EP0113900B1 - Apparatus and method for the treatment of food with microwaves - Google Patents
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- EP0113900B1 EP0113900B1 EP83112750A EP83112750A EP0113900B1 EP 0113900 B1 EP0113900 B1 EP 0113900B1 EP 83112750 A EP83112750 A EP 83112750A EP 83112750 A EP83112750 A EP 83112750A EP 0113900 B1 EP0113900 B1 EP 0113900B1
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Definitions
- the invention relates to a device for the continuous, thermal treatment of foods with microwaves in a treatment room designed as a cavity system with a mechanical transport device designed for the horizontal transport of the food through the treatment room, with means for feeding the microwaves via a waveguide into the Treatment room transverse to the direction of transport, with an air conditioning system designed for air conditioning and with means for introducing air conditioned in the vertical direction.
- the invention also relates to a method for the continuous, thermal treatment of foodstuffs with microwaves, in a treatment room designed as a cavity system, in which the foodstuffs are transported horizontally through the treatment room and microwaves are irradiated into the treatment room transversely to the direction of transport, and in which climate-conditioned air is also introduced into the treatment room in the vertical direction.
- the means for feeding the microwaves into the treatment room consist of a waveguide which is arranged centrally above the treatment room in the longitudinal direction of the treatment room.
- the waveguide has transverse slots on its underside facing the treatment room, through which the microwaves can exit into the treatment room.
- slightly standing waves can form, which leads to very different field strength distributions of the microwave energy in the treatment room.
- the field distribution in the longitudinal direction of the band should be uniform, an inhomogeneous field strength distribution can be expected over the cross section of the band because of the special symmetry of the arrangement of the waveguide. This could be expressed, for example, by the fact that there is a higher field strength in the middle of the band than on the edges.
- the invention has for its object to provide a device for the continuous thermal treatment of food, in which the end products are improved and in particular overheating and heat damage to good particles are avoided.
- this object is achieved in that the means for feeding the microwaves into the treatment room are designed and arranged such that the microwaves fall horizontally into the treatment room in at least two levels.
- the solution is achieved in that the microwaves are irradiated horizontally in at least two planes.
- the measure according to the invention cannot prevent locations with concentrated microwave energy from being formed, i.e. the energy concentration fluctuates in the longitudinal direction of the treatment room.
- the individual good parts are only subjected to intensive thermal treatment for a comparatively short time that can be predetermined by the conveying speed.
- a single good particle reaches both zones of high and low concentration, so that the fluctuations are balanced out along the way.
- a mutual adjustment of the radiated energy and the conveying speed ensures that overheating and heat damage are avoided.
- the device and the method according to the invention can advantageously be used for pasta, the treatment of which is extremely difficult to understand, very complex physical and biochemical processes leading to complete consolidation and drying.
- the microwave radiation into the treatment room is preferably carried out according to two principles or a combination thereof.
- the microwaves are decoupled from the waveguide or the microwave radiation into the treatment room, hereinafter also referred to as the cavity system, via push-pull electrodes which protrude into the treatment room.
- the push-pull electrodes are preferably designed as single-wire or multi-wire long-field radiators (Lecher line).
- Long field radiators of this type have the advantage that they build up a predetermined field distribution within a defined space enable. If several long-field radiators are used, a desired field structure can be generated even in a room of considerable dimensions - at least in the vicinity of the long-field radiators.
- the long field radiators are preferably bridged on their side opposite their microwave coupling by means of an electrically conductive tuning slide. With the aid of this tuning slide, the location of the reflection plane required to form the standing waves on the Lech line can be varied as desired.
- Long field radiators of this type are particularly suitable when the mechanical conveying element guides the food substantially flatly through the cavity system.
- the long-field radiators are preferably arranged at a certain distance, for example from a few to 10 or more centimeters, parallel to the flat mechanical conveying element. The greater the distance from the long-range radiator, the more evenly the microwave field is distributed in the good area.
- the microwaves are allowed to enter the cavity system directly from the waveguide.
- the microwave waveguide can protrude a little into the cavity space and preferably have one or more passage openings in its side walls.
- the mechanical conveyor device is realized by one or more air and microwave permeable material conveyor belts, preferably endless conveyor belts.
- the tapes are preferably made of sufficiently heat-resistant plastics.
- the mechanical conveyor can also be designed as a scale belt. Both the belts and the scale belts are suitable for the mechanical conveyance of bulk goods which are particularly sensitive to pressure and breakage, for example short pasta. Depending on the type of food to be treated, the material can be guided through the treatment room as a layer, one or more centimeters thick, evenly distributed over the width.
- each drying can be accelerated either by increasing the drying temperature of the surrounding air, by increasing the difference between the water content of the product and that of the surrounding air and / or by increasing the inherent temperature of the good particles to be treated.
- a decisive parameter for the economic operation of an entire pasta line is the conditioned air.
- the first phase of each drying process can be carried out in a relatively short time.
- air has recently been used which is heated to a higher temperature.
- an acceleration of the thermal treatment of pasta can now be achieved in that both the temperature of the product and that of the climate can be controlled independently of one another, with an additional independence regarding the climate control climate factors temperature and humidity are given - of course, only if the limits for the water saturation of air are observed.
- the material is preferably heated directly to the desired temperature by the microwaves between a large climatic jump, regardless of the climate.
- the treatment room or the cavity system is connected between the pre-dryer and the main dryer.
- the bar conveyor with the pasta attached to it is guided through the cavity system in a continuous process.
- the goods can be guided through a second cavity system with the bar conveyor or any belt. The supply of heat in the final drying process can at the same time prevent incrustation of the edge zone of each individual part of the pasta and thus also lead to a shortening of the thermal treatment time.
- the mechanical conveyor device is designed as a rotatable drum.
- the drum is arranged wholly or partially within the treatment room.
- microwave windows can be openings or holes in the drum wall.
- the drum itself can have a sieve shape.
- Rod-shaped or sheet-like planes formed in the drum wall are preferably used as the microwave window.
- the longitudinal axis of the rods or the longitudinal direction of the planes is preferably parallel to the longitudinal axis of the drum.
- microwave windows can also be arranged in the end faces of the drum.
- the drum preferably consists entirely of a microwave-permeable material, for example a suitable plastic.
- the microwaves are coupled into the drum in that a long-field radiator is arranged essentially coaxially with the drum axis and projecting into it.
- a long-field radiator is arranged essentially coaxially with the drum axis and projecting into it.
- the arrangement of the long-field radiator along the drum axis ensures a sufficient distance between the long-field radiator and the good particles. In principle, this means that an additional treatment room surrounding the drum can also be dispensed with entirely.
- the drum can, as already mentioned above, be made entirely of a microwave-permeable plastic.
- a drum with an end product inlet and outlet and an end air inlet and outlet is preferred. At defined intervals between the product supply and the product discharge, the dwell time of the individual good particles can be controlled very precisely by controlling the drum revolutions per minute.
- Conveying and lifting elements are preferably used in the drum interior in such a way that a vertical movement upwards and downwards is superimposed on the material in addition to the longitudinal movement through the drum.
- the vertical movement component When emphasizing the vertical movement component, the prerequisite for an intensive interaction between the material and the direction of flow of the conditioned air is given. The air flow direction is almost transverse to the direction of movement of the goods.
- the air inlet and outlet or the air duct are arranged transversely to the longitudinal axis of the drum.
- the cross section of the drum can be round or polygonal, preferably hexagonal.
- a round drum cross-section allows the goods to be treated much more gently, whereas the polygon increases the movement of the goods.
- the drum is divided into three sections, the two end sides each forming a cold zone which is responsible for the introduction and execution of the goods and the conditioned air.
- a particularly gentle and nevertheless effective treatment can be achieved with an embodiment in which several drums are arranged axially parallel in the treatment program.
- the distribution of the material over several drums enables a thin layer to be maintained and thus intensive treatment by microwaves and by the conditioned air.
- the arrangement of several drums of small diameter has the advantage over the use of a single drum of larger diameter that the material is not raised as much by the lifting blades and accordingly falls back only over a short distance.
- the embodiment with several axially parallel drums is therefore particularly suitable for mechanically sensitive products.
- the goods are fed into the individual drums via a single feed connector, which is alternately connected to the individual drums in the course of the rotation.
- a magnetron space 5 is provided on the side, in which the magnetrons 6 required for microwave generation are installed.
- the magnetron room is also provided with a microwave-proof outer skin.
- FIGs 1 and 2 only a few magnetrons 6 are schematically provided on the same side. In the case of a larger device, in particular if its length dimensions are enlarged, a larger number of magnetrons would have to be provided.
- magnetrons including their microwave decoupling devices and adjoining waveguide 7, to the left and right of the treatment room 4 in a corresponding magnetron room.
- the microwaves are coupled into the waveguide 7 by the magnetron 6 and are emitted by the latter directly into the treatment room 4 through one or more couplers 8.
- a rotatably mounted drum 9 is arranged within the treatment room 4.
- the drum 9 is supported on its two end sides on a drum bearing 16 and is driven by a drive motor (not shown) via a gear wheel 15.
- the drum 9 has a stiffening cross 10 on each end.
- the stiffening crosses 10 each have a tubular hub 11 guided in the drum bearings 16.
- An air supply 13 is tubular and is guided through the hub 11 into the interior of the drum 9.
- An air discharge 14, in the exemplary embodiment shown in the form of a tube arranged coaxially with the air supply 13, is arranged on the end face of the drum 9 opposite the air supply 13.
- the drum jacket has a larger number of holes 21 in the region of the air discharge end of the drum 9. These holes serve to discharge the product from the drum 9. Below the drum 9, in the area of the holes 21, a collecting funnel 20 is arranged for the material treated in the drum 9. The collecting funnel 20 opens directly into a rotary lock 18 which transfers the product via a connecting piece 25 downstream - not shown - away means of transport.
- the product feed is located on the right-hand (referring to FIG. 1) end side of the drum 9.
- a funnel 31, a rotary lock 32 and a microwave-impermeable channel 33 are provided.
- the channel 33 is aligned with holes 34 in the drum shell.
- the bores are designed in such a way that they allow the good particles to be introduced into the interior of the drum.
- a baffle plate 35 which tapers in the shape of a truncated cone to the center of the drum is arranged.
- the guide plate 35 serves to deflect the product particles entering the interior of the drum from the holes 34 in the direction of the center of the drum. The purpose of the guide plate is therefore to direct the material into the interior of the drum 9 without back pressure or "dead corners".
- the central drum section has a hexagonal cross section.
- the drum 9 is composed of six flat or slightly curved plates 36 in its central section.
- longitudinal profiles 37 are arranged in the corners of the hexagon:
- the plates 36 and / or the longitudinal profiles 37 can be designed as microwave windows, ie they can be microwave-permeable.
- longitudinal rods provided in the drum shell parallel to the drum axis can also be used as microwave windows.
- the longitudinal bars can also perform a further function, namely to overturn the product, as is known per se from other drum applications, by the friction behavior between the product on the one hand and the longitudinal bars and the inner wall of the drum 9 on the other hand , there is a kidney-shaped movement of the product in the drum 9.
- a construction has proven to be a very expedient solution in which the plates 36 are designed as microwave windows and the rest of the drum is essentially made of steel. With this solution, almost the entire drum circumference can be used for feeding microwaves from the treatment room 4 into the drum interior.
- the end faces can also be provided with microwave-permeable inserts 38.
- the drum 30 is divided into three treatment zones by corresponding reflector elements 39 and 40, namely a hot zone in the middle of the drum and a cold zone adjoining it to the outside, i.e. a cold zone in the area of the product feed and the other -Product withdrawal.
- conveyor pallets 41 can be fastened to ensure an exact dwell time of the individual good particles.
- the conveyor pallets 41 are preferably formed from microwave-permeable material, so that no microwave reflections occur at these points.
- the device according to FIGS. 1 and 2 has the particular advantage that the two end regions of the drum 30, that is to say the cold zones, can be designed for the specific type of product. This also applies to the product locks upstream or downstream in the product flow direction.
- the input lock 32 and the output lock 18 each primarily have a climate lock function. At the same time, they serve as a safety gate for a microwave outlet. It should only be mentioned in passing that microwave barriers 13 'and 14' are provided in the air supply and air discharge, which also serve as a climate barrier.
- an air-permeable fine fabric or grid made of electrically conductive material, preferably metal, is suitable.
- the microwave generator i.e. H. the magnetron (s) 6 are switched on and the microwave energy is supplied to the treatment room 4 via the waveguide 7.
- conditioned air is introduced into the interior of the drum 9 via an air conditioning system (not shown) through the air supply 13 and is led out of the drum again via the opposite air discharge 14.
- the parameters that determine the climate are preselected as a function of the other process parameters, in particular as a function of the food used, the treatment to be carried out with it or the desired end product and the irradiated microwave energy.
- the necessary air is preferably passed through the inside of the drum in such a way that a slight negative pressure is created inside the drum.
- the product is fed into the interior of the drum via the feed hopper 21.
- the waveguides 7 open open into the treatment room 4.
- the microwaves emerging from them are reflected by the microwave-reflecting wall 3 until they reach the inside of the drum through one of the microwaves.
- the entry of the microwaves into the drum is independent of whether the drum is rotating or stationary.
- the rotation of the drum is essentially used to ensure movement of the good particles inside the drum and thus to prevent the burning of good particles which are stationary on the microwave windows.
- the handle 11 and the product collecting funnel 20 are microwave-impermeable, in particular lined with microwave-reflecting material, the microwaves radiated into the treatment room 4 can no longer do so leave. All parts of it reflect back and forth until they finally enter the inside of the drum through the microwave windows. Possibly. Microwaves emerging from the inside of the drum are subject to the same fate.
- the drum 9 is preferably given a rotational speed of only a few revolutions per minute.
- the knowledge gained so far indicates that the speed can be varied as required in the range required for the industrial purpose - this with regard to the required protection of the product to be treated.
- the speed can be varied from 1 to 10 revolutions per minute. These revolutions are particularly suitable, for example, for the thermal treatment of particularly delicate pasta parts, for example fine muesli, etc. In particular, this applies at the beginning of the drying phase, if necessary after a short drying of the pasta in a pre-dryer.
- Other products can be thermally treated according to the invention at 10 to 100 drum rotations per minute. This includes most foods, such as rice, barley, wheat, corn, soybeans, hazelnuts, coffee, bean flour, tobacco, etc.
- a kidney-shaped movement path is forced on the product after it enters the drum.
- This movement has a component pointing in the axial direction, which is determined by the degree of filling of the drum 9, the angular position of the conveying pallets 41 and in particular by the speed of the drum 9.
