Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Zuckerwürfeln gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-C-924 860 bekannt.

Bei der Herstellung von Zuckerwürfeln wird eine Mischung aus Zucker und Wasser in einer Presse zu der gewünschten Form, der gewünschten Größe und dem gewünschten Gewicht gepresst. Üblicherweise beträgt der Wassergehalt ungefähr 1,2%, wobei dies durch Trocknen in einer Trocknungsvorrichtung auf ungefähr 0,4% reduziert wird. Während des Trocknens erreichen die Würfel nicht nur den gewünschten End-Feuchtigkeitsgehalt, sondern auch die gewünschte Härte, so dass sie in Kartons verpackt werden können. Bekannte Trocknungsvorrichtungen sind Heißluft- oder Infrarot-Trocknungsvorrichtungen. Solche Vorrichtungen haben oft einen hohen Energieverbrauch und große Abmessungen; Trocknungsbahnen von 40 Metern sind keine Ausnahme. Wenn bei einer solchen bekannten Trocknungsvorrichtung ein Ausfall auftritt, kühlt sie nur langsam ab, nachdem die Trocknungsvorrichtung deaktiviert wurde. Das führt nicht nur zu Problemen wie der Karamelisierung oder Verfärbung der Zuckerwürfel, sondern auch dazu, dass es länger dauert, bevor die Störung behoben werden kann.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Trocknen von Zuckerwürfeln mit niedrigerem Energieverbrauch zur Verfügung zu stellen, wobei die Vorrichtung auch kompakter ist und wobei außerdem nach der Deaktivierung ein rascheres Abkühlen der Vorrichtung durchgeführt werden kann.

Zu diesem Zweck stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Trocknen von Zuckerwürfeln zur Verfügung, die eine Heizvorrichtung zum Erwärmen und Entfeuchten der Zuckerwürfel, eine Konditionierungsvorrichtung zum Abkühlen und eventuell zum weiteren Entfeuchten der Zuckerwürfel sowie eine Fördervorrichtung zum Fördern der Zuckerwürfel durch die Heizvorrichtung und die Konditionierungsvorrichtung aufweist, wobei die Heizvorrichtung einen Mehrmoden-Mikrowellenhohlraum und mehrere Mikrowellenköpfe umfasst, die durch ihren eigenen Wellenleiter mit dem Mikrowellenhohlraum verbunden sind. Da das Trocknen der Zuckerwürfel durch Mikrowellenenergie erfolgt, die von den Mikrowellenköpfen erzeugt wird, findet im Vergleich zu den bekannten Trocknungsvorrichtungen ein gleichmäßiges Erwärmen des gesamten Zuckerwürfels statt, wobei die meiste Feuchtigkeit aus dem Zuckerwürfel freigesetzt wird, was zwischen 30% und 50% Energie einspart. Zusätzlich kann die Länge des Trocknungswegs auf ungefähr 15% im Vergleich zu Heißluft- und Infrarottrocknung verkürzt werden. Insbesondere deshalb, weil der Mikrowellenhohlraum ein Mehrmoden-Mikrowellenhohlraum ist, d. h., dass eine Vielzahl von Mikrowellenköpfen vorgesehen ist, z. B. bis zu 30 oder mehr, ist es möglich, die erzeugte Energie optimal auf die Zuckerwürfel in dem Mikrowellenhohlraum einzustellen. Ein weiterer Vorteil des Mehrmoden-Mikrowellenhohlraums besteht darin, dass die Verteilung der Feldstärke über die Breite und Länge des Hohlraums sehr gleichmäßig sein kann, so dass daher alle Würfel dieselbe Menge an Energie erhalten, was dazu führt, dass alle Würfel am Ende des Mikrowellenhohlraums die gleiche Temperatur und den gleichen Feuchtigkeitsgehalt haben.

Wenn jeder Wellenleiter an dem Ort des Mikrowellenhohlraums mit Nuten zum Koppeln von Mikrowellenenergie in dem Mikrowellenhohlraum versehen ist, kann aufgrund der Größe, des Winkels der Schrägen und der Position der Nuten zueinander die Feldstärke in dem Mikrowellenhohlraum optimal verteilt werden.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat jeder Mikrowellenkopf eine bestimmte Kapazität, so dass die Feldstärke in dem Mikrowellenhohlraum entsprechend variiert werden kann.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst einen Sensor zum Erfassen der Zahl der Reihen von Zuckerwürfeln, die von der Fördervorrichtung in den Mikrowellenhohlraum gefördert werden, einen Feldstärkenmesser zum Messen der Feldstärke in dem Mikrowellenhohlraum und einen Geschwindigkeitsmesser zum Messen der Fördergeschwindigkeit der Zuckerwürfel, wodurch eine genaue Einstellung und Steuerung des Trocknungsprozesses erzielt wird: Ein in dem Mikrowellenhohlraum angeordneter Feuchtigkeitssensor kann diese Steuerung weiter verbessern.

