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Dokumentenidentifikation DE19804386A1 09.09.1999
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung oder Wärmebehandlung von Produkten, insbesondere mit Hilfe von Mikrowellenstrahlung, und damit hergestellte Bananenchips und Bananenpulver
Anmelder TTP Ingenieurbüro, 81929 München, DE
Erfinder Wefers, Michael, 81929 München, DE
Vertreter Meissner, Bolte & Partner, 80538 München
DE-Anmeldedatum 04.02.1998
DE-Aktenzeichen 19804386
Offenlegungstag 09.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1999
IPC-Hauptklasse A23L 3/01
IPC-Nebenklasse A23L 3/015   A23L 3/54   A23L 1/025   A23L 1/212   F26B 3/347   F26B 3/30   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Trocknung oder Wärmebehandlung von Substanzen bzw. Produkten unter einem vom Atmosphärendruck abweichenden Druck. Ferner betrifft die Erfindung mit Hilfe dieses Verfahrens getrocknete Bananenchips und daraus hergestelltes Bananenpulver. Zur Trocknung oder Wärmebehandlung werden die zu behandelnden Produkte in Transportbehälter eingebracht, die anschließend über Eintragsschleusenkammern in eine Behandlungskammer eingebracht bzw. über Austragsschleusenkammern wieder herausgeführt werden. Zur Trocknung oder Wärmebehandlung befindet sich in der Behandlungskammer zumindest eine Mikrowellenquelle. Ferner kann eine Infrarotwärmequelle vorgesehen sein. Nach der Wärmebehandlung oder Trocknung kann eine Ruhezeit vorgesehen sein. Insbesondere bei einer längeren Ruhedauer ist hierzu in der Behandlungskammer ein vertikal verlaufendes Fördersystem vorgesehen. Der Transportbehälter ist schalenförmig ausgebildet und kann Netze aufweisen, auf die die Produkte aufgebracht werden. Das Verfahren wird bevorzugt zur Trocknung oder Wärmebehandlung von Nahrungsgrundstoffen, z. B. von Nahrungsmitteln oder von Arzneimittelwirkstoffen, eingesetzt.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung oder Wärmebehandlung von Produkten bzw. Substanzen nach Patentanspruch 1 eine Vorrichtung zur Trocknung oder Wärmebehandlung von in Transportbehältern eingebrachten Produkten gemäß Patentanspruch 14, einen Transportbehälter nach Patentanspruch 9 zur Verwendung bei einem solchen Verfahren sowie mit Hilfe des Verfahrens hergestellte Bananenchips bzw. Bananenpulver gemäß den Patentansprüchen 25 bzw. 26. Die Trocknung oder Wärmebehandlung der Produkte soll bei einem anderen Druck als Atmosphärendruck erfolgen, vorzugsweise kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlich.

Zur Beschleunigung der Trocknung und zur schonenderen Behandlung erfolgt die Wärmebehandlung von Substanzen, wie beispielsweise landwirtschaftlichen Erzeugnissen, häufig unter reduziertem Druck in einer druckdichten Behandlungskammer, in der eine Wärmequelle angeordnet ist. Flüssige Produkte werden zur Behandlung üblicherweise in die Behandlungskammer hineingepumpt, dort gleichmäßig auf einem Endlosförderband verteilt und von diesem an einer Wärmequelle vorbeigeführt. Das Förderband dient dabei zwei Funktionen, nämlich einerseits dem Transport und andererseits der Aufbewahrung und Führung des zu behandelnden Produktes. Hierzu ist das Förderband üblicherweise wannenförmig ausgebildet, beispielsweise angestellt oder mit einer seitlichen Dichtungseinrichtung versehen. Nach erfolgter Trocknung wird das behandelte Produkt vom hinteren Ende des Bandes abgeschabt und beispielsweise über ein Doppelklappensystem ausgetragen. Falls das zu behandelnde Produkt in fester oder stückiger Form vorliegt, so ist auch zum Eintrag üblicherweise ein Doppelklappensystem vorgesehen.

Ein solches System ist beispielsweise in DE 295 17 499 U1 offenbart. Dieses System umfaßt eine Behandlungskammer, in der eine Mikrowellenbehandlung und Vakuumtrocknung erfolgt, wobei das zu behandelnde Produkt über ein Endlosförderband in der Behandlungskammer gefördert wird. Der Eintrag in die Behandlungskammer hinein und der Austrag aus der Behandlungskammer heraus erfolgt über ein Doppelklappensystem unter Ausnutzung der Schwerkraft. Beim Aufprall auf das Förderband kann das einfallende Produkt deformiert werden und an dem Förderband haften bleiben. Das zu behandelnde Produkt kommt mit diversen Bauteilen in Berührung, wie beispielsweise den Doppelklappen und dem Förderband.

Bei den üblichen Systemen zur Wärmebehandlung von Produkten unter einem vom Atmosphärendruck abweichenden Druck kann ein Wechsel von einem Produkt zu einem anderen Produkt nur unter beträchtlichem Aufwand erfolgen, da eine Vielzahl von Bauteilen, teilweise nur bedingt zugänglich, gereinigt oder ausgetauscht werden müssen. Ferner können Hygieneauflagen nur unter großem Aufwand eingehalten werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Trocknung oder Wärmebehandlung von Produkten in einer Behandlungskammer, in der ein anderer Druck als Atmosphärendruck vorherrscht, zu verbessern. Insbesondere sollen ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung geschaffen werden, bei der eine Trocknung oder Wärmebehandlung von Produkten unter hygienischen, vorzugsweise den Geschmack und die Beschaffenheit des zu behandelnden Produktes nicht beeinträchtigenden sowie günstigen und verschleißarmen Art und Weise erfolgen kann. Bei der Verarbeitung von Nahrungsmitteln soll ferner ein Endprodukt mit verbesserten Eigenschaften ermöglicht werden. Vorzugsweise soll das Verfahren und die Vorrichtung zur Trocknung von Bananenstücken zu Bananenchips, als Ausgangsprodukt für ein zu schaffendes Bananenpulver, geeignet sein. Ferner sollen Bananenchips und daraus hergestelltes Bananenpulver mit Instantcharakter geschaffen werden. Ferner soll ein zur Durchführung des Verfahrens geeigneter Transportbehälter geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 14 zur Durchführung des Verfahrens, durch einen Transportbehälter gemäß Patentanspruch 9 zur Verwendung bei einem solchen Verfahren, durch mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Bananenchips gemäß Patentanspruch 25 sowie durch ein daraus hergestelltes Bananenpulver gemäß Patentanspruch 26. Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Patentansprüchen beansprucht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Trocknung oder Wärmebehandlung von Produkten in einer Behandlungskammer, in der ein anderer Druck als Atmosphärendruck herrscht, geschaffen, bei dem die zu behandelnden Produkte in einen Transportbehälter eingebracht werden. Der Transportbehälter wird über eine Eintragsschleusenkammer, in der ein Druckausgleich auf den in der Behandlungskammer vorherrschenden Druck erfolgt, in die Behandlungskammer überführt, in der das zu behandelnde Produkt mit Hilfe einer in der Behandlungskammer angeordneten Hauptfördereinrichtung an einer Wärmequelle, vorzugsweise einer Mikrowellen- und/oder einer Infrarotquelle, vorbeigeführt wird. Im Anschluß daran erfolgt der Austrag über eine Austragsschleusenkammer, in welcher der Druckausgleich an einen anderen Druck, vorzugsweise den Umgebungs-Luftdruck, erfolgt. Vorzugsweise sind den Eintrags- bzw. Austragsschleusenkammern jeweils Fördereinrichtungen zugeordnet, die unabhängig von der Hauptfördereinrichtung in der Behandlungskammer sind.