- the second movement component of the good particles runs almost vertically upwards and downwards. If one now assumes that the microwaves enter the drum 9 essentially radially, it follows that the direction of the microwave entry into the drum 9, the direction of the preferred flow of the climate-conditioned air through the drum 9 and the direction of the preferred movement of the product in the drum 9 are orthogonal to each other. It should also be noted here, however, that the micro-wave beams are in any case reflected repeatedly within the drum 9 if the parts of the drum that are not designed as microwave windows, such as the microwave-reflecting wall 3 of the treatment room 4, reflect the microwaves.
- the dwell time of the individual good particles in the drum is namely determined by the aforementioned axial component of the good movement. This in turn can be controlled extremely precisely by the drum speed selected in each case.
- This device has made it possible to control all the essential parameters for the thermal treatment of bulk goods, in particular foodstuffs and luxury foods, independently of one another.
- very high temperatures for example 200 to 400 ° C inside the individual good particles are achieved
- the temperature of the climate-conditioned air is set to only about 100 ° C. and the moisture content of the climate is also optimized for the treatment required, for example from the point of view of the absorption of the water released.
- Such a setting of the above three parameters is suitable, for example, for roasting coffee or hazelnuts.
- the device according to FIGS. 1 and 2 offers great possibilities of variation, in particular with regard to safety-related questions regarding a microwave exit. It can therefore be regarded as optimal for safety reasons.
- the thermal treatment can be carried out in a device known per se, namely a mechanically moved drum.
- the rotary movement of the drum 9 forces the movement and mixing of the individual product particles necessary for the uniform thermal treatment and in particular also permits intensive washing of the individual product particles with the climate-conditioned air.
- Another advantage is that the constant movement of the drum 9 and the aforementioned equalization of the microwave field in the treatment room 4 ensure a highly uniform exposure of the individual good particles to microwaves inside the drum 9, even then , if the "virgin" microwave field radiated directly into the treatment room 4 varies greatly.
- the arrangement of the drum in a closed microwave-reflecting treatment room results in a particularly favorable field distribution of the microwaves, which penetrate radially into the interior of the drum through numerous moving microwave windows.
- the formation of standing waves and the associated spatial field strength differences are avoided.
- the desired energy distribution in the treatment room 4 can be ensured in various ways.
- two options for energy supply and a combination of these two options have proven to be very advantageous.
- the microwave energy is coupled out directly from the waveguide into the treatment room, that is to say without any special coupling devices being interposed.
- FIGS. 3 and 4 represent a further embodiment of the invention, an entire food production line being illustrated in FIG. 3.
- a mixer 50 so-called long goods, raw material, semolina, water and any ingredients are input into a mixer 50.
- the doughy mass emerging from the mixer 50 is brought into the desired shape of the pasta, in this case long goods, in a press 51 by means of suitable pressing tools 52.
- the long goods must be hung from the freshly pressed state until they dry out on rods 57 still shown. This takes place in a hanger 53.
- the hanger 53 conveys the rods 57 with the long goods attached to them into and through an dryer 54.
- a targeted stabilization of the air is aimed at stabilizing the shape of the pasta.
- part of the water is removed from the pasta.
- the actual pre-drying takes place in a pre-dryer 55, the major part of the water being able to be removed from the food in the pre-dryer.
- the temperature in the pre-dryer 55 is set according to the new solution in a range of about 80 to 100 ° C. Accordingly, relatively harsh climatic conditions, i.e. There are large differences between the absolute moisture in the pasta and the relative humidity of the air between the pre-drying and the pre-drying, for example a temperature jump of around 30 to 40 ° C and more. The core problem for overcoming such a large jump in temperature lies less in the heating of the goods themselves, but rather in the interplay between the water content of the pasta and the humidity of the surrounding climate.
- the temperature of the air conditioned and surrounding the pasta can be kept low also prevents the equally disadvantageous sweating in the area of the entire installation of the treatment room. Because the temperatures of the climate-conditioned air can be set to about 60 to 80 ° C, so that at the usual temperatures of 20 to 30 ° C of the outside air surrounding the treatment room, the condensation problems between the installation parts and the room air are easily solved in a manner known to me can be.
- the drying described above is diametrically opposed to the current trend in climate control when drying food, in particular pasta.
- the current trend is pointing towards so-called overheating or super-hot air drying - in each case without the use of microwaves.
- the formation of condensation on the installation parts in the treatment room causes the dreaded sticking of the pasta, in particular the long goods, to one another and to the installation parts.
- the pasta 56 on the bars 57 are continuously transferred from a first conveyor 58 from the dryer 54 to a further endless conveyor 59.
- the handover is carried out in a manner known per se.
- the endless conveyor 59 moves in a treatment room 60, in which microwave outcouplings 61, be it in the form of long-field radiators or direct outcouplings, are attached from a waveguide at suitable points.
- microwave outcouplings 61 be it in the form of long-field radiators or direct outcouplings
- a vertical product entrance lock shaft 62 is passed through by the pasta.
- This product entrance lock shaft 62 has a length L such that no microwaves can get from the treatment room 60 into the dryer 54.
- the inner lock shaft wall 63 is perforated.
- the outer lock well wall 64 can be made of microwave absorbing or reflecting material. It is essential that the product entrance lock shaft 62 has only a width B which is only slightly larger than the corresponding transverse dimension C of the hanging goods, in this case the long goods 56.
- the endless conveyor 59 travels through the treatment room 60 in a plurality of loops, the climate-conditioned air used for the treatment flowing through the treatment room 60 from bottom to top according to arrow 65 in FIG.
- the air movement is forced by a fan 66, the air movement being circulated from a side blow-in shaft 67 (bottom in FIG. 4) through an outflow shaft 68 (in FIG. 4 top).
- the - not shown - necessary elements for climate conditioning such as air heaters, coolers, humidifiers and dryers are arranged - as well as the corresponding connecting channels. The air can be partially removed from the dryer 54 and discharged into the pre-dryer 55.
- a product exit lock shaft 70 is located, according to FIG. 4, at the upper right end of the treatment room 60.
- the product exit lock shaft 70 has a height L and width B corresponding to the product inlet lock shaft 62; likewise a perforated sheet metal as the inner shaft wall 71 and a microwave-absorbing or reflecting outer shaft wall 72.
- the rods 57 hung with the pasta 56 are taken over in the pre-dryer and moved by a further conveyor 73 in the pre-dryer 55 in accordance with the throughput time required there.
- the entire treatment room 60 has an inner microwave-reflecting wall 74, an outer shell 76 and an insulation layer 75 arranged between the wall 74 and the shell 76. These measures serve to prevent a microwave leak from the treatment room 60.
- the blowing-in / out longitudinal shafts 67, 68 are also provided with the microwave-reflecting gratings already described.
- the two product input / output lock shafts 62, 70 have a triple function at the same time, in particular due to their narrow, vertical design. During operation, these two lock shafts 62, 70 are essentially closed by the pasta. Air conditioned to a special climate cannot escape through the two lock shafts 62, 70 Exit treatment room 60; Likewise, no (uncontrolled) outside air enters the treatment room 60 through these lock shafts. At the same time, these two lock shafts also serve as a microwave barrier.
- the vertical entry and exit of the goods via the product entry / exit lock shafts 62, 70 is essential.
- there is usually a sufficient room height so that the individual elements of the product processing line have or can utilize a corresponding room height, such as this is shown for example in Figure 4.
- the treatment room 60 essentially has a dominating vertical dimension.
- the air movement is transverse to the net direction of transport of the pasta, from left to right in the illustrated embodiment. However, if one looks at the individual sections of the pasta on the endless conveyor 59, the pasta 56 travels the longest distance in a direction parallel to the air movement.
- the thermal treatment of the pasta according to the invention is not only between the pre-dryer and the pre-dryer 55, i.e. in the treatment room 60, but also between the pre-dryer 55 and a final dryer 80, i.e. namely performed a further treatment room 81.
- the main problem lies in the control of a temperature jump in the pasta or in the conditioned air.
- the use of the thermal treatment according to the invention has proven to be particularly interesting, since the temperature of the pasta can be brought to the maximum in the vicinity of a little below 100 ° C. almost without delay.
- the treatment room 81 used in this treatment section corresponds to the treatment room 60 connected between the dryer 54 and the pre-dryer 55.
- the pasta heating by means of the microwaves here enables the pasta to be heated almost instantaneously to its maximum temperature, which is only slightly below 100 ° C.
- the conditioning of the air can be optimized essentially solely with regard to the removal of the water.
- the final drying usually takes up most of the total drying time.
- the drying time in the final drying can be reduced to a fraction of the previous values. This results in a gentler product treatment since the heat supply to the pasta or the heating of the pasta takes place only for a very short time. After the temperature peak is reached, the heat is used to dry off the expelled water. Investigations by the applicant have shown that the goods treated according to the invention were of a quality which is at least equal to that of the traditionally dried goods.
- the transport route of the goods through the entire drying system is illustrated in FIG. 3 by the dashed line 82.
- the method according to the invention and the device according to the invention are essentially characterized by the advantages of saving time and mastering the condensation or condensation water problem achieved with them.
- the problems that often occur when heating or air conditioning air can also be solved in a simple manner according to the invention.
- FIGS 5 and 6 show a further embodiment of the invention.
- the thermal treatment of the bulk material is carried out on two endless conveyor belts 100 and 101. These conveyor belts are located in their entirety in a treatment room 102, which (in the direction from the inside to the outside) is delimited from the outside by a microwave-reflecting wall 103, an insulation 104 and an outer shell 105.
- a product feed 106 is shown on the upper left edge of the figure in FIG. From this product feed, the material is metered directly onto the conveyor belt 100 via a rotary lock 107.
- the rotary lock 107 prevents both the entry / exit of false air and an undesired microwave exit.
- the product feed 106 can also be equipped with a microwave-absorbing material 108 over a length designed for this purpose.
- the two conveyor belts 100 and 101 are driven by (not shown) motor means and can in their Speed can be set to the desired dwell time.
- the product is transferred from the lower conveyor belt 101 via a discharge lock 109 from the treatment room 102 to a further conveyor belt 110.
- the direction of movement of the climate-conditioned air is illustrated in FIGS. 5 and 6 by a number of arrows 111 pointing upwards. It is particularly important that the climate-conditioned air is guided evenly through the belts 100 'and 101' made of breathable material.
- the conditioned air is conditioned in an air conditioning system arranged on the side of the treatment room 102.
- the air flowing out of the treatment room 102 is conducted via a duct 112 to the air conditioning system.
- the air is passed through a heating element 113, a humidifier / dryer 114 and a cooler 115 and then blown back into the treatment room 102 via a duct 116.
- a fan 117 is installed in the duct 116, which maintains the pressure for the necessary air circulation.
- part of the used air is released to the outside via a flap 118.
- the two flaps 118, 119 are preferably controlled by the actual climate regulation; likewise the heating element 113, the humidifier / dryer 114 and the cooler 115.
- an additional air conditioning system indicated by the dashed line 120, is particularly suitable, which is arranged on the opposite side of the previously mentioned air conditioning system with respect to the treatment room.
- a plurality of magnetrons 121 and waveguides 122 are arranged outside the treatment room, more precisely below the same and laterally offset from the belts 110 and 101.
- the microwaves generated in the magnetrons 121 are coupled out into the waveguide 122 in a conventional manner and fed to the treatment room 102 via the latter.
- the magnetrons are supplied with energy and controlled via corresponding electrical supply means 123.
- the treatment room occupies approximately the upper half of the picture. This is followed by a second process zone arranged in the lower half of the figure, into which the product coming from the treatment room 102 enters.
- the product cools and / or stabilizes on the conveyor belt 110 arranged in this process zone.
- the air conditioning required for the cooling and / or stabilization zone is not shown. If the exemplary embodiment of the invention shown in FIGS. 5 and 6 is used for drying short pasta, it is necessary to stabilize the pasta beforehand in a shaker dryer. Apart from this predrying, in this case the entire drying and stabilization of the pasta is carried out in a single unit.
- the long-field radiator 125 shown in FIG. 7 has proven to be particularly advantageous for the microwave feed.
- the long-field radiators 125 have the advantage that the microwave field they set up is relatively uniform in the direction of the wire conductor even after a relatively short distance from the wire conductors - the distance was measured in the radiation direction.
- a plurality of long-field radiators 125 are guided in parallel over the surface of the strips 100 and 101, the individual long-field radiators 125 being arranged offset with respect to one another (FIG. 5).
- the treatment room 102 represents a cavity system in that a considerable part of the microwaves is reflected in the microwave-reflecting wall 103 one or more times. These reflections result in a relatively even distribution of the microwave energy throughout the treatment room.
- the long-field radiator is designed in the manner of a Lech line system.
- the main advantage of using long-field radiators is that the energy distribution can be adjusted over a relatively large length dimension.
- the microwave is introduced into the treatment room in a given definable and, if necessary, adaptable direction.
- the electromagnetic field vibrates according to the frequency of the electromagnetic radiation.
- This frequency is preferably 2450 MHz or 915 MHz. It can be seen from this that the energy input of the microwaves can take place continuously or intermittently by means of an appropriate electronic circuit. With intermittent feeding, any interval game can be selected in order to control the short or medium-term energy output to the product in this way.
- the magnetron's energy output can be regulated by regulating the current consumption.
- FIGS. 8 to 10 A further exemplary embodiment of the invention is shown in FIGS. 8 to 10.
- This embodiment also has a treatment room 4, which consists of a metal housing 1, thermal insulation 2 and a microwave-reflecting layer 3.
- the microwaves are introduced into the treatment room 4 via waveguide outcouplings 8.
- An inlet funnel 31, a rotary lock 32, a channel 33 or a collecting funnel 20, a further rotary lock 18 and an outlet port 25 serve for feeding and discharging the goods, as in the exemplary embodiment in FIG. 1.
- the space 5 containing the magnetrons is only strong indicated in simplified form in FIG.
- a connecting piece 13, which is sealed with the aid of a grating 13 ′ against the escape of microwaves, is used to supply climate-conditioned air.
- a nozzle 14 serves to discharge the air.
- the nozzles 13 and 14 are rotatably supported by means of bearings 16 in opposite walls of the treatment room 4 and carry the transport device.
- the exemplary embodiment in FIG. 8 corresponds to the exemplary embodiment in FIG. 1, so that reference is made to the exemplary embodiment in FIG. 1 for further details of the components mentioned.
- the transport device of the embodiment of FIG. 8 consists of four drums 9 arranged axially parallel.
- the drums 9 are each rigidly connected to one another at their front ends by a cover-shaped closure 43, 44.
