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Mikrowellenunterstützter Fliessbettprozessor. - Dokument DE69002882T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69002882T2 20.01.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0403820
Titel Mikrowellenunterstützter Fliessbettprozessor.
Anmelder Glatt GmbH, 79589 Binzen, DE
Erfinder Doelling, Michael K., 10956 New City, New York, US
Vertreter Schmitt, H., Dipl.-Ing.; Maucher, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 79102 Freiburg
DE-Aktenzeichen 69002882
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 23.05.1990
EP-Aktenzeichen 901098806
EP-Offenlegungsdatum 27.12.1990
EP date of grant 25.08.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.01.1994
IPC-Hauptklasse F26B 3/08
IPC-Nebenklasse B01J 8/42   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wirbelschichtanlage, wie einen Wirbelschichttrockner, -beschichter oder -agglomerator, die Mikrowellenenergie verwendet. Ein Mikrowellengenerator ist mit einer Wirbelschichtanlage verbunden, um die Mikrowellenenergie in verschieden orientierten Richtungen in den Wirbelschichtbereich zu lenken, so daß eine Mehrzahl von Stehwellenmoden in der Anlage erzeugt wird, welche die aufgewirbelten Teilchen in zufällige Richtungen bewegen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Wirbelschichtanlagen, die chargenweisen arbeiten, sind nach dem Stand der Technik gut bekannt. Solche Wirbelschichtanlagen werden für eine Reihe von Trocknungs-, Beschichtungs- und Agglomerationsverfahren verwendet. Die Wirbelschichtanlagen umfassen ein Wirbelschichtgefäß mit einem Wirbelgaseinlaß und einem Wirbelgasauslaß, so daß das Gas das zu behandelnde Produkt aufwirbeln kann. Eine solche Wirbelschichtanlage, die besonders für Laborverfahren zweckmäßig ist, ist die Uni-Glatt (TM) Anlage, wobei das Wirbelschichtgefäß einen Produktbehälter oder eine Füllschale zur Aufnahme des zu behandelnden Produktes, eine unmittelbar über dem Produktbehälter angeordnete Expansionskammer und eine Filterkammer umfaßt, die mit dem gegenüberliegenden Ende der Expansionskammer verbunden ist. Am untersten Ende des Produktbehälters ist ein Produkthaltesieb zur Aufnahme des aufzuwirbelnden Produktes angeordnet und begrenzt einen Lufteinlaß, durch den das Wirbelgas zum Aufwirbeln des zu behandelnden Produktes nach oben gelenkt wird. Das Gas wird durch das Gefäß nach oben gesaugt und verläßt den Wirbelgasauslaß im oberen Bereich der Filterkammer. Die Wirbelschicht wird in dem Produktbehälter und in der Expansionskammer gebildet. Die Filterkammer enthält Filter, die nach oben geblasene Teilchen auffangen, und einen mechanischen Schüttelapparat oder andere Mittel, die den Filtersack zur Entfernung etwaiger darin eingebetteter Teilchen während des Verfahrens schütteln oder zum Vibrieren bringen. Nach Beendigung der Produktbehandlung werden die Anlagengebläse gestoppt, der Produktbehälter wird von der Expansionskammer getrennt und das behandelte Produkt entfernt.

Eine Wirbelschichtbearbeitung, wie die Wirbelschichttrocknung, weist gewisse Nachteile auf. Das Wirbelgas, üblicherweise Warmluft, dient zur Verdampfung der Feuchtigkeit an der Teilchenoberfläche. Die Trocknungszeit hängt von der Masse des Luftstromes und der Menge der in dem Teilchenmaterial absorbierten Energie ab. In den anfänglichen Trocknungsstufen wird Feuchtigkeit von der Oberfläche der Teilchen verhältnismäßig rasch verdampft. Die Trocknungsgeschwindigkeit sinkt jedoch nach Entfernung der Oberflächenfeuchtigkeit. Während dieser zweiten Trocknungsphase hängt die Entfernung des Wassers oder der Feuchtigkeit von der Kapillar- oder Diffusionswirkung ab. Diese erfordert bei einem abnehmenden Feuchtigkeitsprozentsatz oder, mit anderen Worten, zunehmenden Abstand von der getrockneten Oberfläche zu der Feuchtigkeit, zunehmend mehr Energie. Das Produkt, das üblicherweise ein schlechter Wärmeleiter ist, benötigt für die Aufrechterhaltung eines angemessenen Wärmeübertragungsniveaus eine immer größere Energiezufuhr (höhere Temperaturen), um die Flüssigkeit an die Oberfläche der Teilchen zu treiben. Somit sinkt in der späteren Stufe des Wirbelschichttrocknens die Trocknungsgeschwindigkeit aufgrund der verhältnismäßig schlechten Energieausnutzung.

Die Verwendung von Wirbelschichttrocknern in Verbindung mit Mikrowellenenergiequellen ist in der Technik bekannt. Siehe zum Beispiel U.S.-Patente Nr. 3.528.179 und 4.126.945. Diese Systeme versuchen Mikrowellenenergie zu nützen, die das Produkt in großem Maße durchdringt. Mikrowellenenergie dient dazu, die Feuchtigkeit in der Mitte des zu behandelnden Produktes an die Oberfläche zu bringen. Sobald sie sich an der Oberfläche befindet, sorgt das Wirbelgas für die Entfernung der verdampfenden Oberflächenfeuchtigkeit.

Besonders in US-A 3 528 179 wird ein Trockner beschrieben, bei dem Mikrowellen zu dem zu behandelnden, insbesondere zu trocknenden, Produkt geleitet werden. Zu diesem Zweck werden die Mikrowellen zu einem Ende eines Wellenleiters geführt, der ein Gefäß zur Produktaufnahme bildet. Am anderen Ende des Gefäßes wird die Mikrowellenenergie, die nicht von dem Produkt absorbiert wird, von Ladungsröhren absorbiert. Somit ist der Energieverbrauch aufgrund der verlustbehafteten Flüssigkeit in den Ladungsröhren hoch, woraus eine weniger effiziente und weniger wirtschaftliche Verwendung der Mikrowellenenergie resultiert.

Bei den obengenannten Patenten nach dem Stand der Technik, die Mikrowellenenergie verwenden, ist das Wirbelschichtgefäß in Form eines Wellenleiters, d.h. eines Wanderwellenapplikators, vorgesehen. Im wesentlichen in der Mitte des Wellenleiters oder etwas unterhalb der Mittellinie des Wellenleiters ist ein Produkthaltesieb angeordnet, welches das aufzuwirbelnde Produkt trägt. An ein Ende dieses Wellenleiters wird Mikrowellenenergie abgegeben und die Mikrowellen breiten sowohl ober- als auch unterhalb des Produktsiebes entlang der Länge des Wellenleiters aus. Das gegenüberliegende Ende des Wellenleiters enthält Ladungsröhren zur Absorption der Mikrowellenenergie, die nicht von dem Produkt absorbiert wurde.