Erfindungsgemäß gelangt das zu behandelnde Produkt nicht in unmittelbare Berührung mit einer der Fördereinrichtungen oder irgendwelchen anderen Bauteilen. Auf diese Weise wird wirkungsvoll eine Verschmutzung bzw. Kontamination von schwer zugänglichen Bauteilen, beispielsweise von Förderbändern in der Behandlungskammer, unterbunden. Vorteilhaft ist, daß ein Wechsel von einer Produktart auf eine andere Produktart auf einfache Weise erfolgen kann, ohne daß es zu einer Beeinträchtigung des anderen Produktes kommt, bei Nahrungsmitteln insbesondere der Geschmack. Vorteilhaft ist ferner, daß erfindungsgemäß ein Wechselbetrieb möglich ist, bei dem quasi-kontinuierlich Produkte verschiedener Provenienz und Beschaffenheit und ohne wechselseitige Beeinträchtigung verarbeitet werden können.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das behandelte Produkt oder Reste davon nicht von einem Förderband in einer Vakuumkammer mechanisch entfernt werden muß. Dies erhöht aufgrund der geringen Beanspruchung die Lebensdauer eines in der Behandlungskammer angeordneten Förderbandes. Ferner wirken auf die Fördereinrichtung aufgrund des sanften, kontinuierlichen Transports kaum Querkräfte ein, so daß der Wartungsaufwand für die Vorrichtung vorteilhaft verringert wird.

Ein weiter wesentlicher Vorteil besteht darin, daß man aufgrund der Verwendung von Transportbehältern zur Aufbewahrung der zu behandelnden Produkte frei in der Auslegung und Gestaltung der in der Behandlungskammer angeordneten Fördereinrichtung ist. Insbesondere braucht diese nicht mehr wannenförmig und großflächig ausgebildet zu sein.

Vorzugsweise werden die Transportbehälter im Anschluß an einen Durchlauf durch die Behandlungskammer gereinigt, bevor diese für einen erneuten Verarbeitungszyklus wieder zugeführt werden. Somit werden auf einfache Art und Weise hygienische Betriebsbedingungen sichergestellt. Vorteilhaft ist ferner, daß der hygienische Zustand der Transportbehälter auf einfache Weise kontrolliert werden kann und daß sich Bakterien, Keime oder Pilzsporen nicht in der Behandlungskammer ungehemmt vermehren können, beispielsweise auf in der Behandlungskammer verbliebenen Flüssigkeitsschichten bzw. Produktresten. Dies ist insbesondere bei der Verarbeitung bzw. Herstellung von Arzneimittelwirkstoffen, die strengen hygienischen Gesetzesauflagen unterliegen, vorteilhaft. Insbesondere bei sehr empfindlichen Nahrungsmitteln, wie beispielsweise Bananenstücken, Beerenfrüchten oder Pilzen, kann auf einfache Weise der Einsatz von Konservierungsstoffen beträchtlich verringert oder gar vermieden werden.

Falls die Produktbeschaffenheit dies zuläßt, insbesondere bei leicht klebrigen oder nicht fließfähigen Produkten bzw. Substanzen, ist der Transportbehälter als Platte ausgebildet, die keinen Rand zu umfassen braucht. Falls die Produktbeschaffenheit jedoch einen Rand erfordert, insbesondere bei flüssigen oder körnigen Substanzen, ist der Transportbehälter als Schale mit einem Rand ausgebildet, so daß das zu behandelnde Produkt nicht seitlich, bespielsweise in der Behandlungskammer, herausfallen oder herausrinnen kann, was Reinigungs- und Betriebskosten sparen hilft. Vorzugsweise ist der Rand umlaufend ausgebildet, so daß keinerlei seitliche Undichtigkeiten bzw. Lücken vorliegen, durch die zu behandelnde Produkte verloren gehen könnten. Der Rand kann aufrecht, senkrecht zum Behälterboden ausgebildet sein oder auf vergleichbare Weise, um einen Verlust des Produktes während der Behandlung wirksam zu unterbinden.

Noch hygienischere Betriebsbedingungen werden möglich, wenn das Produkt auf ein in dem Transportbehälter angeordnetes Netz bzw. Gitter oder auf einen austauschbaren Netzrahmen aufgebracht wird. Durch die Ausbildung des mit dem Produkt in Berührung kommenden Abschnittes als luftiges, leichtes Netz kann dessen Reinigung noch einfacher und wirkungsvoller erfolgen. Ferner kann Feuchtigkeit, die während der Trocknung aus dem Produkt austritt, nahezu ungehindert nach allen Seiten entweichen, was die Trocknung beschleunigt und somit Kosten sparen hilft. Vorzugsweise befindet sich ein Spalt zwischen dem Netz bzw. der Auflagefläche und dem Transportbehälter, um die Abführung von austretender Feuchtigkeit noch wirksamer zu ermöglichen.

Insbesondere bei der Verarbeitung von Arzneimittelwirkstoffen können auch sterile Einweg-Transportbehälter oder austauschbare Einwegnetze verwendet werden, was den Einsatzbereich der Vorrichtung bzw. des Verfahrens noch weiter vergrößert.

Um das Behandlungsvolumen noch effizienter auszunutzen, werden bei einer bevorzugten Ausführungsform in ein und demselben Transportbehälter mehrere solcher Netze vertikal übereinandergestapelt. Hierzu sind austauschbare Netz oder Netzrahmen vorgesehen. Diese Netze bzw. Netzrahmen können gleiche Grundflächen aufweisen. Zur Stapelung werden die Netze vorzugsweise auf Führungssäulen im Transportbehälter aufgespießt, wobei zylindrische Hülsen geeigneter Höhe als Abstandshalter zwischen den einzelnen Netzen dienen. Die Netze bzw. Netzrahmen können jedoch auch leicht unterschiedliche Grundflächen aufweisen, die auf verschiedenen Ebenen eines abgestuften Transportbehälterrandes aufgesetzt werden.

Falls die Beschaffenheit des Produktes dies zuläßt, kann der Boden eines Transportbehälters mit Löchern versehen sein, so daß die Wahrscheinlichkeit eines Verbleibens von Produktresten im Inneren des Transportbehälters sowie einer Kontamination des Produktes noch weiter verringert wird. Ein solcher Transportbehälter ermöglicht auch eine Konvektionstrocknung in einem nachgeordneten Behandlungsabschnitt ohne weitere Umfüllung des Produktes.

Um zu verhindern, daß Produkte bei der Trocknung nach oben hin verloren gehen, beispielsweise bei einer Aufpuffung herausspringen, wird der Transportbehälter nach oben hin durch ein Netz, Gitter oder dergleichen abgeschlossen. Zur Halterung wird dieses Netz beispielsweise auf im Transportbehälter angeordnete Führungssäulen aufgespießt oder am Rand des Transportbehälters mit Hilfe eines entsprechenden Mechanismusses geklemmt.

Die Eintrags- und Austragsschleusenkammern sind als druckdichte Schleusenkammern ausgebildet. Vorteilhaft ist, daß auf diese Weise die Leckrate der Vorrichtung wirkungsvoll herabgesetzt wird. Die Kammern sind über separate, absperrbare Leitungsabschnitte mit einer oder mehrerer Vakuumpumpen oder Kompressoren verbunden.

Vorzugsweise ist das Volumen der Eintrags- und Austragsschleusenkammer jeweils sehr viel kleiner als das der Behandlungskammer, so daß nur ein sehr geringes Gasvolumen gepumpt werden muß, wenn der Transportbehälter in die Eintragsschleusenkammer hineingeführt oder aus der Austragsschleusenkammer herausgeführt wird. Die Wärmebehandlung in der Behandlungskammer kann somit kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlich erfolgen. Zur Aufrechterhaltung konstanter Betriebsbedingungen ist die Behandlungskammer vorzugsweise ständig mit einer Vakuumpumpe bzw. dem Gasreservoir verbunden.

