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Vakuum-Behandlungsapparat, insbesondere für die Behandlung von Getreide
Die Erfindung betrifft einen senkrecht stehenden Vakuum-Behandlungsapparat, insbesondere
zum Trocknen und Konditionieren von Getreide, mit einem oben liegenden Beschickungsbehälter,
einem am unteren Ende angeordneten Entnahmebehälter und einem zwischen diesen beiden
Behältern liegenden Vakuumbehandlungsbehälter, der in drei Ab-
schnitte unterteilt
ist, von denen der obere Ab-
schnitt als Vorratsbehälter für unbehandeltes
Gut, der mittlere Abschnitt als Behandlungsabschnitt mit einer stetig arbeitenden
Austragevorrichtung und der untere Abschnitt als Sammelbehälter für behandeltes
Gut ausgebildet ist.
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Es hat sich in der Praxis erwiesen, daß Getreide, welches in dem bekannten
Vakuumrieseltrockner auf etwa 140/0 Wassergehalt und darunter ausgetrocknet worden
ist, mit Temperaturen von etwa 2o bis 25' C gefahrlos für Lagerzwecke gespeichert
werden kann. Andererseits ist festgestellt worden, daß Getreide, welches in diesem
auch als Vakuumkonditioneur bekannten Apparat auf üb-
lichen Mahlfeuchtigkeitsgehalt,
das sind etwa 14 bis 18%, konditioniert worden ist, ebenfalls bei den Temperaturen
von etwa :2o bis 25' C, besonders gute mahltechnische Eigenschaften besitzt.
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Bisher wurden in der Praxis bei dem gewünschten Endfeuchtigkeitsgehalt
von 140/0 und darunter für die Trocknung, und 140/0 und darüber für die Konditionierung
Ausgangstemperaturen des aus dem beheizten Vakuumbehandlungsbehälter des Vakuumapparates
austretend-en Gutes von etwa 35' C erreicht, welche sowohl für die Lagerzwecke
als auch für die müllerische Verwendung ungeeignet sind, weshalb eine besondere
Kühlung nachgeschaltet werden mußte.
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Als Kühlvorrichtung bei der bekannten Vakuumtrocknung und vielfach
auch bei der Vakuumkonditionierung bediente man sich der LuftkÜhlung, wofür in der
Regel ein besonderer Kühlapparat, ein Kaltluftgebläse und ein Staubsammler
erforderlich
war, was erhebliche Kosten verursachte. Es sind für Kühlzwecke auch Vorrichtungen
bekannt, bei denen in einem besonderen Vakuumbehälter der dem beheizten Vakuumbehälter
nachgeschaltet wurde, an-statt der mit einem Heizmedium beschickten Elemente, ar,
denen das Gut vorbeirieselt und mit Wärme behandelt wird, ähnliche Elemente angeordnet
sind, die aber mit einem Kühlmedium beschickt werden können, während in diesem nachgeschalteten
Vakuumkühlbehälter ein höheres Vakuum aufrechterhalten wird, als es in dem Vakuumtrocknungsbehälter
der Fall ist.
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Diese bekannten Vorrichtungen erfordern außer dem Vakuumkühlbehälter
eine zusätzliche Schleuse und Mittel, um in dem '\,'akutimkühlbehälter ein höheres
Vakuum herzustellen und aufrechtzuerhalten, was ebenfalls erhebliche Kosten verursacht.
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Durch die Erfindung sollen sowohl die für die Trocknung als
auch die für die Konditionierung gestellten Ziele hinsichtlich des Endfeuchtigkeitsgelialtes
und der Endtemperaturen auf einfachere und billigere Weise erreicht werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß in dem Vakuumbehandlungsbehälter,
in dem ein hohes Vakuum aufrechterhalten wird, sowohl einstellbare Heiz- als auch
Kühlelemente angeordnet sind, derart, daß in jedem Fall das behandelte Getreide
auf einen beliebigen Endfeuchtigkeitsgehalt getrocknet und. auf eine Endtemperatur
von etwa 20 bis 25' C
ini gleichen Durchgang gebracht werden kann.
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Diese Elemente können in dem Vakuumbehandlungsbehälter übereinander
angeordnet, aber voneinander unabhängig sein, so daß beispielsweise unmittelbar
unterhalb der mit einem Heizmedium zu beschickenden Elemente ähnliche Elemente angeordnet
sind, die mit einem Kühlmittel beschickt werden. Dabei stellt man in diesem Vakuumbehandlungsbehälter
ein derartig hohes Vakuum her und hält es aufrecht, daß das behandelte Getreide
mit dem gewünschten Endfeuchtigkeitsgehalt unter bzw. über 140/0 und mit der ge#-wünschten
En#dtemperatur von etwa 20 bis 25' C
ausgeschleust wird. Die Temperatur des
kühlenden Mediums ist so zu regeln. daß die durch ihn erzeugte Temperatur etwa beim
Taupunkt der im Behandlungsraum erzeugten Brüden liegt.