Die Nachteile der oben beschriebenen Systeme, die erfordern, daß das gesamte Wirbelschichtgefäß als Wellenleiter ausgebildet ist, liegen darin, daß sich alle Mikrowellen entlang des Produktweges ausbreiten und jede Restenergie, die nicht von dem Produkt absorbiert wurde, am Ende des Mikrowellen- Übertragungsweges von den Ladungsröhren absorbiert wird. Somit gibt es keine reflektierten Wellen und keine stehenden Wellen. Solche Anwendungen sind ineffizient, da Energie, die nicht von der Ladung absorbiert wird, in den Ladungsröhren verlorengeht. Ferner wird bei diesen Arten von Wanderwellenapplikatoren nach dem Stand der Technik das zu behandelnde Produkt in einem Bereich eines maximalen elektrischen Feldes angeordnet, das zur Optimierung der Absorption beiträgt, aber die Konstruktionsmöglichkeiten begrenzt, da das Produkt an einer verhältnismäßig exakten Stelle im Wellenleiter bleiben muß. Da das maximale elektrische Feld im wesentlichen in der Mitte des Wellenleiters besteht, wird das Produkthaltesieb in der Nähe dieser Mittellinie angeordnet, und somit muß der Bereich unterhalb des Siebes auch als Teil des Wellenleiters dienen. Infolgedessen breitet sich ein Großteil der Mikrowellenenergie, die sich entlang der Länge des Wellenleiters ausbreitet, unterhalb des Siebes aus und natürlich unterhalb des aufgewirbelten Produktes, wodurch die Mikrowellenenergie ineffizient genutzt wird.

Die Umgestaltung eines herkömmlichen Chargen- Wirbelschichttrockners für den Einsatz von Mikrowellenenergie neben der Warmluft wird in Rzepecka, M.H., Hamid, M.A. und McConnell, M.B., "Microwave Fluidized Bed Dryer", Microwave Power Symposium, 10th Ann. Proc., University of Waterloo, Ont., Mai 1975, S. 297-299 beschrieben. Der Artikel bezieht sich auf eine kreisförmige zylindrische Trocknungskammer und stellt fest, daß kreisförmige zylindrische Hohlräume als Multimodenresonatoren bei Mikrowellenbetrieb verwendet wurden. Die Anordnung der Trocknungskammer gegenüber der Mikrowellenenergiequelle ist nicht beschrieben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft ein neuartiges, mikrowellenunterstütztes Wirbelschichtanlagensystem, insbesondere ein chargenartiges Anlagensystem, das bei einer Vielzahl von zu behandelnden Produkten verwendet werden kann. Das System umfaßt ein Wirbelschichtgefäß mit einem Wirbelgaseinlaß und einem Wirbelgasauslaß mit einer Produkthalteplatte- oder siebposition, die neben dem Gaseinlaß liegt, zur Aufnahme des aufzuwirbelnden Produktes. Das Gefäß enthält über dem Produkthalterungselement einen Mikrowelleneingang für die Abgabe von Mikrowellenenergie in das Innere des Gefäßes, wobei zumindest ein Teil des Wirbelschichtgefäßes einen Mikrowellenhohlraum begrenzt, so daß unterschiedlich orientierte, reflektierte Mikrowellen das Innere des Gefäßes im Wirbelschichtbereich im wesentlichen füllen können. Das Produkthalterungselement dient als Mikrowellen- Schutzschirm, der verhindert, daß Mikrowellenenergie unter dem Sieb entweicht.

Das Mikrowellenabgabesystem zwischen dem Generator und dem Gefäß umfaßt eine Abstimmvorrichtung, um den Generator auf die Ladung in der Wirbelschichtanlage einzustellen, wodurch die Energie, die von dem Wirbelschichtprodukt absorbiert werden soll, auf einen Höchstwert gebracht wird. Durch die Einstellung wird bei einer Vielzahl von Produkten eine Maximierung erzielt und dem System somit Flexibilität verliehen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine mikrowellenunterstützte Wirbelschichtanlage zu schaffen, wobei zumindest jener Teil der Wirbelschichtanlage, in dem die Wirbelschicht gebildet wird, einen Mikrowellenhohlraum begrenzt, in dem reflektierte Mikrowellenenergie in unterschiedliche Orientierungen innerhalb des Gefäßes gebracht wird, so daß das Gefäß mit stehenden Mikrowellen mehrfacher Moden gefüllt ist, durch die die aufgewirbelten Teilchen geleitet werden. Obwohl einige Totzonen wie auch Wärmepunkte entstehen können, nimmt die Mikrowellenenergie im wesentlichen das gesamte Hohlraumvolumen ein und ist nicht auf eine bestimmte Stelle begrenzt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Nutzung der Mikrowellenenergie in Verbindung mit allgemein bekannten Wirbelschichtanlagen, die, unabhängig von den Mikrowellenleiterkonstruktionen, gemäß herkömmlicher Wirbelschicht-Konstruktionstechnologie gestaltet sind. Bei einer derartigen Konstruktion können bestehende Wirbelschichtanlagen leicht für die Mikrowellenerzeugung adaptiert werden.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die effiziente Versorgung einer Wirbelschichtanlage mit Mikrowellenenergie, wobei im wesentlichen die gesamte Mikrowellenenergie auf den Bereich der Wirbelschichtbehandlung begrenzt ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Versorgung einer chargenartigen Wirbelschichtanlage mit Mikrowellenenergie, in der eine Vielzahl von Produkten verarbeitet werden kann. Die bei der Anlage angewendete Mikrowellenenergie kann zur Maximierung der Absorption abhängig von dem zu bearbeitenden Produkt eingestellt werden.

Diese Aufgaben werden durch den Inhalt von Anspruch 1 gelöst. Es wird auf die beigefügte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 zeigt das gesamte mikrowellenunterstützte Wirbelschichtbearbeitungssystem.

Figur 2 ist eine teilweise Draufsicht oder ein Grundriß des Systems von Figur 1.

Figur 3 zeigt die Verbindung zwischen der Expansionskammer und der Filterkammer.

Figur 4 zeigt die Mikrowellendurchgangsöffnung oder den Mikrowelleneingang.

Figur 5 zeigt die Temperatursonde in der Expansionskammer.