Vorzugsweise sind die Eintrags- und Austragsschleusenkammern mittels jeweiliger Verbindungstüren zur Umgebung bzw. zur Behandlungskammer druckdicht abschließbar, beispielsweise mit Hilfe von druckdichten Schiebern oder Klappen. Zum Eintrag bzw. Austrag des Produktes erfolgt jeweils ein Druckausgleich mit der Behandlungskammer über jeweilige, versperrbare Ausgleichsleitungen.

Zur Förderung der Transportbehälter ist der Eintrags- und Austragsschleusenkammer jeweils eine Fördereinrichtung zugeordnet. Die Förderung erfolgt so, daß die Transportbehälter möglichst erschütterungsfrei und ohne größere Beschleunigungen transportiert werden, ohne daß diese verkippen können. Durch diese Maßnahmen wird vorteilhaft sichergestellt, daß keine Produktreste in der Behandlungskammer verbleiben. Vorzugsweise erfolgt die Förderung in Horizontalrichtung.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Fördereinrichtung um ein Förderband, das in Transportrichtung einem in der Behandlungskammer angeordneten Förderband vor- bzw. nachgeordnet ist. Um eine effizientere Überführung des Transportbehälters in die Behandlungskammer hinein bzw. aus dieser heraus zu ermöglichen, weist das Förderband in der Behandlungskammer vorzugsweise eine andere Oberflächenrauhigkeit auf als die Förderbänder der Eintrags- oder Austragsschleusenkammer. Vorzugsweise ist die Oberflächenrauhigkeit des Bandes in der Behandlungskammer größer.

Bei einer anderen Ausführungsform wird der Transportbehälter mittels eines ersten Schiebers auf die Bodenplatte der Eintragsschleusenkammer geschoben und mittels eines weiteren in der Eintragsschleusenkammer angeordneten, längsbeweglichen Schiebers in die Behandlungskammer hineingeschoben. Der Austrag aus der Vorrichtung erfolgt in analoger Weise. Vorteilhaft ist, daß die Höhe der Eintrags- und Austragsschleusenkammer in dieser Ausführungsform sehr gering, in Anpassung an die Maximalhöhe eines Transportbehälters, gewählt werden kann, was Betriebskosten sparen hilft. Als Fördereinrichtungen sind jedoch auch jegliche andere Fördereinrichtungen möglich, wie beispielsweise seitliche Ketten, seitliche Riemen, Schubstangen usw.

In der Behandlungskammer ist zumindest eine Wärmequelle angeordnet, vorzugsweise senkrecht oberhalb der Fördereinrichtung und sich in etwa über die maximale Breite eines Transportbehälters erstreckend. Vorzugsweise wird das Produkt in der Behandlungskammer mittels Mikrowellenstrahlung erwärmt bzw. getrocknet. Die Mikrowellenstrahlung wird in die Behandlungskammer eingekoppelt und mittels eines entsprechend ausgebildeten Endstückes eines Mikrowellenhohlleiters gleichförmig über einen größeren Bereich verteilt, so daß es zu einer möglichst gleichförmigen Behandlung des Produktes kommt. Eintritts- und austrittsseitig schirmen Metallblenden mit einer Durchgangsöffnung für die Fördereinrichtung die Mikrowellenstrahlung nach außen hin praktisch vollständig ab.

Vorzugsweise ist die Behandlungskammer mit Hilfe von Blendeneinrichtungen, wie beispielsweise Metallblechen mit einer Durchgangsöffnung für die Fördereinrichtung, in mehrere Behandlungsabschnitte unterteilt, die hinsichtlich der Mikrowellenstrahlung im wesentlichen entkoppelt sind. Vorteilhaft ist, daß eine gleichzeitige Behandlung mehrerer Transportbehälter oder daß mehrere unterschiedliche Behandlungsschritte in der Kammer und somit ein größerer Durchsatz der Anlage möglich wird.

Vorzugsweise ist im letzten Segment und wahlweise auch im ersten Segment der Behandlungskammer keine Mikrowellenquelle sondern eine andere Wärmequelle, wie beispielsweise eine Infrarot-Wärmequelle, angeordnet, so daß in der Behandlungskammer unter gleichen Druckbedingungen unterschiedliche Verfahrensschritte unmittelbar hintereinander ausgeführt werden können. Vorteilhaft ist ferner, daß aufgrund der Verwendung von Mikrowellen-Blendeneinrichtungen die Verbindungstüren zur Eintrags- oder Austragsschleusenkammer geöffnet werden können, ohne daß die Mikrowellenquelle ausgeschaltet zu werden braucht, sofern die äußersten Türen der Eintrags- und der Austragsschleusenkammer mikrowellendicht sind. Durch den gleichmäßigeren Betrieb wird die Lebensdauer der Mikrowellenquelle erhöht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform schließt sich einer vergleichsweise kurzen, intensiven Mikrowellenbehandlung eine längere Ruhezeit bzw. Verweildauer an, gegebenenfalls unter weiterer Trocknung des Produktes unter anderen Bedingungen. Hierzu ist in der Behandlungskammer eine weitere, separate Fördereinrichtung vorgesehen. Um den Platzbedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu minimieren, werden die Transportbehälter hierzu vorzugsweise in ein Hubfördersystem mit vertikaler Aufwärts- und Abwärtsführung eingebracht, beispielsweise in ein Fördersystem nach dem Paternoster-Prinzip. Die Umlaufgeschwindigkeit des Hubfördersystems ist dabei so bemessen, daß die gewünschte Verweilzeit eingehalten wird. Vorzugsweise erfolgt in der Verweilkammer eine weitere Trocknung mit Hilfe von Infrarot-Wärmequellen, die auf der Innenwand der Verweilkammer angeordnet sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Verweilkammer von der Behandlungskammer über eine druckdichte Tür getrennt, so daß in der Verweilkammer ein anderer Druck aufgebaut werden kann. Damit bei der Überführung des Transportbehälters nur geringe Gasvolumina gepumpt werden müssen, ist hierzu vorzugsweise vor der Verbindungstür eine weitere, kleinvolumige Eintragsschleusenkammer, wie vorstehend beschrieben, vorgesehen.

Um die Materialanforderungen an die Fördereinrichtung der Behandlungskammer hinsichtlich der Mikrowellenbeständigkeit zu verringern, wird bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform statt eines großflächigen Förderbandes eine Fördereinrichtung verwendet, die den Transportbehälter an seinem Rand, vorzugsweise außerhalb des Mikrowellenbereiches bzw. in Bereichen geringer Mikrowellenintensität, berührt und fördert. Hierzu kann beispielsweise der Rand des Transportbehälters verbreitert und auf zwei schmalen, am Rand der Behandlungskammer verlaufenden Förderbändern, Riemen oder Ketten aufliegen, die mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden. Bei einer anderen Ausführungsform liegt der Rand des Transportbehälters auf in Reihe angeordneten Exzenterscheiben auf, die synchron, aber mit unterschiedlichen Phasen angetrieben werden, so daß der Transportbehälter unter geringer Aufwärts- und Abwärtsbewegung in Vorwärtsrichtung transportiert wird. Zur Förderung sind auch andere geeignete Fördereinrichtungen möglich.

Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zu behandelnde Produkt vor Einführung in die Behandlungskammer vorzugsweise zunächst einer geeigneten Vortrocknung unterzogen, beispielsweise einer konvektiven Trocknung auf eine Restfeuchte von bis zu 40%. Anschließend erfolgt die vorstehend beschriebene Behandlung in der Behandlungskammer, in der das Produkt vorzugsweise einer intensiven Mikrowellenstrahlung und anschließend wahlweise einer weiteren Infrarotstrahlung ausgesetzt wird. Durch die Mikrowellenstrahlung kommt es zu einer in die Tiefe gehenden Erwärmung des Produktes. Vorzugsweise wird die Intensität der Mikrowellenstrahlung so eingestellt, daß es bei biologischen Materialien zu einem großvolumigen Zellaufschluß kommt, wie er beispielsweise bei der Aufpuffung von Maiskörnern zu Popkorn bekannt ist.

Im Anschluß an das Aufpuffen erfolgt vorzugsweise eine oberflächennahe Trocknung des Produktes mit Hilfe von Infrarotstrahlung. Beim Austritt aus der Behandlungskammer kann die Restfeuchte bis hinab zu 8% reichen, und beträgt vorzugsweise zwischen 20 und 25%. Je nach den Anforderungen an das Fertigprodukt kann bei der anschließenden Nachtrocknung die Restfeuchte bis hinab zu 2 bis 6% reduziert werden, beispielsweise durch konvektive Trocknung.

In umfangreichen Versuchen an diversen Nahrungsmitteln hat sich herausgestellt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Nahrungsmittel eine Reihe sehr vorteilhafter Eigenschaften aufweisen. Insbesondere weisen so behandelte Nahrungsmittel eine sehr rasche Rehydrierung bei ihrem Verkochen auf, weil das Trockenprodukt aufgrund der Aufpuffung luftig und porös bleibt und so den Eintritt von Wasser erleichtert. Auch die äußere Gestalt der behandelten Nahrungsmittel ist sehr vorteilhaft, da die durch die Trocknung bedingte erhebliche Volumenschrumpfung durch die Aufpuffung zumindest teilweise kompensiert werden kann. Ferner bleibt der Geschmack aufgrund der schonenderen Behandlung nahezu unverändert. Als besonders vorteilhaft hat sich das erfindungsgemäße Verfahren bei der Trocknung von Bananenstücken zu Bananenchips und deren weiterer Verarbeitung zu Bananenpulver herausgestellt, das einen Instantcharakter aufweist.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Trocknung empfindlicher Nahrungsmittel, wie beispielsweise von Bananenstücken, Beerenfrüchten, Pilzen etc., verwendet. Eine weitere bevorzugte Verwendung betrifft die Trocknung von flüssigen oder festen bzw. stückigen Arzneimittelwirkstoffen.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Verweilkammer und Hubfördersystem darstellt;

Fig. 3 ein schematisches Flußdiagramm darstellt, das die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer Vorrichtung mit vor- und nachgeordneten Behandlungsabschnitten zeigt; und

Fig. 4 einen schalenförmigen Transportbehälter mit einigen, beispielhaften Randabschnitten (a) bis (c) darstellt.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt eine zentrale Behandlungskammer 1, eine vorgeordnete Eintragsschleusenkammer 2 sowie eine nachgeordnete Austragsschleusenkammer 3. Eintrags- und Austragsschleusenkammer 2 bzw. 3 sind über jeweilige Eintrittsklappen 5 bzw. 6 und Austrittsklappen 5, bzw. 6' druckdicht relativ zur Umgebung abschließbar. Hierzu sind jeweils Dichtelemente vorgesehen. Die Austrittsklappe 5, und die Eintrittsklappe 6 verschließen auch die Behandlungskammer 1 druckdicht, wobei die Behandlungskammer 1 weitere Klappen, beispielsweise zur Durchführung von Montage- und Wartungsarbeiten, aufweisen kann.

Die Kammern stehen über einem Dreiwegventil 20 sowie weitere Absperrventile 24 bzw. 24' mit einer Vakuumpumpe (32; Fig. 3), einem Kompressor oder einem Gasreservoir mit einem Schutzgas geeigneten Druckes in Verbindung. Die Eintrags- und Austragsschleusenkammern können über Ablaßventile 25 bzw. 25' belüftet werden. Zur Belüftung der Innenkammer 1 kann ein weiteres Ablaßventil vorgesehen sein. Über jeweilige Ausgleichsleitungen 22 bzw. 22' sowie zugeordnete Absperrventile 23 bzw. 23' steht die Eintrags- bzw. Austragsschleusenkammer mit der zentralen Behandlungskammer zum Druckausgleich in Verbindung.

Den Schleusenkammern 2 bzw. 3 ist eine jeweilige Fördereinrichtung 8 bzw. 8' zugeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel als Bandfördereinrichtung ausgebildet ist, die in der jeweiligen Schleusenkammer angeordnet ist. Den Schleusenkammern 2 bzw. 3 vor- bzw. nachgeordnet sind weitere Behandlungsabschnitte und Fördereinrichtungen, wie nachfolgend anhand von Fig. 3 beschrieben wird. In der Behandlungskammer 1 ist eine weitere Fördereinrichtung 9 angeordnet, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Bandförderer mit endseitig nahe den Verbindungstüren angeordneten Umlenkrollen 10 ausgebildet ist. Die Fördereinrichtung 9 kann in zwei unabhängige Fördereinrichtungen unterteilt sein, wie nachfolgend anhand von Fig. 2 beschrieben wird.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die jeweiligen Fördereinrichtungen in Transportrichtung hintereinander angeordnet, wobei die Abstände zwischen den jeweiligen Fördereinrichtungen 8 und 9 bzw. 9 und 8' nicht größer bemessen sind als die Länge eines Transportbehälters 4. Der Abstand zwischen den jeweiligen Fördereinrichtungen ist im wesentlichen durch die Wandstärke der Kammern und der jeweiligen Verbindungsklappen gegeben.

Zur Wärmebehandlung ist in der Behandlungskammer 1 zumindest eine Wärmequelle angeordnet, vorzugsweise oberhalb des Transportbandes 9. Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt hierzu zwei Mikrowellenquellen 15 sowie optional eine weitere Wärmequelle 16 (gestrichelt eingezeichnet), beispielsweise ein Infrarotstrahler. Die Mikrowellengeneratoren können innerhalb der Behandlungskammer 1 angeordnet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich jedoch die Mikrowellengeneratoren außerhalb der Behandlungskammer, auf Atmosphärendruck, wobei die Mikrowellenstrahlung über Hohlleiter geeigneter Formung in die Behandlungskammer 1 eingekoppelt wird. Hierbei wird die Mikrowellenstrahlung durch ein druckfestes, dielektrisches Einkoppelfenster in die Behandlungskammer 1 eingestrahlt. Der Endabschnitt des Hohlleiters ist vorzugsweise so ausgebildet, daß innerhalb eines Behandlungsbereiches eine gleichmäßige Mikrowellenbestrahlung erfolgt, wobei die Breite dieses Bereiches etwa der Breite eines Transportbehälters 4 entspricht. Die Intensität der Mikrowellenstrahlung und die Druckbedingungen werden geeignet gewählt, so daß in der Behandlungskammer keine Glimmentladungen auftreten.

Die in Fig. 1 gezeigte Behandlungskammer 1 ist mit Hilfe von vorzugsweise verschiebbaren Blendeneinrichtungen 17 in mehrere Segmente bzw. Behandlungsabschnitte 13, 11, 12 und 14 unterteilt. Bei den Blenden 17 handelt es sich um Metallbleche mit Schlitzen für die Fördereinrichtung 9 und den Transportbehälter 4. Die eintritts- und austrittsseitigen Blenden sind im Bereich der Durchgangsöffnungen nahe der Fördereinrichtung 9 parallel zur Fördereinrichtung umgebogen, so daß die Ein- und Austrittsbereiche 13 bzw. 14 im wesentlichen mikrowellenfrei sind.