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l-'s wird dadurch also in einem einzigen Vakuumbehandlungsbehälter,
für den nur je ein einziger Beschickungsbehälter und Errtnahrnebehälter mit
deren Steuerungsorganen erforderlich ist, das gleiche erreicht, was bisher nur mit
zusätzlichen Vorrichtungen erzielt werden konnte. Außer der Verringerung der Herstellungs-
und Anschaffungskosten wird auch erheblich an Bauhöhe gespart. Es ist ferner vorteilhaft,
diejenigen Elemente, die zur Beschickung mit dem Kühlmittel dienen, auch an eine
Heizquelle anzuschließen, so daß sie auch zur' Beschickung mit einem Heizmedium
dienen können, wodurch man die Leistung der Anlage entsprechend steigern kann.
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Um für besondere Fälle auf einfache Weise einen allerdings beschränkten
Kühleffekt zu erzielen, ist es zweckmäßig, den gefüllten Entnahmebehälter abwechselnd
zwischen zwei aufeinander folgenden Schleusungsperioden für mehrere Minuten an das
Hochvakuum der Anlage anzuschließen, wofür man den Inhalt des Entnahmebehälters
entsprechend der gewünschten Verwellzeit anpassen kann. Der Fassungsraum des Entnahmebehälters
beträgt z,%Nwkmäßigerweise etwa o,4 m3 je ioo m2 Heizfläche der im mittleren Abschnitt
des Vakuumbehandlungsbehälters vorgesehenen Heizeinrichtung. Entsprechend groß kann
man auch den Inhalt des Sammelraunies im unteren Abschnitt des Vakuumbehandlungsbehälters
bernessen. Infolge des dadurch bedingten großen Raumes des unteren Abschnittes im
Vakuumbehandlung sbehälter und des Entnahmebehälters kann die aus der Austragevorrichtung
austretende Gutmenge in beiden Räumen genügend lange verweilen, so daß in diesen
Zeitabschnitten auch noch besondere Behandlungen durchgeführt werden können.
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Zur Vermeidung einer allmählichen Nachverdampfung des Getreides im
Entnahmebehälter kann man in diesem Behälter einige von einem Kühlmedium zu durchströmende
Elemente, anordnen. Auch kann man zusätzlich hierzu Dampfsprührohre einbauen, durch
die Vakuumdampf eingeleitet werden kann, der an den Kühlrohren und an dem gekühlten
Getreide kondensiert und beim Herunterrieseln des Getreides die Randschichten der
Körner wieder leicht anfeuchtet, wodurch diese für die müllerische N,7erarl)eitutig
zäh und Nviderstandsfähig werden, was vorteilhaft ist. um hohe Ausbeuten an aschearmen
Mehlen zu erzielen.
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Das Spiel der Abschlußorgane arn Anfang und am Ende des Entnahrnebehälters
kann hierbei zweckmäßig so geregelt \"-erden, daß das beispielsweise durch mehrere
aufeinanderfolgende oder auch durch praktisch kontinuierliche Schleusungen des Beschickungsbehälters
in den Vakuumbehandlungsbehälter eingelassene und im unteren Ab-
schnitt des
Vakuumbehandlungsbehälters angesammelte Gut von hier aus ent,#veder periodisch auf
einmal oder praktisch kontinuierlich in den entsprechend großen Entnahmebehälter
gelangt, in dem es entsprechend lange verweilt. bis die gewünschte Kühlwirkung erreicht
ist. Die durch die große Bernessung des Inhaltes des Entnahmebehälters bedingt lange
Verweilzeit bringt den Vorteil mit sich, daß im Entnahmebehälter ein hohes Vakuum
erreicht bzw. aufrechterhalten werden kann, was sich auch vorteilhaft für die Aufrechterhaltung
eines hohen Vakuums im Vakuumbehandlungsbehälter auswirkt. Bei jeder Einschleusun#g
von Frischgut aus der Atmosphäre gelangt nämlich unvermeidlicherweise stets eine
gewisse Luftmenge mit in den beheizten Vakuumbehälter, die dort ein verhältnismäGig
großes Volumen einnimmt. Würden die Verweilzeiten von Gut, wie bekannt, nur Bruchteile
von 'Minuten be-
tragen, dann würde man wegen der zu bewältigenden Luftmengeli
außerordentlich große Vakuumpumpen benötigen. wodurch die .\nlage unwirtschaftlich
wird.
