DE1933585A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Vakuumgefriertrocknung und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur kontinuierlichen Vakuumgefriertrocknung und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Vakuumgefriertrocknung schüttfähigen Gutes, wie durch Einfrieren einer Sxtraktionslösung aus,Röstkaffee, Tee oder dgl. und nachfolgendes Zerkleinern der Gefriermasse gewonnenes Granulat, ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Trocknungsverfahrens.
• Bei der Vakuumgefriertrocknung wird bekanntlich das zu trocknende Gut, z.B. aus einer Kaffee-Extraktionslösung gewonnenes tiefgefrorenen Granulat, in eine Vakuumtrocknungskammer eingebracht und dort einer dosierten Wärmezufuhr ausgesetzt. Um eine wirkachaftliche Trocknung zu ermöglichen, kommt es bei großem Gutdurchsatz durch eine Trocknungsanlage auf die Erzielung möglichst geringer Trocknungszeiten an. amine der Hauptschwierigkeiten besteht dabei in der Gewährleistung eines guten Wärmeüberganges von den Wärmequellen in der Vakuumgrocknungsanlage auf das zu trocknende Gut, wobei optimale Raumausnutzung sowei unbehinderte ampfabfuhr vom Gut sichergestellt sein müssen.
• Zur Erzielung möglichst geringer Trocknungszeiten bei großem Gutdurchsatz durch eine Anlage sind unter Verwendung sog. Band-, Vibrations- oder Tellertrockner sechon vielfältige Versuche anges@ stellt worden, die jedoch insgesamt noch zfl keinen befriedigenden Brgabnissen geführt haben. Besondere Beachtung verdient in diesem Zusammenhang ein erst kürzlich bekannt gewordener Vakuumtellertrockner (gherie Ing.Techn. 41.Jahrg. 1969/Nr.7,s.471).
• Bei diesem Tellertrockner sind übereinanderliegend mehrere Ringheizflächen, sog. Trocknungsteller, angeordnet. Das zu trocknende Gut wird mittels zweier Telleraufgaben, welche wechselweise betrieben werden, kontinuierlich unter Aufgabe auf den ooersten Teller in den Trockner eingespeist, durchläuft nacheinander die untereinanderliegenden Trocknungsteller und wird in trocknem Zustand über zweigleichgalls wechselweise betriebene Abfüllbehälter unten aus dem Trockner ausgetragen. Zur ständigen Umlagerung des auf den Trocknungstellern befindlichen Gutes sowie zu dessen Transport auf den jeweils tiefer gelegenen Trocknungsteller erstreckt sich zentral durch dit übereinander angeordneten Trocknungsteller eine motorisch angetriebene Welle hindurch, an der sich Schaufelarme befinden, von denen je einer jedem Trocknungsteller zugeordnet ist.
• Durch verschiedne Beheizung der Trocknungsteller kann die Temperatur in Zonen aufgeteilt und dem Trocknungsverlauf des Gutes weitgehend angepaßt werden. Bei der bekannten Vorrichtung wird die Hauptverdunstungswärme durch Kontakt Ubeitragen, wobei infolge ständigerGutbewegung und umwälzung mittels der genannten Schaufelarme dafür gesorgt ist, daß nach und nach alle Gutanteile mit den Heizflächen in Berührung kommen. Da die Gurbewegung und Um.-lagerung auf den Trocknungstellern mechanisch mittels der vorbeschriebenen Schaufelarme erfolgt, kann jedoch nicht mit Sicherheit eine unerwünschte Zerkleinerung granulatartigen Gutes vermieden werden Zudem ist die bekannte Vorrichtung im Aufbau recht kostspielig. Im wesentlichen die gleichen Gesichtspunkte, instesondere hinsichtlich des kostspiel@gen Aufbaues, kennzeichnen auch die bekannten Vibrations- und Bandgefriertrockner. Insoweit erscheinen die bekanntgewordenen Vorrichtungen wie auch die bisher angewendeten Gefriertrocknungsverfahren noch verbesserungsbedür@-fig. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesterten Verfahrens zur kontinuierlichen Vaku@mgefriertrocknung, sowie Schaffung einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Vorrichtung.
• Ausgehend von eine. Verfahren zur kontinuierlichen Vakuumgefriertrocknung schüttfähigen Gutes, wie durch Einfrieren einer Ex trak tionslösung aue Rdstkaffee, Tee ocer dgl. und nachfolgendes Zerkleinern der Gefriermasse gewonnenes Granulat, welches mittels einer Eintragschleuse in einen Gefriertrockner eingebracht, dort unter gesteuerter Wärme zufuhr einem Trocknungsprozess unterworfen und dann mittels einer Austragschleuse als Trockengut ans dem Trockner abgebogen wird, ist die gestellte Aufgabe in Verfahren te@hnischer Hinsicht dadurch gelöst, daß das Gut ganz oder teilweise in einer Wirbel- oder Fließschicht mit einem sich nach oben erweiternden Querschnitt getrocknet und die Trocknungswärie wenigstens zum Teil durch Kontakt von d dn Heizquellen auf das Gut übertragen wird.
• Bekanntlich verhalten sich die in Form einer Wirbelschicht dispergierten Xutteilchen wie eine Flüssigkeit. Zin Wirbelgett geht daher bei geneigter Anordnung seines Bodens in ein Fließbett über.
• Hierdurch ist der Transport des Gutes im Trockner ohne Einsatz irgendwelcher Transportmittel, wie umlaufende Bänder, Teller, Schaufeln oder dgl, möglich.
• Die Trocknung schüttfähigen -Gutes erfolgt im Wirbel- oder rliefbett-Trocknungsverfahren, indem das Gut auf einen mit Durchtrittsöffnungen für das Trocknungsmedium, z.B, Heißluft versehenen Lochboden oder Sinterkörperboden aufgegeben und dann das Trocknungsmedium durch das Gut hindurchgeblasen wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Trocknungsmediums ist dabei auf die sog. Schwebegeschwindigkeit eingestellt, bei der die auf dem Boden liegenden Gut teilchen hochwirbeln und unter Ausbildung eines Wirbel- oder Fließbettes ständig u@gelagert werden. Dieses Verfahren könnte an sich auch bei der Vakuumgerfriertrocknung angewendet werden. Die dabei augenscheinlich auftretende Schwierigkeit, eine zur Ausbildung eines Wirbel- oder FlieBbettes hinreichende Strömungsgeschwindigkeitdes die Wirbel- oder Fließschicht tragenden Mediums zu erzielen, kann aud im Vakuum beherrscht werden, wie rechnerisch leicht nachweisbar ist eben der Anwendung der bekannten Wir@elschicht- bzw. Fließbetttrocknung auf die Vakuumgefriertrocknung ist erfindungswesentlich, die erforderliche Trocknungswärme wenigstens zum Teil von den lleizflächen auf das Gut durch Kontakt zu