Zur Abschirmung der Mikrowellenstrahlung sind die Behandlungskammer sowie die Schleusenkammern 2 bzw. 3 aus Metallblechen gefertigt. Auch das Material der Transportbehälter sowie zumindest der Fördereinrichtung 9, einschließlich der Rollen 10 und des Bands, ist ebenfalls auf eine möglichst geringe Absorption von Mikrowellenstrahlung ausgelegt. Bevorzugt werden unpolare Materialien, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyethylen (PET). Bevorzugt ist die Innenwandoberfläche eines Transportbehälters mikrogerauht, um ein Anhaften von Produktresten zu unterbinden.

Zur Trocknung wird das zu behandelnde Produkt in vorgeordneten Abschnitten (siehe Fig. 3) aufbereitet und in einen Transportbehälter 4 gleichförmig und mit geeigneter Schichtdicke, beispielsweise 60 mm, eingebracht. Bevor die Eintrittsklappe 5 der Eintragsschleusenkammer 2 geöffnet wird, sorgt ein Absperrventil 25 für einen Druckausgleich mit der Umgebung. Anschließend wird die Eintrittsklappe 5 geöffnet, beispielsweise hochgeschwenkt (wie durch die gestrichelte Linie angedeutet) und der Transportbehälter 4 auf die Fördereinrichtung 8 der Eintragsschleusenkammer 2 überführt. Im Anschluß daran wird die Eintrittsklappe 5 geschlossen und der Druck zwischen Eintragsschleusenkammer 2 und Behandlungskammer 1 durch Öffnen des Absperrventils 23 über die Druckausgleichsleitung 22 ausgeglichen. Im Anschluß daran wird die Austrittsklappe 5, geöffnet und der Transportbehälter 4 durch Betätigen des Förderbandes 8 auf das Förderband 9 der Behandlungskammer 1 überführt. Im Anschluß daran wird die Austrittsklappe 5' der Eintragsschleusenkammer 2 wieder geschlossen und ein neuer Eintragszyklus kann beginnen.

Eine Steuereinheit (nicht gezeigt) stellt bei dieser Ausführungsform sicher, daß niemals beide stirnseitigen Klappen der Schleusenkammern bzw. der Behandlungskammer geöffnet sein können, außer zu Wartungsarbeiten. Vorzugsweise wird die Position des Transportbehälters jeweils über opto-elektronische Sensoren festgestellt und die Öffnung der Klappen sowie der Antrieb der Fördereinrichtungen entsprechend gesteuert. Um die Länge der Schleusenkammern 2 bzw. 3 gering zu halten, werden die jeweiligen Fördereinrichtungen vorzugsweise getaktet betrieben.

Bei einer anderen Ausführungsform ist für die Behandlungskammer 1 eine separate Vakuumpumpe vorgesehen, um dort stabile Druckbedingungen sicherzustellen. Zur Evakuierung der Schleusenkammern ist eine zweite Vakuumpumpe vorgesehen. Die Steuerung der Absperrventile und der Fördereinrichtungen erfolgen analog wie vorstehend beschrieben.

Von dem Eintragsbereich 13 wird der Transportbehälter 4 in Richtung der Wärmebehandlungsabschnitte transportiert. Hierzu läuft das Förderband 9 vorzugsweise kontinuierlich. Unmittelbar im Anschluß an eine Mikrowellenbehandlung in dem zumindest einen Mikrowellenabschnitt 11 kann optional eine weitere Wärmebehandlung beispielsweise mit Hilfe eines Infrarotstrahlers 16 erfolgen oder der Transportbehälter 4 wird zum Ruhenlassen und Abkühlen des Produktes ohne weitere Wärmebehandlung weitertransportiert. Hierzu kann auch der Austragsabschnitt 14 vorgesehen sein. Der Austrag über die Austragsschleusenkammer 3 erfolgt ähnlich wie der Eintrag in die Eintragsschleusenkammer 2.

Nachdem der Transportbehälter 4 den Hauptbehandlungsabschnitt 34 sowie gegebenenfalls nachgeordnete Behandlungsabschnitte (siehe Fig. 3) durchlaufen hat, wird der Transportbehälter vor seiner Wiederzuführung zumindest beim Wechseln des zu behandelnden Produktes gereinigt. Je nach den hygienischen Anforderungen erfolgt die Reinigung entweder rein mechanisch oder der Transportbehälter 4 wird gewaschen, gegebenenfalls desinfiziert oder sterilisiert und vor einer erneuten Beschickung getrocknet. Um den Reinigungsschritt zu erleichtern, wird das zu behandelnde Produkt bei einer bevorzugten Ausführungsform nicht unmittelbar auf den Boden des Transportbehälters 4 aufgebracht, sondern auf ein darüber befindliches Netz mit geeigneter Maschenweite für das feste oder stückige Produkt. Zur Trocknung von Arzneimittelwirkstoffen kann der Transportbehälter 4 und/oder das Netz zum Einweggebrauch bestimmt sein.

Verschiedene Maßnahmen können ergriffen werden, um die Förderung durch den Hauptbehandlungsabschnitt 34 noch effizienter zu gestalten. Zur Erleichterung der Übergabe des Transportbehälters 4 kann die Oberflächenrauhigkeit des Förderbandes in der Behandlungskammer 1 größer sein als in der Schleusenkammer 2 bzw. 3. Vorzugsweise ist die Umlaufgeschwindigkeit der Förderbänder in allen Schleusenkammern größer, um die Übergabe der Transportbehälter zu unterstützen. Ferner können auf den Förderbändern Noppen in geeignetem Abstand angeordnet sein, die dem Rand des Transportbehälters 4 zum Zeitpunkt der Übergabe an ein nachgeordnetes Band einen Vortrieb in Förderrichtung verleihen, indem die Noppen aufgrund der Umlenkung des Förderbandes an den jeweiligen Umlenkrollen aus ihrer senkrechten Normalstellung umgelenkt werden.

Statt eines einzigen großflächigen Förderbandes 9 in der Behandlungskammer können auch zwei an der Wand der Behandlungskammer 1 synchron angetriebene, schmale Förderbänder gleicher Länge vorgesehen sein. Vorzugsweise verlaufen diese Förderbänder in einem Bereich geringerer Mikrowellenintensität, so daß kostengünstigere Materialien verwendet werden können. Alternativ können an den beiden Seitenwänden der Behandlungskammer in Reihe mehrere Exzenterscheiben synchron aber gegenphasig angetrieben vorgesehen sein, welche die Transportbehälter 4 unter leichter Aufwärts- und Abwärtsbewegung weiterfördern. Alternativ können auch seitlich angebrachte Führungsschienen vorgesehen sein, auf denen die Transportbehälter 4 mit Hilfe von nicht dargestellten Taktschiebern weitertransportiert werden. Zur Auflage auf solche Randbereiche kann der obere Rand des Transportbehälters 4 verbreitert sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, insbesondere zur Trocknung von Bananenstücken, ist die Verweilzeit im Abschnitt 12 bzw. 14 in Abwesenheit einer Wärmebehandlung um eine bestimmten Faktor länger als die Dauer der Mikrowellenbehandlung in den Abschnitten 11. Bei einem kontinuierlichen bzw. quasi-kontinuierlichen Betrieb der Anlage muß hierzu die Länge des Abschnittes 12 um den gleichen Faktor länger sein als die Länge der Abschnitte 11, was die Baulänge und damit die Kosten der Vorrichtung nachteilig erhöht. Wenn der Faktor nicht zu groß ist, beispielsweise Faktor 2 bis 3, so kann in dem nachgeordneten Abschnitt 12 eine separate Fördereinrichtung vorgesehen sein, die mindestens um diesen Faktor breiter ist als die Fördereinrichtung 9 im Mikrowellenbehandlungsabschnitt 11. Hierzu ist eine seitliche Ausrichtung der Transportbehälter 4 erforderlich, beispielsweise mit Hilfe eines Arms, der die Transportbehälter alternierend oder zyklisch seitlich verschiebt und auf der separaten Fördereinrichtung positioniert.

