PROCESS AND APPARATUS FOR DRYING HEAT-SENSITIVE PRODUCTS HAVING A HIGH INITIAL HUMIDITY

Abstract: The fluidisable products of high initial humidity are dried by the fluidised-bed process, in particular heat-sensitive products such as, for example, casein, lactose, proteins and the like. It is proposed that these products are pre-dried in a first stage by the pneumatic-layer process and then finally dried in a second stage by the fluidised-bed process. In this way, overheating in the pneumatic-layer drier (12, 14) and problems due to inadequate fluidisation on the inlet side of the fluidised-bed drier (10) are avoided.

Description: Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von wärmeempfindlichen Produkten mit hoher Anfangsfeuchte Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von wärmeempfindlichen, im angetrockneten Zustand fluidisierbaren Produkten mit hoher Anfangsfeuchte, wie z.B. Kasein, Lactose, Proteine und dergleichen, im Wirbelschichtverfahren. Die genannten und andere wärmeempfindliche Produkte, die schon bei verhältnismässig geringer tibererwärmung eine unerwünschte qualitative Veränderung, z. B. Verfärbung, erfahren oder an der Apparatur anbacken, werden bisher möglichst schonungsvoll im Wirbelschichtverfahren getrocknet. Das Verfahren ist einstufig, der Trockner ein sogenannter Langzeitrockner, bei dem mit verhältnismässig geringen Luftmengen gearbeitet wird, um das zu trocknende Produkt nur zu fluidisieren, nicht aber im Luftstrom mitzureissen, und verhältnismässig niedrige Lufttemperaturen eingestellt werden, um zu verhindern, dass das Grobkorn hoher Feuchte ungleichmässig trocknet, örtlich überhitzt wird und dadurch verbackt, anbackt oder eine andere Qualitätsminderung erfährt. Dem gleichen Zweck dienen Pendelrechen oder andere zusätzliche Bewegungseinrichtungen in dem als Nass- oder Anstauzone bezeichneten Eingangsbereich des Fliessbetttrockners. Dennoch lässt sich dort das Entstehen von Belägen an den Wänden nicht vermeiden. Da sie Bakterienherde darstellen, ist mindestens einmal täglich eine umständliche und langwierige innere Nassreinigung erforderlich. Ein weiterer Nachteil des bekannten Trocknungsverfahtens unter Einsatz allein eines Fliessbetttrockners, wie er z. B. in der DE-OS 32 46 461 beschrieben ist, besteht darin, dass die in der Praxis unvermeidlichen verhältnismässig starken Schwankungen der Anfangs feuchte durch die Regeleinrichtung des Trockners nur ungenügend ausgeglichen werden können, so dass auch die Restfeuchte innerhalb einer verhältnismässig grossen Schwankungsbreite differiert. Beim Trocknen von PVC ist es nach der DE-OS 25 44 048 auch schon bekannt, einem Wirbelbett-Trockner einen Schwebegastrockner (üblicherweise als Stromtrockner bezeichnet) vorzuschalten. Kunststoffe sind jedoch bei weitem nicht so wärmepfindlich wie die eingangs genannten Produkte. Auch der Feuchtebereich von ca. 30 % auf 4 % beim Vortrocknen ist ein anderer. Schliesslich wäre ein Stromtrockner herkomnlicher Ausführung wegen seiner Verfahrensparameter zur Verwendung bei den oben genannten, besonders wärmeempfindlichen Produkten aus dem Lebensmittelbereich grundsätzlich ungeeignet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trocknungsverfahren der eingangs genannten Art und eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die zu trocknenden Produkte schneller als bisher, aber trotzdem gleichmässiger und mit Desserer Sicherheit gegen teilweise Überhitzung mit ihren oft schädlichen Folgen getrocknet werden können. Vorstehende Aufgabe wird verfahrensmässig dadurch gelöst, dass die Produkte in einer ersten Stufe im Flugschichtverfahren vorgetrocknet und dann in einer zweiten Stufe im Wirbelschichtverfahren fertiggetrocknet werden. Flugschichttrockner, die auch als Flugtrockner oder Turbo-Flyer-Trockner bezeichnet werden, sind Kurzzeittrockner. Sie zerstäuben das zu trocknende Produkt in einem heissen Luftstrom, der die Teilchen mitreisst und sekundenschnell trocknet. Wegen der hohen Lufttemperatur wurde bisher das Flugschichtverfahren zur Trocknung wärmeempfindlicher Produkte nicht in Betracht gezogen. Die praktisch unvermeidlichen Schwankungen der Anfangsfeuchte mussten je nach Einstellung der Trocknungsbedingungen notwendigerweise zu teilweiser Uberhitzung oder ungenügender Trocknung führen. Die überraschend positive Wirkung der Erfindung ist darauf zurückzuführen, dass das Flugschichtverfahren erfindungsgemäss nur zum Vortrocknen benutzt wird. Die