DE4328086A1 - Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Durchfüh­ rung eines Trocknungsverfahrens, Trocknungsgüter im Haus­ haltbereich betreffend, unter Anwendung von Mikrowellenener­ gie- und Vakuumtechnik.

Zur Trocknung von Rohstoffen, Lebensmitteln, Wäsche und technischen Teilen sind mehrere Verfahren bekannt und im Einsatz. Dabei werden je nach Art des Trocknungsgutes, Durchblasen von warmer Luft, Gefriertrocknen, Vakuumtrocknen und andere Verfahrensweisen gewählt. Für das anzuwendende Verfahren ist dabei die Art und Empfindlichkeit des Trocken­ gutes maßgebend.

Bekannte Trocknungsverfahren arbeiten unter anderem mit Vakuumtechnologie in Kombination mit konventioneller Wär­ meerzeugung, wobei die Wärmeübertragung hauptsächlich durch Wärmeleitung, weniger durch Wärmestrahlung und kaum durch Konvektion erfolgt. Mit den obengenannten Erwärmungsformen für Trocknungsgüter ist eine geringe Eindringtiefe, bei­ spielsweise durch Infrarotstrahlung, verbunden und die Er­ wärmung des Trocknungsgutes geschieht entsprechend langsam durch Wärmeleitung von den erwärmten äußeren Schichten nach innen.

Diese Nachteile können durch die Anwendung von Mikrowelle, die je nach Wellenlänge und Art des Trocknungsgutes Ein­ dringtiefen bis zu mehreren Zentimetern besitzt, beseitigt werden. Diesbezügliche Vorschläge, Trocknungsgut mit Mikro­ welle zu beaufschlagen und bessere Ergebnisse anzustreben, sind bereits bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Durchfüh­ rung eines Trocknungsverfahrens zu entwickeln, wobei in vor­ teilhafter Weise Mikrowellenenergie und Vakuumtechnik kombi­ niert sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein mikrowellen- und vakuumdichter Trocknungsraum einer Trocknungseinrichtung mit minde­ stens einer Einkoppelstelle für Mikrowellenenergie, einem Behandlungsgutträger, einer mikrowellendichten Absaugöffnung und einer mikrowellen- und vakuumdichten Beschickungsöffnung ausgerüstet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die Figur zeigt eine prinzipielle Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens.

Gemäß der Figur ist eine Vakuum-Trocknungseinrichtung 1, be­ stehend aus einem Trocknungsraum 2, Mikrowellen-Einkopp­ lungsöffnungen 3, Mikrowellen-Generatoren 4, Behandlungsgut­ trägern 5, Hohlleiter 6, einer Beschickungsöffnung 7, einer Vakuumpumpeneinheit 8 und einer Absaugöffnung 9 erkennbar.

Die Trocknungseinrichtung 1 verfügt, wie aus der Abbildung ersichtlich, über zwei Mikrowellen-Generator-Hohlleiterein­ heiten 4, 6, die jeweils zwei Mikrowellen-Einkoppelöffnungen 3 besitzen, die zum Hohlleiter 6 hin vakuumdicht abgedeckt sein müssen. Dabei sind die Lochkoppel-Einheiten räumlich versetzt zueinander, beispielsweise in der Deckenfläche und einer Seitenwandfläche, angeordnet. Der eigentliche Trock­ nungsraum 2 kann über mehrere Behandlungsgutträger 5 verfü­ gen, wobei es wiederum vorteilhaft ist, daß zwei Lochkoppel­ einheiten in unterschiedlicher Energieeintragungsrichtung auf die Behandlungsgutträger wirken. Die Einkoppelstellen 3 der Lochkoppeleinheiten werden vakuumdicht durch mit Sili­ conkleber befestigte Glaskeramikplatten abgeschlossen. Damit ist gewährleistet, daß die Einstrahlung der Energie in den Trocknungsraum nicht wesentlich durch die Abdeckung vermin­ dert wird, da Glaskeramikplatten einen geringen ε-Wert besitzen. Die räumlich getrennt vom Trocknungsraum 2 ange­ ordnete Vakuumpumpeinheit 8 ist mit dem Trocknungsraum 2 über eine Absaugöffnung 9 verbunden, wobei die Absaugöffnung 9 durch ein metallisches Lochgitter mikrowellendicht zur Vakuumpumpeinheit 8 abgeschlossen ist. Die Vakuumpumpeinheit erzeugt ein Grundvakuum der Größenordnung von etwa 10^-2 Torr.