übertragens wodurch eine erhebliche -Verbes-erung des ;lärmeüberganges auf das Gut und damit eine Abkürzung der Trocknungszeiten erreicht wird. Nach einen weiteren Merkmal der Erfindung kann auch völlig auf eine durch einen Loch- oder Sinterboden hindurchtretende GasströmZng verzichtet und das zu trocknende Gut unmittelbar auf einen beheizten Wirbel-oder Fließbettboden aufgegeben werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß jedes Granulatteilchen bei Wärmezufuhr infolge Sublimation seiner Eisenteile in Wasserdampf zu einer Wasserdampfquelle wird. Bei Aufschüttung der beheizten Granulat teilchen zu einem Haufwerk staut sich der aus den einzelnen Granulaten austretende Dampf im Haufwerk, lockert dieses und wirbelt es auf. Gibt man der Wirbel- oder Fließschicht einen sich nach oben erweiternden Querschnitt, welcher z.B. dreiecks- oder trapezförmig sein kann, so wird die Strömungsgeschwindigkeit des aus den einzelnen Granulatteilchen austretende Wasserdampf beim Abströmen nach oben rasch kleiner, so daß die Tragfähigkeit des Wasserdampfstrahls nachläßt und die aufgewirbelten Teilchen wieder in ihre Ausgangslage zurüokfallen. Dadurch tritt wieder Wasserdampfstau ein, was erneutes aufwirbeln der Gutteilechen zur Folge hat. Dieser Vorgang wiederholt sich solange wie die Granulatteilchen noch Wasserdampf abgeben, Als kennzeichnend für das erfindungsgemäße Verfahren kann angesehen werden, daß dieses an der sog. "Stopfgrenze" arbeitet, was ansonsten bei der Wirbelschicht- oaer Fließbett-Trocknung peinlich zu vermeiden ist.
• Bei diesem Verfahren gelangen infolge der ständigen Burchwirbelung immer wieder andere Granulatteilchen mit den Keizflächen des Wirbel- oder Fließbettboddens in Berührung. Insoweit ist eine intensive vVärmeübertragung vom beheizten Fließbettboden auf das Gut infolge Kontaktes gewährleistet. Ein weiterer Wärmeübergang erfolgt durch vorübergehenden gegenseitigen Kontakt der Teilchen untereinander, durch den aus der Wirbelschicht ausströmenden Wasserdampf und infolge Strahlung. Als wesentlich sind hierbei die im Vergleich zu bekannten Verfahren sehr kurzen Kontaktzeiten des Gutes mit den Wärmequellen anzusehen, was die Gef-=hr der Gutschädigungselbst bei hohen Temperaturen der Wärmequellen herabsetzt.
• baß die Verträ#lichkeitstemperatur des jeweiligen Trocknungutes in keiner Phase des Trocknungeprozesses überschritten werden darf, ist auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren selbstverständliche Voraussetzung einer die Gut schonenden Trocknung.
• Um optimale Trocknungsgeschwindigkeiten bei gleichzeitig schondnder Gutbehandling zu ermöglichen, kann nach einem weiteren Srfindungsmerkmal die Trocknung in mehreren verfahrenstechnisch hintereinander liegenden Wirbelbetten oder Fließbettabschnitten erfolgen, die unterschiedlich in der Weise beheizt werden, daß in jeder Trooioiungsstufe bzw. jedem Abschnitt ein dem jeweiligen Trocknungsstand des Gutes entsprechedder max. Wärmeübergang bei nur wenig unter der Verträglichkeitstemperatur des Gutes liegender Trocknungstemperatur erfolgt.
• Es ist selbstverständlich, daß im Ragen des vorliegenden Verfahrens eine Feingut- und/oder Staubabscheidung erfolgen kann, zB.
• allein oder zusätzlich zu einem Abscheideverfahren mittels Zentrifugalabscheidere. Gleichfalls kann das erfindungsgemäße Verfahren auf die Haupttrocknung beschränkt sein und eine Schluß- oder Nachtrocknung mittels bekannter Trockner durchgeführt werden. Hierauf wird nicht weiter eingegangen, da diese Maßnahmen in keinem direktem Zusammenhang mit der Erfindung stehen und überdies dem Fachmann geläufig sind.
• Hinsichtlich der Vorrichtung dur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene geht di. Erfindung von einer V'akuumgefriertrocknungsanlag. mit einer Trochnungskamme@ und ggf. wechselweise auf dies.
• schaltbaren Kondensatoren, wenistens- je einer Sin- und Austragschleuse für das Gut sowie einer Gutaufnahme und einer Einrichtung zur Gutbeheizung in der Trocknungskammer aus. Die insoweit der Erfindung zugrund@liegende Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Gutaufnahme, die ein Wirbelschichtgefäß bzw. ein Wirbel- oder Fließbett sein kann. einen sich-naah oben erweiternden Querschnitt oesitzt und daß die Einrichtung zur Gutbeheizung aus einer in der Gutaufnahme angeordneten Heizvorrichtung besteht. W ie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits ausgührlich beschrieben wurde, gewährleistet diese Gestaltung der Gutaufnahme die selbsttätige Ausbildung einer Wirbelschicht, die bei geneigter Anordnung des Bettboddens in eine Fließschicht übergeht.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Wirbelschichtgefäß als Gutaufnahm. in seinem unteren Bereich trichterförmig ausgebaldet und an seinem unteren Ende mit einer verschließbaren Austragöffnung versehen, Als Verschluß kann dabei ein von oben in das Wirbelschichtgefäß eingesekter, die Austragöffnung abdeckender Verschlußkörper von dachartiger Form dienen, welcher über ein z.B. magnetbetätigtes Gestänge zwischen einer Schließ- uned einer Öffnungsanlage bewegbar ist.
• In gleichfalls weiterer Ausgestaltung der Erfindung können auch mehrere Wirbelschichtgefäße verfahrenstechnisch in der Weise hintereinander geschaltet sein, daß der Guttransport von einem Gefäß zum jeweils nächstfolgenden Gefäß unter Schwerkraftwirkung erfolgt.
• Diese Hinter@inanderschaltung kann z.B. darin bestehen, daß mehrere Wirbelschichtgefäße mit Zwischenraum in einer turmartigen Tr#cknungskammer übereinadder angeordnet oder durch eine grobe Riffelung, etwa in-Gestalt dreiecks- oder trapezförmiger Rinnen als unmittelbar nebeneinanderliegende oder fortlaufende Wirbelschichtgefäße, auf einem Trocknungsboden gebildet sind.
• Um di. Ausbildung eines Fließbettes zu ermöglichen, ist der Wirbelschichtboden geneigt anz@ordnen. Bei Vorhandensein mehrerer aufeinanderfolgender Wirbelschichtböden muß der jewei3s folgende Boden den vorhergehenden Boden an dessen A@laufkante untergreifen, so daß die von vorhergehenden Boden ablaufende Fließschicht vom folgenden aufgenommen und anf diesem weitergeführt wird.