Einige Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung werden besipielartig auf der Grundlage der Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen und Trocknen von Zuckerwürfeln zeigt;

2 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zeigt, und

3 eine schematische Draufsicht der in 2 gezeigten Heizvorrichtung zeigt.

In 1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen und Trocknen von Zuckerwürfeln schematisch in Seitenansicht gezeigt, wobei diese Vorrichtung einen üblichen Bahnaufbau aufweist. Zucker und Wasser werden auf die übliche Art einer Presse 1 zugeführt, in der der Zucker und das Wasser gemischt werden und in der die Zuckerwürfel zu der richtigen Form, der richtigen Größe und dem richtigen Gewicht gepresst werden. Aus der Presse werden die Zuckerwürfel durch eine Fördervorrichtung 2 zu der Heizvorrichtung 3 gefördert.

Die Heizvorrichtung 3 umfasst einen Mehrmoden-Mikrowellenhohlraum 19 (2) und eine Vielzahl von Mikrowellenköpfen 10 (3). Die Fördervorrichtung 2 fördert die feuchten Zuckerwürfel 13 durch den Mikrowellenhohlraum 19, wo die Zuckerwürfel 13 durch Mikrowellenenergie auf eine Temperatur von ungefähr 75°C erwärmt werden und der größte Teil der Feuchtigkeit aus den Zuckerwürfeln 13 freigesetzt wird. Dadurch erhalten die Zuckerwürfel 13 genug latente Energie, um in einer Konditionierungsvorrichtung 4 (1) den gewünschten End-Feuchtigkeitsgehalt zu erhalten. Nachdem die Zuckerwürfel durch die Konditionierungsvorrichtung 4 gefördert wurden, werden sie durch die Fördervorrichtung 2 zu einer üblichen Verpackungsvorrichtung 5 gefördert, wo die Zuckerwürfel in Kartons o.Ä. verpackt werden. Die Presse 1, die Fördervorrichtung 2 und die Verpackungsvorrichtung 5 werden auf bekannte Art elektrisch angetrieben, wobei die Antriebe aneinander angepasst sind.

Damit so wenig Mikrowellenenergie wie möglich in dem Mikrowellenhohlraum verloren geht, ist die Fördervorrichtung 2 vorzugsweise ein Förderband, das aus synthetischem Material hergestellt ist, dessen dielektrische Eigenschaften so sind, dass das Förderband so wenig Energie verbraucht wie möglich.

Die Heizvorrichtung 3 umfasst eine Vielzahl von Mikrowellenköpfen 10, die durch ihren eigenen Wellenleiter 17 mit dem Mikrowellenhohlraum verbunden sind (3). Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform sind die Wellenleiter horizontal und quer zu der Förderrichtung angeordnet, wobei die Mikrowellenköpfe an den Enden der Wellenleiter angeordnet sind. Alternativ können die Mikrowellenköpfe direkt unter dem Strom der Zuckerwürfel platziert sein, wobei die Mikrowellenköpfe durch vertikale Wellenleiter mit dem Mikrowellenhohlraum verbunden sind. Diese letztgenannte alternative Ausführungsform bietet eine kompaktere Konstruktionsform und eine gute Erwärmung der Zuckerwürfel, die fast unabhängig von der Höhe der Zuckerwürfel ist. Außerdem ist bei der in den Zeichnungen dargestellten beispielartigen Ausführungsform die Anzahl der Mikrowellenköpfe fünf, obwohl in der Praxis bis zu dreißig oder mehr Köpfe verwendet werden können. Die Mikrowellenköpfe sind beispielsweise Industrie-Standard-Köpfe mit einer Kapazität von z. B. 1,2 kW.

Jeder Wellenleiter 17 ist an dem Ort des Mikrowellenhohlraums mit Nuten 18 versehen, um die Mikrowellenenergie in dem Mikrowellenhohlraum zu koppeln. Die Größe der Nuten 18, ihre Position und Positionierung zueinander kann so gewählt werden, dass eine gewünschte Feldstärkenverteilung in dem Mikrowellenhohlraum erzielt wird. Außerdem hat jeder Mikrowellenkopf eine bestimmte Kapazität oder eine unabhängige Kapazitätseinstellung, um die Feldstärke weiter zu verteilen, wie gewünscht.