Figuren 6(a) - (d) sind Graphiken der Feuchtigkeit in Prozent gegenüber der Zeit für vier Produktzubereitungen bei unterschiedlicher Mikrowellenenergiezufuhr.

GENAUE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Das gesamte mikrowellenunterstützte Wirbelschichtanlagesystem der vorliegenden Erfindung umfaßt im allgemeinen, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Wirbelschichteinheit 1 mit zugehörigen Steuerungs- und Anzeigevorrichtungen, einen Mikrowellengenerator 3 zur Erzeugung einer Mikrowellenleistung und ein Mikrowellenabgabesystem 5 zur Abgabe der Mikrowellen an die Wirbelschichteinheit. Das besondere dargestellte System verwendet eine Wirbelschichteinheit 1 in der Größe für Laborzwecke und ist somit auf einem Arbeitstisch 7 befestigt dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch keinesfalls auf Laboranwendungen beschränkt, und tatsächlich umfaßt die Erfindung die Verwendung der Mikrowellenunterstützung bei allen Formen chargenartiger Wirbelschichtanlagen, einschließlich Trocknern, Beschichtern und Agglomeratoren, die in der Technik gut bekannt sind. Die Erfindung ist besonders für chargenartige Wirbelschichtanlagen geeignet, die zur Trocknung, Granulierung oder zum Auftragen wässeriger und nichtwässeriger Filme oder Pulver auf einem Substrat (Nahrungsmittel-, Arzneimittel- oder Nichtlebensmittel- Substrate) ausgestattet sind, und es kann erwärmtes oder nicht erwärmtes, konditioniertes oder nicht konditioniertes Wirbelgas wie Luft oder Stickstoff in die Wirbelschichteinheit geleitet und aus dieser herausgeführt oder darin zirkuliert werden.

Die Wirbelschichteinheit 1 enthält ein Wirbelschichtgefäß 9 und einen Schaltschrank 11, die beide in der Technik bekannt sind, in ihrer unveränderten Form. Der Schaltschrank 11 enthält ein Wirbelgasgebläse oder eine Pumpe (nicht dargestellt), um das Gas oder die Luft nach oben durch das Wirbelschichtgefäß 9 zur Bildung einer Wirbelschicht aus Teilchen zu leiten, die auf eine in der Technik allgemein bekannte Weise einer Behandlung unterzogen werden sollen. In dem Schaltschrank 11 ist eine Heizspule 13 zur Erwärmung der einströmenden Luft und eine Einlaßtemperatursonde 15 für die Temperaturmessung der erwärmten einströmenden Luft angeordnet. Ein Lufteinlaßrohr 17 führt in den Schaltschrank 11 und die Luft wird nach dem Erwärmen zu dem Boden des Gefäßes geleitet. Ein Auslaßrohr 19 ist zur Aufnahme der Luft, die von dem oberen Bereich des Wirbelschichtgefäßes abgezogen wird, vorgesehen; das Rohr 19 verläuft nach unten in den Schrank 11, wo die Luft dann abgeblasen wird oder mit der einströmenden Luft rezirkuliert werden kann. Eine Ausgangstemperatursonde 21 zur Messung der Ausgangslufttemperatur ist schematisch dargestellt. Diese allgemeinen Merkmale entsprechen im wesentlichen dem Standard bei Wirbelschichtsystemen und müssen hier nicht im Detail beschrieben werden.

Das Wirbelschichtgefäß enthält drei (3) Hauptbestandteile; einen Produktbehälter oder eine Ladungsschale 23, eine Expansionskammer 25 und eine Filterkammer 27. Der Produktbehälter 23 enthält an seinem untersten Ende ein Produkthaltesieb 29, das bei der vorliegenden Erfindung auch als Schutzsieb dient, um zu verhindern, daß Mikrowellenenergie aus dem Wirbelschichtgefäß entweicht. Das Produkthaltesieb 29 trägt oder hält das aufzuwirbelnde Produkt und weist ausreichende Öffnungen auf, so daß die einströmende Luft, d.h. die Wirbelluft, zum Aufwirbeln des Produktes hindurch und nach oben geleitet werden kann. Der Produktbehälter 23 kann von der Expansionskammer 25 entfernt werden, so daß das zu behandelnde Produkt geladen und das behandelte Produkt bei Beendigung des Wirbelschichtverfahrens entfernt werden kann. Während eines Wirbelschichtverfahrens nimmt die Wirbelschicht oder der Bereich der Wirbelschichtbehandlung den Produktbehälter 23 und im wesentlichen zwei Drittel des Weges nach oben in die Expansionskammer 25 ein. Über der Expansionskammer 25 ist die Filterkammer oder das Filtergehäuse 27 angeordnet, in dem ein Tuchfiltersack (nicht dargestellt) untergebracht ist um zu verhindern, daß leichtgewichtige Teilchen aus dem Wirbelschichtgefäß und in den Abzugkanal entweichen, und enthält vorzugsweise einen mechanischen Schüttelapparat (nicht dargestellt) oder andere Mittel, die den Filtersack schütteln oder zum Vibrieren bringen, so daß jedes erfaßte Produkt in die Wirbelschicht zurückfällt. Die Abluft wird aus der Filterkammer durch ein Abzugsrohr oder einen Kanal 19 abgezogen. In der Wirbelschichttechnologie sind viele Abänderungen des oben beschriebenen Grundsystems bekannt, einschließlich eines geschlossenen Ringsystems, bei welchem die Abluft zu dem Einlaß zurückgeführt wird, wodurch kein Gas oder keine Luft in die Umgebung entweichen kann, und ferner ist eine Vakuumanordnung bekannt, bei welcher die Wirbelschichtbestandteile unter dem atmosphärischen Druck gehalten werden.

Wie in der Folge näher beschrieben wird, dienen Teile des Wirbelschichtgefäßes als Resonanzhohlraum für die Mikrowellenenergie. Der Produktbehälter 23 und die Expansionskammer 25 begrenzen den Hohlraum und müssen für Reflexionszwecke metallisch sein, wie aus rostfreiem Stahl, und verhältnismäßig bogenfrei, d.h. sie müssen glatt sein und dürfen keine Grate aufweisen, an welchen durch die enthaltene Mikrowellenenergie eine Lichtbogenbildung entstehen kann. Das heißt, der Hohlraum, der die Mikrowellenenergie aufnimmt, muß ein elektrisches Kontinuum sein, d.h. ein Bereich, der keine nichtleitenden Spalten enthält, die zu einer Lichtbogenbildung führen könnten. Ferner muß der Hohlraum so konstruiert sein, daß ein Entweichen der Mikrowellenenergie verhindert wird, sowohl aus Umwelts- und Sicherheitsgründen wie auch zur Vermeidung einer Lichtbogenbildung Wenn zum Beispiel Mikrowellenenergie aus der Expansionskammer 25 in die Filterkammer 27 entwiche, könnten die unterschiedlich geformten metallischen Stücke in der Filterkammer eine Lichtbogenbildung bewirken. Somit ist am Einlaß des Produktbehälters 23 und dem Auslaß von der Expansionskammer 25 zu der Filterkammer 27 ein Schutzsieb notwendig. Ferner müssen alle Verbindungen zwischen den drei Kammern so konstruiert sein, daß ein elektrisches Kontinuum geschaffen wird, um eine Lichtbogenbildung im Inneren des Gefäßes zu vermeiden.

