig aufzufangen, ist der Raum zwischen den untersten Querstangen 73 und der oberen Fläche der Längsstangen Bk, 85 mit isolierenden Abstandselementen 88 ausgefüllt. LJie inAs a result, the entire weight of the carrier and its contents bears in the V-grooves 86 and 87, respectively. In order to absorb this weight correctly and evenly, the space between the lowermost transverse rods 73 and the upper surface of the longitudinal rods Bk, 85 is filled with insulating spacer elements 88 . LJie in

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der Fig. 9 gezeigt, sind die Buchsen θα, 81 mit Feder- öder anderen Elementen 9o versehen, um einen sicheren Kontakt zu gewährleisten.9 shown, the sockets θα, 81 with spring or other elements 9o provided to ensure secure contact.

lilie aus der Fig. 7 ersichtlich, befinden sich am Baden der Behandlungskammer 7a parallele leitende Längsstangen 91, 92. Die obere Fläche dieser parallelen Stangen sind im Q_uerschnitt(86, 87 des) umgekehrt U-förmig (93 und 94), sa daß sie in die V-förmigen Nuten 86, 87 des Trägers eingreifen.Lily can be seen from Fig. 7, are located at the bathing of the treatment chamber 7a parallel conductive longitudinal rods 91, 92. The upper surface of these parallel rods are inverted U-shaped (93 and 94) in cross-section (86, 87 des), sa that they engage in the V-shaped grooves 86, 87 of the carrier.

Diese Stangen sind für einen Maximalstram von hooa A ausgelegt und gegen den Boden der Hammer 7d durch durchgehende Isalierschienen isoliert. Der Strom wird der Vorrichtung durch parallele Kabel 96 zugeführt, die über Vakuumdichtungen (vergl. 97) durch die Stirnwand der Kammer 7o geführt sind. Das Kabel ist über die Stange 98 unmittelbar an die Stangen 91 und92 angeschlossen.These rods are designed for a maximum current of hooa A and are isolated from the bottom of the hammer 7d by continuous insulation rails. The current is supplied to the device by parallel cables 96 which are passed through the end wall of the chamber 7o via vacuum seals (see 97). The cable is directly connected to rods 91 and 92 via rod 98.

Um den Träger innerhalb der Kammer 7o herum ist genug freier Raum vorgesehen, um einen schnellen Abzug des UJasserdampfs während der Behandlung in dem für diesen Betrieb erforderlichen größeren Volumen zuzulassen. Zum Abgang des durch das Vakuum in der Kammer freigesetzten üJasserdampfes sind große Öffnungen 1do vorgesehen, an die der Hauptbetriebsverteiler und Kondensatoren (nicht gezeigt) angeschlossen sind. Um den richtigen Betrieb für die Behandlungskammer 7o zu erreichen, enthält diese Leitung ein Ventil, so daß die Kammer gegen das Vakuum und den Entzug der Dämpfe abgeschlossen uierden kann, wenn die Füllung behandelt wird. Ein Deckel 1o1 ist vorgesehen, um den Träger und seine Zellast in die Kammer herablassen zu können. Während des Betriebs ist der Deckel 1o1 vakuumdicht verschlossen, damit das Vakuum in der Kammer während der Behandlung aufrechterhalten bleibt.Enough free space is provided around the carrier within the chamber 7o, in order to have a quick evacuation of the water vapor during the treatment in the for to allow larger volumes required for this operation. There are large openings for the outlet of the water vapor released by the vacuum in the chamber 1do provided to which the main operating distributor and capacitors (not shown) are connected. To ensure the correct operation for the treatment chamber To reach 7o, this line contains a valve so that the chamber can be sealed against the vacuum and the extraction of vapors, when the filling is treated. A lid 1o1 is provided so that the carrier and its cell branch can be lowered into the chamber. During operation, the lid 1o1 is closed vacuum-tight so that the Vacuum is maintained in the chamber during treatment.