• Mit Vorteil können die Trocknungsbäden als kegel- oder hohlkegelförmige Trocknungsteller mit geringer Neigung ausgb@ldet sein, auf denen die als Wirbelschichtgefäße dienenden Rinnen einander etwa konzentrisch umschließen. Bei Anordnung mehrerer Trocknungsteller übereinander, folgen jeweils ein kegelförmiger un hohkegelförmiger Trocknungsteller aufeinander, wobei der jeweils folgende Teller mit seines hochliegenden Aufgaberand die Ablaufkante des vorhergehenden Tellers radial übergreift.
• Statt der Trocknungsteller können audhlanggestreckte Trocknungsböden mit in Längsrichtung verlaufenden Rinnen als Wirbelschichtgefäße verwendet werden. Diese Ausbildung der Trocknungsböden bietet sich insbesondere für Trockner mit liegender Trocknungskammer an, wobei wie bei bekannten Bandtrocknern mehrere langgestreckte Trocknungsböden mit jeweils entgegengesetzt verlaufender Neigung übereinander liegen können und die Gutübergabe von einem Boden auf den folgende in der oben beschriebenen Weise erfolgt. Dabei hat es sich als zweckma'ßig erwiesen, langes der frocknungsböden bewegbare Stellwände vorzusehen, die unter Bildung eines Spaltes gewünschter Grö-Be ii Bereich der Ablaufkante des jeweiligen Trocknungsbodens feststellbar sind. Beim Anfahren einer Trocknungsanlage befinden sich diese Stellwände jeweils in der Nähe der Gutaufgabe, sodaß sich vor der Stellwand das zu trocknende Gut auf dem Trocknungsbede@ zu einer gewünschten Schichtdicke aufstant. Sodann wird unter Beibehaltung der eingestellten Schichtdicke infolge ständiger Nachspeisung die Stellwand langsam zur Ablaufkante des Trocknungsbodens verfahren und der Durchlaufspalt für das Gut eingestellt.
• Im folgenden @oll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele der Vorrichtung näher beschrieben werden, jedoch ohne auf diese Ausführungsformen beschränkt zu sein. In schematischen Schnittdarstellungen zeigen.
• Fig.1 eine Vakuumgefriertrocknungskammer mit mehreren übereinander angeordneten Wirbelschichtgefäßen.
• Fig.2 einen in der Art eines Tellertrockners aufgebauten Gefriertrockner.
• Fig.3 im Ausschnitt eine besondere Ausbildung der Trocknungsteller Fig.4 einen Vakuumgefriertrockner mit liegender Trocknungskammer im Längsschnitt.
• Fig.5 einen Schnitt durc h den Trockner nach Fig.4 längs der Linie IV - IV.
• Fig.6 die Anordnung bewegbarer Trennwände bei den Trocknungsböden der Vorrichtung nach Fig.4 und.
• Fig.7 einen Schnitt durch den oberen Trocknungsboden nach Fig.6 längs der Linie VII - VII.
• Bei dem in Fig.1 dargestellten Trockn@r si@@@@. eines tur@artigen Trocknungskammer 10 mohrer@ Wirbelschichtge@@@e @@ überei@@@der angeordnet. Jedes Wirbelschichtgefäß hat einen nach oben offenen.
• zylindrischen Teil 12 und einen unteren, @riehterförmigen gesta@@@-ten Abschnitt 13 mit einer Austragöffnung 14, die mittels eines in eine Öffnungsstellung bewegbaren dac@artigen Vorschl@@körp@r 15, welchervon oben in das Wirbelschichtgefäß eingesetzt und mittels einer Feder 16 in seiner Schließlage gehalten ist, verschlossen ist, Zur Betätigung des Verschlußkörpers in seine Öffnungsstellung dient eine hier nicht weiter interessierende Betätigungsvorrichtung 17. Das Wirkelschichtgefäß ist zumindest im Bereich seines trichterförmigen Abschnitten 13 mit einer Flächenheizvorrichtung 18 ausgerüstet. Der zylindrische Gefäßteil 12 und der Verschlußkörper können gleichf@@le mit Heizeinrichtungen versehen sein. Im übrigen sind der Tre d@nungskammer ein Vorr@tebehälter und über einen Ringkanal angerchlossene Kondensatoren sowie weitere, bei Vakuumgefriertrocknern g@trä@chliche Einrichtungen zugeordnet, die in Verbindung mit der Ve@@ahrensweise der @orrichtung beschrieben werden sollen.
• Bei der Vorrichtung nach Fig@@ wird das gefrorene Granulat aus zwei nicht gezeichneten Vorratsbehältern, die evakuiert und gekühlt sind, über die @@t je einem A@@@errorgan 20,21 versehenen Kanäle 22, 23 in einen gleichfalls gekühlten und @@akuierten Zwischenbehälter 24 einge@peist, welcher in Achsrichtung über den Wirbelschichtgefäßen 11 auf der Trocknungskammer 10 angeordnet und mit dem Innenraum der Trocknungskammer über ein z,B. @@@@@@@@tätigtes Bodenventil 25 verbunden ist. Um das ober@t@@@@@@@schichtgefäß mit Granulat zu beschicken, wird das Bodenv@@bi@ für @in @orbestimmtes Zeitintervall geöffnet, se daß eine vor@es@@@@@ Granulatmenge in das Wirbelschi@htgefäß hineinrieselt. De @on den beheizten Wandpartien des Wirbelschichtgefäßes, insbesondere in Bereich des trichterförmigen Gefäßabschnittes 13, Wärme auf die @@@@latteilchen übergeht, geben diese infolge Sublimation Wass@@@@@@@ ab, welcher die darüberliegenden @ranulat@chichten dur@@@@@@@@ dabei auflockert und aufwirbelt und so eine Wirbelschicht @ @@@@@@ Nach Ablauf einer vorgegeb@nen Zeit, also bei Erreichung eine@ @e@ünschten Trocknungsgrades, wird der Verschlußkörper 15 des obersten Wirbelschichtgefäßes geöffnet, z.B. infolge elektromagnetischer Betätigung durch die Betätigungsvorrichtung 17, worauf das Granulat unter Schwerkraftwirkung in das nächstfolgende Wirbelschichtgefäß gelangt und dort der Trocknungsprozess in der oben beschriebenen Weise fortgesetzt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis das Granulat das unterste Wirbelschichtgefäß erreicht hat und von dort nach Abschluß der gewünschten Resttrocknung über das Austragrohr 26 und eine nicht gezeichnete Austragschleuse aus der evakuierten. Trocknungskammer ausgetragen wird. Joweils nach Leerung eines Wirbelschichtgefäßes wird dieses ernout mit Granulat aus dem vorhergehenden bzw. das oberste Wirbelschichtgefäß aus dem Zwischenbehälter 24 beschickt, so daß nach der Anlaufphase alle Wirbelschichtgefäße mit Granulat gefüllt sind. Die Trocknungszeiten in den einzelnen Wirbelschichtgefäßen müssen dabei matürlich ebenso wie die Betätigung der Verschlußlärper 15 bzw. des Bedenventils 25 aufeinander abgestimmt seim.
