Variantenreiche Trockenschränke

Vakuumtrockenschränke besitzen in der Regel einen Innenbehälter, der von außen elektrisch beheizt wird (Abb. 1). Die Wärmeübertragung auf das Trockengut erfolgt also von den Heizelementen auf den Innenbehälter, dann über die Kontaktflächen auf die Einlagen und über das Probengefäß auf das eigentliche Trockengut. Infolge der Vielzahl und der geringen Größe der Kontaktflächen ist die Wärmeübertragung physikalisch begrenzt. Da es aber gerade bei Trocknungsprozessen, aufgrund der ständig nachzuführenden Verdampfungswärme, auf einen sehr guten Wärmeübergang ankommt, geht der Vorteil der raschen Trocknung im Vakuum zum Teil verloren. Auch bei Vakuumtrockenschränken mit an den Innenbehälter angepreßten Einlagen wird dieser Nachteil im besten Fall gemindert, nicht aber beseitigt.

Bei den Vakuumtrockenschränken VT 6060 P und VT 6130 P wird dieser Problematik in der Weise begegnet, daß die Einlagen als Heizplatten ausgebildet sind (Abb. 2). Durch ihren speziellen Aufbau werden sie sehr schnell und gleichmäßig erhitzt und geben ihre Wärme direkt auf das Probengefäß ab. Jede Einlage ist mit einem eigenen Temperatursensor ausgerüstet. Entsprechend dem Wärmebedarf des darauf befindlichen Trockenguts wird so die Temperatur auf dem gewünschten Wert konstant gehalten.

Mit Hilfe des plattenbeheizten Vakuumtrockenschrankes ist es beispielsweise gelungen, die Trocknungszeit für die Feuchtebestimmung von Eiweißpulver in der produktionsbegleitenden Qualitätssicherung von drei Stunden in einem normalen Trockenschrank auf eine halbe Stunde zu reduzieren (Abb. 3).

Eine weitere Optimierung von Trocknungsprozessen im Vakuum, insbesondere bei Pulvern, Granulaten und Kleinteilen, läßt sich durch den Einsatz von Einlegeschalen als Probengefäße erreichen. Mit ihrer Hilfe wird die Fläche der Einlagen optimal ausgenutzt, das heißt die Kontaktfläche, von der Heizplatte zum Probengefäß, wird maximiert. Es erfolgt eine nahezu vollflächige Wärmeübertragung. Weiterhin führt die große Fläche bei gleicher Beschickungsmenge zu einer geringeren Schichtdicke, was ebenfalls die Trocknungszeit verkürzt. Für ein behutsames Belüften nach der Trocknung von Pulvern gibt es serienmäßig ein Feindosierventil.

Die Vakuumtrockenschränke vacutherm 6000 BL trocknen sicher Güter, die mit brennbaren Lösemitteln behaftet sind und deren Dämpfe mit Luft brennbare und explosive Gemische bilden. Die Lösemittelmenge ist hierbei unbegrenzt. Die Geräte sind mit einer Zwangsinertisierungseinrichtung ausgestattet, die bei fehlerhaftem Druckanstieg die Bildung eines explosiven Gemisches verhindert. Zusätzlich werden die Heizungen erst nach Unterschreiten des Mindestzünddruckes freigegeben. Die Prozeßzeiten werden nicht unnötig durch Verminderung der Heizleistung beeinflußt – das bedeutet hohe Qualität bei kurzen Prozeßzeiten.

Alle Modelle der Serie vacutherm 6000 sind durch die Verwendung des hochwertigen Edelstahls 1.4571 (V4A) für die Innenbehälter widerstandsfähig gegen Korrosion (Abb. 4). Auch der Kugelhahn besteht aus Edelstahl, so daß die medienführenden Teile auf der Vakuumseite durchgängig geschützt sind. Das eingebaute Feindosierventil dient nicht nur der kontrollierten Zufuhr eines Inertgases wie zum Beispiel Stickstoff, sondern kann auch zum schonenden Belüften bei Arbeiten mit Pulvern eingesetzt werden. Doppelscheiben aus Sicherheitsglas in der Fronttür machen die Geräte implosionssicher. Bei der Verwendung von Inertgas, das mit Überdruck zugeführt wird, verhindert ein Sicherheitsventil den Aufbau von zu hohen Drücken im Innenbehälter. Die effiziente Wärmeübertragung sorgt für kurze Anlaufzeiten bis zum Erreichen der Arbeitstemperaturen, die je nach Ausführung bei 200 bis 400 °C liegen. Das Innenraumvolumen beträgt wahlweise 25, 53 oder 128 l.

Die Aminosäureanalyse spielt unter anderem in der Futtermittelindustrie eine große Rolle. Die in der Natur weit verbreiteten 2-Aminosäuren (a-Aminosäuren) bilden die Bausteine der Proteine. Nur Pflanzen und Mikroorganismen können alle Aminosäuren aufbauen. Der tierische und menschliche Organismus kann dagegen nur bestimmte Aminosäuren synthetisieren, die restlichen müssen dem Organismus mit der Nahrung zugeführt werden. Die Qualität von Futtermitteln wird mit Hilfe der Aminosäureanalytik kontrolliert sowie im Zusammenhang mit Fütterungsversuchen hinsichtlich der Zusammensetzung optimiert. Die Degussa AG führt für Kunden aus aller Welt Aminosäureanalysen an Futterproben durch. Hierzu war ein spezieller Trockenschrank erforderlich.

Die Aminosäuren in Futtermitteln lassen sich nur nach der Hydrolyse des Eiweißes mit Salzsäure bestimmen. Dazu werden die vorbereiteten Proben mit 6-molarer Salzsäure (entspricht etwa 18%iger Salzsäure) in 50 oder 100 ml Schraubverschlußflaschen auf 110 °C (Siedetemperatur der Salzsäure) in einem Wärmeschrank innerhalb einer Stunde aufgeheizt. Während dieses Vorgangs sind die Flaschen nicht verschlossen, um einen Druckaufbau in den Flaschen und damit ein mögliches Bersten zu verhindern. Anschließend werden die Proben bei 110 °C weitere 23 Stunden in den dann verschlossenen Flaschen bis zum Abschluß der Hydrolyse wärmebehandelt.

Die während der Aufheizphase aus den Flaschen entweichenden Salzsäuredämpfe verursachen in herkömmlichen Wärmeschränken bereits nach kurzer Zeit eine erhebliche Korrosion des Innenbehälters. Normale Türdichtungen widerstehen den Dämpfen nur kurze Zeit und die Motoren von Umlufttrockenschränken fallen sehr schnell den korrosiven Dämpfen zum Opfer.

Daher ist der Innenbehälter des Umlufttrockenschrankes UT 6060 AR (Acid Resistant) nahezu gasdicht und mit einer säurebeständigen Spezialbeschichtung versehen. Die Sensoren für Temperaturregelung und Übertemperaturschutz wurden gekapselt, der Umluftmotor vor einem Angriff der Dämpfe geschützt und eine Spezialdichtung eingesetzt.

Um ein gleichmäßiges und reproduzierbares Beschicken des Wärmeschranks zu gewährleisten, kommen Spezialeinlagen zur Aufnahme und Positionierung der Probenflaschen zum Einsatz. Es lassen sich so in drei Einlagen 36 Flaschen gleichzeitig behandeln (12 Flaschen pro Einlage). Die zeitliche und räumliche Temperaturführung während der Wärmebehandlung im UT 6060 AR ermöglicht eine gleichmäßige Hydrolyse in allen Probeflaschen.

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