- the two lid-shaped cylindrical ends 43 and 44 are each connected in the center to the rotatably mounted connecting pieces 13 and 14, so that the conveyor device can be rotated about its central longitudinal axis.
- Baffles 35 which are star-shaped in cross section, as can be seen in FIG. 10, ensure the uniform distribution of the climate-conditioned air entering via the connection 13 and the uniform distribution of the product entering via the duct 33 to the individual drums 9.
- the one closest to the feed point Lid-shaped closure 43 has a plurality of radial bores 34 through which the feed channel 33 is alternately connected to the individual drums 9 in the course of the rotation of the conveying device and the material is introduced alternately into these drums.
- the material By rotating the conveying device about its central longitudinal axis, the material is conveyed in the longitudinal direction (based on FIG. 8 from right to left) by the action of the conveying bars. Thereafter, the four streams of material from the drum 9 combine in the outlet-side cover 44.
- the feed of the material through holes 21 of the cover 44 and the collecting funnel 20 takes place in the same way as in the exemplary embodiment in FIG. 1, so that a new description is dispensed with can.
- zones of different temperatures can be provided in the device according to FIG. 8.
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen, thermischen Behandlung von Nahrungsmitteln mit Mikrowellen in einem als Cavity-System ausgebildeten Behandlungsraum mit einer für den horizontalen Durchtransport der Nahrungsmittel durch den Behandlungsraum ausgelegten mechanischen Transportvorrichtung, mit Mitteln zur Einspeisung der Mikrowellen über einen Hohlleiter in den Behandlungsraum quer zur Transportrichtung, mit einer zur Klimakonditionierung von Luft ausgelegten Klimaanlage sowie mit Mitteln zur Einleitung der klimakonditionierten Luft in vertikaler Richtung.The invention relates to a device for the continuous, thermal treatment of foods with microwaves in a treatment room designed as a cavity system with a mechanical transport device designed for the horizontal transport of the food through the treatment room, with means for feeding the microwaves via a waveguide into the Treatment room transverse to the direction of transport, with an air conditioning system designed for air conditioning and with means for introducing air conditioned in the vertical direction.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur kontinuierlichen, thermischen Behandlung von Nahrungsmitteln mit Mikrowellen, in einem als Cavity-System ausgebildeten Behandlungsraum, bei dem die Nahrungsmittel horizontal durch den Behandlungsraum transportiert und quer zur Transportrichtung Mikrowellen in den Behandlungsraum eingestrahlt werden, und bei dem ferner klimakonditionierte Luft in vertikaler Richtung in den Behandlungsraum eingeleitet wird.The invention also relates to a method for the continuous, thermal treatment of foodstuffs with microwaves, in a treatment room designed as a cavity system, in which the foodstuffs are transported horizontally through the treatment room and microwaves are irradiated into the treatment room transversely to the direction of transport, and in which climate-conditioned air is also introduced into the treatment room in the vertical direction.
Eine derartige Einrichtung sowie eine derartiges Verfahren sind aus der GB-A-1 053 012 bekannt.Such a device and such a method are known from GB-A-1 053 012.
Bei bekannten Einrichtungen und bei bekannten Verfahren dieser Art bestehen die Mittel zum Einspeisen der Mikrowellen in den Behandlungsraum aus einem Hohlleiter, der oberhalb des Behandlungsraumes mittig in Längsrichtung des Behandlungsraumes angeordnet ist. Der Hohlleiter weist an seiner dem Behandlungsraum zugewandten Unterseite Querschlitze auf, über die die Mikrowellen in den Behandlungsraum austreten können. In einem Cavity-System dieser Art können sich leicht stehende Wellen ausbilden, was zu stark unterschiedlichen Feldstärkeverteilungen der Mikrowellenenergie in dem Behandlungsraum führt. Während bei der bekannten Einrichtung die Feldverteilung in Längsrichtung des Bandes gleichmäßig sein dürfte, ist über den Querschnitt des Bandes wegen der besonderen Symmetrie der Anordnung des Wellenleiters mit einer inhomogenen Feldstärkeverteilung zu rechnen. Dies könnte sich beispielsweise so äußern, daß in der Mitte des Bandes eine höhere Feldstärke als an den Randseiten herrscht. Je nach Reflexionsbedingungen wäre jedoch auch eine andere Verteilung möglich. Jedenfalls kann es vorkommen, daß ein Nahrungsmittelteilchen, das sich im randseitigen Bereich des Transportbandes bewegt, auf seinem gesamten Weg über die Behandlungsstrecke insgesamt einer intensiveren oder weniger intensiveren Bestrahlung ausgesetzt wird, als ein Nahrungsmittelteilchen, das sich beispielsweise im Bereich der Mitte des Transportbandes befindet. Dies kann zu Überhitzungen und Hitzeschäden an einem Teil der Gutteilchen und zu einer unzureichenden Behandlung eines anderen Teiles der Gutteilchen führen.In known devices and in known methods of this type, the means for feeding the microwaves into the treatment room consist of a waveguide which is arranged centrally above the treatment room in the longitudinal direction of the treatment room. The waveguide has transverse slots on its underside facing the treatment room, through which the microwaves can exit into the treatment room. In a cavity system of this type, slightly standing waves can form, which leads to very different field strength distributions of the microwave energy in the treatment room. While in the known device the field distribution in the longitudinal direction of the band should be uniform, an inhomogeneous field strength distribution can be expected over the cross section of the band because of the special symmetry of the arrangement of the waveguide. This could be expressed, for example, by the fact that there is a higher field strength in the middle of the band than on the edges. Depending on the reflection conditions, a different distribution would also be possible. In any case, it can happen that a food particle that moves in the peripheral region of the conveyor belt is exposed to a more intensive or less intensive radiation all the way through the treatment route than a food particle that is located, for example, in the region of the center of the conveyor belt. This can lead to overheating and heat damage to one part of the good particles and to inadequate treatment of another part of the good particles.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur kontinuierlichen thermischen Behandlung von Nahrungsmitteln zu schaffen, bei der die Endprodukte verbessert sind und bei der insbesondere Überhitzungen und Hitzeschäden an Gutteilchen vermieden werden.The invention has for its object to provide a device for the continuous thermal treatment of food, in which the end products are improved and in particular overheating and heat damage to good particles are avoided.
Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Mittel zur Einspeisung der Mikrowellen in den Behandlungsraum derart ausgelegt und angeordnet sind, daß die Mikrowellen horizontal in wenigstens zwei Ebenen in den Behandlungsraum einfallen.In a device of the type mentioned, this object is achieved in that the means for feeding the microwaves into the treatment room are designed and arranged such that the microwaves fall horizontally into the treatment room in at least two levels.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist die Lösung dadurch erreicht, daß die Mikrowellen horizontal in mindestens zwei Ebenen eingestrahlt werden.In a method of the type mentioned at the outset, the solution is achieved in that the microwaves are irradiated horizontally in at least two planes.
Zwar kann durch die Maßnahme nach der Erfindung nicht vermieden werden, daß sich Stellen mit konzentrierter Mikrowellenenergie ausbilden, d.h., daß in Längsrichtung des Behandlungsraumes die Energiekonzentration schwankt. Beim Durchfahren dieser Stellen sind die einzelnen Gutteilen jedoch nur eine vergleichsweise kurze, durch die Fördergeschwindgkeit vorgebbare Zeit einer intensiven thermischen Behandlung ausgesetzt. Während der Durchquerung des Behandlungsraumes gelangt jedoch ein einzelnes Gutteilchen sowohl in Zonen hoher als auch niedriger Konzentration, so daß die Schwankungen über den Weg ausgeglichen werden. Des weiteren wird mittels einer wechselseitigen Anpassung der eingestrahlten Energie und der Fördergeschwindigkeit dafür gesorgt, daß Überhitzungen und Hitzeschäden vermieden werden.The measure according to the invention cannot prevent locations with concentrated microwave energy from being formed, i.e. the energy concentration fluctuates in the longitudinal direction of the treatment room. When passing through these points, however, the individual good parts are only subjected to intensive thermal treatment for a comparatively short time that can be predetermined by the conveying speed. During the crossing of the treatment room, however, a single good particle reaches both zones of high and low concentration, so that the fluctuations are balanced out along the way. Furthermore, a mutual adjustment of the radiated energy and the conveying speed ensures that overheating and heat damage are avoided.
Dadurch, daß erfindungsgemäß eine besonders ausgewogene und gleichmäßige Behandlung der Nahrungsmittelteilchen erzielt wird, lassen sich die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft für Teigwaren einsetzen, bei deren Behandlung äußerst schwer überschaubare, sehr komplexe physikalische und biochemische Vorgänge bis zur vervollständigten Verfestigung und Trocknung ablaufen.The fact that, according to the invention, a particularly balanced and uniform treatment of the food particles is achieved, the device and the method according to the invention can advantageously be used for pasta, the treatment of which is extremely difficult to understand, very complex physical and biochemical processes leading to complete consolidation and drying.
Die Mikrowellenabstrahlung in den Behandlungsraum wird bevorzugt nach zwei Prinzipien oder einer Kombination derselben durchgeführt. Nach einer ersten Variante wird die Auskopplung der Mikrowellen aus dem Hohlleiter bzw. die Mikrowelleneinstrahlung in den Behandlungsraum, im folgenden auch Cavity-System genannt, über Gegentaktelektroden bewirkt, die in den Behandlungsraum ragen. Bevorzugt sind hierbei die Gegentaktelektroden als Ein- oder Mehrdraht-Langfeldstrahler (Lecher-Leitung) ausgebildet.The microwave radiation into the treatment room is preferably carried out according to two principles or a combination thereof. According to a first variant, the microwaves are decoupled from the waveguide or the microwave radiation into the treatment room, hereinafter also referred to as the cavity system, via push-pull electrodes which protrude into the treatment room. The push-pull electrodes are preferably designed as single-wire or multi-wire long-field radiators (Lecher line).
Derartige Langfeldstrahler haben den Vorteil, daß sie innerhalb eines definierten Raumes den Aufbau einer vorgegebenen Feldverteilung ermöglichen. Bei Verwendung mehrerer Langfeldstrahler kann selbst in einem Raum beachtlicher Dimension ein gewünschter Feldaufbau.- zumindest im Nahbereich der Langfeldstrahler - erzeugt werden.Long field radiators of this type have the advantage that they build up a predetermined field distribution within a defined space enable. If several long-field radiators are used, a desired field structure can be generated even in a room of considerable dimensions - at least in the vicinity of the long-field radiators.
Bevorzugt sind die Langfeldstrahler an ihrem ihrer Mikrowellen-Einkopplung gegenüberliegenden Seite mittels eines elektrisch-leitenden Abstimmschiebers überbrückt. Mit Hilfe dieses Abstimmschiebers kann der Ort der zur Ausbildung der stehenden Wellen auf der Lecher-Leitung erforderlichen Reflexionsebene beliebig variiert werden.The long field radiators are preferably bridged on their side opposite their microwave coupling by means of an electrically conductive tuning slide. With the aid of this tuning slide, the location of the reflection plane required to form the standing waves on the Lech line can be varied as desired.
Derartige Langfeldstrahler eignen sich besonders dann, wenn das mechanische Förderelement das Nahrungsmittel im wesentlichen flächig durch das Cavity-System führt. Bevorzugt werden hierbei die Langfeldstrahler in einem gewissen Abstand, beispielsweise von einigen bis zu 10 und mehr Zentimetern parallel zum flächigen mechanischen Förderelement angeordnet. Je größer der Abstand vom Langfeldstrahler ist, umso gleichmäßiger verteilt sich das Mikrowellenfeld im Gutbereich.Long field radiators of this type are particularly suitable when the mechanical conveying element guides the food substantially flatly through the cavity system. In this case, the long-field radiators are preferably arranged at a certain distance, for example from a few to 10 or more centimeters, parallel to the flat mechanical conveying element. The greater the distance from the long-range radiator, the more evenly the microwave field is distributed in the good area.
Nach der zweiten Variante läßt man die Mikrowellen direkt aus dem Hohlleiter in das Cavity-System eintreten. Gemäß einer Modifizierung dieser Variante kann der Mikrowellenhohlleiter ein Stück weit in den Cavityraum hineinragen und vorzugsweise eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen in seinen Seitenwandungen aufweisen.According to the second variant, the microwaves are allowed to enter the cavity system directly from the waveguide. According to a modification of this variant, the microwave waveguide can protrude a little into the cavity space and preferably have one or more passage openings in its side walls.
Der Vorteil dieser direkten Einkopplung der Mikrowellen in den Behandlungsraum - also ohne Einsatz von Langfeldstrahlern - liegt darin, daß neben den zur unmittelbaren Produktförderung benötigten Elementen keine zusätzlichen Elemente im Behandlungsraum vorhanden sind. Die möglichen Ansatzflächen für Staub und andere unerwünschte Ablagerungen, einschließlich unerwünschter Produktablagerungen werden hierdurch minimiert - insbesondere unerwünschte Produktablagerungen würden nach kurzer Zeit verkohlen.The advantage of this direct coupling of the microwaves into the treatment room - that is to say without the use of long-range radiators - is that, in addition to the elements required for direct product promotion, there are no additional elements in the treatment room. This minimizes the possible attachment areas for dust and other undesirable deposits, including undesired product deposits - in particular, undesired product deposits would carbonize after a short time.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die mechanische Fördereinrichtung durch ein oder mehrere luft-und mikrowellendurchlässige Gutförderbänder, bevorzugt Endlos-Förderbänder realisiert. Bevorzugt bestehen hierbei die Bänder aus ausreichend wärmebeständigen Kunststoffen.According to a further preferred embodiment, the mechanical conveyor device is realized by one or more air and microwave permeable material conveyor belts, preferably endless conveyor belts. The tapes are preferably made of sufficiently heat-resistant plastics.
Anstelle der Bänder kann die mechanische Fördereinrichtung auch als Schuppenband ausgebildet sein. Sowohl die Bänder wie auch die Schuppenbänder eignen sich für die mechanische Förderung von besonders druck-und bruchempfindlichen Schüttgütern, beispielsweise kurze Teigwaren. Je nach Art des zu behandelnden Nahrungsmittels kann das Gut als ein oder mehrere Zentimeter dicke, gleichmäßige auf der Bandbreite verteilte Schicht durch den Behandlungsraum geführt werden.Instead of the belts, the mechanical conveyor can also be designed as a scale belt. Both the belts and the scale belts are suitable for the mechanical conveyance of bulk goods which are particularly sensitive to pressure and breakage, for example short pasta. Depending on the type of food to be treated, the material can be guided through the treatment room as a layer, one or more centimeters thick, evenly distributed over the width.
