Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens

Abstract

 Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens, die Trocknung von Werkstoffen, Kleinmaterialien und Trocknungsgüter im Haushaltbereich betreffend, unter Anwendung von Mikrowellenenergie- und Vacuumtechnik, wobei ein mikrowellen-und vacuumdichter Trocknungsraum (2) einer Trocknungseinrichtung (1) mit mindestens einer Einkoppelstelle für Mikrowellenenergie (3) einem Behandlungsgutträger (5), einer mikrowellendichten Absaugöffnung (8) und einer mikrowellen- und vacuumdichten Beschickungsöffnung (7) ausgerüstet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens, Trocknungsgüter im Haushaltbereich betreffend, unter Anwendung von Mikrowellenenergie- und Vacuumtechnik.

[0002] 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, Vacuumtrocknen und andere Verfahrensweisen gewählt. Für das anzuwendende Verfahren ist dabei die Art und Empfindlichkeit des Trockengutes maßgebend.

[0003] Bekannte Trocknungsverfahren arbeiten unter anderem mit Vacuumtechnologie in Kombination mit konventioneller Wärmeerzeugung, wobei die Wärmeübertragung hauptsächlich durch Wärmeleitung, weniger durch Wärmestrahlung und kaum durch Konvektion erfolgt. Mit den obengenannten Erwärmungsformen für Trocknungsgüter ist eine geringe Eindringtiefe, beispielsweise durch Infrarotstrahlung, verbunden und die Erwärmung des Trocknungsgutes geschieht entsprechend langsam durch Wärmeleitung von den erwärmten äußeren Schichten nach innen.

[0004] Diese Nachteile können durch die Anwendung von Mikrowelle, die je nach Wellenlänge und Art des Trocknungsgutes Eindringtiefen bis zu mehreren Zentimetern besitzt, beseitigt werden. Diesbezügliche Vorschläge, Trocknungsgut mit Mikrowelle zu beaufschlagen und bessere Ergebnisse anzustreben, sind bereits bekannt.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens zu entwickeln, wobei in vorteilhafter Weise Mikrowellenenergie und Vacuumtechnik kombiniert sind.

[0006] Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein mikrowellen- und vacuumdichter Trocknungsraum einer Trocknungseinrichtung mit mindestens einer Einkoppelstelle für Mikrowellenenergie, einem Behandlungsgutträger, einer mikrowellendichten Absaugöffnung und einer mikrowellen- und vacuumdichten Beschickungsöffnung ausgerüstet ist.

[0007] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

[0008] Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

[0009] Die Figur zeigt eine prinzipielle Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens.

[0010] Gemäß der Figur ist eine Vacuum-Trocknungseinrichtung 1, bestehend aus einem Trocknungsraum 2, Mikrowellen-Einkopplungsöffnungen 3, Mikrowellen-Generatoren 4, Behandlungsgutträgern 5, Hohlleiter 6, einer Beschickungsöffnung 7, einer Vacuumpumpeneinheit 8 und einer Absaugöffnung 9 erkennbar.

[0011] Die Trocknungseinrichtung 1 verfügt, wie aus der Abbildung ersichtlich, über zwei Mikrowellen-Generator-Hohlleitereinheiten 4, 6, die jeweils zwei Mikrowellen-Einkoppelöffnungen 3 besitzen, die zum Hohlleiter 6 hin vacuumdicht abgedeckt sein müssen. Dabei sind die Lochkoppel-Einheiten räumlich versetzt zueinander, beispielsweise in der Deckenfläche und einer Seitenwandfläche, angeordnet. Der eigentliche Trocknungsraum 2 kann über mehrere Behandlungsgutträger 5 verfügen, wobei es wiederum vorteilhaft ist, daß zwei Lochkoppeleinheiten in unterschiedlicher Energieeintragungsrichtung auf die Behandlungsgutträgerr wirken. Die Einkoppelstellen 3 der Lochkoppeleinheiten werden vacuumdicht durch mit Siliconkleber befestigte Glaskeramikplatten abgeschlossen. Damit ist gewährleistet, daß die Einstrahlung der Energie in den Trocknungsraum nicht wesentlich durch die Abdeckung vermindert wird, da Glaskeramikplatten einen geringen ε-Wert besitzen. Die räumlich getrennt vom Trocknungsraum 2 angeordnete Vacuumpumpeinheit 8 ist mit dem Trocknungsraum 2 über eine Absaugöffnung 9 verbunden, wobei die Absaugöffnung 9 durch ein metallisches Lochgitter mikrowellendicht zur Vacuumpumpeinheit 8 abgeschlossen ist. Die Vacuumpumpeinheit erzeugt ein Grundvacuum der Größenordnung von etwa 10⁻² Torr.