Falls dieser Faktor jedoch noch größer ist, beispielsweise Faktor 10 oder größer, so ist bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die weitere Fördereinrichtung als Hubförder-System zur vertikalen Stapelung und zum Transport der Transportbehälter 4 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung ausgelegt. Diese Ausführungsform wird nachfolgend anhand von Fig. 2 beschrieben werden, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile, wie anhand von Fig. 1 bereits erklärt, angeben.

Bei dieser Ausführungsform schließt sich der Behandlungskammer 1 eine Verweilkammer 18 an, die über zusätzliche Eintritts- und Austrittsklappen 7 bzw. 7' zu den benachbarten Kammern abgeschlossen werden kann. Die hierzu erforderliche Steuerung der Fördereinrichtungen erfolgt analog zum beschriebenen Eintrag in die Eintragsschleusenkammer 2. Die Verweilkammer 18 ist ebenfalls über die Verbindungsleitung 21 mit der Vakuumpumpe verbunden und ist zweckmäßig über jeweilige Ausgleichsleitungen mit Absperrventilen zum Druckausgleich mit den benachbarten Kammern 1 bzw. 3 verbunden.

Das vertikale Fördersystem in der Verweilkammer 18 umfaßt eine Anzahl von Rahmen bzw. Flächen zur Halterung eines Transportbehälters 4, welche vorzugsweise in der Art eines Paternosters umlaufen, wobei die Transportbehälter 4 zunächst in Aufwärtsrichtung U und anschließend in Abwärtsrichtung D transportiert werden. Die Hubförderung erfolgt entweder umlaufend nach dem Paternoster-Prinzip oder die Transportbehälter 4 werden auf ein zweites Hubfördersystem D geschoben, wie in Fig. 2 dargestellt. Erreicht der Transportbehälter 4 wiederum die Höhe der Fördereinrichtung 8' in der Austragsschleusenkammer 3, so wird der Transportbehälter 4 in analoger Weise in die Austragsschleusenkammer 3 überführt. Vorzugsweise befindet sich der untere Umkehrbereich des Hubfördersystems in etwa auf der Höhe der benachbarten Fördereinrichtungen.

Die Umlaufgeschwindigkeit bzw. die Verweilzeit in der Verweilkammer 18 kann variiert und so an den Faktor bzw. das Verhältnis zwischen der Mikrowellenbehandlungsdauer zur gewünschten Verweildauer angepaßt werden. Die Umlaufzeiten des vertikalen Fördersystem und der Fördereinrichtung 9 der Behandlungskammer 1 sind aufeinander abgestimmt und stehen vorzugsweise in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander.

In der Verweilkammer 18 ruht das wärmebehandelte Produkt eine vorbestimmte Zeit lang. Alternativ kann jedoch eine weitere Nachtrocknung des Produktes in den Transportbehältern 4 erfolgen, beispielsweise mit Hilfe von Infrarotstrahlern, die entweder an den Seitenwänden der Verweilkammer 18 oder aber oberhalb eines Transportbehälters 4 am darüber befindlichen Transportrahmen zur Halterung des Transportbehälters 4 angebracht werden. Optional kann in der Verweilkammer 18 auch ein anderer Druck als in der Behandlungskammer 1 vorgegeben werden. Hierzu ist in dem Abschnitt 14 der Behandlungskammer 1 eine zusätzliche Schleusenkammer analog zur Eintragsschleusenkammer 2 angeordnet sein, deren Innenvolumen das Gesamtvolumen eines Transportbehälters vorzugsweise nur unwesentlich übersteigt.

Es ist ersichtlich, daß die Verweilkammer 18 bei einem kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Prozeß auch einer Abpufferung von Schwankungen der Fördergeschwindigkeit, etwa im Falle von Betriebsstörungen dienen kann, weil etwa bei einem Stillstand der Fördereinrichtungen 9 oder 8' die Transportbehälter 4 einfach weiter umlaufen können, ohne daß eine weitere Wärmebehandlung erfolgt. Dieses Prinzip kann auch auf die Eintrags- und Austragsschleusenkammern 2 bzw. 3 übertragen werden, indem die Eintrags- bzw. Austragsschleusenkammern 2 bzw. 3 mit einem ähnlichen Hubfördersystem versehen werden. Diese Stapeleinheiten können als Betriebsreserve mit einer zusätzlichen Anzahl von Transportbehältern 4 bestückt werden, die im Falle einer Betriebsstörung, beispielsweise Bandstillstand in einer vorgeordneten Einheit, der jeweils nachgeordneten Einheit weiterhin zugeführt werden. Alternativ kann eine Stapeleinheit zur Beschickung der Behandlungskammer 1 auch auf einmal mit einer Anzahl von Transportbehältern 4 bestückt werden und die Stapeleinheit anschließend als Ganzes in die Eintragsschleusenkammer 2 eingebracht werden, beispielsweise mit Hilfe eines Gabelstaplers. Auf diese Weise braucht die Eintragsschleusenkammer 2 zur Beschickung mit mehreren Transportbehältern 4 nur ein einziges Mal belüftet werden.

Fig. 3 zeigt schließlich ein schematisches Flußdiagramm, um die Abfolge der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erklären. Im Anschluß an die Lagerung oder Lieferung der Rohware wird das Produkt in einer Vorverarbeitungseinheit 31 zur Trocknung geeignet vorbereitet. Beispielsweise werden Früchte vor der Trocknung zunächst gereinigt, geschält und in Stücke geeigneter Größe zerkleinert. Anschließend wird das zu behandelnde Produkt in Transportbehälter geeigneter Abmessung eingebracht. Bevor die Transportbehälter in die vorstehend anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene Hauptbehandlungskammer 34 eingebracht werden, kann eine Vortrocknung erfolgen. Hierzu ist eine Vorbehandlungskammer 33 vorgesehen, in der die Vortrocknung wahlweise mit Hilfe von Infrarotstrahlung oder Mikrowellenstrahlung unter Normaldruck, reduziertem Druck oder erhöhtem Druck erfolgt. Die Vorbehandlungskammer 33 ist ebenso wie die Hauptbehandlungskammer 34 und die Nachbehandlungskammer 35 über Absperrventile und Verbindungsleitungen mit einer Vakuumpumpe 32 bzw. einem Kompressor oder dergleichen verbunden. Die Eintrags- bzw. Austragsschleusenkammer kann in der Vor- bzw. Nachbehandlungskammer angeordnet sein.

Der bereits beschriebenen Trocknung in der Hauptbehandlungskammer 34 kann eine Nachtrocknung ähnlich zur Vortrocknung folgen. Vor- und Nachtrocknung können konvektiv erfolgen, wozu in den Vor- und Nachbehandlungskammern Ventilatoren (siehe Fig. 3) angeordnet sind. Bei den Fördereinrichtungen in den Vor- und Nachbehandlungskammern kann es sich um konventionelle Bandförderer handeln. Im Anschluß daran erfolgt die Weiterverarbeitung des behandelten bzw. getrockneten Produktes zum gewünschten Fertigprodukt, beispielsweise durch weiteres Zerkleinern oder Mahlen in einer Einheit 36, Vermischung mit anderen Produkten und abschließender Verpackung in der Konfektionierungseinheit 37.