Ein vorteilhafter, weiterer Ausbildungsgedanke liegt in der Verwendung eines Stabförderers als mechanisches Förderelement. Lange Teigwaren, beispielsweise Spaghetti, Nudeln, Lasagne können mittels des ansich bekannten Stabförder-Systems durch den Behandlungsraum geführt werden.An advantageous, further training idea lies in the use of a bar conveyor as a mechanical conveying element. Long pasta, for example spaghetti, pasta, lasagna, can be guided through the treatment room using the rod conveyor system known per se.
Insbesondere hierbei - aber auch bei anderen Nahrungsmitteln, insbesondere Teigwaren - können die Vorteile der Erfindung, nämlich die Steuerbarkeit der einzelnen für die Trocknung wesentlichen Parameter genutzt werden. Dies gilt in besonderem Maße im Hinblick auf die Markttendenz, die gesamte Teigwarenherstellung innerhalb eines wesentlich kürzeren Zeitraumes durchführen zu können.In this case in particular - but also in the case of other foods, in particular pasta - the advantages of the invention, namely the controllability of the individual parameters essential for drying, can be used. This is particularly true with regard to the market trend of being able to carry out the entire pasta production within a much shorter period of time.
Grundsätzlich kann jede Trocknung entweder durch Erhöhung der Trocknungstemperatur der umgebenden Luft, durch Vergrößerung der Differenz zwischen dem Wassergehalt des Produktes und dem der umgebenden Luft und/oder durch Erhöhung der Eigentemperatur der zu behandelnden Gutteilchen beschleunigt werden.In principle, each drying can be accelerated either by increasing the drying temperature of the surrounding air, by increasing the difference between the water content of the product and that of the surrounding air and / or by increasing the inherent temperature of the good particles to be treated.
Bei Nahrungsmitteln sind nun aber verhältnismäßig enge Grenzen sowohl für die Feuchtigkeit als auch für die Temperatur gegeben. Der Übergang von der flüssigen Phase in die Dampfform bedingt eine entsprechende Volumenvergrößerung.In the case of food, however, there are now relatively narrow limits for both moisture and temperature. The transition from the liquid phase to the vapor form requires a corresponding increase in volume.
Für den ökonomischen Betrieb einer ganzen Teigwarenlinie liegt ein entscheidender Parameter in der klimatisierten Luft. Bekanntlich kann die erste Phase eines jeden Trocknungsvorganges in relativ kurzer Zeit durchgeführt werden. Um in der zweiten Phase die Trocknung beschleunigt durchführen zu können, wird in jüngerer Zeit Luft verwendet, die auf höhere Temperatur aufgeheizt ist.A decisive parameter for the economic operation of an entire pasta line is the conditioned air. As is known, the first phase of each drying process can be carried out in a relatively short time. In order to be able to accelerate the drying in the second phase, air has recently been used which is heated to a higher temperature.
Obwohl die Verkürzung der Trocknung von Teigwaren schon sehr lange angestrebt wird, konnten nur beschränkte echte Erfolge erzielt werden.Although the drying of pasta has long been aimed at, only limited real success has been achieved.
Einer Beschleunigung der thermischen Behandlung steht eine qualitative Beeinflußung der Eigenschaften des behandelten Gutes, beispielsweise der Kocheigenschaft entgegen. Es konnte bis heute keine ökonomische befriedigende Lösung für die Klimaführung von der Vortrocknung in die Haupttrocknung der Teigwaren gefunden werden.Accelerating the thermal treatment is countered by a qualitative influence on the properties of the treated goods, for example the cooking properties. To date, no economically satisfactory solution for the climate control from the pre-drying to the main drying of the pasta has been found.
Mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nun eine Beschleunigung der thermischen Behandlung von Teigwaren dadurch erreicht werden, daß sowohl die Temperatur des Produktes wie auch die des Klimas unabhängig voneinander gesteuert werden können, wobei für die Klimasteuerung zusätzlich noch eine Unabhängigkeit hinsichlich der Klimafaktoren Temperatur und Feuchtigkeit gegeben ist - selbstverständlich nur unter Beachtung der Grenzen für die Wassersättigung von Luft.By means of the device according to the invention or according to the method according to the invention, an acceleration of the thermal treatment of pasta can now be achieved in that both the temperature of the product and that of the climate can be controlled independently of one another, with an additional independence regarding the climate control Climate factors temperature and humidity are given - of course, only if the limits for the water saturation of air are observed.
Beispielsweise haben sich bei der Behandlung von Hörnchen und Spiralen unter den nachfolgend wiedergegebenen Bedingungen vorzügliche Ergebnisse eingestellt:
Nach der Erfindung wird das Gut bevorzugt zwischen einem großen Klimasprung unabhängig von dem Klima, direkt durch die Mikrowellen auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Zu diesem Zweck wird der Behandlungsraum bzw. das Cavity-System zwischen den vortrockner und den Haupttrockner geschaltet. Im Falle von Langwaren wird der Stabförderer mit den daran hängenden Teigwaren im kontinuierlichen Verfahren durch das Cavity-System geführt. In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, bei der Endtrocknung die Teigwaren nochmals auf zuheizen. Dabei kann die Ware wie beim ersten Klimasprung mit dem Stabförderer oder einem allfälligen Band durch ein zweites Cavity-System geführt werden. Die Wärmezufuhr in der Endtrocknung kann gleichzeitig eine Verkrustung der Randzone jedes einzelnen Teigwarenteils verhindern und so auch hier zu einer Verkürzung der thermischen Behandlungsdauer führen.According to the invention, the material is preferably heated directly to the desired temperature by the microwaves between a large climatic jump, regardless of the climate. For this purpose, the treatment room or the cavity system is connected between the pre-dryer and the main dryer. In the case of long goods, the bar conveyor with the pasta attached to it is guided through the cavity system in a continuous process. In certain cases it is advantageous to heat the pasta again during the final drying. As with the first climatic jump, the goods can be guided through a second cavity system with the bar conveyor or any belt. The supply of heat in the final drying process can at the same time prevent incrustation of the edge zone of each individual part of the pasta and thus also lead to a shortening of the thermal treatment time.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die mechanische Fördereinrichtung als drehbare Trommel ausgebildet. Dabei ist die Trommel ganz oder teilweise innerhalb des Behandlungsraumes angeordnet.According to a further preferred exemplary embodiment, the mechanical conveyor device is designed as a rotatable drum. The drum is arranged wholly or partially within the treatment room.
Damit die Mikrowellenenergie in das Innere der Trommel eindringen kann, weist diese mikrowellendurchlässige Abschnitte, sogenannte Mikrowellenfenster auf. Die Mikrowellenfenster können Durchbrechungen bzw. Löcher in der Trommelwandung sein. Beispielsweise kann die Trommel selbst siebartig ausgebildet sein. Bei feinpulvrigen oder staubigen Gütern empfiehlt es sich jedoch, die Mikrowellenfenster staubdicht zu machen, beispielsweise dadurch, daß sie aus Kunststoff bestehen. Vorzugsweise werden als Mikrowellenfenster stab- oder flächenförmige in der Trommelwandung ausgebildete Ebenen verwendet. Die Längsachse der Stäbe bzw. die Längsrichtung der Ebenen liegt hierbei vorzugsweise parallel zur Trommellängsachse. Zusätzlich, insbesondere bei vergleichsweise kurzen Trommeln, können auch in den Trommelstirnseiten Mikrowellenfenster angeordnet sein. Ein besonders intensiver, allseitiger Mikrowelleneintritt in die Trommel wird dadurch ermöglicht, daß die Trommel vorzugsweise insgesamt aus einem Mikrowellendurchlässigen Material, beispielsweise einem geeigneten Kunststoff besteht.So that the microwave energy can penetrate into the interior of the drum, it has microwave-permeable sections, so-called microwave windows. The microwave windows can be openings or holes in the drum wall. For example, the drum itself can have a sieve shape. In the case of fine powdery or dusty goods, however, it is advisable to make the microwave windows dustproof, for example by making them out of plastic. Rod-shaped or sheet-like planes formed in the drum wall are preferably used as the microwave window. The longitudinal axis of the rods or the longitudinal direction of the planes is preferably parallel to the longitudinal axis of the drum. In addition, especially in the case of comparatively short drums, microwave windows can also be arranged in the end faces of the drum. A particularly intensive, all-round microwave entry into the drum is made possible in that the drum preferably consists entirely of a microwave-permeable material, for example a suitable plastic.
Die Verwendung nur einzelner Mikrowellendurchlässiger Fenster in der Trommel ermöglicht jedoch, die übrigen Teile der Trommel aus Stahl oder anderen hochverschleißfesten Materialien herzustellen. Diese Ausführungen sind besonders für die thermische Behandlung in einem höheren Temperaturbereich, beispielsweise von 150 bis 400° C geeignet.However, the use of only single microwave-permeable windows in the drum enables the remaining parts of the drum to be made from steel or other highly wear-resistant materials. These versions are particularly suitable for thermal treatment in a higher temperature range, for example from 150 to 400 ° C.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Mikrowellen dadurch in die Trommel eingekoppelt, daß ein Langfeldstrahler im wesentlichen koaxial zur Trommelachse und in diese hineinragend angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht mehr erforderlich, Mikrowellen durch den Trommelmantel in das Trommel innere einstrahlen zu müssen. Gleichzeitig wird durch die Anordnung des Langfeldstrahlers längs der Trommelachse ein ausreichender Abstand zwischen dem Langfeldstrahler und den Gutteilchen gewährleistet. Im Prinzip kann hierdurch auch auf einen die Trommel umgebenden zusätzlichen Behandlungsraum ganz verzichtet werden.According to a further preferred embodiment, the microwaves are coupled into the drum in that a long-field radiator is arranged essentially coaxially with the drum axis and projecting into it. In this embodiment, it is no longer necessary to radiate microwaves through the drum shell into the drum interior. At the same time, the arrangement of the long-field radiator along the drum axis ensures a sufficient distance between the long-field radiator and the good particles. In principle, this means that an additional treatment room surrounding the drum can also be dispensed with entirely.
Ist eine thermische Behandlung in einem Temperaturbereich von unter 100°C erforderlich, dann kann die Trommel, wie oben bereits gesagt, vollständig aus einem Mikrowellendurchlässigem Kunststoff aufgebaut sein.If a thermal treatment in a temperature range of below 100 ° C. is required, the drum can, as already mentioned above, be made entirely of a microwave-permeable plastic.
Bevorzugt wird eine Trommel mit einer stirnseitigen Produktein- und -ausspeisung sowie einer stirnseitigen Luftzu- und -abfuhr. Bei definierten Abständen zwischen der Produktzu-und der Produktabfuhr kann durch Steuerung der Trommelumdrehungen pro Minute die Verweilzeit der individuellen Gutteilchen sehr genau gesteuert werden.A drum with an end product inlet and outlet and an end air inlet and outlet is preferred. At defined intervals between the product supply and the product discharge, the dwell time of the individual good particles can be controlled very precisely by controlling the drum revolutions per minute.
Bevorzugt werden im Trommelinnern Förder-und Überhebeelemente eingesetzt, derart, daß dem Gut neben der Längsbewegung durch die Trommel eine senkrechte Bewegung nach oben und unten überlagert wird. Bei Betonung der senkrechten Bewegungskomponente ist die Voraussetzung für eine intensive Wechselwirkung zwischen dem Gut und der Strömungsrichtung der konditionierten Luft gegeben. Die Luftströmungsrichtung ist nahezu quer zur Bewegungsrichtung des Gutes.Conveying and lifting elements are preferably used in the drum interior in such a way that a vertical movement upwards and downwards is superimposed on the material in addition to the longitudinal movement through the drum. When emphasizing the vertical movement component, the prerequisite for an intensive interaction between the material and the direction of flow of the conditioned air is given. The air flow direction is almost transverse to the direction of movement of the goods.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden der Luftein- und -austritt bzw. die Luftführung quer zur Längsachse der Trommel angeordnet. Je nach Art des verwendeten Gutes kann der Querschnitt der Trommel rund oder vieleckig, vorzugsweise 6-eckig sein.In a further embodiment, the air inlet and outlet or the air duct are arranged transversely to the longitudinal axis of the drum. Depending on the type of material used, the cross section of the drum can be round or polygonal, preferably hexagonal.
Ein runder Trommelquerschnitt gestattet eine wesentlich produktschonendere Behandlung des Gutes, wohingegen das Vieleck die Bewegung des Gutes verstärkt.A round drum cross-section allows the goods to be treated much more gently, whereas the polygon increases the movement of the goods.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Trommel in drei Abschnitte eingeteilt, wobei die beiden Endseiten je eine Kaltzone bilden, die für die Ein-und Ausführung des Gutes sowie der konditionierten Luft gedacht sind.According to a further preferred embodiment, the drum is divided into three sections, the two end sides each forming a cold zone which is responsible for the introduction and execution of the goods and the conditioned air.
Eine besonders produktschonende und gleichwohl effektive Behandlung läßt sich mit einer Ausführungsform erzielen, bei der mehrere Trommeln achsparallel in dem Behandlungsprogramm angeordnet sind. Die Verteilung des Gutes auf mehrere Trommeln ermöglicht die Einhaltung einer geringen Schichtdicke und damit eine intensive Behandlung durch Mikrowellen und durch die konditionierte Luft. Das Anordnen von mehreren Trommeln von kleinem Durchmesser bringt gegenüber der Verwendung einer einzigen Trommel von größerem Durchmesser den Vorteil, daß das Gut durch die Überhebeschaufeln nicht so stark angehoben wird und dementsprechend auch nur über eine geringere Entfernung zurück nach unten fällt. Die Ausführungsform mit mehreren achsparallelen Trommeln ist daher besonders für mechanisch empfindliche Produkte geeignet.A particularly gentle and nevertheless effective treatment can be achieved with an embodiment in which several drums are arranged axially parallel in the treatment program. The distribution of the material over several drums enables a thin layer to be maintained and thus intensive treatment by microwaves and by the conditioned air. The arrangement of several drums of small diameter has the advantage over the use of a single drum of larger diameter that the material is not raised as much by the lifting blades and accordingly falls back only over a short distance. The embodiment with several axially parallel drums is therefore particularly suitable for mechanically sensitive products.
In konstruktiver Hinsicht hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die achsparallelen Trommeln starr miteinander zu verbinden und das so gebildete System um die gemeinsame Achse rotieren zu lassen. Die Zahl der Lager ist damit nicht größer als bei einer Ausführungsform mit einer einzigen großen Trommel.From a design point of view, it has proven advantageous to rigidly connect the axially parallel drums to one another and to allow the system formed in this way to rotate about the common axis. The number of bearings is therefore not greater than in an embodiment with a single large drum.