Neben der reinen Vakuumpumpeinrichtung kann die Vakuumpumpeinheit 8 auch noch einen Dampfkondensator besitzen. Zur Be­ dienung des Trocknungsraumes 2 mit zu behandelnden, d. h. zu trocknenden Gütern, wird die Beschickungsöffnung 7, die eine vakuum- und mikrowellendicht ausgeführte Tür darstellt, be­ nutzt. Es wird eine Mikrowellen- und Vakuumdichtung in Form eines umlaufenden ferromagnetischen Bandes am Umfang der Be­ schickungsöffnung 7 gegenüber einem Rahmen des Trocknungs­ raumes 2 benutzt, wobei zusätzliche Mikrowellen-Filtertech­ niken parallel dazu direkt in der Beschickungsöffnung 7 an­ geordnet sind. Die Beschickungsöffnung 7 kann ein Durch­ sichtfenster besitzen, was dann ebenfalls mikrowellendicht, vorwiegend durch ein metalliches Rastergitter, ausgeführt sein muß. Für den Betriebsfall der Trocknungseinrichtung 1 muß gewährleistet sein, daß die Beschickungsöffnung 7 dann nicht betätigbar ist. Dies geschieht einmal durch elektroni­ sche Verschlußtechnik, wenn Mikrowelle in den Trocknungsraum 2 einwirkt, wobei im Betriebsfall die betätigte Vakuumpumpeinheit 8 die Öffnungsfähigkeit der Beschickungsöffnung 7 zusätzlich erschwert. Der Trocknungsraum 2 kann mehrere Be­ handlungsgutträger 5 enthalten, insbesondere dann, wenn es die Art des zu trocknenden Gutes erforderlich macht, in meh­ reren Ebenen Trockenvorgänge ablaufen zu lassen.

Unter der Voraussetzung, daß mindestens drei solcher Behand­ lungsgutträgerebenen 5 vorhanden sind und auch benutzt wer­ den, erweist sich die Anordnung mehrerer Lochkoppeleinheiten für die Aussendung von Mikrowellenenergie als vorteilhaft. Die Beschickung des Trocknungsraumes 2 mit ausreichend not­ wendiger Mikrowellenenergie, bezogen auf die Dielektrizi­ tätskonstanten ε des zu trocknenden Gutes, können den mul­ tiplen Einsatz von Mikrowellen-Kleinsendern, die über eine gesamte Seiten- und/oder Deckfläche verteilt werden können, als wirtschaftlich sinnvoll erscheinen lassen. Dabei werden dann Mikrowellengeneratoren in Form der verwendeten Magne­ tron Einheiten mit Hohlleiter durch die in sich dichtliegen­ den Kleinst-Mikrowellensendern ersetzbar. Der Trocknungsraum 2 kann sowohl als Tisch- und Haushaltgerät ausführbar ge­ staltet sein, wenn es um Trocknung von Nahrungsmitteln im Kleinstmengenbereich geht. Zur Trocknung erheblich größerer Mengen von Rohstoffen, Lebensmitteln, Wäsche und nichtmetal­ lischer Werkstoffe werden größere Behandlungsräume, hier als Trocknungsraum 2 dargestellt, notwendig. Die kombinierte An­ wendung von Mikrowellenenergie und Vakuumtechnologie besitzt vor allem die Vorteile, daß Stoffe, die sich mit Mikrowel­ lenenergie gut erwärmen lassen, infolge der erheblichen Ein­ dringtiefe von Mikrowellenenergie direkt und schnell erwärm­ bar sind und in Kombination dazu durch den Einsatz von Vakuum verminderte Flüssigkeits-Siedepunkte bekommen, womit es zu kurzen Prozeßzeiten für Trocknungsvorgänge und deutlich niedrigeren Gesamttemperaturen kommt, was neben einer erheb­ lichen Energie- und Zeiteinsparung gleichzeitig das Trocken­ gut schonend behandelt. Dies gilt insbesondere für tempera­ turempfindliches, leicht zersetzliches, verschmutzungsemp­ findliches und oxidationsgefährdetes Trockengut. Ebenso ist diese Kombination der Trocknung für geometrisch komplizier­ te, nichtmetallische Werkstoffe bzw. Fertigteile geeignet.