Ferner ist es wichtig, daß der Gefäßhohlraum, zumindest die Expansionskammer 25, wo eine wesentliche Fluidisation stattfindet, ausreichend bemessen ist, so daß die eingeleitete Mikrowellenenergie mit verschiedenen Winkeln reflektiert werden kann und die Expansionskammer 25 im wesentlichen mit Mikrowellenenergie ausgefüllt wird. Die verschieden reflektierten Mikrowellen bilden in der Expansionskammer stehende Wellen mehrfacher Moden. Diese Moden werden durch die verschieden reflektierten Mikrowellen erzeugt, die an den Innenwänden der Expansionskammer anprallen und von diesen zurückprallen. Diese Mikrowellen verstärken einander (Vergrößerung der Amplitude) in einigen Bereichen und heben einander in anderen Bereichen auf. Somit wird eine Vielzahl von stehenden Wellen erzeugt. Je größer der Hohlraum, desto mehr Möglichkeiten gibt es für Reflexionen und desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, daß ein stehendes Wellenmuster entsteht. Obwohl Wärmepunkte entstehen, wie für die Mikrowellenerwärmung charakteristisch ist, sind keine Modenrührer erforderlich, wie zum Beispiel bei herkömmlichen Mikrowellenherden üblich ist, da sich die aufzuwirbelnden Teilchen oder das Produkt zufällig durch das gebildete stehende Wellenmuster bewegen, wodurch die Wirbelschicht gleichmäßig mit Mikrowellenenergie behandelt wird.

In dem besonderen Ausführungsbeispiel, das in den Zeichnungen dargestellt ist, sind die Expansionskammer 25 und der Produktbehälter 23 konisch geformt. Durch diese konische Form können die Mikrowellen von den Wänden der Kammern mit einer vertikalen Komponente abprallen, um so zur tatsächlichen Füllung der Kammern mit Mikrowellenenergie beizutragen.

Die Filterkammer 27 ist mit der Expansionskammer 25 durch ringförmige Flansche 31, 33 verbunden, die sich entlang des Umfangs um die beiden Kammern erstrecken. Die ringförmigen Flansche sind miteinander verschraubt (nicht dargestellt). Zwischen den Flanschen ist ein Mikrowellen-Schutzsieb 35 eingespannt, das verhindert, daß Mikrowellen aus der Expansionskammer 25 in die Filterkammer 27 entweichen. Dieses Schutzsieb 35 muß ausreichende Öffnungen 37 aufweisen, so daß das Wirbelgas durch diese abgezogen werden kann. In dem vorliegenden Fall wurde als wünschenswert bestimmt, daß im wesentlichen 79% des Siebes offen sein müssen, um einen ausreichenden Luftstrom zu ermöglichen. Mikrowellen-Schutzsiebe sind in der Technik allgemein bekannt. Wie bei solchen Siebkonstruktionen allgemein bekannt ist, gibt es ein Verhältnis zwischen den Sieböffnungen und der Siebdicke, um eine Mikrowellenübertragung durch dieses hindurch zu vermeiden. Das Schutzsieb kann eine metallische, wie zum Beispiel aus rostfreiem Stahl oder Aluminium bestehende, gelochte Platte 39 sein, aus nichtgewebtem, elastischen, metallischen Material mit 1/4 Zoll Hexagonalöffnungen 37. Die Dicke der Platte beträgt etwa 1/16 Zoll. Die Öffnungen 37 ermöglichen einen angemessenen Mikrowellenschutz, hemmen aber nicht den ausreichenden Luftstrom aus der Expansionskammer 25 in die Filterkammer 27.

Zur Aufrechterhaltung eines elektrischen Kontinuums, d.h. zur Minimierung von Spalten, wo eine Lichtbogenbildung bei der Verbindung des Schutzsiebes mit den Kammern auftreten kann, kann die Verbindungsanordnung wie in Fig. 3 dargestellt, verwendet werden. Zwei ringförmige metallische Ringe, 41, 43, werden an das Schutzsieb 35 an den gegenüberliegenden Seiten geschweißt, so daß dieses dazwischen zu liegen kommt. Diese Ringe, 41, 43, weisen denselben Außen- und Innendurchmesser auf, wie die Expansionskammer und die Flansche. Die Ringe sind metallisch, wie aus rostfreiem Stahl oder Aluminium, da solche metallischen Elemente Mikrowellenenergie nicht übertragen. Die Ringe dienen auch zur Befestigung des Siebes 35. An den gegenüberliegenden Seiten der metallischen Ringe sind Dichtungen 45, 47 angeordnet. An der Seite der Expansionskammer 25 enthält der Flansch 33 eine Ausnehmung mit einer O-Ringdichtung 47; an der Seite der Filterkammer 27 ist eine rechteckige Ringdichtung 45 angeordnet. Diese Dichtungen 45, 47 sind zusammenpreßbare Silikondichtungen mit darin imprägnierten metallischen Teilchen, wie silberbeschichtetes Aluminium, zur Schaffung eines elektrischen Kontinuums. Die Dichtungen 45, 47 werden durch einen speziellen metallimprägnierten Klebstoff auf Silikonbasis in Position gehalten.

Die Expansionskammer 25 ist mit dem Produktbehälter 23 auch durch ringförmige Flansche 49, 51 in einer in der Technik bekannten Weise verbunden. Zur Erzielung eines elektrischen Kontinuums zwischen den Flanschen 49, 51, ist dazwischen eine O- Ringdichtung aus zusammenpreßbarem Material derselben Art wie die Dichtung 47 eingelegt. Die Expansionskammer umfaßt eine ringförmige Ausnehmung zur Aufnahme des O- Ringes (nicht dargestellt). Auch hier wird der CHO-Bond Markenkleber zur Befestigung der Dichtung in dem Kanal verwendet.