Die Einspeisung des Gutes in die einzelnen Trommeln erfolgt über einen einzigen Einspeisestutzen, der im Laufe der Drehung abwechselnd mit den einzelnen Trommeln verbunden wird.The goods are fed into the individual drums via a single feed connector, which is alternately connected to the individual drums in the course of the rotation.
Anhand einiger Ausführungsbeispiele wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen noch näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines Cavity-Systems mit mechanisch bewegten Trommel.Figur 2 stellt einen Schnitt IV-IV der Figur 1 dar.Figur 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei der Herstellung langer Teigwaren.Figur 4 zeigt in vergrößerten Maßstab denBehandlungsraum entsprechend Figur 3, wobei die Teigwarentransportstäbe an einer endlosen Förderkette angehängt sind.Figur 5 stellt eine weitere Ausführungsvariante mit im Behandlungsraum angeordneten Förderbändern dar.- Figur 6 stellt einen Schnitt der Figur 5 dar.
Figur 7 stellt einen schematischen Schnitt zur Veranschaulichung der Einleitung der Mikrowellen von einem Hohlleiter über Langfeldstrahler in den Behandlungsraum dar.Figur 8 zeigt eine Ausführungsform mit vier achsparallelenen TrommelnFigur 9 zeigt einen Schnitt XI aus derFigur 8.Figur 10 zeigt einen Schnitt XII aus derFigur 8.Die Figur 1 stellt einen Längsschnitt durch eine Einrichtung zur kontinuierlichen thermischen Behandlung dar. Die Vorrichtung besteht aus einem Metallgehäuse 1, das innen mit einerWärmeisolation 2 versehen ist.Die Wärmeisolation 2 ist gegenüber dem Cavity-System-Innenraum mit einem Mikrowellen- reflektierenden Material, infolgendem Reflektormaterial 3 genannt,begrenzt, und zwar derart, daß ein vollständig nach außen abgeschlossener Behandlungsraum 4 gebildet wird.
- FIG. 1 shows an embodiment of a cavity system with a mechanically moved drum.
- Figure 2 shows a section IV-IV of Figure 1.
- Figure 3 shows the application of the invention in the manufacture of long pasta.
- FIG. 4 shows the treatment room corresponding to FIG. 3 on an enlarged scale, the pasta transport bars being attached to an endless conveyor chain.
- FIG. 5 shows a further embodiment variant with conveyor belts arranged in the treatment room.
- Figure 6 shows a section of Figure 5.
- FIG. 7 shows a schematic section to illustrate the introduction of the microwaves from a waveguide via long-field radiators into the treatment room.
- Figure 8 shows an embodiment with four axially parallel drums
- FIG. 9 shows a section XI from FIG. 8.
- FIG. 10 shows a section XII from FIG. 8. FIG. 1 shows a longitudinal section through a device for continuous thermal treatment. The device consists of a
metal housing 1, which is provided withthermal insulation 2 on the inside. Theheat insulation 2 is limited in relation to the cavity system interior with a microwave-reflecting material, referred to in the followingreflector material 3, in such a way that atreatment space 4 which is completely closed to the outside is formed.
In Figur 2 ist seitlich ein Magnetronraum 5 vorgesehen, in dem die für die Mikrowellenerzeugung benötigten Magnetrons 6 eingebaut sind. Als Sicherung gegen den Außenraum ist auch der Magnetronraum mit einer Mikrowellenundurchlässigen Außenhaut versehen. In den Figuren 1 und 2 sind schematisch lediglich wenige Magnetrons 6 auf derselben Seite vorgesehen. Bei einer größeren Einrichtung, insbesondere bei Vergrößerung von deren Längenabmessungen, müßte eine größere Anzahl Magnetrons vorgesehen werden.In Figure 2, a
Dabei wäre es zweckmäßig, die Magnetrons, einschließlich deren Mikrowellen-Auskopplungseinrichtungen und sich daran anschließender Hohlleiter 7 links und rechts vom Behandlungsraum 4 in einem entsprechenden Magnetronraum anzuordnen.It would be expedient to arrange the magnetrons, including their microwave decoupling devices and adjoining
Unterhalb des Magnetronraums 5 ist eine elektrische Versorgung mit den für die Magnetronspeisung und Steuerung benötigten Einrichtungen vorgesehen. Vom Magnetron 6 werden die Mikrowellen in die Hohlleiter 7 eingekoppelt und von diesen durch eine oder mehrere Holleiterauskopplungen 8 direkt in den Behandlungsraum 4 abgestrahlt.An electrical supply with the devices required for the magnetron supply and control is provided below the
Je nach besonderen Verhältnissen können selbstverständlich im Behandlungsraum 4 nicht dargestellte - zusätzliche bewegliche oder unbewegliche Reflektoren vorgesehen werden. Wie noch gezeigt werden wird, kann jedoch in der Merzahl der Fälle auf diese an sich bekannten Hilfsmaßnahmen ganz, zumindest aber weitgehend verzichtet werden.Depending on the particular conditions, additional movable or immovable reflectors, which are not shown, can of course be provided in the
Innerhalb des Behandlungsraumes 4 ist eine drehbeweglich gelagerte Trommel 9 angeordnet. Die Trommel 9 ist zu ihren beiden Endseiten jeweils auf einem Trommellager 16 abgestützt und wird von einem (nicht dargestellten) Antriebsmotor über ein Zahnrad 15 angetrieben. Die Trommel 9 hat stirnseitig je ein Versteifungskreuz 10. Die Versteifungskreuze 10 weisen jeweils eine in den Trommellagern 16 geführte rohrförmige Nabe 11 auf. Auf der rechten Bildseite der Figur 1 ist eine Luftzufuhr 13 rohrförmig ausgebildet und durch die Nabe 11 in das Innere der Trommel 9 hineingeführt. Auf der der Luftzufuhr 13 gegenüberliegenden Stirnseite der Trommel 9 ist eine Luftabfuhr 14, im dargestellten Ausführungsbeispiel in Form eines zur Luftzufuhr 13 koaxial angeordneten Rohres, angeordnet.A rotatably mounted
Der Trommelmantel weist im Bereich des luftabfuhrseitigen Endes der Trommel 9 eine größere Anzahl Löcher 21 auf. Diese Löcher dienen zur Produktausschleusung aus der Trommel 9. Unterhalb der Trommel 9, im Bereich der Löcher 21 ist ein Auffangtrichter 20 für das in der Trommel 9 behandelte Gut angeordnet. Der Auffangtrichter 20 mündet direkt in eine Rotationsschleuse 18, welche das Produkt über einen Stutzen 25 nachgeordneten - nicht dargestellten - Wegtransportmitteln übergibt.The drum jacket has a larger number of
Die Produkteinspeisung findet sich auf der rechten (bezogen auf die Figur 1) Endseite der Trommel 9. Hierzu sind ein Trichter 31, eine Rotationsschleuse 32 und ein Mikrowellenundurchlässiger Kanal 33 vorgesehen. Der Kanal 33 ist fluchtend auf Bohrungen 34 im Trommelmantel ausgerichtet. Die Bohrungen sind so ausgestaltet, daß sie eine Einführung der Gutteilchen in das Trommelinnere gestatten. Im Trommelinnern, und zwar unterhalb der Löcher 34 ist ein sich kegelstumpfförmig zur Trommelmitte hin verjüngendes Leitblech 35 angeordnet. Das Leitblech 35 dient dazu, die aus den Löchern 34 in das Trommelinnere eintretenden Produktteilchen in Richtung der Trommelmitte umzulenken. Der Zweck des Leitbleches liegt also darin, das Gut ohne Rückstau oder "tote Ecken" in den Innenraum der Trommel 9 zu lenken.The product feed is located on the right-hand (referring to FIG. 1) end side of the
Wie aus Figur 2 ersichtlich, hat zumindest der mittlere Trommelabschnitt einen sechseckigen Querschnitt. Hierzu ist die Trommel 9 in ihrem Mittelabschnitt aus sechs ebenen oder leicht gekrümmten Platten 36 zusammengesetzt. Zusätzlich sind Längsprofile 37 in den Ecken des Sechsecks angeordnet:As can be seen from FIG. 2, at least the central drum section has a hexagonal cross section. For this purpose, the
Zur Mikrowellen-Behandlung der Nahrungsmittel im Trommelinneren können beispielsweise die Platten 36 und/oder die Längsprofile 37 als Mikrowellen-Fenster ausgestaltet, also Mikrowellen-durchlässig sein. Stattdessen können aber auch parallel zur Trommelachse im Trommelmantel vorgesehene Längsstäbe als Mikrowellen-Fenster verwendet werden.For the microwave treatment of the food inside the drum, for example, the
Die Längsstäbe können neben ihrer bereits beschriebenen Funktion als Mikrowellen-Fenster eine weitere Funktion erfüllen, nämlich das Produkt, wie an sich aus anderen Trommelanwendungen bekannt, in Drehrichtung zu überheben Durch das Reibverhalten zwischen dem Produkt einerseits und den Längsstäben und der Innenwandung der Trommel 9 andererseits, entsteht eine nierenförmige Bewegung des Produktes in der Trommel 9.In addition to their already described function as a microwave window, the longitudinal bars can also perform a further function, namely to overturn the product, as is known per se from other drum applications, by the friction behavior between the product on the one hand and the longitudinal bars and the inner wall of the
Als eine sehr zweckmäßige Lösung hat sich eine Konstruktion bewährt, bei welcher die Platten 36 als Mikrowellen-Fenster und der Rest der Trommel im wesentlichen aus Stahl ausgebildet ist. Bei dieser Lösung kann nahezu der gesamte Trommelumfang zur Einspeisung von Mikrowellen aus dem Behandlungsraum 4 in das Trommel innere benutzt werden. Selbstverständlich können aber auch zusätzlich noch die Stirnseiten mit Mikrowellendurchlässigen Einsätzen 38 versehen werden.A construction has proven to be a very expedient solution in which the
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Behandlung sehr heikler Produkte ist die Trommel 30 durch entsprechende Reflektorelemente 39 und 40 in drei Behandlungszonen unterteilt, nämlich eine Heißzone in der Trommelmitte und jeweils eine sich daran nach außen anschließende Kaltzone, also je eine Kaltzone im Bereich der Produkteinspeisung und der-Produktausspeisung. In der im wesentlichen sechseckförmigen Heißzone können zur Sicherstellung einer exakten Verweilzeit der einzelnen Gutteilchen Förderpaletten 41 befestigt sein. Die Förderpaletten 41 werden bevorzugt aus Mikrowellen-durchlässigem Material gebildet, damit an diesen Stellen keine Mikrowellen-Reflexionen eintreten.According to a preferred embodiment for the treatment of very delicate products, the drum 30 is divided into three treatment zones by corresponding
Die Einrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 hat insbesondere den Vorteil, daß die beiden Endbereiche der Trommel 30, also die Kaltzonen, auf die spezifische Produktart hin ausgebildet werden können. Dies gilt auch für die in Produktströmungsrichtung jeweils vor- bzw. nachgeschalteten Produktschleusen. So hat beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Eingangsschleuse 32 und die Ausgangsschleuse 18 jeweils in erster Linie eine Klimasperre-Funktion. Gleichzeitig dienen sie als Sicherheitstor für einen Mikrowellen-Austritt. Nur am Rande sei erwähnt, daß Mikrowellensperren 13' und 14' in der Luftzu- bzw. Luftabfuhr vorgesehen sind, die gleichzeitig als Klimasperre dienen. Hierzu eignet sich beispielsweise ein luftdurchlässiges feines Gewebe oder Gitter aus elektrisch-leitendem Material, vorzugsweise Metall.The device according to FIGS. 1 and 2 has the particular advantage that the two end regions of the drum 30, that is to say the cold zones, can be designed for the specific type of product. This also applies to the product locks upstream or downstream in the product flow direction. In the exemplary embodiment shown, the
Die Arbeitsweise der bisher beschriebenen Vorrichtung ist nun die folgende:The operation of the device described so far is now as follows:
Zu Beginn der Verarbeitung irgendeines Schüttgutes wird zuerst der MikrowellenGenerator, d. h. der oder die Magnetron(s) 6 eingeschaltet und die Mikrowellenenergie über die Hohlleiter 7 dem Behandlungsraum 4 zugeführt. Gleichzeitig wird über eine - nicht dargestellte - Klimaanlage klimatisierte Luft durch die Luftzufuhr 13 in das Innere der Trommel 9 eingeleitet und über die gegenüberliegende Luftabfuhr 14 wieder aus der Trommel herausgeführt. Die das Klima bestimmenden Parameter werden hierbei in Abhängigkeit von den übrigen Prozeßparametern vorgewählt, insbesondere in Abhängigkeit vom verwendeten Nahrungsmittel, der mit diesem durchzuführenden Behandlung bzw. vom gewünschten Endprodukt und der eingestrahlten Mikrowellen-Energie.At the start of processing any bulk material, the microwave generator, i.e. H. the magnetron (s) 6 are switched on and the microwave energy is supplied to the
Vorzugsweise wird hierzu die notwendige Luft derart durch das Trommelinnere geleitet, daß im Innern der Trommel ein leichter Unterdruck entsteht. Über den Beschickungstrichter 21 wird schließlich noch das Produkt in das Trommelinnere eingespiest.For this purpose, the necessary air is preferably passed through the inside of the drum in such a way that a slight negative pressure is created inside the drum. Finally, the product is fed into the interior of the drum via the
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel münden die Hohlleiter 7 offen in den Behandlungsraum 4. Die aus ihnen austretenden Mikrowellen werden so lange von der Mikrowellen-reflektierenden Wandung 3 reflektiert, bis sie durch eines der Mikrowelin das Trommelinnere gelangen. Bereits hierdurch wird eine quasi statistische Vorverteilung der Mikrowellen-Strahlung bzw. eine Vergleichmäßigung des Mikrowellen-Feldes im Behandlungsraum 4 herbeigeführt. Selbstverständlich ist hierbei der Eintritt der Mikrowellen in die Trommel unabhängig davon, ob sich die Trommel dreht oder stillsteht. Die Trommeldrehung wird hierbei im wesentlichen dazu benutzt, um eine Bewegung der Gutteilchen im Inneren der Trommel sicherzustellen und damit ein Verbrennen von stationär an den Mikrowellen-Fenstern lagernden Gutteilchen zu verhindern. Da nicht nur der gesamte Behandlungsraum 4 mit der Mikrowellen- reflektierenden Wandung 3 ausgekleidet ist, sondern auch die Trommellager 16, die Habe 11 und der Produktauffangtrichter 20 Mikrowellenundurchlässig, insbesondere mit Mikrowellenreflektierendem Material ausgekleidet sind, können die in den Behandlungsraum 4 eingestrahlten Mikrowellen diesen nicht mehr verlassen. Sie werden von dessen sämtlichen Teilen so lange hin- und herreflektiert, bis sie schließlich durch die Mikrowellen-Fenster in das Trommelinnere eintreten. Ggf. aus dem Trommelinnen wieder austretende Mikrowellen unterliegen dem gleichen Schicksal.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the
Da sich bekanntlich jede Änderung eines elektro-magnetischen Feldes, insbesondere also auch eines Mikrowellen-Feldes, mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzt, werden gegebenenfalls notwendige Änderungen oder Eingriffe in das Mikrowellen-Feld quasi verzögerungsfrei an die zu behandelnden Produktteilchen weitergegeben.Since, as is well known, every change in an electromagnetic field, in particular also in a microwave field, propagates at the speed of light, any necessary changes or interventions in the microwave field are passed on to the product particles to be treated with virtually no delay.