Um den Betrieb der Vorrichtung einzuleiten und die Schritte des hier offenbarten Verfahrens durchzuführen, muß das zu behandelnde Material abhängig von seiner Art vorbehandelt werden.In order to initiate the operation of the device and the steps of the disclosed herein To carry out the process, the material to be treated must be pretreated depending on its type.

Wenn bspw. das zu behandelnde Produkt flüssig oder flüssig mit einem Fest- ' stoffanteil bis 22 % ist, besteht die Vorbehandlung in einem Einfrieren durch Verdampfung zu einem schneeartigen Zustand, wobei etwa erbsengroße poröse Teilchen entstehen. Handelt es sich um eine Flüssigkeit mit mehr als 22 % Feststoffanteil, wird das Ausgangsmaterial bandgefroren und das resultierendeIf, for example, the product to be treated is liquid or liquid with a solids content of up to 22 % , the pretreatment consists in freezing it by evaporation to a snow-like state, with pea-sized porous particles being formed. If it is a liquid with more than 22 % solids, the starting material is belt-frozen and the resulting one

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gefrorene Bahnmaterial zu einem Pulver oder Granulat zerkleinert. Ist das zu behandelnde Material fest, läßt es sich entweder einfrieren und dann in Scheiben der für die Zellen erforderlichen Dicke zerschneiden oder man formt es im frischen Zustand vor und lädt es in die Zellen, wo es im Verlauf des Dehydrierunnsverfahrens durch Verdampfung einfriert.frozen web material is crushed into a powder or granules. Is this If the material to be treated is solid, it can either be frozen and then cut into slices of the thickness required for the cells, or it can be shaped it precharges it in the fresh state and loads it into the cells, where it freezes by evaporation in the course of the dehydration process.

Die Schritte zur Durchführuno des Verfahrens sind in der Fin. 1o in Form. eines Flußdiagramms dargestellt. Ein vorgefrorenes oder vorbehandeltes Material im gefrorenen Zustand wird in einen Fließbettqefrierer 11o herkömmlicher Art gegeben, der eine Lufttemperatur von etwa -^o C (.-ka F) hat, um die Temperatur des Ausgangsmaterials zum Zeitpunkt der Beschickung der Zellen auf einen Standardwert zu bringen.The steps for carrying out the method are given in Fin. 1o in the form. shown in a flow chart. A pre-frozen or pretreated material in the frozen state is placed in a fluidized bed freezer 110 of a conventional type having an air temperature of about - ^ o C (.-Ka F) in order to bring the temperature of the starting material to a standard value at the time of charging the cells .

Vom Fließbettoefrierer 11o geht das Material zu einer Beschickungsvorrichtuno, 111, die die Zellen rüttelt. Durch Einsatz einer solchen Vorrichtunn bei der Beschickung der Zellen wird das schneeartige bzw. nefrorene Material in dem Raum zwischen den Platten jeder Zelle verdichtet. Das Material kann aus diesem Raum nicht entweichen, da die Abschirmuno 57 die Platten seitlich und am Boden festhält. Das Verdichten gewährleistet also, daß die Zellen vollständig gefüllt werden.From the fluidized bed freezer 11o the material goes to a loading device, 111 shaking the cells. By using such a device when charging the cells, the snow-like or frozen material in the Compacted space between the plates of each cell. The material can be made from this Space cannot escape, as the shielding 57 covers the panels on the side and on the Holding on to the ground. The compression ensures that the cells are completely filled.

Zur Kontrolle und Anzeige der Temperaturen ist ein Thermoelement oder ein Thermistor in eine bestimmte Platte jeder Zelle einnebettet; seine Betriebsanschlüsse ewerden hergestellt, wenn die Zellen und ihre Abschirmungen in den Träger einnesetzt werden. Dieser Vorgang ist durch den Hasten 112 dargestellt. Ijüenn zu diesem Zeitpunkt eine Hammer 7d zur Behandlung des Materials nicht zur Verfügung steht, kann man den beschickten Träger in einen Vorhaltkühler 11Ί einsetzen, der die Temperatur auf dem gewünschten Wert hält.A thermocouple or a is used to check and display the temperatures Thermistor embedded in a specific plate of each cell; its operating connections are made when the cells and their shields are in the Carriers are used. This process is represented by the catch 112. Ijüenn not a hammer 7d for treating the material at this time is available, the loaded carrier can be placed in a pre-cooler Insert 11Ί, which keeps the temperature at the desired value.