Das unterste Ende des Produktbehälters 23, das mit einem Gaseinlaßkanal 53 von dem Schaltschrank 11 verbunden ist, enthält auch einen ringförmigen Flansch 55, der mit einem Flansch 57 auf dem Kanal 53 verbunden ist. Das Produkthaltesieb 29 kann ein gewebtes Kreuzgwebe-Sieb mit Siebweite 100 derselben Art sein, die üblicherweise in dem Uni-Glatt System verwendet wird. Durch Beobachtung wurde bestimmt, daß diese besondere Siebart zu keiner Lichtbogenbildung durch das Mikrowellenfeld führt. Das Sieb 29 ist so konstruiert, daß ein starker Luftstrom durch dieses hindurch in den Produktbehälter 23 möglich ist, und seine Größe ist so bemessen, daß es als Mikrowellen-Schutzsieb dient, das ein Entweichen der Mikrowellenenergie verhindert. Natürlich können Präventivmaßnahmen auf dieselbe Weise wie oben beschrieben getroffen werden, wenn eine elektrische Lichtbogenbildung beobachtet werden sollte. Das heißt, Spezialdichtungen aus elektrisch leitendem, imprägnierten Material können gemeinsam mit metallischen O-Ringen vorgesehen sein, die an dem Sieb zur Aufrechterhaltung des elektrischen Kontinuums befestigt werden.

Wie dies häufig bei Wirbelschichtgefäßen der Fall ist, wird ein Sichtfenster 59 in der Expansionskammer 25 angebracht, so daß der Bediener das Wirbelschichtverfahren beobachten kann. Üblicherweise enthält das Sichtfenster 59 ein Glasfenster, das zwischen der Wand der Expansionskammer und einer metallischen ringförmigen Platte 61 liegt, um das Glas in einer Position über einer kreisförmigen Öffnung in der Wand der Kammer zu halten. Damit ein Sichtfenster weiterhin verwendet werden kann, wenn das Wirbelschichtgefäß für die Aufnahme von Mikrowellenenergie adaptiert wird, muß ein Schutzsieb 63, wie von der Mikrowellenerwärmung oder -trocknung allgemein bekannt ist, neben dem Fenster angebracht werden, so daß keine Mikrowellenenergie entweichen kann. Das Schutzsieb 63, das dieselben allgemeinen Abmessungen wie oben besprochen aufweisen kann, wird auf einen Durchmesser zugeschnitten, der etwas größer als der Durchmesser des Glasfensters ist und die metallische Platte 61, die das Fenster hält, hält auch das Schutzsieb. Somit steht die Platte 61 mit dem Sieb 63 in Kontakt, das seinerseits mit der Wand des Gefäßes in Kontakt steht, um ein elektrisches Kontinuum aufrechtzuerhalten. Als Dichtungsmittel sollte vorzugsweise Silikon verwendet werden, um einen luftdichten Verschluß und den Metall- Metall-Kontakt zwischen dem Sieb 63, dem Metallhaltering 61 und dem Gefäß 25 aufrechtzuerhalten.

In der Wand des Wirbelschichtgefäßes muß ein Mikrowelleneingang 65 vorgesehen sein, vorzugsweise in der Expansionskammer 25, um die Reflexion der Mikrowellenenergie zu maximieren und die Anzahl der Moden in dem Gefäß zu erhöhen. Ein kreisförmiges Loch 67 wird in die Wand der Expansionskammer 25 gebohrt, etwa bei zwei Drittel der Strecke nach oben zur Filterkammer 27. Obwohl nur ein Mikrowelleneingang 65 dargestellt ist, sollte offensichtlich sein, daß eine Mehrzahl von Eingängen, die mit vorbestimmten Winkeln zueinander um den gesamten Umfang der Expansionskammer 25 angeordnet sind, vorgesehen sein können. Ein Rohr 69 aus rostfreiem Stahl wird an die Außenseite der Expansionskammer 25 geschweißt, das einen angemessenen ringförmigen Flansch 71 zur Verbindung mit dem Mikrowellenabgabesystem, das in der Folge beschrieben wird, besitzt. Ein fester Teflonstöpsel 73 ist in dem Rohr fest angeordnet und füllt den Mikrowelleneingang. Teflon wird aufgrund seiner Inertanz, Bearbeitbarkeit und Fähigkeit, Mikrowellen mit geringer Verzerrung ausbreiten zu lassen, gewählt. Der Stöpsel 73 wird aus einem festen Teflonblock mit geringen Toleranzen gefräst, so daß eine Feinpassung mit kreisförmigem Umriß entsteht, die der Form und Krümmung der Expansionskammer 25 entspricht. Der Umfang des Teflonstöpsels an der Innenseite der Expansionskammer wird so geformt, daß er zur Krümmung der Expansionskammer 25 paßt und erstreckt sich zylindrisch eine ausreichende Strecke in die metallische Röhre oder das Rohr 69. Eine Öffnung (nicht dargestellt) kann durch das Rohr 69 und in den Teflonblock 73 für den Einsatz eines Teflonbolzen (nicht dargestellt) geschnitten werden, der eine Drehung des Teflonstöpsels 73 verhindert. Es ist zu beachten, daß die Oberflächen und Verbindungen des Rohres feingeschliffen und poliert sein sollten, um eine hygienische und bogenfreie Konstruktion zu erhalten.

Zur Aufzeichnung der Temperatur des aufgewirbelten Produktes wird eine Sonde, vorzugsweise eine Thermoelementsonde, 75 durch die Wände der Expansionskammer 25 eingeführt. (Es können auch andere Sondenarten, wie Faseroptiksonden, verwendet werden.) Die Sonde 75 weist einen Außendurchmesser von acht Zoll und eine Länge von zwölf Zoll auf. Die Sonde 75 kann mit einer Ablesevorrichtung wie einem digitalen Thermometer 77 verbunden werden. Das Verbindungskabel 79 zwischen der Sonde 75 und dem Thermometer 77 kann mit Metallband umwickelt sein, um eine möglicherweise bei sehr niederen Mikrowellen-Leistungsbereichen auftretende Interferenz auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Thermoelementsonde 75 wird in eine Schutzröhre 81 aus rostfreiem Stahl eingesetzt, die an den unteren Quadranten der Expansionskammer 25 geschweißt und nach innen in die Expansionskammer gerichtet wird. An einem Ende der Röhre 81, an der Außenseite der Expansionskammer 25 wird eine herkömmliche Rohrverschraubung 83, wie eine National Pipe Thread (NPT) Rohrverschraubung, angeordnet, die eine feste und exakte Eindringtiefe für die Thermoelementsonde 75 in der Schutzröhre 81 gewährleistet. Diese NPT-Rohrverschraubung 83, die in der Technik allgemein bekannt ist, sorgt nicht nur für die Unbeweglichkeit der Temperatursonde 75, sondern schafft auch das notwendige elektrische Kontinuum innerhalb des Mikrowellen-Trocknungsbereichs. Eine Arretiermutter 85 dient dazu, die Sonde in Position zu halten.