Vorzugsweise wird der Trommel 9 eine Umdrehungsgeschwindigkeit von nur wenigen Umdrehungen pro Minute gegeben. Die bisher gemachten Erkenntnisse weisen darauf hin, daß die Drehzahl in dem für den industriellen Zweck erforderlichen Bereich beliebig variiert werden kann - dies im Hinblick auf die erforderliche Schonung des jeweils zu behandelnden Produktes. Bei ganz besonders bruch- oder reibempfindlichen Produkten kann die Drehzahl von 1 bis 10 Umdrehungen pro Minute variiert werden. Diese Umdrehungen eignen sich beispielsweise insbesondere für die thermische Behandlung besonders heikler Teigwarenteile, beispielsweise feiner Müscheli, usw. Im besonderen Maße gilt dies zu Beginn der Trocknungsphase, gegebenenfalls nach einer vorangegangenen kurzen Antrocknung der Teigware in einem Schüttelvortrockner. Andere Produkte können erfindungsgemäß bei 10 bis 100 Trommeldrehungen pro Minute thermisch behandelt werden. Hierunter fallen die meisten Nahrungsmittel, wie Reis, Gerste, Weizen, Mais, Sojabohnen, Haselnüsse, Kaffee, Bohnenmehl, Tabak usw.The
Wie bereits ausgeführt, wird dem Produkt nach dessen Eintritt in die Trommel eine nierenförmige Bewegungsbahn aufgezwungen. Diese Bewegung weist eine in axialer Richtung weisende Komponente auf, die durch den Füllgrad der Trommel 9, die Winkelstellung der Fördern-paletten 41 und insbesondere durch die Drehzahl der Trommel 9 bestimmt wird. Die zweite Bewegungskomponente der Gutteilchen verläuft nahezu senkrecht nach oben und nach unteren. Geht man nun davon aus, daß die Mikrowellen im Wesentlichen radial in die Trommel 9 eintreten, so ergibt sich, daß die Richtung des Mikrowellen-Eintrittes in die Trommel 9, die Richtung der bevorzugten Strömung der klimakonditionierten Luft durch die Trommel 9 und die Richtung der bevorzugten Bewegung des Produktes in der Trommel 9 orthogonal zueinander stehen. Zu beachten ist hierbei allerdings auch, daß die Mikro-Wellenstrahlen jedenfalls dann auch innerhalb der Trommel 9 mehrfach reflektiert werden, wenn die nicht als Mikrowellen-Fenster ausgestalteten Teile der Trommel - wie die Mikrowellenreflektierende Wandung 3 des Behandlungsraumes 4 - die Mikrowellen reflektieren.As already stated, a kidney-shaped movement path is forced on the product after it enters the drum. This movement has a component pointing in the axial direction, which is determined by the degree of filling of the
Ein weiterer Gesichtspunkt wird noch besonders betont, nämlich die exakte Steuermöglichkeit der Verweilzeit der einzelnen Teilchen in der Trommel 9. Die Verweilzeit der einzelnen Gutteilchen in der Trommel wird nämlich durch die vorgenannte Axialkomponente der Gutbewegung bestimmt. Diese wiederum läßt sich äußerst genau durch die jeweils gewählte Trommelumdrehungszahl steuern.Another aspect is particularly emphasized, namely the exact possibility of controlling the dwell time of the individual particles in the
Mit der Vorstehend beschriebenen Einrichtung wurden bereits ausgezeichnete Resultate hinsichtlich der Produktqualität erzielt. Dies ist insbesondere auf die bereits beschriebene mechanische Zwangsförderung, die eine sehr einheitliche Trommel-Verweilzeit jedes einzelnen Gutteilchens garantiert, die Beaufschlagung jedes einzelnen Gutteilchens durch die klimakonditionierte Luft und die im Mittel gleichmäßige Mikrowellen-Beaufschlagung der Gutteilchen bedingt. Zu beachten ist hierbei auch, daß die Klimakonditionierung, insbesondere auch die Temperatur des Klimas im wesentlichen unabhängig von der Mikrowellen-Temperierung der einzelnen Gutteilchen - und vice versa - gesteuert werden kann. Insbesondere dann, wenn die Elemente des Behandlungsraumes 4, insbesondere aber die der Trommel 9 - und zwar sowohl die Mikrowellen- Fenster als auch die Mikrowellenundurchlässigen Elemente aus entsprechend temperaturbeständigen Materialien bestehen.With the device described above, excellent results have already been achieved in terms of product quality. This is due in particular to the mechanical forced conveying already described, which guarantees a very uniform drum dwell time for each individual good particle, the exposure of each individual good particle to the climate-conditioned air and the average even microwave exposure to the good particles. It should also be noted here that the climate conditioning, in particular the temperature of the climate, can be controlled essentially independently of the microwave temperature control of the individual good particles - and vice versa. In particular when the elements of the
Durch diese Einrichtung ist es möglich geworden, gezielt alle wesentlichen Parameter für die thermische Behandlung von Schüttgüten, insbesondere von Nahrungs- und Genußmitteln unabhängig voneinander zu steuern. So können beispielsweise sehr hohe Temperaturen, beispielsweise 200 bis 400° C im Innern der einzelnen Gutteilchen erzielt werden, die Temperatur der klimakonditionierten Luft hingegen auf etwa nur 100°C eingestellt und der Feuchtigkeitsgehalt des Klimas für die jeweils erforderliche Behandlung, beispielsweise unter dem Gesichtspunkt der Aufnahme des freiwerdenden Wassers ebenfalls optimiert werden. Eine derartige Einstellung der vorstehend drei genannten Parameter eignet sich beispielsweise für die Röstung von Kaffee oder Haselnüssen.This device has made it possible to control all the essential parameters for the thermal treatment of bulk goods, in particular foodstuffs and luxury foods, independently of one another. For example, very high temperatures, for example 200 to 400 ° C inside the individual good particles are achieved, the temperature of the climate-conditioned air, on the other hand, is set to only about 100 ° C. and the moisture content of the climate is also optimized for the treatment required, for example from the point of view of the absorption of the water released. Such a setting of the above three parameters is suitable, for example, for roasting coffee or hazelnuts.
Die Einrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 bietet insbesondere im Hinblick auf sicherheitstechnische Fragen hinsichtlich eines Mikrowellen-Austrittes große Variationsmöglichkeiten. Er kann daher aus sicherheitstechnischen Gründen als optimal betrachtet werden.The device according to FIGS. 1 and 2 offers great possibilities of variation, in particular with regard to safety-related questions regarding a microwave exit. It can therefore be regarded as optimal for safety reasons.
Sie hat auch den Vorteil, daß die thermische Behandlung in einer an sich bekannten Vorrichtung, nämlich einer mechanisch bewegten Trommel, durchgeführt werden kann. Die Drehbewegung der Trommel 9 erzwingt die für die gleichmäßige thermische Behandlung notwendige Bewegung und Mischung der einzelnen Produktteilchen und erlaubt insbesondere auch eine intensive Umspülung der einzelnen Produktteilchen mit der klimakonditionierten Luft.It also has the advantage that the thermal treatment can be carried out in a device known per se, namely a mechanically moved drum. The rotary movement of the
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß, durch die dauernde Bewegung der Trommel 9 und die eingangs erwähnte Vergleichmäßigung des Mikrowellen-Feldes im Behandlungsraum 4 eine im hohem Maße gleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Gutteilchen mit Mikrowellen im Innern der Trommel 9 sichergestellt ist, selbst dann, wenn das unmittelbar in den Behandlungsraum 4 abgestrahlte, sozusagen noch "jungfräuliche" Mikrowellen-Feld stark variiert.Another advantage is that the constant movement of the
Durch die Anordnung der Trommel in einem geschlossenen mikrowellen-reflektierednen Behandlungsraum, also in einem Cavity-System, wird eine besonders günstige Feldverteilung der Mikrowellen erreicht, die durch zahlreiche sich bewegende Mikrowellenfenster in das Innere der Trommel überwiegend radial eindringen. Die Ausbildung von stehenden Wellen und die damit verbundenen räumlichen Feldstärkeunterschiede werden vermieden.The arrangement of the drum in a closed microwave-reflecting treatment room, that is to say in a cavity system, results in a particularly favorable field distribution of the microwaves, which penetrate radially into the interior of the drum through numerous moving microwave windows. The formation of standing waves and the associated spatial field strength differences are avoided.
Die gewünschte Energieverteilung im Behandlungsraum 4 kann auf verschiedene Art und Weise sichergestellt werden. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens haben sich zwei Möglichkeiten für die Energieeinspeisung sowie eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten als sehr vorteilhaft erwiesen.The desired energy distribution in the
Gemäß der ersten Möglichkeit wird die Mikrowellenenergie unmittelbar aus dem Hohlleiter in den Behandlungsraum ausgekoppelt, also ohne Zwischenschaltung spezieller Auskoppeleinrichtungen.According to the first possibility, the microwave energy is coupled out directly from the waveguide into the treatment room, that is to say without any special coupling devices being interposed.
Die Figuren 3 und 4 stellen eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar, wobei in Figur 3 eine gesamte Nahrungsmittel-Herstellungsstrecke dargestellt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Herstellung von Teigwaren, insbesondere sogenannter Langwaren Rohmaterial, Gries, Wasser und eventuelle Zutaten werden in einen Mischer 50 eingegeben. Die aus dem Mischer 50 austretende teigige Masse wird in einer Presse 51 durch geeignete Preßwerkzeuge 52 in die gewünschte Form der Teigwaren, hier Langwaren, gebracht. Die Langwaren müssen vom frischgepreßten Zustand bis zur Austrocknung an noch gezeigten Stäben 57 aufgehängt werden. Dies geschieht in einem Behänger 53. Vom Behänger 53 werden die Stäbe 57 mit den daran hängenden Langwaren in und durch einen Antrockner 54 gefördert. Im Antrockner 54 wird durch eine gezielte Luftführung eine Formstabilisierung der Teigware angestrebt. Gleichzeitig wird ein Teil des Wassers aus den Teigwaren abgeführt.FIGS. 3 and 4 represent a further embodiment of the invention, an entire food production line being illustrated in FIG. 3. In the exemplary embodiment shown, it is a matter of producing pasta, in particular so-called long goods, raw material, semolina, water and any ingredients are input into a
Die eigentliche Vortrocknung findet in einem Vortrockner 55 statt, wobei der wesentliche Teil des Wassers dem Nahrungsmittel im Vortrockner entzogen werden kann. Die Temperatur im Vortrockner 55 wird gemäß der neuen Lösung auf einen Bereich von zirka 80 bis 100°C eingestellt. Entsprechend können verhältnismäßig harte Klimabedingungen, d.h. große Differenzen zwischen der absoluten Feuchtigkeit in der Teigware und der relativen Feuchtigkeit der Luft zwischen der An- und Vortrocknung entstehen, beispielsweise ein Temperatursprung von zirka 30 bis 40° C und mehr. Die Kernproblematik für die Überwindung eines derart großen Temperatursprunges liegt weniger in der Erhitzung der Ware selbst, sondern vielmehr im Wechselspiel zwischen dem Wassergehalt der Teigware und der Feuchtigkeit des umgebenden Klimas.The actual pre-drying takes place in a pre-dryer 55, the major part of the water being able to be removed from the food in the pre-dryer. The temperature in the pre-dryer 55 is set according to the new solution in a range of about 80 to 100 ° C. Accordingly, relatively harsh climatic conditions, i.e. There are large differences between the absolute moisture in the pasta and the relative humidity of the air between the pre-drying and the pre-drying, for example a temperature jump of around 30 to 40 ° C and more. The core problem for overcoming such a large jump in temperature lies less in the heating of the goods themselves, but rather in the interplay between the water content of the pasta and the humidity of the surrounding climate.
Wegen der beschriebenen Möglichkeit der voneinander unabhängigen Steuerbarkeit der den Teigwaren zugeführten Mikrowellenenergie einerseits sowie der Bedingungen des die Teigwaren umgebenden Klimas andererseits kann ein derartiger Temperatursprung ohne Nachteil verkraftet werden. Die genannte Steuermöglichkein gestatten nämlich die Unabhängigkeit der Einstellbarkeit der Temperatur der Ware selbst sowie der Temperatur und des relativen Feuchtigkeitsgehaltes der umgebenden Luft, derart, daß die Temperatur der umgebenden Luft ohne weiteres einen viel tieferen Wert aufweisen kann, als die Innentemperatur der Teigwaren. Hierdurch läßt sich die Luftfeuchtigkeit so steuern, daß die gefürchteten Schwitzprobleme - einerseits zwischen Ware und der diese unmittelbar umgebenden Luft und andererseits zwischen der Temperatur im Behandlungsraum und der Raumtemperatur außerhalb des Behandlungsraumes - gelöst werden können. Das Klima der die Teigwaren umgebenden Luft kann nämlich so gesteuert werden, daß trotz vergleichsweise niederiger Temperaturen der klimakonditionierten Luft die aus der Teigware austretende Feuchtigkeit ohne Kondenswasserbildung aufgenommen kann.Because of the described possibility of independently controlling the microwave energy supplied to the pasta on the one hand and the conditions of the climate surrounding the pasta on the other hand, such a temperature jump can be coped with without disadvantage. The mentioned control options allow the independence of the adjustability of the temperature of the goods themselves and of the temperature and the relative moisture content of the surrounding air, such that the temperature of the surrounding air can easily have a much lower value than the inside temperature of the pasta. This allows the humidity to be controlled in such a way that the dreaded sweating problems - on the one hand between the goods and the air immediately surrounding them and on the other hand between the temperature in the treatment room and the room temperature outside the treatment room - can be solved. The climate of the air surrounding the pasta can namely be controlled so that despite comparatively low temperatures Climate-conditioned air that can absorb moisture escaping from the pasta without condensation.
