DE3418101A1

DE3418101A1 - Verfahren zur behandlung von wasserhaltigen substanzen und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3418101A1
Application number: DE3418101A
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: UWE GES fur INNOVATIONEN und
Current assignee: UWE GES fur INNOVATIONEN und
Priority date: 1984-05-16
Filing date: 1984-05-16
Publication date: 1985-12-12

Description

Verfahren zur Behandlung von wasserhaltigen Substanzen und Einrichtung zur Duchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von wasserhaltigen Substanzen, insbesondere zur Herstellung von pasteurisierten Trockenschlämmen, bei welchem die Substanzen auf einem Förderer bewegt werden.

Bei diesen Substanzen handelt-es sich insbesondere um Nahrungsmittel oder Baustoffe, die für eine weitere Bearbeitung zu trocknen sind.

Aus der DE-OS 25 17 298 ist bereits ein ähnliches Verfahren bekannt, bei welchem Materialien, die eine hohe Feuchtigkeit aufweisen, nicht mehr durch die ebenfalls bekannte Hochfrequenzbehandlung getrocknet werden sondern einer Entfeuchtung durch elektrolytische Wärmebehandlung unterzogen werden. Mit Nachteil muß vor der dielektrischen Hochfrequenzbehandlung die jeweilige Substanz einer elektrolytischen Wärmebehandlung unterzogen werden. Die bekannte Einrichtung zur Behandlung wasserhaltiger Substanzen besteht daher aus einer Station zur elektrolytischen Wärmebehandlung der wasserhaltigen Substanzen, der eine Station zur dielektrischen Hochfrequenzerwärmung der die erstgenannte Station verlassenden, vorgetrockneten Substanzen nachgeschaltet ist.

Spezieller weist die Einrichtung zur elektrolytischen Wärmebehandlung im bekannten Fall eine Vielzahl von vertikal angeordneten Lamellen auf, die paarweise an einer Wechselspannungsquelle angeschlossen sind. Durch die Lamellen wird das zu behandelnde Material in einzelne Bänder zerschnitten, und zwischen den Lamellen wirken elektrische Felder, welche die Erwärmung bewirken sollen. Zwar hat man die Nachteile einer solchen Lamellenanordnung bereits erkannt, es

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wurden aber aufwendige Maßnahmen getroffen, um z.B. den Nachteil der laufenden Verunreinigung zu beseitigen, im Bereich der Lamellen ist daher eine Transportkette mit Lamellenreinigern vorgesehen, die aus einem Isoliermaterial bestehen und synchron mit den zu behandelnden Substanzen bewegt werden müssen.

Außer den vorgenannten Nachteilen ergibt sich bei diesem komplizierten Aufbau auch die Schwierigkeit, d£iß die Haftreibung zwischen den zu behandelnden Substanzen, die sich auf dem Förderer befinden, kleiner als die Haftreibung zwischen den Lamellen und den Substanzen sein kann. Dann sind eine Vortrocknung und überhaupt der gesamte Betrieb nicht mehr möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit denen ohne eine Vorbehandlung der wasserhaltigen Substanzen eine durchgreifende und ausreichende Trocknung auf einfachem Wege möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfiindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Substanzen durch ein Mikrowellenfeld hindurchgeleitet und auf die Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit erwärmt werden und daß die erwärmten Gase abgesaugt werden. Ohne den Eingriff von mechanischen Lamellen und ohne aufwendige Vorstufen ist eine Erwärmung der Substanzen mit Trocknung möglich. Das neue Verfahren ist auch für salzhaltige Substanzen anwendbar, und es wird auch keine Zerstörung der Zellen von Bioaktivatoren und anderen auf elektrische Felder empfindlichen Zellen festgestellt.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn die Substanzen vor ihrer Bestrahlung und endgültigen Erwärmung

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vorgewärmt werden. Dies ist ein zwar ansich bekannter Verfahrensschritt, die Durchführung der Vorwärmung trotz Einsatz eines Mikrowellenfeldes zur Verdampfung der Flüssigkeit ist aber neu und überraschend,

Dabei ist es besonders günstig, wenn erfindungsgemäß die Vorwärmung durch Bestrahlung oder durch Wärmeaustausch erfolgt. Beispielsweise kann durch die bei der Erwärmung und Herstellung des Wasserdampfes auftretetende Abwärme in einem Wärmetauscher zur Vorwärmung eingesetz werden. Dieser Wärmetauscher kann als Vorwärmstation mit der Mikrowellenstation als Einheit ausgebildet sein. Andererseits kann aber auch die Mikrowellenenergie, die bereits die zu behandelnden wasserhaltigen Substanzen durchschritten hat, zur Vorwärmung eingesetzt werden.

Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Mikrowellenfeld am eingangsseitigcn Ende des Förderers stärker eingekuppelt als ausgangsseitig. Der Wirkungsgrad des Verfahrens kann nämlich besonders dann einen hohen Wert erreichen, wenn die zu behandelnden Substanzen zu Anfang auf eine höhere Temperatur und später auf niedrigere Temperaturen erwärmt werden, etwa im Verlauf einer e-Funktion. Wünscht man dagegen eine nicht so starke Aufheizung des Gutes, dann kann das Mikrowellenfeld alternativ auf der ganzen Fläche gleichmäßig eingekoppelt werden.

Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Mikrowellenfeld von unten durch den Förderer und die Substanz nach oben hindurchtritt.

In diesem Falle sind die HF-Generatoren unter dem Resonanzraum im Abstand von dem mit den zu behandelnden Substanzen beladenen Förderer unkten angeordnet

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und strahlen durch den Resonanzraum durch Einkopplungsschlitze an dessen Oberseite durch das Gut in den daüber befindlichen Prozeßraum.

Das Verfahren ist weiterhin in zweckmäßiger Weise dadurch ausgestaltet, daß erfindungsgemäß der Durchsatz und/oder die Feuchtigkeitseinstellung der Substanz elektrisch analog geregelt wird/werden. Solche Analogregelungseinrichtungen sind ansich bekannt, können aber bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders zweckmäßig und wirkungsvoll eingesetzt werden. Auch kann man die Feuchtigkeitseinstellung u. dgl. durch einen Mikroprozessor regeln. Dieser steuert gegebenenfalls die ganze Maschine, einschließlich der Vorwärmung, wodurch der Wirkungsgrad des Behandlungsverfahrens erheblich verbessert werden kann.

Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer ein Endlosförderer in Wannenform ist, über dem ein Prozeßraum, sich längs erstreckend, angebracht ist, und daß wenigstens ein HF-Generator, mit dem Prozeßraum in Verbindung steht, vorgesehen ist. Im Gegensatz zu der bei der dielektrischen Erwärmung eingesetzten Kurzwelle sind erfindungsgemäß nicht mehr hohe HF-Spannungen erforderlich. Dadurch wird die Einrichtung zur Behandlung der wasserhaltigen Substanzen einfacher, wirtschaftlicher und wirkungsvoller. Die häufig in Kastenform anfallende Substanz wird "in der Wannenform des Endlosförderers aufgenommen und kann ohne Probleme bei gleichzeitigem Durchtritt durch das Mikrowellenfeld von einem Ende des Prozeßraumes zum anderen gefördert werden.

Die Wannen des Endlosförderers können selbstverständlich auch Substanzen mit größerem Flüssigkeitsanteil oder auch mit größerem Feststoffanteil aufnehmen, auf rieselfähige Güter. Beispielsweise können bei

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Einsatz von hintereinander angeordneten Bechern Pellers aus der behandelten Substanz "geformt werden, deren Außenform entsprechend dem Becher bzw. dem Behälter des Endlosförderers entspricht (rund, vieleckig und dergleichen). Hierfür ist es günstig, wenn erfindungsgemäß der Förderer eine Reihe von hintereinander angeordneten Behältern aufweist.

Wenn über die Länge des Obertrums des Förderers mehrere HF-Generatoren über dem Prozeßraum befestigt sind, ist dieser gleichzeitig auch der Resonanzraum. Die Feldlinien der Mikrowellen verlaufen dann von den über den zu behandelnden Substanzen angeordneten HF-Generatoren zum Obertrum des Förderers und nach unten oder zur Seite hinweg. Beispielsweise kann man die zur Seite hin abstrahlende Mikrowellenenergie durch entsprechende Maßnahmen auch zur Vorwärmung wiederverwenden.

Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn unter dem Obertrum des Förderers eine weitere, den Resonanzraum bildende Abdeckung mit mindestens einem HF-Generator angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform tritt das Mikrowellenfeld von unten durch das Transportband und durch das darauf befindliche Medium bzw. die zu behandelnde Substanz hindurch. Der Resonanzraum befindet sich dann unterhalb des Prozeßräumes.

Wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfindungsgemäß das den Prozeßraum bildende Gehäuse mindestens teilweise perforiert ist, kann man durch die Löcher den Prozeß laufend oder intermittierend beobachten.

Günstig ist es erfindungsgemäß auch, wenn das Rohr für die Aufgabe der Substanzen auf den Förderer im Prozeßraun angeordnet ist. Insbesondere bei der

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vorstehend erläuterten Ausführungsform, bei welcher . der Resonanzraum unterhalb und der Proze ßraum. oberhalb des Obertrums des Förderers mit der zu behandelnden Substanz angeordnet sind, kann das Aufgabe- · rohr im Prozeßräum- durch die restliche Mikrowellenenergie beaufschlagt und damit eine Vorwärmung erreicht werden.

Weitere" Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch und im Schnitt die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Behandlung von wasserhaltigen Substanzen und

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie bei Fig. 1, wobei jedoch eine andere Ausführungsform gezeigt ist.

Die zu behandelnden Substanzen werden in Richtung des Pfeiles 1 in ein Aufgaberohr 2, vorzugsweise mit Hilfe einer Pumpe 3, auf das Obertrum 4 eines allgemein mit 5 bezeichneten Endlosförderers eingeführt und aufgegeben. Das eingangsseitige Ende des Förderers 5 ist allgemein mit 6 bezeichnet und in den Figuren links dargestellt, während auf der gegenüberliegenden rechten Seite in beiden Figuren die Ausgangsseite neben der Umlenkwalze 7 vorgesehen ist, die sich in Richtung des gebogenen Pfeiles 8 dreht.

Über dem Endlosförderer 5 ist das den Prozeßraum 9 bildende Gehäuse 10 angebracht, welches eingangs- und ausgangsseitig mit HF-Fallen 11 versehen ist. Außerdem ist der Prozeßraum"" 9 am eingangs se it igen Ende 6 mit einem Absaugrohr 12 verbunden, in dem ein Ventilator 13 als Absauggebläse dargestellt ist.

Die durch die Bestrahlung mittels der HF-Generatoren 14 erzeugten Wasserdämpfe werden durch die Absaugleitung 12 in Richtung des Pfeiles 15 abgesaugt.

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Bei der Ausführungsfon.ι der Fig. 1 sind über die Länge des Obertrums 4 des Förderers 5 mehrere HF-Generatoren 14 (bei der dargestellten Ausführungsform drei über dem Prozeßraum 9 befestigt, so daß dieser mit dem Mikrowellenresonanzraum identisch ist. In Fig. 2 ist dieser Resonanzraum mit 16 bezeichnet.

Bei der Einrichtung nach Fig. 1 ist das Gehäuse 10 unten durch eine für Mikrowellen undurchlässige Abdeckung 17 verschlossen, über der das Obertrum 4 von links nach rechts in Fig. 1 entlanglauft. Die Einkopplungseinrichtungen 18 sind bei der Ausführungsform der Fig. 1 gleichmäßig über die Länge des Resonanzraumes und über die Länge des Obertrums 4 verteilt. Durch diese gleichmäßige Einkopplung der Mikrowellenenergie wird das Material gleichmässig erwärmt und getrocknet.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 befinden sich die HF-Generatoren in nicht dargestellter Weise unten am Resonanzraum 16. Die Feldlinien der Mikrowellenenergie erstrecken sich nach oben durch die mit Schlitzen 19 versehene Abdeckung 17. Unter dem Gehäuse 10 und damit auch unter der. Abdeckung 17 befindet sich ein weiteres Gehäuse 20, welches den Resonanzraum 16 bildet. Man erkennt, daß am eingangsseitigen Ende 6 der Einrichtung gemäß Fig. 2 die Anzahl der Schlitze 19 größer als am Ausgang (in Fig.

2 rechts) ist, was bedeutet, daß das Mikrowellenfeld am eingangsseitigen Ende 6 des Förderers 5 stärker eingekoppelt wird als ausgangsseitig. Die Erhitzung der Substanz ist also am eingangsseitigen ■ Ende 6 größer und klingt zum Ausgang hin ab. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch eine Steigerung des Wirkungsgrades der Gesamteinrichtung möglich ist.

Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades er-

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reicht man durch die Vorwärmung, die einerseits durch die Abfallstrahlung dadurch ausgenutzt werden kann, daß das Aufgaberohr 2 im oberen Bereich des Prozeßraumes 9 angeordnet ist und damit laufend der durch die Schlitze -19 nach oben hin durchtretenden Mikrowellenstrahlung ausgesetzt bleibt.