Es hat sich sowohl für die senkrecht stehenden Vakuumtrockner
als auch für die senkrecht stehenden Vakuumkonditioneure als vorteilhaft erwiesen,
die im Vakuumlehandlungsraum erzeugten Brüden zwangsweise durch das in; Raumabschnitt
für unbehandeltes Gut befindliche Getreide hindurchzuführen. Dies ermöglicht eine
außerordentlich günstige Wärmeausnutzung der aufsteigenden und durch den Anschlußstutzen
für die Vakuumleitung abzusaugenden Brüden, wenn man diesen Raumabschnitt für eine
längere Verweilzeit bemißt. Dadurch, daß man auch noch den Beschickungsbehälter
entsprechend dem nachgeschalteten Raumabschnitt für unbehandeltes Gut gleich groß
ausführt und mit voller Raumausnützung beschickt, kann z. 13. erreicht werden,
daß bei periodischer Beschickung und Entleerung die sämtlichen Abschlußventile iiii
Vakutimapparat verhundweise gleichzeitig gesteuert werden können. Dabei kann man
den Zeitabstand zwischen den Schleusungs-Perioden auch so groß wählen, daß es einerseits
möglich ist, ohne Beeinträchtigung des hohen Vakuums im beheizten Vakuumbehälter
die, Absaugung dieses Behälters durch die Vakuumpumpe kurzzeitig zu unterbrechen
und währenddessen mit derselben Pumpe periodisch den Beschickungs- und Entnalimel)ehältür
auf hohe Luftleere zu bringen. Dadurch wird ein ganzes Pumpenaggregat mit Zuhehör
erspart und dadurch der gesamte Kraftverbrauch der Anlage gegenüber der Anwendung
von zwei oder mehr Pumpen wesentlich herabgedrückt. Andererseits #vird es aber auch
durch den großen Zeitabstand zwischen den Schleusungsperioden ermöglicht, daß innerhalb
der Pausen in dem Beschickungsbehälter und auch in dem Entnahmebehälter noch besondere
und zweckmäßige Behandlungsverfahren durchgeführt werden können.
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Ilatidelt es sich beispielsweise um das Konditionieren von Getreide
für die müllerische Verarheitung, so muß erreicht werden, daß das behandelte Getreide
eine solche Struktur besitzt, daß der Endosperin sich leicht aus der Kleieschale
herausschält, ohne daß diese bei der Vermahlung zersplittert. Dieses Verfahren kann
während der längeren Verweilzeit des Gutes im Beschickungs-und Entnahmebehälter
durch zwei Zwischenoperationen vorgenommen werden, wenn man das zu konditionierende
Getreide zunächst im Beschick-ungsbehälter bis züi mehreren Minuten mit gespanntem
Dampf behandelt und diesen dann durch den Cbertritt in den Vakuumbehälter oder Kondensator
plötzlich entspannt, wobei in den Getreidekörneen eine Randzonenwirkung erreicht
wird, ähnlich wie sie beim Aufpuffen von Reis, Nfais u.dgl. bekannt ist. jedoch
mit dem Unterschied, daß sie nur in geringem _#laße erfolgt. Danach ist dann in
dem noch tintcr Vakuum stehenden Ltitnahmebehälter für eine gewisse Einwirkungszeit
klimatisierte und mit Feuchtigkeit übersättigte Luft oder entspannter Dampf einzuführen,
ehe das Getreide ausges#chleust wird. Durch die Einwirkung der klimatisierten, feuchten
Luft, bzw.'des Dampfes, auf die Kleieschicht wird die#se sehr zähe und widerstandsfähig,
so daß sie bei der Vermahlung nicht splittert. Infolgedessen ergibt die Behandlung
gute, aschearnie Mehle.
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In dem Vakuumtrockner nach der Erfindung kann man ferner während der
langen Verweilzeiten des Gutes in den verschiedenen Behältern oder Raumabschnitten
auch noch die Sterilisierung und den Schutz des Getreides gegen Schädlinge oder
auch eine Backverbesserung vornehmen, wenn man entweder gas- oder dampf förmige
Stoffe chemischer Natur einwirken läßt, die mit dem zu behandelnden Getreide in
Berührung kommen. Die Durchführung dieser Behandlungsarten im Vakuumtrockner ist
deshalb besonders vorteilhaft, weil das zu behandelnde Getreide vorher evakuiert
ist und dann erst mit den Behandlungsmitteln eine genügende Zeit lang in Berührung
kommt, so daß diese auch in die inneren luftleeren Kapillaren oder in die Poren
der Getreidekörner ein-dringen können, diese ausfüllen und dadurch auch im Korninnern
die Sterilisierungs- bzw. Backverbesserungswirkung ausüben können. Als Mittel für
die Sterilisierung können z. B. schweflige Säure, Äthylenoxyd, Hexachlorcyclohexan,
Pyrethrum o. dgl. und als Mittel für die Backverbesserung Stickoxyde, Chlordioxyd,
Nitrosylchlorid usw. dienen.