• Der bei der Sublimation @on den Granulatteilchen abströmende Wasserdampf strömt über einen Ringkanal 28 zu me#reren Kondensatoren 29,-wo er sich in Form von Eis niederschlägt. Im Ringkanal sind Prallbleche 30 angeordnet, die der zu den Kondensatoren 29 strömende Wasserdampf passieren nuß. Dabei werden vom Wasserdampfstrom mitgeführte Staubpartikel abgeschieden. Von den an den Ringkanal 28 angeschlossenen Kondensatoren ist üblicherweise jeweils einer mittels eines Absperrventils 31 von der Trocknungskammer abgesperrt und wird abgetaut, während die übrigen Kondensatoren in Betrieb sind.
• An den Innenwandungen der Trocknungskammer sich absetzender Staub wird mittels pneumatisch oder elektromagnetisch betätigbarer Klopfer 32 abgeklopft und dann über einen trtchterförmigen Boden teil 33 und ein Austragrohr 34 aus der Trocknungskammer abgezogen.
• In diesem Trockner findet dadurch, daß in gleichbleibenden Abständen gleichgroße Teilmengen aUs dem Zwischenbehälter 24 in den eigentlichen Trockenraum eingespeist werden, ein quasikontinuierlicher Durchsatz statt. Dies. Einspeisung des Frinchgutes, der periodische Du@chgang durch die hintereinandergesch@lteten Trockenstufen, die Austragung des getrockneten Granulats und des gesammelten Feinpulvers durch Vakuumwechselschleusen und die periodische Abtauvng der Wechselkondensatoren e folgt durch in der Technik geläufige Methoden und Einrichtungen. Gegenüber bekannten Gefriertrocknern besteht der Vorteil der beschriebenen Vorrichtung nicht nur in deren einfachem, platzsparenden und kostengünstigen Aufbau, sondern auch darin, daß neben der Anwendung des einen hervorragenden @rme-und Stoffaustausch gewährleistenden erfin ungsgemäßen Verfahrens zum Transport des Gu es die Schwerkraft ausgenutzt wird. Die Betriebskosten sind daher außerordentlich niedrig. Zudem können die Feinstaubverluste au. groben Teil wiedergewonnen und wieder verwendet werden, da sie sich praktisch nur an kalten Wänden ansetzen.
• Bei der in Fig.2 dargestellten Vorrichtung handelt es sich im einen kontinuierlich arbeitenden Fließbett-Trockner, welcher in der Art eines Tellertrockners aufgeb ut ist und übereinander liegende Trocknungsteller 40,41 besitzt, welche aufeinander folgend kegel- bzw hohkegelförmig ausgebildet sind. Dabei übergreift der -verfahrenstechnisch gesehen- jeweils folgende Trocknungsteller 41 die Ablaufkante des vorhergehenden Tellers 40 in der Weise, daß die vom vorbergehenden Teller ablaufende Wirbelschicht vom nachfolgenden Teller aufgenommen und unter Richtungslenkung auf diesem weitergeführt wird. Der charakteristische Aufbau der Trocknungsteller ist in Fig.3 gezeigt und wird unten noch näher beschrieben.
• Abgesehen von der Ausbildung der eine kontinuierliche Arbeitsweise ermöglichenden Trocknungsteller ist der prinzipielle Aufbau der Vorrichtung nach Fig,2 nicht wesentlich anders als bei der Vorrichtung nach Fig. 1 Insoweit sind für einander entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig.1 eingeführt worden, jedoch durch einen Strich gekennzeichnete Die Beschickung der Vorrichtung mit gefrorenem Granulat erfolgt aus dinem gedühlten und evakuierten Zwischenbehälter 24', welchor auf der Ttrockung@skammer 108 angeordnet ist, über einen rotierenden Dosierteller 36 und einen umlaufenden Zuteiler 37, welcher das Granulat in das innerste rinnenförmige Wirbelschichtgefäß des obersten Trocknungstellers unter gleichmäßiger Verteilung über dessen Umfang einspeist (vgl. auch Fig.3). Die einander konzentrisch umschließenden Wirbelschichtbefäße der Trocknungsteller sind in gleicher Weise wie die Wirbelschichtgefäße nach Fig.1 beheizt und besitzen nach oben sich erweiternde Querschnitte. Nach der Einbringung des Granulats in das. erste Wirbelschichtgefäß baut sich somit infolge Dampfaustritt selbsttätig eine Wirbelschicht auf, die der Neigung des Trocknungstellers ähnlich wie eine Flüssigkeit folgend in de benachbarten Rinnen abfließt. Dieser Vorgang setzt sich in allen folgenden Rinnen fort, wodurch bei kontinuierlicher Einspeisung frischen Granulats ein Fließbett entsteht.
• Wie insbesondere Fig.3 zeigt, fließt die Fließschicht 42 am äußersten Rand, der sog. Ablaufkante, vom oberen Trocknungsteller 4§ ab und gelangt auf den diese Ablaufkante radial übergreifenden hohkegeligen Teller 41, um auf diesem unter fortschreitender Trocknung des Granulate radial einwärts zu wandern und dann von dessen innenliegender Ablaufkante auf den nächstfolgenden kegel förmigen Teller zu gelangen. Um eine sichere Führung der Fließschicht zu gewährleisten, sind die Trocknungseller an den Stellen, an denen di. Gutaufgabe erfolgt, mit äußeren bzw. inneren Leitblechen versehen. So durchwandert das Gut nacheinander sämtliche Trocknungsteller und s@ömt nach Erreichung des gewünschten Trocknungsgrades *ber Leiteinrichtungen 43, die auch beheizt sein können, um eine Nachtrocknung zu ermöglichen, zu dem Austragrohr 26', worauf es über eine nicht gezeigt. Austragschleuse abgezogen wird.
• Die bei der Vorrichtung nach Fig.2 unterhalb der Trocknungsteller angeordneten Leiteinrichtungen sind Leitbleche, welche unter Bildung eines Zwischenraumes 44 etwa parallel zu dem trichterförmigen Bodenteil er der Trocknungskammer 10. angeordnet sind und in Fließrichtung des Gutes einander so überlappen, daß aus dem Gut noch austretender Wasserdampf an den Überlappungsstellen in den Zwischenraum 44 eintreten und von dort über den Ringkanal 28' zu den Kondensatoren abströmen kann. Der auf den Trocknungstellern aus dem Gut austretende Dampf strömt in richtung der Pfeile 45 unter ker Richtungsumlenkung über den Ringkanal 28' zu den Kondensatoren 29'.
• Diese Richtungsu@lenkung, bei der die vom Dampfstrom mitgeführten Feingutanteile abgeschieden werden und auf den trichterförmigen Trocknungskammerboden 33' fallen, um von dort über das Austragrohr 34' wie bei der Vorrichtung nach Fig.1 abgeführtea zu werden, wird durch das etwa über die Höhe des Ringkanals herabgebogens Leitblech 46 erzwungen, weiches nur eine Dampfeinström@ng in den Ringkaiial im wensentlichen von unten gestattet. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise eine Feingutabscheidung erreicht.