Dadurch daß die Temperatur der klimakonditionierten, die Teigwaren unmittelbar umgebenden Luft tief gehalten werden kann läßt sich aber auch das ebenso nachteilige Schwitzen im Bereich der gesamten Installation des Behandlungsraumes verhindern. Denn die Temperaturen der klimakonditionierten Luft können auf zirka 60 bis 80° C eingestellt werden, so daß bei den üblichen Temperaturen von 20 bis 30°C der den Behandlungsraum umgebenden Außenluft die Kondensationsprobleme zwischen den Installationsteilen und der Raumluft in ans ich bekannter Weise ohne weiteres gelöst werden können.The fact that the temperature of the air conditioned and surrounding the pasta can be kept low also prevents the equally disadvantageous sweating in the area of the entire installation of the treatment room. Because the temperatures of the climate-conditioned air can be set to about 60 to 80 ° C, so that at the usual temperatures of 20 to 30 ° C of the outside air surrounding the treatment room, the condensation problems between the installation parts and the room air are easily solved in a manner known to me can be.
Die vorstehend beschreibene Trockung wendet sich von der derzeitigen Tendenz der Klimaführung bei der Trocknung von Nahrungsmitteln, insbesondere von Teigwaren diametral ab. Die derzeitige Tendenz weist nämlich in Richtung einer sogenannten Überheiß- bzw. Super-Heiß-Lufttrocknung - jeweils ohne Einsatz von Mikrowellen. Dies führt zu erheblichen Kondensationsproblemen, insbesondere auch im Hinblick auf die krassen Temperaturdifferenzen zwischen dem Behandlungsraum und dem den Behandlungsraum außen umgebenden Außenraum. Die Kondenswasserbildung an den Installationsteilen im Behandlungsraum ruft das gefürchteten Verkleben der Teigwaren, insbesondere, der Langwaren aneinander sowie an den Installationsteilen hervor.The drying described above is diametrically opposed to the current trend in climate control when drying food, in particular pasta. The current trend is pointing towards so-called overheating or super-hot air drying - in each case without the use of microwaves. This leads to considerable condensation problems, in particular also with regard to the extreme temperature differences between the treatment room and the outside space surrounding the treatment room. The formation of condensation on the installation parts in the treatment room causes the dreaded sticking of the pasta, in particular the long goods, to one another and to the installation parts.
Gemäß Figur 4 werden die Teigwaren 56 an den Stäben 57 von einem ersten Förderer 58 kontinuierlich vom Antrockner 54 an einen weiteren Endlosförderer 59 übergeben. Die Stabübergabe wird hierbei in an sich bekannter Weise durchgeführte. Der Endlosförderer 59 bewegt sich in einem Behandiungsraum 60, in dem an geeigneten Stellen Mikrowellenauskopplungen 61, sei es in Form von Langfeldstrahlern oder Direktauskopplungen, aus einem Hohlleiter angebracht sind. Besonders wesentlich bei dieser Anwendung ist die Frage der Ein- und Ausschleusung aller wesentlicher Elemente, also der Langwaren und der klimakonditionierten Luft. Das Problem der Einschleusung der langen Teigwaren ist dadurch gelöst worden, daß im Bereich der Übergabe der Stäbe 57 vor dem Antrockner 54 an den Endlosförderer 59 in den Hohl- bzw. Behandlungsraum 60 ein senkrechter Produkt-Eingangs-Schleusenschacht 62 von den Teigwaren durchfahren wird. Dieser Produkt-Eingangs-Schleusenschacht 62 weist eine derartige Länge L auf, daß keine Mikrowellen aus dem Behandlungsraum 60 in den Antrockner 54 gelangen können. Die innere Schleusenschachtwand 63 ist perforiert. Die äußere Schleusenschachtwand 64 kann aus mikrowellenabsorbierendem oder -reflektierendem Material bestehen. Wesentlich ist, daß der Produkt-Eingangs-Schleusenschacht 62 lediglich eine Breite B aufweist, die nur unmerklich größer als die entsprechende Querabmessung C der hängenden Ware, in diesem Falle also der Langwaren 56 ist. Wie dargestellt, durchfährt der Endlosförderer 59 den Behandlungsraum 60 in mehreren Schleifen, wobei die zur Behandlung verwendete klimakonditionierte Luft gemäß dem Pfeil 65 in Figur 4 von unten nach oben durch den Behandlungsraum 60 strömt.According to FIG. 4, the
Gemäß Figur 4 wird die Luftbewegung durch einen Ventilator 66 erzwungen, wobei die Luftbewegung von einem seitlichen Einblas-Schacht 67 (unten in Figur 4) durch einen Ausström-Schacht 68 (in Figur 4 oben) zirkuliert. Außerhalb des Behandlungsraumes 60 sind die - nicht dargestellten - erforderlichen Elemente zur Klimakonditionierung, beispielsweise Lufterhitzer, Kühler, Befeuchter und Trockner angeordnet - ebenso die entsprechenden Verbindungskanäle. Die Luft kann teilweise dem Antrockner 54 entnommen und in den Vortrockner 55 abgegeben werden.According to FIG. 4, the air movement is forced by a
Es ist aber auch möglich, die Luft oder einen Teil der Luft dem Vortrockner 55 zu entnehmen und über - nicht dargestellte - Mittel gemischt und aufbereitet über den Ventilator 66 in den Behandlungsraum 60 zu geben.However, it is also possible to remove the air or a part of the air from the pre-dryer 55 and to mix and process it via means (not shown) via the
Ein Produkt-Ausgangs-Schleusenschacht 70 befindet sich, gemäß Figur 4 am rechten oberen Ende des Behandlungsraumes 60. Der Produkt-Ausgangs-Schleusenschacht 70 weist eine dem Produkt-Einlaß-Schleusenschacht 62 entsprechende Höhe L und Breite B auf; ebenso ein perforiertes Blech als innere Schachtwand 71 sowie eine mikrowellenabsorbierende oder reflektierende äußere Schachtwandung 72.A product
Im Vortrockner werden die mit den Teigwaren 56 behängten Stäbe 57 übernommen und durch einen weiteren Förderer 73 im Vortrockner 55 entsprechend der dort erforderlichen Durchlaufzeit bewegt.The
Der gesamte Behandlungsraum 60 weist eine innere mikrowellenreflektierende Wandung 74, eine äußere Schale 76 sowie eine zwischen der Wandung 74 und der Schale 76 angeordnete Isolationsschicht 75 auf. Diese Maßnahmen dienen dazu, einen Mikrowellenaustritt aus dem Behandlungsraum 60 zu verhindern. Zu diesem Zweck sind auch die Einblas/Ausström-Längsschächte 67, 68 mit den bereits beschriebenen mikrowellenreflektierenden Gittern versehen.The
Diese Variante erlaubt einen überraschend einfachen und eleganten Betriebsablauf. Die beiden Produkt-Ein/Ausgangs-Schleusenschächte 62, 70 haben insbesondere durch ihre enge, vertikale Ausbildung gleichzeitig eine 3-fache Funktion. Während des Betriebes sind nämlich diese beiden Schleusenschächte 62, 70 durch die Teigwaren im wesentlichen geschlossen. Auf ein spezielles Klima konditionierte Luft kann damit nicht durch die beiden Schleusenschächte 62, 70 aus dem Behandlungsraum 60 austreten; ebenso tritt keine (unkontrollierte) Außenluft durch diese Schleusenschächte in den Behandlungsraum 60 ein. Gleichzeitig dienen diese beiden Schleusenschächte auch noch als Mikrowellensperre.This variant allows a surprisingly simple and elegant operating procedure. The two product input /
Damit ist auf die genannte einfache Art die 3- fache Problematik
- - mechanische Ein/Ausschleusung der Ware,
- -Luft-Ein/Aus-Schleusung und
- -Mikrowellensperre
ohne irgendwelche zusätzlichen mechanisch bedingten Teile gelöst.This is the triple problem in the simple way mentioned
- - mechanical goods in / out,
- -Air-on and off airlock and
- -Microwave lock
solved without any additional mechanical parts.
Wesentlich dabei ist die senkrechte Ein- und Ausförderung der Ware über die Produkt-Ein/Ausgangsschleusenschächte 62, 70. In der Regel ist in Teigwarenfabriken eine genügende Raumhöhe vorhanden, so daß die einzelnen Elemente der Produktverarbeitungsstrecke eine entsprechende Raumhöhe haben bzw. ausnutzen können, wie dies beispielsweise in Figur 4 dargestellt ist. Der Behandlungsraum 60 weist im wesentlichen eine dominierende vertikale Abmessung auf.The vertical entry and exit of the goods via the product entry /
Selbstverständlich ist es auch möglich, den Behandlungsraum sozusagen "in die Länge zu ziehen". Hierdurch kann die 3-fache Umkehr bzw. Schleifenbildung des Endlosförderers 59 entfallen. Die Ausbildung wäre sinngemäß zur Elementbauweise des Antrockners 54 ausgestaltet, wobei mehrere Elemente der Länge nach angeordnet sind. Bei Langwaren ist es sehr wesentlich, daß die Luftströmung die einzelnen Langwaren umspült, da sonst die Gefahr ,der Formabweichung und des Zusammenklebens der einzelnen Teigwaren besteht.Of course, it is also possible to "lengthen" the treatment room, so to speak. As a result, the triple reversal or loop formation of the
In Figur 4 ist somit die Luftbewegung quer zur Nettotransportrichtung der Teigwaren, im dargestellten Ausführungsbeispiel von links nach rechts. Betrachtet man jedoch die einzelnen Wegstücke der Teigware auf dem Endlosförderer 59, so durchläuft die Teigware 56 die längste Strecke in einer zur Luftbewegung parallelen Richtung.In Figure 4, the air movement is transverse to the net direction of transport of the pasta, from left to right in the illustrated embodiment. However, if one looks at the individual sections of the pasta on the
Gemäß Figur 3 wird die erfindungsgemäße thermische Behandlung der Teigwaren nicht nur zwischen dem An- und dem Vortrockner 55, d.h. im Behandlungsraum 60, sondern auch zwischen dem Vortrockner 55 und einem Endtrockner 80, d.h. nämlich einem weiteren Behandlungsraum 81 durchgeführt. Auch in dem zwischen dem Vortrockner 55 und dem Endtrockner 80 liegenden Behandlungsabschnitt liegt die Hauptproblematik in der Beherrschung eines Temperatursprunges der Teigware bzw. der konditionierten Luft. Gerade in diesem Abschnitt hat sich der Einsatz der erfindungsgemäßen thermischen Behandlung als besonders interessant erwiesen, da hier fast ohne Verzögerung die Temperatur der Teigwaren auf das Maximum in der Nähe von wenig unter 100°C gebracht werden kann. Der in diesem Behandlungsabschnitt eingesetzte Behandlungsraum 81 entspricht dem zwischen den Antrockner 54 und den Vortrockner 55 geschalteten Behandlungsraum 60. Die Teigwarenaufheizung mittels der Mikrowellen ermöglicht hier eine fast verzögerungsfreie Aufheizung der Teigwaren auf ihre Maximaltemperatur, die nur wenig unter 100°C liegt. Die Konditionierung der Luft kann hierbei im wesentlichen allein im Hinblick auf die Wegführung des Wassers optimiert werden.According to Figure 3, the thermal treatment of the pasta according to the invention is not only between the pre-dryer and the pre-dryer 55, i.e. in the
Hervorzuheben ist noch der weitere Vorteil der Beherrschung der Trocknungszeiten insgesamt. Die Endtrocknung benötigt in der Regel nach traditioneller Trocknung den größten Teil der gesamten Trocknungszeit. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann insbesondere die Trocknungszeit in der Endtrocknung auf einen Bruchteil der bisherigen Werte gesenkt werden. Es ergibt sich eine schonendere Produktbehandlung, da die Hitzezuführung zur Teigware, bzw. das Aufheizen der Teigware nur sehr kurzzeitig erfolgt. Nach Erreichen der Temperaturspitze wird die Wärme zur Abtrocknung des ausgetriebenen Wassers gebraucht. Anmelderseitige Untersuchungen haben ergeben, daß erfindungsgemäß behandelte Ware eine Qualität aufwies, die derjenigen der traditionell getrockneten Ware zumindest ebenbürtig ist.The further advantage of mastering the drying times as a whole should be emphasized. After traditional drying, the final drying usually takes up most of the total drying time. With the solution according to the invention, in particular the drying time in the final drying can be reduced to a fraction of the previous values. This results in a gentler product treatment since the heat supply to the pasta or the heating of the pasta takes place only for a very short time. After the temperature peak is reached, the heat is used to dry off the expelled water. Investigations by the applicant have shown that the goods treated according to the invention were of a quality which is at least equal to that of the traditionally dried goods.