Eine andere Art der Vorwärmung ist die herkömmliche mittels Wärmetauscher und/oder Konvektion, d.h. die warmen, im Prozeß raum . 9 erzeugten Dämpfe werden über die Absaugleitung 12 in einen nicht gezeigten Wärmetauscher geführt, welcher die Wärme an das Aufgaberohr 2 abgibt.

Durch die analoge Regelungseinrichtung und/oder den Mikroprozessor kann der Durchsatz oder die Feuchtigkeitseinstellung bzw. können beide Parameter im Sinne einer einstellbaren Trocknung geregelt werden. Eine Homogenisierung der zu behandelnden Substanzen ist nicht mehr erforderlich. Etwaige mechanische Reinigungsstationen oder ähnliche Vorrichtungen wie bei bekannten Einrichtungen sind ebenfalls überflüssig. Die Vorwärmstation kann mit der Gesamteinrichtung integriert, d.h. einstückig ausgebildet werden.

Falls aus Montage- oder Konstruktionsgründen andere Aufbauten bevorzugt sind, können Wärmetauscher auch außerhalb der Gehäuse 10, 20 angebracht werden.

Bei den erfindungsgemäßen Einrichtungen durchläuft die zu behandelnde Substanz auf dem Obertrum 4 das jeweilige MikrowellenfeTd etwa unter einem rechten Winkel. Es versteht sich aber, daß die Strahlung auch bei schrägem Einfall oder bei schrägem Durchdringen durch die Substanzen im Sinne der Erfindung wirkungsvoll bleibt. Auf diese Weise können besonders gut pasteurisierte Trockenschlämme hergestellt werden. Die Einrichtung kann auch dazu verwendet werden, Substanzen zu erzeugen, die nach der Behand-

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lung noch Schlämme mit geringem Wasseranteil sind; · bzw. Substanzen, die bis zum schüttfähigen oder lagerfähigen Zustand gebracht werden.

Die elektrische Anlage arbeitet mit mindestens einem Mikrowellengenerator, dem aber weitere zugeschaltet werden können. Bevorzugt ist hier ein Bausteinsystem, sogenannte Parallelmaschinen. Die Anlage ist auch auf mehrere Prozeßbahnen zu erweitern, wobei vorzugsweise mehrere Anlagen parallel vorgesehen werden, wobei auch eine Anpassung an den Durchsatz durch Parallelschalten von Geräten vorteilhaft ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Behandlung von wasserhaltigen Substanzen, insbesondere zur Herstellung von pasteurisierten Trockenschlämmen, bei welchem die Substanzen auf einem Förderer (5) bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzen durch ein Mikrowellenfeld hindurchgeleitet und auf die Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit erwärmt werden und daß die erwärmten Gase abgesaugt (13, 15) werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzen vor ihrer Bestrahlung und endgültigen Erwärmung vorgewärmt werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung durch Bestrahlung oder durch Wärmeaustausch erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrowellenfeld am eingangsseitigen Ende (6) des Förderers (5) stärker eingekoppelt wird als ausgangsseitig.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrowellenfeld von unten durch den Förderer (5) und die Substanz nach oben hindurchtritt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz und/oder die Feuchtigkeitseinstellung der Substanz elektrisch analog geregelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge-

kennzeichent, daß der Durchsatz und/oder die Feuchtigkeitseinstellung und Vorwärmung der Substanz mit einem Mikro-Prozessor geregelt wird.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennze ichnet, daß der Förderer (5) ein Endlosförderer in Wannenform ist, über dem ein Prozeßraum (9), sich längs erstreckend, angebracht ist, und daß wenigstens ein HF-Generator (14), mit dem Prozeßraum (9) in Verbindung stehend, vorgesehen ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer (5) eine Reihe von hintereinander angeordneten Behältern aufweist.

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10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge des Obertrums (4) des Förderers

(5) mehrere HF-Generatoren (14) über dem Prozeßraum (9)

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befestigt sind, welcher gle ichzeitig Resonanzraum ist (Fig. 1).
11. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Obertrum (4) des Förderers (5) eine weitere, den Resonanzraum (16) bildende Abdekkung (20) mit mindestens einem HF-Generator angeordnet ist (Fig. 2).
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das den Prozeßraum (9) bildende Gehäuse (10) mindestens teilweise perforiert ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) für die Aufgabe der Substanzen auf den Förderer (5) im Prozeßraum (9) angeordnet ist (Fig. 2).

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