• Für die ausbildung einer Fließschicht genügt es, wenn die mit Fläcnenheizungen ausgerüsteten Trocknungsteller aus au@inanderf folgenden, ortsfesten Wirbelschichtgefäßen, z.B. in der Form einander konzentrisch umschließender Rinnen, bestehen, Bei der Vorrichtung nach den Fig.2 und 3 bestehen die Trocknungsteller jedoch aus nach unten offenen Rinnen 48. in die ähmlich wie bei der Vorrichtung gemäß Fig.1 dachförmige Verschlußkörper 49, z.B.
• in Form von Ringen oder Segmenten, von oben eingesetzt sind. Alle Verschlußkörper eine Trocknungstellers sind mit einem Gestänge 50 verbunden udn werden mittels einer Schließfeder 51 in ihrer Ver-Schlußstellung gehalten, können jedoch auch durch eine mit Bgtätigungsnocken 52 versehene, dr@hbare Steuerstange 53 in die Öffnungsstellung angehoben werden. Dies ist am untersten Trocknungsteller in Fig.3 gezeigt.
• Die vorbeschriebene Ausbildung der Trocknungsteller hat sich insbesondere für Trocknungsteller, auf denen eine sehr weitgehende Guttrocknung erfolgen soll, als vorteilhaft erwiesen. Mit fortschreitender Trocknung läßt nämlich die Wirbelfähigkeit der Gnanulatteilchen nach. So ist es zweckmäßig, die unteren Trocknungsteller eines Tellertrockners gemäß Fig.3 auszubilden, wobei ggf. sogar auf die Neigung der Teller verzichtet werden und der Gutt@ansport auf einen jeweils tiefer liegende Teller wie bei der Vorrichtung nach Fig.1 durch Anheben der Verschlußkörper in vorbestimmten Zeitintervallen erfolgen kann0 In den Fig.4 as, 5 sind für ähnliche Teile wie in den vorhergehenden Figuren wied@run gleiche @esugszeichen eingeführt, jedoch mit zwei Strichen gekennzeichnet.
• die Vorrichtung nach diesen Figuren besitzt eine liegende Trocknungskammer 10'', in der sich untereinander zwei langgestreckte Wirbelböden 40'', 41'' mit entgegengesetzt verlaufenden Neigungen befinden. Wie insbesondere Fig.@ zeigt, sind die Wirbelbettböden mit in Längsrichtung der Trocknungskammer verlaufenden Rinnen, deren Querschnitte sich nach oben erweitern, versehen und, @ie in Verbindung mit den oben beschriebenen Vorrichtungen bereits erläutert, beheizt.
• Die inspeisung des zu trocknenden Gutes in die Trocknungskammer 10'' erfolgt kontinuierlich aus einem evakuierten und gekühlten Zwischenbehälter 24'', über eine Dosiereinrichtung 36'' auf ein beheiztes Verteilerwirbelbett 37'', welches in Richtung auf den oberen Nirbelbettboden 40'' verlaufende Rinnen besitzt. Von dort gelangt das Gut auf den oberen Boden 40'', wandert als Fließschicht 42" auf diesem entlang und rieselt an der hinteren Ablaufkante (inFig.4 rechts) auf den in entgegengesetzter Richtung geneigten unteren Boden 41'' und fließt dort in der Neigung dieses Bod@ns unter fortschreitender Trocknung weiter, um schließlich von dem Boden als Trockengut abzufließen und auf den muldenförmigen Boden 35 " der Trocknungskammer 10't zu gelangen. Die Wirbelböden sind seitlich und an den Aufgabestellen mit Leitblechen für eine sichere Führung der Fließschicht 42'' ausgerüstet. Längs des'muldenförmigen Kammerbodens 33" ist eine Transportvorrichtung 56 in Gestalt mehrerer endloser Seile,welche mit Besen zur Mitnahme des vom unteren Trocknungsboden 41'' ablaufenden Trockengutes ausgerüstet sind und das Trockengut in einen am anderen Kammerende am Kammerboden angeschlossenen Austragschacht 26'' fördern, von wo das Gut in bekannter Weise abgezogen wird.
• Im übrigen ist der Trockner nach den Fig.4 u. 5 in herkommlieher Weise mit einem etwa in der Mitte der Längserstreckuns seiner Trocknungskammer 10'' ange-ordneten Ringkanal 28'' versehen, an den Kondensatoren 29'' angeschlossen sind. Im Bereich des Ringkanals 28'' sind zur Abscheidung von Feingutanteilen aus dem zu den Kondenstoren strömenden Wasserdampf Prallbleche 30" angeordnet. Die Kondensatoren sind zum Zwecke des Abta uens wechselseitig durch z.B.
• magnetbetätigte Ventile 31 " von der Trocknungskammer absperrbar.
• Um den Aufabu einer Fli@schicht auf den Trocknungsböden der Vorrichtung nach Fig.4 zu verbessern, können auch gemäß der schematischen Darstellung in den Fig 62 und 7 Stellwände 60,61 vorgesehen sein, die längs der Trocknungsböden bewegbar sind. Zum Aufbau der Fließschicht wird die Stellwand 60 ddn oberen Trocknungsbodens in der Nähe der Frischgutaufgabe (durch Pfeil 63 ausgedrückt) eingestellt und dann , nachdem eine Schicht 64 gewünschter Dicke aufgeschüttet und durch Erreichen der sog. Stopfgrenze selbsttätig eine Wirbelschicht in Gang gekommen ist, in dem Maß in R@@htung des Pfeiles 65 zum Aufgabeende des Trockaungsbodens bewegt, also längs der rinnenförmigen Wirbelschichtgefäße, wie durch Nachspeisen von Frischgut das "Sprudeln" zur Aufrechterhaltung der Wirbelschicht gewährleistet ist. Hat sich ind der vorbeschriebenen Weise auf dem obersten Trocknungsboden eine Wirbelschicht aufgebaut, wird mittels der Stellwand (angedeutet bei 62) am Abgab@ende des Trocknungsbedens ein Spalt 66 eingestellt, durch den das an trocknende Gut auf den darunterliegenden Trocknungsboden abfließt. Der Aufbau der Fließschicht auf dem zweiten Trocknungsboden erfolgt in der vorbeschriebenen Weise durch Verschieben der Stellwand 61 dieses Bodens.
• Nachdem der kontinuierliche Betrieb erreicht iet9 dienen die Stellwände nur noch sur Einstellung der Schichtdicke auf den Trocknungsböden durch stellung gewünschter Spaltweiten an den Ablaufkanten der Trocknungsböden. Die Schichthöhe des Gut kann zusätzlich durch Einstellung der Neigung der Trocknungsböden beeinflußt werden, was in einfachster lfeise mittels Hubeinrichtungen 67, 68 in Richtung der Pfeile 69,70 erfolgen kann.
• Wie Fig.7 zeigt, besitzen die Trocknungsböden seitliche itbleche 71,72, die eine der maximalen Schichtdicke entsppechende Höhe haben.
• Ein ähnliches Leitblech 73 begrenzt den unteren Trocknungsboden in dem Bereich, welcher sich unter dem Abgabeende dos oberen Trocknungsbodens befindet und das von diesem Boden durch den Spalt 65 ablafende Gut aufnimmt.