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Schließlich kann man in dem neuen Vakuumbehandlungsapparat auch noch
die Entbitterung von Sojabohnen, Lupinen, Kastanien oder die enzymatische Inaktivierung
z. B. von Lipasen Perioxydasen usw. in Mais, Hafer, Sojabohnen u. dgl., sowie die
Desodorierung z. B. von muffigem Getreide oder die Entfernung anderer Geruchstoffe,
wie z. B. bei gelbem Mais, in zweckmäßiger Weise kombiniert durchführen, da alle
diese Verfahren auf einer feucht-thermischen Behandlung mit Dampf, anschließend
kombiniert mit einer Entfernung von Wasser (Dehydratation) mit regelbaren Behandlungszeiten
in den einzelnen Behältern beruhen.
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So werden beispielsweise die Bitterstoffe aus Soja,bohnen durch Hydrolyse
bei erhöhten Ternperaturen durch Dampf, vorteilhafterweise in Abwesenh,eit von Luft,
in Substanzen gespalten, die leicht flüchtig sind und vorteilhaft im Vakuumbehandlungsapparat
bei der Entfernung der Feuchtigkeit aus dem Innern der Körner nach außen eventuell
unter Zusatz von direktem Dampf leicht mit au#sgetrieben werden. Der neue Vakuumbehandlungsapparat
ist auch zur Verbesserung der Mahl-und Backfähigkeit von Brotgetreide geeignet,
wenn dem zuzuführenden Getreide vorteilhaft ein Überschuß von 2 bis 40/0 und mehr
an Feuchtigkeit über die Mahlfeuchtigkeit hinaus einverleibt wird und die Behandlungstemperatur
im Vakuumtrockner zwischen 20 und 6o' C gerregelt wird, was in einfachster
Weise dadurch eireicht werden kann, daß ein in dem Brüdenabzugskanal neben den Heizkörpern
im Vakuurnbehälter eingebauter Drossel-und Stauschieber eingestellt wird, durch
den die Brüden gestaut werden können. Dadurch wird zwangsläufig bei verändertem
Vakuum eine höhere Temperatur erreicht.
Das E-inverleiben der überschüssigen
Feuchtigkeit in das Brotgetreide wird zweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß
man das gereinigte Getreide einem Netz- und Weichprozeß unterwirft, es dann in Abstehbehältern
oder unter Wärmebehandlung zwischen Heizelementen aufquellen läßt und schließlich
unter Vakuum behandelt.
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Mit dem neuen Apparat kann ferner auch eine Randzonenbehandlung von
Brotgetreide durchgeführt werden, wenn dem zuzuführenden Getreide nur ein begrenzter
Überschuß von Wasser über die 'Mahlfeuchtigkeit hinaus aufcreladen wird und die
Behandlung im Vakuumbehandlungsapparat so geregelt wird, daß diese aufgeladene Feuchtigkeit
durch plötzliche Verdampfung in den oberen Ab-
schnitten des beheizten Vakuumbehälters
gehindert wird, bis in den Innenkern des Kornes einzudringen. Die Anwendung dieses
Verfahrens ist insbesondere für. diejenigen Weizensorten geeignet, bei deren Verarbeitung
Wert auf gute und körnige Grießbildung gelegt wird. Bei der im Sammelraum und dem
anschließend-en Entnahmebehälter erfolgenden weiteren Behandlung unter Vakuum bzw.
mit klimatisierter Luft oder entspanntem Dampf wird eine gute Ablösung der Schale
vom Endosperm bewirkt, derart, daß die anfallenden Grieße frei von Schalenteilen
sind, und nur wenig geputzt werden müssen, also die müllerische Verarbeitung erleichtern.
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Bei dem senkrecht stehenden Vakuum-Behandlungsapparat, bei dem die
Brüdenabsatigung ausschließlich im oberen Abschnitt des Behandlungsbehälters stattfindet,
ergibt sich durch die dadurch erreichte zwangsläufige Brüdenführung, daß in der
Nähe der unteren Elemente im Behandlungsbehälter, sei es, daß diese beheizt, sei
es daß sie gekühlt werden, nur eine verhältnismäßig geringe Nienge an Brüden vorhanden
ist, die als übertragendes Medium für die Getreidekörner dienen können. Um diesen
Mangel zu beheben, ist es zweckmäßig, einen Teil der durch die beheizten Elemente
erzeugten Brüden zwangsläufig im Gleichstrom zu dem herabrieselnden Getreide zu
führen und sie unten im unteren Abschnitt des Vakuumbehandlungsbehälters, z. B.
aus dem Sammelraum für das behandelte Gut abzusaugen.