Es wird darauf verwiesen, daß, wenn'man die Zellen 2o in den Träger 71 einbringt, auch gleichzeitig und sofort die elektrischen Verbindungen auf jedem Niveau hergestellt werden, die zum Betrieb erforderlich sind, und zwar durch Einschieben der Zelle und ihrer Abschirmung in den Träger auf jeder Etage. Der beschickte Träger mit sämtlichen elektrischen Verbindungen wird dann in die Behandlungskammer 7o herabgelassen, bis die V-Längsnuten 86, 87 des Trägers auf den V-förmigen Hantaktschienen 93, 3k der Hammer aufliegen. Uie be-It is pointed out that when the cells 2o are introduced into the carrier 71, the electrical connections required for operation are also made at the same time and immediately at each level, namely by pushing the cell and its shielding into the carrier on each floor. The loaded carrier with all electrical connections is then lowered into the treatment chamber 7o until the V-longitudinal grooves 86, 87 of the carrier rest on the V-shaped handrails 93, 3k of the hammer. Uie be

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reits ausrief ührt, richten dissE V-förmiqen Schiensn dsn Träger 71 in der Kam-πίΕΓ 7a genau aus und stellen eins elektrische Verbindung über die gesamte Länae der Stanqen 91, 92 her. Ist der Träqer in die die Behandlunqskammer 7d einnebracht, uird die Mehrfach-ThErmcElementkantrallkupplunq anqebracht und der Deckel 1g1 der Hammer 7g herabgelassen und dicht verschlossen, Bis zu diesem Punkt uar das vakuumdichte Ventil 115 peschlnssen, um keine Leistung zu verschwenden. Ist die Kammer 7d beschickt uarden, kann das V/entil 115 qeäffnet uerden, uanach dann im Innenraum der hammer 7a durch den Dampfkondensator 116 und die Vakuumpumpe 117 ein Hochvakuum hergestellt und Wasserdampf in großen Volumina aus ihm Entzogen uird. Die Zeit, die erfqrderlich ist, um das Betriebsvakuum von 1oo bis 1ooo Mikron Quecksilber herzustellen, läßt sich natürlich auf herkömmliche Weise verkürzen, indem man vor dem Öffnen des Ventils 115 in der Hammer ein Teilvakuum herstellt.already executing, align the V-shaped rails dsn carrier 71 in the Kam-πίΕΓ 7a exactly and make one electrical connection over the whole Länae der Stanqen 91, 92 ago. Is the carrier in the treatment chamber 7d inserted, the multiple thermal element cantrall coupling is attached and the lid 1g1 the hammer 7g lowered and tightly closed, up to At this point the vacuum-tight valve 115 is closed to no power to waste. When the chamber 7d is full, the valve 115 can be opened uerden, uanach then in the interior of the hammer 7a through the steam condenser 116 and the vacuum pump 117 a high vacuum is established and water vapor is extracted from it in large volumes. The time it takes to the operating vacuum of 100 to 100 microns of mercury can be established can of course be shortened in a conventional manner by creating a partial vacuum in the hammer prior to opening valve 115.