Claims (15)

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1.) Verfahren zur kontinuierlichen Vakuumgefriertrocknung schüttfähigen Gutes, wie durch Einfrieren einer Extraktionsläsung aus Röstkaffee, Tee oder dgl. und nachfolgendes Zerkleinern der Gefriermasse gewonnenes Granulat, welches mittels iintragschleusen in einen Gefriertrockner eingebracht, dort unter gesteuerter Wärme zufuhr einem Trocknungsprozess unterworfen und dann mittels Austragschleusen als Trockengut aus dem Trockner abgezogen wird.

Dadurch gekennzeichnet, daß das Gut ganz oder teilweise in einer Wirbel- oder Fließschicht, deren Querschnitt sich nach oben erweitert, getrocknet und daß die Trocknungswärme wenigsteins zum Teil durch Kontakt von den Heizquellen auf das Gut übertragen wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbel- oder Fließbett-Trocknung ohne Verwendung eines die Wirbel- oder Fließschicht tragenden Mediums allein infolge Aufschüttung don gefrorenen Gutes (Granulat) auf einen be.-heilten Wirbel- oder Fließbettboden erfolgt.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung in mehreren verfahrenstechnisch hintereinanderliegenden Wirbelbetten bzw. Fließbettabschnitten Dit jeweils nach oben erweiterten Querschnitten erfolgt und daß dem zu trocknenden Gut in an sich bekannter Weise in den einzelnen Wirbelbetten bzw. Fließbettabschnitten unterschiedliche Wärmemengen zugeführt werden.