Die erfindungsgemäße Lösung besitzt gegenüber den bisherigen Vakuum-Trocknungsverfahren und konventionellen Trocknungs­ verfahren den Vorteil, daß sich die Trocknungszeiten stark verkürzen und der Einsatz von Wärmeenergie sich verringert.

Claims (10)

1. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens, die Trocknung von Werkstoffen, Kleinmaterialien und Trocknungsgüter im Haushaltbereich betreffend, unter An­ wendung von Mikrowellenenergie- und Vakuumtechnik, dadurch gekennzeichnet, daß ein mikrowellen- und vakuumdichter Trocknungsraum (2) einer Trocknungseinrichtung (1) mit mindestens einer Einkop­ pelstelle für Mikrowellenenergie (3), einem Behandlungs­ gutträger (5), einer mikrowellendichten Absaugöffnung (8) und einer mikrowellen- und vakuumdichten Beschic­ kungsöffnung (7) ausgerüstet ist.

2. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trock­ nungseinrichtung (1) vorzugsweise zwei von je einem Mi­ krowellen-Generator gespeiste Locheinkoppeleinheiten für Mikrowellenenergie besitzt, wobei jede Locheinkoppelein­ heit über zwei Einkoppelstellen (3) verfügt.

3. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Locheinkoppeleinheiten räumlich versetzt zueinander, beispielsweise in der Deckenfläche und einer Seitenwand­ fläche der Trocknungseinrichtung (1), angeordnet sind.

4. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkop­ pelstellen (3) vakuumdicht verschlossen sind, wobei die Mikrowellen-Energieverluste der Abdeckung der Einkoppel­ stelle (3) vernachlässigbar gering gehalten sind.

5. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumdichte Abdeckung der Einkoppelstelle (3) eine mit Silikonkleber abgedichtete und befestigte Glaskeramik­ platte ist.

6. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trock­ nungsraum (2) eine durch ein metallisches Lochgitter mi­ krowellendicht abgeschlossene Absaugöffnung (9) besitzt.

7. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, 6, dadurch gekennzeichnet, daß außer­ halb des Trocknungsraumes (2) eine der Absaugöffnungen (9) sich anschließende Vakuum-Pumpeinheit (8) angeordnet ist.

8. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikro­ wellen- und vakuumdichte Beschickungsöffnung (7) im Mi­ krowellen-Betriebsfall nicht betätigbar ist, wobei eine Mikrowellen- und Vakuumdichtung als umlaufendes ferroma­ gnetisches Tür-Dichtungsband vorhanden ist und zusätz­ lich Mikrowellen-Filtertechniken direkt in der Beschic­ kungsöffnung (7) angeordnet sind.

9. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ schickungsöffnung (7) ein mikrowellendichtes Durch­ sichtsfenster besitzt.

10. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trock­ nungsraum (2) über drei Behandlungsgutträger (5) ver­ fügt.