Gleichzeitig uird die elektrische Stromquelle 118 mit ihrem Transformator 12a und der Steuerung 121 einaeschaltet, sn daß die elektrische Enerqie über die Kabel 96 zu dan Stangen 91, 92, den senkrechten Leitern 77, 78 auf dem Träqer und durch die Verbinduqsstifte 5^, 55 und ihre Buchsen 8a, 81 zu jeder einzel-πεπ Platte in der ZeIIe oElanqt. Die durch die Thermoelemente gesteuerte Steuerung führt den Platten der Zellen prqportionalqesteuert elektrische Enerqie in ausreichender Menge zu, um eine maximale Verdampfung zu erreichen, ohne dabei das gefrorene Ausqanasmaterial zu schmelzen. Die Wärmezufuhr uird alsn entsprechend den Anfqrderunqen des der Bshandlunq untarzogenen Materials selbst gesteuert. Wie ebenfalls bereits festgestellt, ist infolge der Art der elektrischen Verbindungen und des Aufbaus der einzelnen Platten die Temperatur jeder Platte jeder Zelle für alle Zellen des Trägers 71 völlig gleichmäßiq. Auf diese Weise ist ein gleichmäßiger Verfahrensverlauf gewährleistet.At the same time, the electrical power source 118 with its transformer 12a and the controller 121 is switched on, sn that the electrical energy via the Cable 96 to rods 91, 92, the vertical ladders 77, 78 on the girder and through the connecting pins 5 ^, 55 and their sockets 8a, 81 to each individual πεπ Plate in the cell oElanqt. The controller controlled by the thermocouples conducts proportional electrical energy to the plates of the cells in sufficient quantity to achieve maximum evaporation without melting the frozen output material. The supply of heat is called n in accordance with the requirements of the material which is not chemically toxic self controlled. As also stated earlier, the nature of the electrical connections and the structure of the individual plates depends on the temperature each plate of each cell for all cells of the carrier 71 completely uniform. In this way, a smooth course of the procedure is guaranteed.

Zum Ende der Behandlung uiird das Ventil 115 geschlqssen und in der Hammer mittels eines nicht gezeigten Ventils der Atmosphärendruck wieder hergestellt. Danach öffnet man den Deckel 1a1 der Kammer und Entfernt mit Hilfe eines Förderers 122 den Träger 71 mit den behandelten Zellen. Der Träger mit den Zellen und dem Verfahrenserzeugnis uird in eine Entleerunnseinrichtung 123 geqeben, die bei normaler Raumtemperatur und unter Umgebungsdruck ohne Schaden oder Veränderung des Produktes dieses mit einem Luftstrahl aus dem Raum zuischen den Platten entfernt, uonach es verpackt, gelagert oder sonstuie ueiterbehandelt usrden kann.At the end of the treatment, the valve 115 is closed and in the hammer the atmospheric pressure is restored by means of a valve (not shown). Then the lid 1a1 of the chamber is opened and removed with the aid of a conveyor 122 the carrier 71 with the treated cells. The carrier with the cells and the process product is passed into an emptying device 123, which add a jet of air from the room at normal room temperature and under ambient pressure without damaging or changing the product removed from the plates, then packed, stored or otherwise treated usrden.

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Es wird darauf verwiesen, daß nach herkömmlicher Übung die Platten des Dampfkondensatars 116 immer kälter sein sollten als das behandelte Produkt. Es ist natürlich klar, daß die Temperatur der Dampfkandensatorplatten in unmittelbarem Zusammenhang steht mit dem in der Behandlunnskammer 7d herrschenden Vakuum. It should be noted that, according to conventional practice, the plates of the steam condenser 116 should always be colder than the treated product. It is Of course, it is clear that the temperature of the steam condenser plates is in the immediate vicinity It is related to the vacuum prevailing in the treatment chamber 7d.