4) Vakuum-Gefriertrocknungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einen" oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Trocknungskammer und ggf. wezhselueise auf diese schaltbaren Kondensatoren, wenigstens je einer Ein- und Austragschleuse für das Gut sowie einer Gutaufnahme und einer Einrichtung zur Gutbeheizung in der Trocknungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutaufnahme, ein Wirbelschichtgefäß (11) bzw. Wirbel- oder Fließbettboden (40,41 bzw.40'',41''), einen sich nach oben erweiternden Querschnitt bzw. sich nach oben erweiternden Rinnen (48) besitzt tmd daß die ninrichtung zur Gutbeheizung aus einer in der Gutaufnahme angeordneten Heizvorrichtung besteht.

5.) Vorrichtung nnch Anspruch 4, gekennzeichnet durch, ein wenigstens in seinem unteren Bereich trichterfömig ausgebildetes Wirbelschichtgefäß (11,48) als Wirbelbettboden (40,41,bzw.

40'',41''),welches an seinem unt ren Ende eine verschließbare Austragöffnung besitzt.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den trichterförmigen Bereich des Wirbelschichtgefäßes (11,48) ein die Austragöffnungen von oben abdeckender, dachartiger Verschlußkörper (15,49) eingesetzt ist, welcher zwischen einer Schließ- und Öffnungslage bewegbar ist.