Bevorzugt wird das Verfahren zur Herstellung von Bananenchips oder daraus durch Vermahlen hergestelltem Bananenpulver verwendet, wobei Bananen in Bananenstücke zerkleinert und die Bananenstücke zunächst auf eine geeignete Restfeuchte (RF) vorgetrocknet werden, bevor die Bananenstücke für etwa eine Minute mittels Mikrowellenstrahlung getrocknet und aufgepufft werden und anschließend für etwa 9 Minuten in der Behandlungskammer 1ruhen. Anschließend erfolgt eine Nachtrocknung auf eine geeignete Restfeuchte bis hinab zu 2 bis 6%. Vorzugsweise herrscht in der Behandlungskammer ein Druck zwischen etwa 20 mbar und 100 mbar. Aufgrund der Verwendung von Transportbehältern kann die Anlage kontinuierlich und ohne Wartungs- und Reinigungsunterbrechungen betrieben werden. Die Bananenchips bzw. das Bananenpulver bleiben auch ohne Zusatz von Konservierungsstoffen haltbar. Aufgrund der hervorragenden Rehydrierungseigenschaften kann aus dem Bananenpulver durch Wasserzugabe ein natürlich schmeckendes Bananenmus zubereitet werden.

Weitere bevorzugte Verwendungsformen betreffen die Trocknung von Beerenfrüchten, Kartoffelchips oder Pilzen, die sich bei der Trocknung mittels herkömmlicher Anlagen als sehr heikel herausgestellt haben, insbesondere weil es wegen der Berührung mit Teilen der Vorrichtung, wie beispielsweise Förderbändern oder Schließklappen, zu einer Verunreinigung der getrockneten Früchte und zu einer Kontamination mit Bakterien etc. kommt. Aufgrund der erfindungsgemäßen schonenden Behandlungsbedingungen können solche und auch andere Ausgangsprodukte problemlos getrocknet werden.

Durch Variation der Bedingungen bei der Mikrowellenbehandlung, dem anschließenden Ruhen in der Hauptbehandlungskammer 34 und während der Vor- und Nachtrocknung lassen sich eine Vielzahl unterschiedlichster Substanzen bzw. Produkte geeignet trocknen. Bei der Trocknung von Nahrungsmitteln lassen sich die Bedingungen bei der Mikrowellenbehandlung insbesondere so wählen, daß es zu einem geeigneten Zellaufschluß und zu einer Aufpuffung des Produktes kommt, was eine rasche Rehydrierung, beispielsweise beim Verkochen, fördert. Für die meisten Nahrungsmittel gibt es produktspezifische Ruhezeiten im Anschluß an eine Mikrowellenbehandlung, die geeignet, beispielsweise mit Hilfe von einprogrammierten Steuerprogrammen, eingestellt werden können.

Eine weitere bevorzugte Verwendung des Verfahrens betrifft die Trocknung von Arzneimittelwirkstoffen, für die besonders strenge gesetzliche Hygienevorschriften bestehen. Diese Vorschriften können in einfacher Weise eingehalten werden, weil die zu behandelnden Produkte nicht mit einem schwer zu reinigenden Förderband oder mit ähnlichen Fördereinrichtungen in Berührung gelangen, sondern ausschließlich mit vergleichsweise einfach zu reinigenden und zu sterilisierenden Transportbehältern.

Es sei angemerkt, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zur Trocknung von festen, stückigen oder körnigen Substanzen bzw. Produkten, sondern auch zur Trocknung von flüssigen oder pastösen Substanzen eignet. Beispielsweise kann das Verfahren zur Herstellung von Orangensaftpulver eingesetzt werden, wobei in der Vorbehandlungskammer 33 eine intensive Vortrocknung und Eindickung von Orangensaft bzw. Orangensaftkonzentrat, anschließend eine Mikrowellenbehandlung und abschließend eine Nachtrocknung zu einem festen Produkt erfolgt.

Der untere Teil der Fig. 4 zeigt einen Transportbehälter 4, der als Schale mit einem umlaufenden Rand 40 und mit mehreren Führungssäulen 42 ausgebildet ist. Die vertikal stehenden Führungssäulen 42 befinden sich nahe der Eckbereiche, so daß die Führungssäulen 42 in einem quadratischen Grundmuster angeordnet sind. Auf die Führungssäulen 42 wird eine mit passenden Führungslöchern versehene Platte oder ein Netz bzw. ein Sieb aufgesteckt. Sollen mehrere Netze bzw. Platten übereinandergestapelt werden, so dienen zylinderförmige Führungshülsen (nicht gezeigt) als Abstandshalter, deren Höhe auf die übliche Schichtdicke zur Wärmebehandlung abgestimmt ist und beispielsweise zwischen 70 und 80 mm beträgt. Die Höhe des Randes 40 und der Führungssäulen 42 ist so bemessen, daß diese auch bei Stapelung mehrerer Netze bzw. Platten die oberste Platte bzw. das oberste Netz überragen, so daß abschließend ein Netz aufgesteckt werden kann, um das Entweichen der Produkte in der Behandlungskammer, beispielsweise bei der Aufpuffung, zu unterbinden.

Wie in Fig. 4a gezeigt, kann der Rand 40 des Transportbehälters 4 auch vergleichsweise flach ausgebildet oder überhaupt nicht vorhanden sein, falls die zu trocknenden Produkte von alleine auf der Platte bzw. auf dem Netz kleben bleiben. Wie in Fig. 4c gezeigt, kann auch auf die Führungssäule 42 ganz verzichtet werden, wenn der Rand 41 des Behälters beispielsweise abgestuft ausgebildet ist, mit mehreren Auflageflächen 43a, 43b für Platten bzw. Netze mit unterschiedlichen Grundflächen. Auch bei der in Fig. 4b gezeigten Ausführungsform kann auf die Führungssäule 42 verzichtet werden, falls die in dem Transportbehälter 4 zu stapelnden Netze bzw. Platten mit Abstandshaltern geeigneter Höhe versehen sind. Vorzugsweise befindet sich zwischen dem Rand 40, 41 des Transportbehälters und dem Rand der Platte bzw. des Netzes ein ausreichender Spalt, so daß bei der Trocknung aus dem Produkt entweichende Feuchtigkeit wirksam abgeführt werden kann. Bezugszeichenliste 1 Hauptbehandlungskammer

2 Eintragsschleusenkammer

3 Austragsschleusenkammer

4 Transportbehälter

5, 5' Eintritts-/Austrittsklappe der Eintragsschleusenkammer

6, 6' Eintritts-/Austrittsklappe der Austragsschleusenkammer

7 Eintritts-/Austrittsklappe der Verweilkammer

8, 8' Fördereinrichtung der Eintrags-/Austragsschleusenkammer

9 Fördereinrichtung der Hauptbehandlungskammer

10 Umlenkrollen für Fördereinrichtung der Hauptbehandlungskammer

11 Mikrowellenbehandlungsabschnitt

12 weiterer Behandlungsabschnitt (z. B. Infrarot, optional)