Verwendet man bspw. eine Zelle mit Gefrorenem Kaffeeextrakt mit 25 % Feststoffanteil und einem Gesamtgewicht von 27,24 kg (6o lbs.) Eis, werden 85 % Wasser bztj. 17,37 kg (38,25 lbs.) ldassEr erntfernt. Der Stromverbrauch beträgt dabei 7,Mf klüh, entsprechend 2,543 χ 1b B.T.U. Mit einem berechneten Bedarf von Etwa 12oo B.T.U. pro 0,454 kn (1 Ib.) klasssr ergäben sich insgesamt 459α χ 1o B.T.U. In diesem Beispiel betränt die UJärmeingangsleistung nur etwa 55 % des berechneten Bedarfs. Jedes Produkt hat seine eigenen Eigenschaften und der PrDzentsaitz variiert. Jedoch beträgt im Mittel die sinnvolle bJärmeeingangsleistung etuia ein Drittel derjenigen, die zur Verdampfungsdehydrierung nach dem Verfahren erforderlich ist. Es wird angenommen, daß die übrigen zwei Drittel von dem behandelten Produkt selbst geliefert werden. Zur theoretischen Erklärung wird angenommen, daß die sehr hohe Molekulargeschwindigkeit, die bei dem Ausziehen des Wasserdampfes nach den vorliegenden Verfahren auftritt, möglicherweise durch Reibung diese restliche Energie liefert. Auf jeden Fall ist die elektrische Wärmeeingangsleistung nur etwa ein Drittel des bErechneten Gesamtenergiebedarfs für die VErdampfungsdEhydrierung des Produktes auf den hierin angegebenen Bereich.For example, using a cell with frozen coffee extract with 25 % solids and a total weight of 27.24 kg (60 lbs.) Of ice, 85 % water or 17.37 kg (38.25 lbs.) To be removed. The power consumption is 7, Mf klüh, corresponding to 2.543 χ 1b BTU. With a calculated requirement of around 12oo BTU per 0.454 kn (1 Ib.) Class, this would result in a total of 459α χ 1o BTU In this example, the heat input power is only about 55 % of the calculated As needed. Each product has its own properties and the price varies. However, the meaningful thermal input power is on average a third of that required for evaporation dehydration according to the process. It is believed that the remaining two thirds are supplied by the treated product itself. As a theoretical explanation, it is assumed that the very high molecular velocity which occurs when the water vapor is drawn off according to the present processes, possibly by means of friction, supplies this residual energy. In any case, the electrical heat input power is only about a third of the calculated total energy requirement for the evaporation / dehydration of the product to the range specified here.

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Claims

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Claim

Process for vacuum dehydration by using cell carriers

r inclusion of the material to be dehydrated provides for the material to be dehydrated Brings material into the cell carrier, the charged cell carrier in a vacuum chamber brings in and seals this tightly, a vacuum in the chamber VDn produces 100 to 100 microns of mercury and heats the material in the carrier, while at the same time steaming at increased speed withdraws, characterized in that the Zellträaer a variety of van Distance guerlieaenden, rigid, electrically conductive and with resistance contain afflicted plates, which become a heat source when energized, whereby electrically conductive spacers are provided between the plates and the material to be dehydrated between the plates in contact therewith is introduced, and that the material is heated by applying a sends electric current through the cell plates to evenly spread over the entire surface of each plate in the cell carrier to generate a heat source.

2. The method according to claim 1, characterized in that the heating is controlled by providing an electrical resistance in the plates to provide an electrical heat source of less than 0.465 W / cm at a voltage of 25 V evenly across both surfaces each produce vertical plate and thus lower the water content of the material to be dehydrated as a result to 1 to k%.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that you have a multitude of loaded cell carriers in a single hammer brings in, in which all Zellträqer to a single source controlled electrical energy are connected when they are in position in the hammer and that the plates are excited simultaneously and continuously, in order to provide a uniform heat source on both surfaces of all plates.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that

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net that the heat source plates of each cell carrier are connected in parallel, Said that if the loaded cell carrier is nested to a single source of electrical energy are connected, the heat source at the same time and evenly for each plate, each cell carrier over the entire surface of the plate is present.

5. The method according to any one of claims 1-4, characterized ne-

indicates that the heat input power of the heat source plates is meaningful qerinaer than the calculated need to get the product to a water level from 1 to 5% to dehydrate.

S. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that that the large number of charged cell carriers are placed in a second Carrier orders to bring them to the treatment chamber, to be treated there and to remove from it, ujobei the second carrier, "every charged cell carrier connects to the only source of controlled electrical energy.

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