7.) Vorrichtung nach Anspruch @ 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wirbelsohichtgefäße (11) verfahrenstechnisch hintereinanderliegend in der W eise angeordnet sind, daß der Gut transport von einem Gefäß zum jeweils nächstfolgenden Gefäß unter Schwerkraftwirkung erfolgt.

8.) Vorrichtung nach Anspruch 7, d"durch gekennzeichnet, daß dic Wirbelschichtgefäße (il) mit Zwischenraum in einer turmantigen Trocknungskammer (10) übereinander angeordnet sind.

9.) Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Wirbelschichtboden (40,41 bzw. 40'',41'') mit einer groben Riffelung aus z.B. dreiecko-fö.rmigen Rinnen (48) als unmittelbar nebeneinander liegende oder fortlaufende Wirbelschichtgefäße.

10.) Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichtboden (40,41 bzw. 40'',41'') geneigt und bei Vorhandensein me'hrerer aufeinander folgender Wirbelschichtböden der jeweils jolgende Boden den vorhergehenden Boden an seiner Ablaufkante übergreift.

11.) Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wirbelschichtgefäße dienenden Rinnen (48) auf einem kegel- oder hohlkegelförmigen Trocknungsteller (4o,4i) mit geringer Neigung als Wirbelschicht- bzw. Fließbettboden einander etwa konzentrisch, umschließend angeordnet sind.

12.) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren übereinander angeordneten Trocknungstellern jeweils aufeinander folgend ein Teller (40) kegelförmig und der nächste Teller (41) hohlkegelförmig ausgebildet sind und daß der jeweils hohlkegelförmige Teller den darüber liegenden kegeligen Teller radial in solcher Weise übergreift, daß das am äußeren Rand des oberen Tellers ablaufende Gut von dem folgenden Teller aufgenommen wird.

13.) Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung in einer horizontal liegenden Trocknungskammer (10'') als Wirbelschichtgefäße langgestreckte Rinnen mit jeweils entgegengesetzt verlaufender Neigung dienen und jede folgende Rinne die Ablaufkante der vorhergehenden zur Gutübernahme übergreift.

14.) Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine längs der als Wirbelschichtgefäße dienenden Rinnen bewegbare Stellwand (6Q,61), die unter Bildung eines Spaltes(60) gewünschter Größe im Bereich der Ablaufkante der Rinnen feststellbar ist.

15.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, gekennzeichnet durch eine den unmittelbaren Trocknungsbereich usgebenden Feingutabsetzkammer, ggf. unter an sich bekannter Vorwendung von verstellbaren Prallblechen im Dampfströmungsweg vom Gut zu den Kondensatoren.

L e e r s e i t e