Da die Mikrowellenköpfe unabhängig einstellbar sind, wird die Wirkung der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen verbessert, insbesondere in Start- und Stoppsituationen. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung gestartet wird, wird der Mikrowellenhohlraum langsam mit Zuckerwürfeln gefüllt. Um einen gleichmäßigen Trocknungsvorgang zu erzielen, werden dementsprechend mehrere Mikrowellenköpfe beim Starten eingeschaltet, oder mehr Kapazität wird von den Mikrowellenköpfen erzeugt. Eine Einstellung dieser Art kann von dem Sensor 12 bei einer bekannten Fördergeschwindigkeit gesteuert werden. Bei einer Stoppsituation, z. B. wenn ein Ausfall auftritt, kann die Energiezufuhr zu den Mikrowellenköpfen sofort abgeschaltet werden, was dazu fährt, dass auch keine Erwärmung stattfindet. Der Mikrowellenhohlraum kühlt dann sofort ab. Probleme wie Karamelisierung oder Verfärbung treten daher nicht auf, und Reparaturen können rasch ausgeführt werden.

In dem Mikrowellenhohlraum 19 sind Mittel vorgesehen, z. B. ein oder mehrere Ventilatoren 14, um Luft aus dem Mikrowellenhohlraum abzuziehen, die Feuchtigkeit aufweist, die bereits aus den Zuckerwürfeln 13 ausgetreten ist. Um die Luftzirkulation zu verbessern, ist das Förderband mit Luftdurchlassöffnungen versehen.

Ein Sensor 12 erfasst die Zahl der Reihen von Zuckerwürfeln, die von dem Förderband 2 in den Mikrowellenhohlraum gefördert werden, ein Feldstärkenmesser 16 misst die Feldstärke in dem Mikrowellenhohlraum 19, und zusammen mit der Geschwindigkeit des Förderbands 2, die von dem Geschwindigkeitsmesser gemessen wird, werden die Mikrowellenköpfe ein- oder ausgeschaltet, um eine Feldstärkenverteilung zu erreichen, die unter den erfassten Umständen wünschenswert ist. Der Vorteil eines Mehrmoden-Mikrowellenhohlraums, der eine solche Einstellung aufweist, im Vergleich zur Verwendung einer großen Mikrowellenquelle liegt darin, dass eine genaue Steuerung des Trocknungsvorgangs erzielt wird. Eine weitere Verbesserung der Steuerung des Trocknungsvorgangs kann erzielt werden, indem der Mikrowellenhohlraum einen Feuchtigkeitssensor aufweist.

Ein weiterer Vorteil eines Mehrmoden-Mikrowellenhohlraums liegt darin, dass eine gleichmäßige Verteilung der Feldstärke über die Breite und Länge des Mikrowellenhohlraums stattfindet, was dazu führt, dass allen Zuckerwürfeln die gleiche Menge an Energie zugeführt wird, so dass am Ende des Mikrowellenhohlraums alle Zuckerwürfel die gleiche Temperatur und den gleichen Feuchtigkeitsgehalt haben. Das führt dazu, dass alle Zuckerwürfel schließlich den gleichen Restfeuchtigkeitsgehalt und die gleiche Härte haben, was wichtig für das Verpacken und weitere Lagern der Zuckerwürfel ist.

Um ein Entweichen von unerwünschter Mikrowellenergie aus der Heizvorrichtung 3 zu verhindern, ist diese mit Schutzvorrichtungen 15 versehen.

Nachdem die Zuckerwürfel den Mikrowellenhohlraum durchlaufen haben, werden sie von dem Förderband zu der und durch die Konditionierungsvorrichtung gefördert, wo die Zuckerwürfel durch Kühlmittel zum Erzeugen einer Luftzirkulation gekühlt werden. Außerdem sichert diese Luft das Abführen der Feuchtigkeit, die aus den Zuckerwürfeln austreten kann. So erhalten die Zuckerwürfel den gewünschten End-Feuchtigkeitsgehalt und die gewünschte Härte.

Wenn die Mikrowellenköpfe durch Luft gekühlt werden, wird diese Luft erwärmt. Diese erwärmte Luft kann durch Röhren in den Mikrowellenhohlraum der Heizvorrichtung geleitet werden. Die Wärmeenergie dieser Luft wird anschließend für ein zusätzliches Erwärmen der Zuckerwürfel verwendet, wobei diese erwärmte Luft auch Feuchtigkeit abführt, die in dem Mikrowellenhohlraum freigesetzt wird, und eine Kondensation in dem Mikrowellenhohlraum verhindert.

Mit der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung wird ein Trocknungsvorgang erzielt, der 85% schneller im Vergleich zu bekannten Trocknungsvorrichtungen ist, bei einer Energieeinsparung von 30 bis 50%. Außerdem wird die Bodenfläche, die die Vorrichtung benötigt, deutlich reduziert.