Es ist bekannt, daß das Einsetzen eines Metallzylinders, wie einer Schutzröhre 81, in ein Mikrowellenfeld dazu führt, daß das Rohr entweder als Antenne oder Anti-Antenne auf die Mikrowellenenergie wirkt und somit möglicherweise zu falschen oder fehlerhaften Temperaturablesungen führt, oder im schlimmsten Falle zu einer permanenten Schädigung des digitalen Thermometers 77, das mit der Sonde verbunden ist. Daher ist es notwendig, daß die Thermoelementsonde 75 mit einer exakten Eindringtiefe befestigt wird, die experimentell bestimmt wird, um exakte Temperaturablesungen zu ermöglichen. Die Anordnung kann wie folgt experimentell bestimmt werden. Es wird eine 1 Liter Wasserladung in den Produktbeschickungsbehälter 23 gebracht und 100 Watt Mikrowellenleistung zugeführt und die Position der Thermoelementsonde 75 mit verschiedenen Tiefen eingestellt, bis eine geringfügig schwankende und "richtige" Ablesung erhalten wird. Die "richtige" Temperatur ist die Temperatur in der Expansionskammer ohne Mikrowellenenergie. Somit wird zunächst die Temperatur in der Kammer ohne Mikrowellenquelle gemessen, die Mikrowellenenergie zugeführt und die Position der Thermoelementsonde 75 eingestellt, bis dieselbe Temperatur erreicht ist.

Mit Bezugnahme auf die Mikrowellenenergiequelle wird ein Mikrowellengenerator 3 herkömmlicher Konstruktion dargestellt. In der besonderen, hierin beschriebenen Ausführungsform ist der Mikrowellengenerator so konstruiert, daß er eine veränderliche Leistungsabgabe von 0 bis etwa 1300 Watt liefert. Die von dem Generator 3 gelieferte Frequenz beträgt konstant 2450 MHz (plus oder minus 15 MHz). Im wesentlichen kann jeder standardmäßige Mikrowellengenerator oder eine Reihe von Generatoren mit konstanter oder variabler Energieleistung verwendet werden. Eine variable Energieleistung kann auf verschiedene Weisen vorgesehen sein. Zum Beispiel kann eine variable Energieleistung durch einen Rheostat vorgesehen sein, der die an ein Magnetron angelegte Spannung in dem Mikrowellengenerator 3 verändert und somit den Energiewattverbrauch verändert, den der Generator 3 liefern kann. Eine variable Energie kann auch durch Verwendung einer Mehrzahl von Mikrowellengeneratoren mit konstanter und/oder variabler Energie erzielt werden, die selektiv betätigt werden können, um eine unterschiedliche Gesamtenergiezufuhr in die Wirbelschichtanlage zu erzielen. Die Mehrzahl der Mikrowellengeneratoren kann mit einem einzigen Mikrowellenabgabesystem 5 verbunden werden, wie in der Folge beschrieben wird, oder einzelne Mikrowellengeneratoren können mit getrennten Abgabesystemen verbunden werden, die mit getrennten Mikrowelleneingängen verbunden sind.

Die von dem Mikrowellengenerator 3 erzeugten Mikrowellen werden über ein Mikrowellenabgabesystem 5 an das Wirbelschichtgefäß abgegeben. Das Mikrowellenabgabesystem 5 umfaßt zunächst einen Zweirichtungskuppler 91. Zweirichtungskuppler 91 sind in der Technik allgemein bekannt und ermöglichen ein leichtes und rasches Aufzeichnen der Vorwärts- und Rücklaufmikrowellenenergie. Das heißt, der Zweirichtungskuppler erfaßt die vorwärts gerichtete Leistung, d.h. jene Leistung, die in die Expansionkammer 25 abgegeben wird, wie auch die Rücklaufleistung, d.h. die nicht verbrauchte Energie, die von dem Wirbelschichtgefäß zurückreflektiert wird. Die Rücklaufenergie ist jene Energie, die nicht von dem in Bearbeitung befindlichen Produkt absorbiert wird. Der Vorwärtskuppler 93 kann so ausgerüstet sein, daß er eine minus 60 Decibel Abschwächung erzeugt und der Rückwärtskuppler 95 kann so ausgerüstet sein, daß er das Signal um minus 50 Decibel abschwächt. Das Erfassen und Übertragen der abgeschwächten Mikrowellenenergie kann über einen Wärmeausgleichsthermistor und ein koaxiales Kabel 97 erfolgen, das mit einem Leistungsmesser 99 verbunden ist. Der Wärmeausgleichsthermistor (in dem Kabel) und das koaxiale Kabel 97 können Modell Nr. GIL-360-2, hergestellt von Struthers Electronics, sein. Die Aufgabe des Vorwärtskupplers ist die genaue Messung der Mikrowellenenergie-Wattleistung in der Wirbelschichtanlage. Er wird auch zur Kalibrierung und Validierung des Mikrowellengenerators verwendet. Die primäre Funktion des Rückwärtskupplers ist die Messung der Menge an reflektierter oder nicht verbrauchter Mikrowellenenergie zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Wirbelschichtverfahrens. Es hat sich gezeigt, daß die reflektierte Energie zu dem Maß der Trockenheit des in Bearbeitung befindlichen Materials proportional ist. Das heißt, in den Anfangsstufen des Wirbelschichtverfahrens wird im wesentlichen die gesamte Mikrowellenenergie, die an das Gefäß abgegeben wird, von dem Produkt absorbiert. Bei fortlaufendem Verfahren und zunehmender Trocknung des Produktes, wird weniger Energie absorbiert und somit mehr Energie durch den Mikrowelleneingang 65, durch das Mikrowellenabgabesystem 5 reflektiert und von dem Zweirichtungskuppler 91 und dem Leistungsmesser 99 erfaßt. Durch Aufzeichnung der Rücklaufleistung kann die Trocknung des Materials bestimmt werden. Das heißt, je höher die Rücklaufleistung ist, desto mehr Energie wurde nicht absorbiert, was bedeutet, daß weniger Feuchtigkeit oder Wasser in dem Produktmaterial vorhanden ist. Somit kann die Überwachung der Beendigung des Trocknungsverfahrens durch Aufzeichnung der Rücklaufenergie aus dem Wirbelschichtgefäß erfolgen.