[0012] Neben der reinen Vacuumpumpeinrichtung kann die Vacuumpumpeinheit 8 auch noch einen Dampfkondensator besitzen. Zur Bedienung des Trocknungsraumes 2 mit zu behandelnden, d.h. zu trocknenden Gütern, wird die Beschickungsöffnung 7, die eine vacuum- und mikrowellendicht ausgeführte Tür darstellt, benutzt. Es wird eine Mikrowellen- und Vacuumdichtung in Form eines umlaufenden ferromagnetischen Bandes am Umfang der Beschickungsöffnung 7 gegenüber einem Rahmen des Trocknungsraumes 2 benutzt, wobei zusätzliche Mikrowellen-Filtertechniken parallel dazu direkt in der Beschickungsöffnung 7 angeordnet sind. Die Beschickungsöffnung 7 kann ein Durchsichtfenster 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 elektronische Verschlußtechnik, wenn Mikrowelle in den Trocknungsraum 2 einwirkt, wobei im Betriebsfall die betätigte Vacuumpumpeinheit 8 die Öffnungsfähigkeit der Beschickungsöffnung 7 zusätzlich erschwert. Der Trocknungsraum 2 kann mehrere Behandlungsgutträger 5 enthalten, insbesondere dann, wenn es die Art des zu trocknenden Gutes erforderlich macht, in mehreren Ebenen Trockenvorgänge ablaufen zu lassen.

[0013] Unter der Voraussetzung, daß mindestens drei solcher Behandlungsgutträgerebenen 5 vorhanden sind und auch benutzt werden, erweist sich die Anordnung mehrerer Lochkoppeleinheiten für die Aussendung von Mikrowellenenergie als vorteilhaft. Die Beschickung des Trocknungsraumes 2 mit ausreichend notwendiger Mikrowellenenergie, bezogen auf die Dielektrizitätskonstanten ε des zu trocknenden Gutes, können den multiplen 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 MagnetronEinheiten mit Hohlleiter durch die in sich dichtliegenden Kleinst-Mikrowellensendern ersetzbar. Der Trocknungsraum 2 kann sowohl als Tisch- und Haushaltgerät ausführbar gestaltet sein, wenn es um Trocknung von Nahrungsmitteln im Kleinstmengenbereich geht. Zur Trocknung erheblich größerer Mengen von Rohstoffen, Lebensmitteln, Wäsche und nichtmetallischer Werkstoffe werden größere Behandlungsräume, hier als Trocknungsraum 2 dargestellt, notwendig. Die kombinierte Anwendung von Mikrowellenenergie und Vacuumtechnologie besitzt vor allem die Vorteile, daß Stoffe, die sich mit Mikrowellenenergie gut erwärmen lassen, infolge der erheblichen Eindringtiefe von Mikrowellenenergie direkt und schnell erwärmbar sind und in Kombination dazu durch den Einsatz von Vacuum verminderte Flüssigkeits-Siedepunkte bekommen, womit es zu kurzen Prozeßzeiten für Trocknungsvorgäng und deutlich niedrigeren Gesamttemperaturen kommt, was neben einer erheblichen Energie- und Zeiteinsparung gleichzeitig das Trockengut schonend behandelt. Dies gilt insbesondere für temperaturempflindliches, leicht zersetzliches, verschmutzungsempfindliches und oxidationsgefährdetes Trockengut. Ebenso ist diese Kombination der Trocknung für geometrisch komplizierte, nichtmetallische Werkstoffe bzw. Fertigteile geeignet.

[0014] Die erfindungsgemäße Lösung besitzt gegenüber den bisherigen Vacuum-Trocknungsverfahren und konventionellen Trocknungsverfahren den Vorteil, daß sich die Trocknungszeiten stark verkürzen und der Einsatz von Wärmeenergie sich verringert.

Ansprüche

1. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens, die Trocknung von Werkstoffen, Kleinmaterialien und Trocknungsgüter im Haushaltbereich betreffend, unter Anwendung von Mikrowellenenergie- und Vacuumtechnik, dadurch gekennzeichnet, daß ein mikrowellen- und vacuumdichter Trocknungsraum (2) einer Trocknungseinrichtung (1) mit mindestens einer Einkoppelstelle für Mikrowellenenergie (3), einem Behandlungsgutträger (5), einer mikrowellendichten Absaugöffnung (8) und einer mikrowellen- und vacuumdichten Beschickungsöffnung (7) ausgerüstet ist.

2. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungseinrichtung (1) vorzugsweise zwei von je einem Mikrowellen-Generator gespeiste Locheinkoppeleinheiten für Mikrowellenenergie besitzt, wobei jede Locheinkoppeleinheit 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 Seitenwandfläche der Trocknungseinrichtung (1), angeordnet sind.

4. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkoppelstellen (3) vacuumdicht verschlossen sind, wobei die Mikrowellen-Energieverluste der Abdeckung der Einkoppelstelle (3) vernachlässigbar gering gehalten sind.

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

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

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

8. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikrowellen- und vacuumdichte Beschickungsöffnung (7) im Mikrowellen-Betriebsfall nicht betätigbar ist, wobei eine Mikrowellen- und Vacuumdichtung als umlaufendes ferromagnetisches Tür-Dichtungsband vorhanden ist und zusätzlich Mikrowellen-Filtertechniken direkt in der Beschickungsöffnung (7) angeordnet sind.

9. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsöffnung (7) ein mikrowellendichtes Durchsichtsfenster besitzt.

10. Anordnung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsraum (2) über drei Behandlungsgutträger (5) verfügt.

Zeichnung