Der Transportweg der Waren durch die gesamte Trocknungsanlage ist in Figur 3 durch die gestrichelte Linie 82 veranschaulicht.The transport route of the goods through the entire drying system is illustrated in FIG. 3 by the dashed
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnen sich wesentlich durch die mit ihnen erzielten Vorteile des Zeitgewinnes sowie der Beherrschung des Kondensations- bzw. Schwitzwasserproblems aus. Auch die sonst oft auftretenden Probleme bei einer Erhitzung bzw. Klimatisierung von Luft können gemäß der Erfindung in einfacher Weise gelöst werden.The method according to the invention and the device according to the invention are essentially characterized by the advantages of saving time and mastering the condensation or condensation water problem achieved with them. The problems that often occur when heating or air conditioning air can also be solved in a simple manner according to the invention.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die thermische Behandlung des Schüttgutes wird auf zwei Endlos-Förderbändern 100 und 101 durchgeführt. Diese Förderbänder befinden sich vollumfänglich in einem Behandlungsraum 102, welcher (in Richtung von innen nach außen) gegen den Außenraum durch eine mikrowellenreflektierende Wandung 103, eine Isolation 104 sowie eine äußere Schale 105 begrenzt ist.Figures 5 and 6 show a further embodiment of the invention. The thermal treatment of the bulk material is carried out on two
Auf dem linken oberen Bildrand in Figur 5 ist eine Produktzuführung 106 dargestellt. Von dieser Produktzuführung wird das Gut über eine Rotationsschleuse 107 direkt auf das Förderband 100 dosiert. Die Rotationsschleuse 107 verhindert sowohl den Ein/Austritt von Falschluft als auch einen unerwünschten Mikrowellenaustritt. Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme kann die Produktzuführung 106 auch auf einer für diesen Zweck konzipierten Länge mit einem Mikrowellen-absorbierenden Material 108 bestückt sein. Die beiden Förderbänder 100 und 101 werden durch (nicht dargestellte) motorische Mittel angetrieben und können in ihrer Geschwindigkeit auf die jeweils gewünschte Verweilzeit eingestellt werden. Das Produkt wird vom unteren Förderband 101 über eine Austragsschleuse 109 aus dem Behandlungsraum 102 einem weiteren Förderband 110 übergeben.A
Durch eine Anzahl von unten nach oben gerichteten Pfeile 111 ist in den Figuren 5 und 6 die Bewegungsrichtung der klimakonditionierten Luft veranschaulicht. Besonders wichtig ist dabei, daß die klmakonditionierte Luft gleichmäßig durch die aus lüftdurchlässigem Material gebildeten Bänder 100' und 101' geführt wird. Gemäß Figur 6 wird die klimatisierte Luft in einer seitlich am Behandlungsraum 102 angeordneten Klimaanlage aufbereitet. Die aus dem Behandlungsraum 102 abströmende Luft wird über einen Kanal 112 zur Klimaaufbereitungsanlage geleitet. In der Klimaaufbereitungsanlage wird die Luft über ein Heizelement 113, einen Befeuchter/Trockner 114 sowie einen Kühler 115 geführt und dann über einen Kanal 116 wieder in den Behandlungsraum 102 eingeblasen. Im Kanal 116 ist ein Ventilator 117 eingebaut, welcher den Druck für die notwendige Luftzirkulation aufrechterhält. Für einen ökonomischen Betrieb der Anlage wird ein Teil der verbrauchten Luft über eine Klappe 118 nach außen abgegeben. Es ist möglich, über eine Klappe 119 Frischluft anzusaugen. Vorzugsweise werden die beiden Klappen 118, 119 von der eigentlichen Klimaregulierung gesteuert; ebenso das Heizelement 113, der Befeuchter/Trockner 114 und der Kühler 115. Je nach besonderem Einsatz und der notwendigen Breite B der luftdurchlässigen Bänder 100' und 101' kann es vorteilhaft sein, die klimakonditionierte Luft zu beiden Seiten des Behandlungsraumes 102 in letztere einzuführen. Hierzu eignet sich in besonderem Maße eine zusätzliche, mit der gestrichelten Linie 120 angedeutete Klimaanlage, die bezüglich des Behandlungsraumes auf der gegenüberliegenden Seite der zuvor genannten Klimaanlage angeordnet ist.The direction of movement of the climate-conditioned air is illustrated in FIGS. 5 and 6 by a number of
Gemäß den Figur 5 und 6 sind außerhalb des Behandlungsraumes, genauer unterhalb desselben und seitlich gegenüber den Bändern 110 und 101 versetzt, mehrere Magnetrons 121 sowie Hohlleiter 122 angeordnet. Die in den Magnetrons 121 erzeugten Mikrowellen werden in üblicher Weise in die Hohlleiter 122 ausgekoppelt und über letztere dem Behandlungsraum 102 zugeführt. Die Magnetrons werden über entsprechende elektrische Versorgungsmittel 123 mit Energie versorgt und gesteuert.According to FIGS. 5 and 6, a plurality of
In den Figuren 5 und 6 nimmt der Behandlungsraum etwa die obere Bildhälfte ein. Daran schließt sich eine in der unteren Bildhälfte angeordnete zweite Verfahrenszone an, in welche das aus dem Behandlungsraum 102 kommende Produkt eintritt. Auf dem in dieser Verfahrenszone angeordneten Förderband 110 kühlt und/oder stabilisiert sich das Produkt. Die für die Kühl- und/oder Stabilisierungszone notwendige Luftaufbereitung ist nicht dargestellt. Wird das in den Figuren 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Trocknung kurzer Teigwaren eingesetzt, ist es erforderlich, die Teigwaren vorher in einem Schütteltrockner zu formstabilisieren. Abgesehen von dieser Vortrocknung wird in diesem Fall die gesamte Trocknung und Stabilisierung der Teigwaren in einer einzigen Einheit durchgeführt.In FIGS. 5 and 6, the treatment room occupies approximately the upper half of the picture. This is followed by a second process zone arranged in the lower half of the figure, into which the product coming from the
Mit einer entsprechenden«Einrichtung anmelderseitig durchgeführte Versuche führten zu sehr guten Resultaten, insbesondere hinsichtlich der Qualität der Nahrungsmittel. Als einen sehr wesentlichen Punkt hat sich die Steuerung der drei folgenden Grundparameter erwiesen:
- - die horizontal geführte Bewegung der Ware auf
den Förderbändern 100 und 101, - - die senkrecht zur Warenbewegung, quer durch die
Förderbänder 100 und 101 gerichtete Führung der klimakonditionierten Luft und - - die horizontale, quer zur Bewegungsrichtung der
Förderbänder 100 und 101 gerichtete Einstrahlung der Mikrowellen.
- the horizontal movement of the goods on the
100 and 101,conveyor belts - - The guidance of the climate-conditioned air and perpendicular to the goods movement, directed through the
100 and 101conveyor belts - - The horizontal radiation of the microwaves directed transversely to the direction of movement of the
100 and 101.conveyor belts
Ganz besonders vorteilhaft für die Mikrowelleneinspeisung haben sich neben und/oder zusätzlich zur in den Figuren 5 und 6 dargestellten Hohlleiterdirektauskopplung 124 die in der Figur 7 näher dargestellte Langfeldstrahler 125 erwiesen. Die Langfeldstrahler 125 haben den Vorteil, daß das von ihnen aufgebaute Mikrowellenfeld bereits nach einem relativ geringen Abstand von den Drahtleitern verhältnismäßig gleichmäßig in Richtung der Drahtleiter ist - der Abstand wurde hierbei in Abstrahlrichtung gemessen.In addition to and / or in addition to the waveguide
Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Langfeldstrahler 125 parallel über die Fläche der Bänder 100 und 101 geführt, wobei die einzelnen Langfeldstrahler 125 versetzt zueinander angeordnet sind (Figur 5).In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 5 and 6, a plurality of long-
Der Behandlungsraum 102 stellt insoweit ein Cavity-System dar, als in ihm ein beachtlicher Teil der Mikrowellen an der Mikrowellen- reflektierenden Wandung 103 ein- oder mehrfach reflektiert wird. Diese Reflexionen haben eine verhältnismäßig gleichmäßige Verteilung der Mikrowellenenergie im gesamten Behandlungsraum zur Folge.The
Versuche haben gezeigt, daß mit dieser Lösung unterschiedliche Nahrungsmittel unterschiedlichen thermischen Behandlungen mit Erfolg unterworfen werden konnten insbesondere konnten hiermit Sojabohnen behandelt bzw. entbittert oder geschält werden. Auch bei der Behandlung von Bohnenmehl wurden ausgezeichnete Resultate erzielt. Im weiteren können Snacks oder z. B. Tabakrippen erfolgreich gepufft werden.Experiments have shown that with this solution different foods could be successfully subjected to different thermal treatments, in particular soybeans could be treated or debittered or peeled. Excellent results have also been achieved in the treatment of bean flour. In addition, snacks or z. B. Tobacco ribs are successfully puffed.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist der Langfeldstrahler nach Art eines Lecherleitungssystems ausgeführt.In the exemplary embodiment in FIG. 6, the long-field radiator is designed in the manner of a Lech line system.
In Figur 7 ist die Energieabnahme von den einzelnen Magnetrons 145 über den Hohlleiter 132 und einen Auskopplungssteg 133 im Aufriß dargestellt.In Figure 7, the decrease in energy from the
Der wesentliche Vorteil der Verwendung von Langfeldstrahlern liegt jedoch darin, daß die Energieverteilung über eine relativ große Längenabmessung gezielt eingestellt werden kann.However, the main advantage of using long-field radiators is that the energy distribution can be adjusted over a relatively large length dimension.
Wie sich aus den vorgenannten Ausführungsbeispielen ergibt, ist es auch von Bedeutung, daß die Mikrowelleneinführung in einer gegebenen definierbaren und gegebenenfalls anpaßbaren Richtung in den Behandlungsraum erfolgt.As can be seen from the aforementioned exemplary embodiments, it is also important that the microwave is introduced into the treatment room in a given definable and, if necessary, adaptable direction.
Das elektromagnetische Feld schwingt entsprechend der Frequenz der elektromagnetischen Strahlung. Diese Frequenz beträgt vorzugsweise 2450 MHz oder 915 MHz. Daraus ist ersichtlich, daß die Energieeinspeisung der Mikrowellen durch eine entsprechende elektronische Schaltung kontinuierlich oder stoßweise erfolgen kann. Bei der stoßweisen Einspeisung kann jedes beliebige Intervallspiel gewählt werden, um die kurz- bzw. mittelfristige Energieabgabe an das Produkt auf diese Weise zu steuern.The electromagnetic field vibrates according to the frequency of the electromagnetic radiation. This frequency is preferably 2450 MHz or 915 MHz. It can be seen from this that the energy input of the microwaves can take place continuously or intermittently by means of an appropriate electronic circuit. With intermittent feeding, any interval game can be selected in order to control the short or medium-term energy output to the product in this way.
Wenn auch weniger üblich, kann die Energieabgabe vom Magnetron durch Regulierung der Stromaufname geregelt werden.Although less common, the magnetron's energy output can be regulated by regulating the current consumption.
In den Figuren 8 bis 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auch diese Ausführungsform weist einen Behandlungsraum 4 auf, der aus einem Metallgehäuse 1, einer Wärmeisolation 2 und einer Mikrowellen-reflektierenden Schicht 3 besteht. Ober Hohlleiterauskopplungen 8 werden die Mikrowellen in den Behandlungsraum 4 eingeleitet. Zur Ein- und Ausspeisung des Gutes dienen, ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ein Einlaßtrichter 31, eine Rotationsschleuse 32, ein Kanal 33 bzw. ein Auffangtrichchter 20,eine weitere Rotationsschleuse 18 sowie ein Auslaßstutzen 25. Der die Magnetronsenthaltende Raum 5 ist lediglich stark vereinfacht in Figur 10 angedeutet. Zum Zuführen von klimakonditionierter Luft dient - ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 - ein Stutzen 13, der mit Hilfe eines Gitters 13' gegen den Austritt von Mikrowellen abgedichtet ist. Zum Auslaß der Luft dient ein Stutzen 14. Die Stutzen 13 und 14 sind rotierbar mit Hilfe von Lagern 16 in sich gegenüberliegenden Wänden des Behandlungsraumes 4 gelagert und tragen die Transportvorrichtung. Insoweit entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 8 dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 so daß bezüglich weiterer Einzelheiten der angesprochenen Bauteile auf das Ausführungsbeispiel der Figur 1 verwiesen wird.A further exemplary embodiment of the invention is shown in FIGS. 8 to 10. This embodiment also has a
Abweichend vom Ausführungsbeispiel der Figur 1 besteht die Transportvorrichtung des Ausführungsbeispieles der Figur 8 aus vier achsparallel angeordneten Trommeln 9. Die Trommeln 9 sind jeweils durch einen deckelförmigen Abschluß 43,44 an ihren stirnseitigen Enden starr miteinander verbunden.1, the transport device of the embodiment of FIG. 8 consists of four
Die beiden deckelförmigen zylindrischen Abschlüsse 43 und 44 sind jeweils mittig mit den drehbar gelagerten Stutzen 13 und 14 verbunden, so daß die Fördervorrichtung um ihre zentrale Längsachse drehbar ist. Leitbleche 35, die im Querschnitt sternförmig sind, wie aus Figur 10 hervorgeht, sorgen für die gleichmäßige Verteilung der über den Stutzen 13 eintretenden klimakonditionierten Luft und für die gleichmäßige Verteilung des über den Kanal 33 eintretenden Produktes auf die einzelnen Trommeln 9. Der der Einspeisestelle nahegelegene deckelförmige Abschluß 43 weist mehrere Radialbohrungen 34 auf, durch die der Zufuhrkanal 33 im Laufe der Drehung der Fördervorrichtung abwechslungsweise mit den einzelnen Trommeln 9 in Verbindung gebracht wird und das Gut in diese Trommeln abwechslungsweise eingeleitet wird. Durch die Drehung der Fördervorrichtung um ihre zentrale Längsachse wird das Gut durch die Wirkung der Förderleisten 28 in Längsrichtung (bezogen auf Figur 8 von rechts nach links) gefördert. Danach vereinigen sich die vier Gutströme aus den Trommel 9 in dem auslaßseitigen deckelförmigen Abschluß 44. Die Ausspeisung des Gutes über Löcher 21 des deckelförmigen Abschluß 44 und den Auffangtrichter 20 vollzieht sich ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 1, so daß auf eine erneute Beschreibung verzichtet werden kann.The two lid-shaped cylindrical ends 43 and 44 are each connected in the center to the rotatably mounted connecting
Dadurch, daß der Gutstrom bei diesem Ausführungsbeispiel auf vier kleinere Trommeln verteilt wird, ergibt sich eine geringere Schichtdicke, so daß auch Mikrowellen kürzerer Wellenlänge das Gut sicher durchdringen können. Außerdem ist die Fallstrecke des durch die Förderleisten 28 angehobenen Gutes kleiner, so daß auch Teigwaren, die gegen mechanische Beanspruchung empfindlich sind, zufriedendstellend behandelt werden können. Dadurch, daß sich die einzelnen Trommeln 9 nicht nur um ihre eigene Längsachse drehen, sondern gewissermaßen durch die Drehung der gesamten Fördervorrichtung nahezu den ganzen Behandlungsraum durchlaufen, werden eventuelle Feldinhomogenitäten ausgeglichen und es wird sichergestellt, daß das gesamte Gut gleichmäßig behandelt wird.The fact that the material flow in this embodiment is distributed over four smaller drums results in a smaller layer thickness, so that even microwaves of shorter wavelength can penetrate the material safely. In addition, the falling distance of the goods lifted by the conveyor strips 28 is smaller, so that pasta which are sensitive to mechanical stress can also be treated satisfactorily. The fact that the
Bei der Vorrichtung gemäß Figur 8 können ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 Zonen unterschiedlicher Temperatur vorgesehen werden.As in the embodiment of FIG. 1, zones of different temperatures can be provided in the device according to FIG. 8.
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