Mit dem Zweirichtungskuppler 91 ist ein flexibler Wellenleiter 101 verbunden. Ein solcher flexibler Wellenleiter 101, der verwendet werden kann, ist ein standardmäßiger 18" flexibler Wellenleiter, hergestellt von Associated Sciences Research Foundation, Inc. Die Verwendung eines flexiblen Wellenleiters 101 ist wünschenswert, da eine leichtere Installation möglich wird, bei der die heikle Aufgabe entfällt, den Mikrowellengenerator 3 und die Wirbelschichtanlage 9 exakt auszurichten. Der flexible Wellenleiter 101 ist mit einem Abstimmgerät, wie einem geschlitzten Abstimmgerät 103, das in der Folge beschrieben wird, verbunden. Es ist zu beachten, daß der flexible Wellenleiter 101 viele unterschiedliche Konstruktionen aufweisen und Drehungen wie 90º Drehungen enthalten kann, um die Mikrowellen in bestimmten Richtungen in das Wirbelschichtgefäß zu lenken. Durch eine wechselnde Ausrichtung des Wellenleiters 101 vor dem Eingang in die Expansionskammer 25 ist eine Neuordnung der Energiemoden in der Expansionskammer 25, die sich aus der Veränderungen der Winkelreflexionen der Mikrowellen innerhalb der Expansionskammer 25 ergibt, möglich. Ferner können der flexible Wellenleiter 101 und das geschlitzte Abstimmgerät 103 in bezug auf den Flansch 71 des Rohres 69, das mit dem Mikrowelleneingang verbunden ist, drehbar sein, so daß die Orientierung der Mikrowellen in die Expansionskammer 25 verändert werden kann.

Der letzte Bestandteil des Mikrowellenabgabesystems 5 ist das Abstimmgerät, das ein geschlitztes Abstimmgerät 103 sein kann, ein allgemein bekannter Bestandteil. Im Prinzip ist das geschlitzte Abstimmgerät 103 ein Wellenleiter mit einem Schlitz mit einer Messingschraube, die sich innerhalb des Schlitzes bewegt, um die Energie in die Expansionskammer 25 zu reflektieren. Durch Einstellung des geschlitzten Abstimmgeräts auf eine bestimmte Produktladung kann die Energiemenge, die von dem Material absorbiert wird, maximiert werden. Mit anderen Worten, mit dem geschlitzten Abstimmgerät 103 kann die Rücklaufenergie, die aus der Expansionskammer 25 reflektiert wird, auf ein Mindestmaß eingestellt werden. Somit wird das Abstimmgerät 103 verwendet, um die abgegebene Mikrowellenleistung auf die Produktladung, die in der Wirbelschichtanlage vorhanden ist, abzustimmen. Dies wird vor der Durchführung eines Bearbeitungsverfahrens für eine bestimmte Produktart experimentell bestimmt. Die Einstellung des geschlitzten Abstimmgeräts 103 erfolgt vor jedem Verfahren für eine bestimmte Produktzubereitung. Eine Testladung der Produktzubereitung wird in den Produktbehälter 23 gebracht, die Mikrowellenenergie zugeführt und das Abstimmgerät 103 auf eine optimale Position eingestellt, so daß die von dem Leistungsmesser erfaßte reflektierte Energiemenge minimal ist.

Das zugeführte Gas oder die Zuluft, die nach oben durch die Wirbelschichtanlage angesaugt oder geblasen werden, wird über das Einlaßrohr 17 zugeführt, dessen freies Ende mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Häufig ist es wünschenswert, besonders für Testzwecke, eine Messung des in die Wirbelschichtanlage eingesaugten Luftvolumens vornehmen zu können. Daher kann das Zuluftrohr 17 eine gerade Kanallänge mit einem darin befindlichen elektronischen Flügelanemometer (nicht dargestellt) zur Messung des Luftvolumens in Kubikfuß pro Minute auf in der Technik bekannte Art und Weise sein.

Die Abgabe von Mikrowellenenergie an herkömmliche chargenartige Wirbelschichtanlagen, die wie oben beschrieben verändert wurden, führt zu wesentlichen Verringerungen der Trocknungszeit. Ein Beispiel der Vorteile ist in den Figuren 6(a) - (d) dargestellt. Die oben beschriebene mikrowellenunterstützte Wirbelschichtanlage wurde zur Trocknung von vier (4) charakteristischen pharmazeutischen Granulierungen verwendet. Die Trocknungsexperimente wurden bei 30º Einlaßtemperatur und mit und ohne Mikrowellenunterstützung durchgeführt. Die Art der Granulierungen wurde sorgfältig gewählt, so daß die Trocknungsmöglichkeit einer Reihe von pharmazeutischen Materialien gezeigt werden konnte. Die Zubereitungen A, B und C stellen Materialien dar, die ein geringe, mittlere bzw. hohe Hygroskopizität aufweisen. Die Zubereitung D stellt eine nichtwässerige Formulierung dar. Die genauen Zubereitungen sind wie folgt

Zubereitung Vorgelatinierte Stärke (Starch 1500, Colocon Corp.) Kalziumphosphatdihydrat ungemahlen (Stauffer Chemical) Mikrokristalline Zellulose (Avicel pH 101, FMC Corp.) Polyvinylpyrrolidon (PVP k29-32, GAF Corp.) Granulierungsmittel gereiWasser Isopropyl-Alkohol

Es wurden vier (4) Werte der zugeführten Mikrowellenleistung verwendet. Sie betrugen 250, 500, 750 und 1000 Watt. Die Figuren 6(a) - (d) zeigen graphisch die deutliche Verbesserung der Trocknungszeiten für jede Zubereitung bei einer Zulufttemperatur von 30ºC. Bei der Zulufttemperatur von 30ºC konnte in allen Fällen die Endrestfeuchtigkeitsspezifikation ohne Mikrowellenunterstützung nicht erfüllt werden. Ähnliche Experimente zu diesen Produktzubereitungen wurden bei einer Zulufttemperatur von 60ºC durchgeführt. Bei Verwendung der 60ºC Luft waren die Trocknungsraten, obwohl die Feuchtigkeitsspezifikationen in allen Fällen erfüllt werden konnten, 2 bis 4 mal besser bei Anwendung von Mikrowellenenergie.