13 Eintragsbereich der Hauptbehandlungskammer

14 Austragsbereich der Hauptbehandlungskammer

15 Mikrowellenquelle

16 Infrarotquelle (optional)

17 Mikrowellenblende

18 Verweilkammer mit vertikalem Fördersystem

19

20 Dreiwegventil

21 Vakuum-/Druckleitung

22, 22' Ausgleichsleitung

23, 23' Absperrventil für Ausgleichsleitung

24, 24' Absperrventil für Vakuum-/Druckleitung

25, 25' Auslaßventil

30 Verarbeitungsanlage

31 Vorverarbeitung (Waschen, Schälen, Häckseln, . . .)

32 Vakuumpumpe/Kompressor

33 Vorbehandlung (Vortrocknung → ca. 40% RF)

34 Hauptbehandlung (Puffing → 8-30% RF, vzgwse. 20-25%)

35 Nachbehandlung (Nachtrocknung → 2-6% RF)

36 Mahlen/Häckseln des Fertigproduktes

37 Konfektionierung/Verpackung

40 Rand Transportbehälter

41 Gestufter Rand Transportbehälter

42 Säulenelement Transportbehälter

43a, 43b Auflageflächen auf gestuftem Rand 41


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Trocknung oder Wärmebehandlung von Substanzen bzw. Produkten in einer Behandlungskammer (1), in der ein anderer Druck als Atmosphärendruck vorherrscht, bei dem
    1. (a) die zu behandelnden Produkte in einen Transportbehälter (4) eingebracht werden,
    2. (b) der Transportbehälter (4) in eine Eintragsschleusenkammer (2) eingeführt wird, deren Druck anschließend auf den Druck der Behandlungskammer (1) gebracht wird,
    3. (c) der Transportbehälter (4) in die Behandlungskammer (1) mit einer Hauptfördereinrichtung (9) überführt wird,
    4. (d) das Produkt wärmebehandelt wird, vorzugsweise mittels Mikrowellen- und/oder Infrarotstrahlung (15, 16),
    5. (e) der Transportbehälter (4) in eine Austragsschleusenkammer (3) überführt wird, deren Druck anschließend auf einen anderen Druck gebracht wird, und
    6. (f) der Transportbehälter (4) aus der Austragsschleusenkammer (3) herausgeführt und in die Atmosphäre mit dem anderen Druck gebracht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Überführen des Transportbehälters (4) in die Behandlungskammer (14) und/oder in die Austragsschleusenkammer (3) ein Druckausgleich (22, 22') vorgenommen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zum Überführen des Transportbehälters (4) in die Behandlungskammer (1) bzw. in die Austragsschleusenkammer (3) jeweils eine Verbindungstür (5', 6) der Behandlungskammer (1) geöffnet und wieder geschlossen wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das zu behandelnde Produkt in dem Transportbehälter (4) in mehreren Lagen angeordnet wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wärmebehandlung des Produktes in zwei Schritten erfolgt, wobei beim ersten Schritt das Produkt mit Hilfe von Mikrowellenstrahlung (15) aufgeschlossen bzw. gepufft wird und beim zweiten Schritt oberflächennahe Bereiche des aufgeschlossenen Produktes mit Hilfe von Infrarot- und/oder Mikrowellenstrahlung (16) getrocknet werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wärmebehandlung in der Behandlungskammer (1) unter einem reduzierten Atmosphärendruck, vorzugsweise im Bereich von 20-100 mbar, erfolgt.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Transportbehälter (4) bei einem zweiten Behandlungsschritt in der Behandlungskammer (1) in vertikaler Richtung (U, D) gefördert und hierzu gestapelt werden.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

    in einem der Behandlungskammer (1, 34) vorgeordneten Behandlungsabschnitt (33) eine Vortrocknung des Produktes erfolgt, vorzugsweise bis auf eine Restfeuchte von etwa 40%, und/oder

    in ein einem der Behandlungskammer (1, 34) nachgeordneten Behandlungsabschnitt (35) eine Nachtrocknung des Produktes erfolgt, vorzugsweise bis auf eine Restfeuchte von etwa 2 bis 6%.
  9. 9. Transportbehälter zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher schalenförmig ausgebildet ist.
  10. 10. Transportbehälter nach Anspruch 9, der zumindest ein über dem Boden des Transportbehälters (4) angeordnetes Netz bzw. Sieb aufweist.
  11. 11. Transportbehälter nach Anspruch 10, bei dem das zumindest eine Netz bzw. Sieb lösbar im Transportbehälter (4) angeordnet ist.
  12. 12. Transportbehälter nach Anspruch 10 oder 11, der einen stufenförmigen Rand (41) zur Aufnahme von Netzen oder Netzrahmen mit unterschiedlicher Größe aufweist.
  13. 13. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dessen Boden mit Löchern versehen ist.
  14. 14. Vorrichtung zur Trocknung oder Wärmebehandlung von in Transportbehältern eingebrachten Substanzen bzw. Produkten, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit
    1. - einer Eintragsschleusenkammer (2),
    2. - einer Behandlungskammer (1) mit einer Hauptfördereinrichtung (9) und zumindest einer Wärmequelle (15, 16),
    3. - einer Austragsschleusenkammer (3), und
    4. - einer Druck- oder Vakuumerzeugungseinrichtung (32),
    dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schleusenkammer (2, 3) eine Fördereinrichtung (8, 8') zum Überführen der Transportbehälter (4) mit den zu behandelnden Produkten in die Behandlungskammer (1) hinein oder aus dieser heraus zugeordnet ist und daß jede Schleusenkammer (2, 3) gegen die Umgebungsatmosphäre und die in der Behandlungskammer (1) vorherrschende Atmosphäre druckdicht verschließbar ist.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schleusenkammern (2, 3) zugeordneten Fördereinrichtungen (8, 8') in der Transportrichtung der Hauptfördereinrichtung (9) im wesentlichen hintereinander angeordnet sind.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß alle Fördereinrichtungen (8, 8', 9) umlaufende Bandförderer sind.
  17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauhigkeit der den Schleusenkammern (2, 3) zugeordneten Fördereinrichtungen (8, 8') größer ist als die Oberflächenrauhigkeit der Hauptfördereinrichtung (9).
  18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfördereinrichtung (9) kontinuierlich betrieben wird.
  19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusenkammern (2, 3) jeweils mit der Behandlungskammer (1) über versperrbare Ausgleichsleitungen (22, 22') verbunden sind.
  20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammer (1) in mindestens einen Mikrowellenbehandlungsabschnitt (11) und einen nachgeordneten Behandlungsabschnitt (18) unterteilt ist, die jeweils mit eigenen Fördereinrichtungen versehen sind.
  21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch einen weiteren Eintragsabschnitt (13), der in der Behandlungskammer (1) dem zumindest einen Mikrowellenbehandlungsabschnitt (11) vorgeordnet ist.
  22. 22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammer (1) mit Hilfe von Blendeneinrichtungen (17) in mehrere Abschnitte (13, 11, 12, 14) unterteilt ist, so daß die Abschnitte hinsichtlich einer Mikrowellenstrahlung im wesentlichen entkoppelt sind.
  23. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrichtung im nachgeordneten Behandlungsabschnitt (18) senkrecht (U, D) zur Förderrichtung der Hauptfördereinrichtung (9) verläuft.
  24. 24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgeordnete Behandlungsabschnitt (18) eine Hubfördereinrichtung mit Umlauf in Aufwärts-/Abwärtsrichtung (U, D) aufweist.
  25. 25. Getrocknete Bananenchips, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Bananen vor Einbringung in eine Eintragsschleusenkammer (2) geeignet zerkleinert werden und die Bananen, vorzugsweise ohne Zugabe von Konservierungsstoffen in einer Vorrichtung, wie in einem der Ansprüche 14 bis 24 beansprucht, getrocknet werden.
  26. 26. Bananenpulver, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei
    1. a) Bananen vor Einbringung in eine Eintragsschleusenkammer (2) zerkleinert werden,
    2. b) die zerkleinerten Bananen, vorzugsweise ohne Zugabe von Konservierungsstoffen in einer Vorrichtung (34), wie in einem der Ansprüche 14 bis 24 beansprucht, zu Bananenchips getrocknet werden, und
    3. c) die getrockneten Bananenchips zu Bananenpulver vermahlen werden (36).






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