Für den Nachweis etwaiger physikalischer Unterschiede zwischen den mit und ohne Mikrowellenzufuhr getrockneten Granulierungen wurde eine Rasterelektronenmikroskopie verwendet. Die Ergebnisse zeigten keine Veränderungen in der Kornmorphologie, z.B. in der Teilchengröße, dem Porenvolumen, Oberflächenbereich oder allgemeinen physikalischen Aufbau. Daher kann der logische Schluß gezogen werden, daß die Mikrowellenunterstützung die Eigenschaften der bestehenden pharmazeutischen Granulierungen, die unter Verwendung herkömmlicher Wirbelschichttechnologien getrocknet werden, nicht wesentlich verändert.


Anspruch[de]

1. Mikrowellenunterstützte Wirbelschichtanlage, bestehend aus einem Wirbelschichtgefäß (9) mit einer Expansionskammer (25), einer Produktkammer (23), einem Wirbelgaseinlaß, einem Wirbelgasauslaß, einem Produkthalterungsmittel, das angrenzend an den Wirbelgaseinlaß zur Halterung des aufzuwirbelnden Produktes angeordnet ist, und einer Mikrowellendurchgangsöffnung (65), wobei zumindest ein Teil des Wirbelschichtgefäßes (9) über dem Produkthalterungsmittel einen Mikrowellenhohlraum begrenzt, so daß verschieden orientierte, reflektierte Mikrowellen in einem Wirbelschichtbereich erzeugt werden können, und Mikrowellenerzeugungsmittel (3) zur Abgabe von Mikrowellenenergie in das Wirbelschichtgefäß (9) durch die Mikrowellendurchgangsöffnung (65), und Übertragungsmittel (5) zur Übertragung der Mikrowellen von dem Mikrowellenerzeugungsmittel (3) zu dem Wirbelschichtgefäß (9), dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellendurchgangsöffnung (65) zumindest durch eine im wesentlichen kreisförmige Öffnung (67) in der Wand der Expansionskammer begrenzt wird, daß die Expansionskammer (25) und die Produktkammer (23) konisch geformt sind und daß das Mikrowellenerzeugungsmittel (3) ein Abstimmittel (103) zur Maximierung der von dem Produkt zu absorbierenden Mikrowellenenergie enthält.

2. Mikrowellenunterstützte Wirbelschichtanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmittel (103) Mittel zur Einstellung der Mikrowellenenergie für eine Reihe aufgewirbelter Produkte enthält.

3. Mikrowellenunterstützte Wirbelschichtanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrowellenerzeugungsmittel Mittel (91, 99) zur Messung der nicht absorbierten, aus dem Wirbelschichtgefäß (9) reflektierten Mikrowellenenergie enthält, wobei das Abstimmittel zur Minimierung der reflektierten Mikrowellenenergie einstellbar ist.

4. Mikrowellenunterstützte Wirbelschichtanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Wirbelschichtgefäßes (9), der einen Mikrowellenhohlraum begrenzt, ein elektrisches Kontinuum ist.

5. Mikrowellenunterstützte Wirbelschichtanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelschichtgefäß (9) Siebmittel enthält, die verhindern, daß Mikrowellenenergie aus dem Teil des Wirbelschichtgefäßes entweicht.

6. Mikrowellenunterstützte Wirbelschichtanlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, mit dem Wirbelschichtgefäß (9) mit einer Expansionskammer (25), einem Produktbehälter (23), der an einem Ende der Expansionskammer (25) angeordnet ist, wobei der Produktbehälter (23) einen Wirbelgaseinlaß enthält, sowie mit einer Filterkammer (27), die an dem anderen Ende der Expansionskammer (25) angeordnet ist, wobei die Filterkammer einen Wirbelgasauslaß enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer (25) und der Produktbehälter (23) ein elektrisches Kontinuum definieren, wobei die Expansionskammer (25) so bemessen ist, daß verschieden orientierte reflektierte Mikrowellen in der Expansionskammer (25) erzeugt werden können, daß ein Mikrowellen-Schutzs ebmittel (35) an dem anderen Ende der Expansionskammer (25) angeordnet ist, um zu verhindern, daß Mikrowellenenergie in die Filterkammer (27) entweicht, daß ein Produkthalterungs/Siebmittel an dem Wirbelgaseinlaß des Produktbehälters (23) zur Halterung des aufzuwirbelnden Produktes und zur Verhinderung eines Entweichens der Mikrowellenenergie aus dem Produktbehälter vorgesehen ist, und daß das Mikrowellenerzeugungsmittel mit dem Wirbelschichtgefäß (9) in der Nähe der Expansionskammer (25) verbunden ist, um verschieden orientierte Mikrowellen im Inneren des Wirbelschichtgefäßes (9) und ein Mikrowellenfeld in zumindest dem Inneren der Expansionskammer (25) zu erzeugen.

7. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrowellenerzeugungsmittel einen Mikrowellengenerator (3) zur Erzeugung von Mikrowellen enthält.

8. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmittel (5) einen Wellenleiter und ein Zweirichtungskupplungsmittel (91) zur Aufzeichnung der Vorwärtsmikrowellenenergie, die zu dem Wirbelschichtgefäß (9) übertragen wird, und der Rücklaufmikrowellenenergie, die aus dem Wirbelschichtgefäß (9) reflektiert wird, umfaßt.

9. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweirichtungskupplungsmittel (91) mit Meßmitteln (99) zur Messung der Rücklaufmikrowellenenergie verbunden ist.

10. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 8, wobei der Wellenleiter ein flexibler Wellenleiter (101) ist.

11. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmittel (5) ferner Abstimmittel (103) zur Maximierung der an das Wirbelschichtgefäß (9) zugeführten Vorwärtsmikrowellenenergie umfaßt.

12. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmittel ein geschlitztes Abstimmgerät (103) ist.

13. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelschichtgefäß (9) ferner einen Mikrowellendurchgang, bestehend aus festem Polytetrafluorethylen (PTFE), umfaßt.

14. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellendurchgang durch eine im wesentlichen kreisförmige Öffnung in der Wand der Expansionskammer begrenzt wird und ein fester PTFE- Stöpsel (73) gut passend in der Öffnung sitzt.

15. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der PTFE-Stöpsel (73) die Kontur der Innenwand der Expansionskammer (25) aufweist.

16. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Temperatursonde (15) umfaßt, die sich durch die Wand der Expansionskammer in ausreichender Länge erstreckt, um zu verhindern, daß die Sonde als Antenne/Anti-Antenne auf die Mikrowellenenergie dient.

17. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Einlaßtemperatur-Meßmittel für den Nachweis der Wirbelgastemperatur am Wirbelgaseinlaß und ein Auslaßtemperatur-Meßmittel für den Nachweis der Wirbelgastemperatur am Wirbelgasauslaß umfaßt.







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