Parameter werden dabei so eingestellt, dass das zu trocknende Produkt nach der Vortrocknung einerseits trocken genug ist, um im anschliessenden Wirbelschichtverfahren schon an der Aufgabestelle gleichmässig feinkörnig fluidisiert werden zu können (Vermeidung der Nasszone und ihrer Probleme), andererseits die Restfeuchte nach der Vortrocknung ausreicht, um Hitzeschäden in dieser ersten Verfahrensstufe mit Sicherheit zu vermeiden. Das Wirbelschichtverfahren kann durch das feinkörnig vorgetrocknete Produkt eine grössere Luftmenge durchsetzen, weil sich diese gleichmässig verteilt und alle Teilchen erreicht, damit ebenfalls schneller trocknen und im übrigen seine vorteilhafte Eigenschaft schonender Trocknung und genauer Steuerung voll zur Geltung bringen, da örtlich unterschiedliche Zufälligkeiten beim Übergang vom Grobkorn hoher Feuchte zum gleichmässig fluidisierbaren Feinkorn ausgeschlossen sind. Die Erfindung bietet in bevorzugter Ausführung die Möglichkeit, die Trocknungsbedingungen beim Fertigtrocknen im Wirbelschichtverfahren in Abhängigkeit von der Feuchte nach dem Vortrocknen im Flugschichtverfahren zu steuern, wodurch die Restfeuchte mit sehr guter Genauigkeit konstant gehalten werden kann. Die neue Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht somit aus einem an sich bekannten Fliessbetttrockner, dem ein für sich ebenfalls vorbekannter Flugschichttrockner vorgeschaltet ist. Vorzugsweise werden dabei zwei Flugschichttrockner parallel angeordnet, die wechselweise einzeln dem Fliessbetttrockner vorgeschaltet werden können. Auf diese Weise braucht der Trocknungsprozess beim Reinigen jeweils eines der Flugschichttrockner nicht unterbrochen zu werden. Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Trocknungsanlage näher erläutert. Die gezeigte Anlage besteht im wesentlichen aus einem Fliessbetttrockner 10 und zwei parallel angeordneten Flugschichttrocknern (Turbo-Flugtrocknern) 12 und 14. Letzteren wird das zu trocknende Produkt, z. B. von einem Dekanter kommendes Kasein, wechselweise über jeweils einen Zerkleinerer (Mincer) 16 und ein Einleitrohr 18 zugeführt. Es braucht jeweils nur ein Turbo-Flugtrockner 12 oder 14 in Betrieb zu sein. Die doppelte Anordnung gestattet ununterbrochen Betrieb auch wäh rend der Reinigung eines der beiden Trockner 12 oder 14. Im Beispielsfall haben der Fliessbetttrockner 10 und die Flugschichttrockner 12 und 14 eine gemeinsame Zuluftversorgung.Die Zuluft wird durch ein Ansaugluftfilter 20 angesaugt und konditioniert. Ein erstes Gebläse 22 drückt die Zuluft über einen Erhitzer 24 wahlweise in einen der beiden Flugschichttrockner 12 oder 14. Die Umschaltung zwischen diesen erfolgt mittels zweier Luftklappen 26 und 28 mit pneumatischem Stellantrieb, wobei jeweils eine der Luftklappen geöffnet und die andere geschlossen ist. Der Fliessbetttrockner 10 wird im Beispielsfall in drei getrennten Zonen jeweils separat mit Zuluft versorgt. Ein zweites Gebläse 30 drückt über einen Erhitzer 32 erwärmte Zuluft in die mit 34 bezeichnete Einlasszone und über einen Erhitzer 36 weitere erwärmte Zuluft in die mittlere Zone 38 des Fliessbetttrockners 10. Ein drittes Gebläse 40 fördert über einen Kühler 42 gekühlte Zuluft zur Auslasszone 44 des Fliessbetttrockners. Den teilen Flugschichttrocknern 12 und 14 ist in bekannter Weise jeweils ein Zyklon 46 bzw. 48 zugeordnet. Das in einem der Flug schicnttrockner 12 oder 14 vorgetrocknete Produkt gelangt mit dessin Abluft in den jeweils zugeordneten Zyklon 46 oder 48 und Wird dort abgeschieden, während die Abluft über eine Luftklappe 50 bzw. 52 mit Stellantrieb durch ein Abluftgebläse 54 abgesaugt und über eine weitere Luftklappe 56 mit Stellantrieb zu einem bei 58 angedeuteten Auslass gefördert wird. In ent sprechender Weise wird die Abluft des Fliessbetttrockners 10 durch ein weiteres Abluftgebläse 60 über einen Zyklon 62 abgesaug= und über eine Luftklappe 64 mit Stellantrieb zum Auslass 58 (-nluftfilter nicht gezeigt) gefördert. Die erteilung der Zuluft auf die einzelnen Zonen 34, 38, 44 des Fliessbetttrockners 10 erfolgt mittels Luftklappen 66, 68, 70 mit Stellantrieb. Zwei weitere Luftklappen 72 und 74 steuern die Zufuhr von hinter dem Erhitzer 32 abgezweigter Zuluft zu Vibrationsförderrinnen 76 und 78, welche den Auslass der Zyklone 46 bzw. 48 mit der Produkteintrittsöffnung 80 des Fliessbetttrockners 10 verbinden. Es versteht sich, dass bei Anlagen mit nur einem einzigen Flugschichttrockner auch nur ein Zyklon 46 bzw. 48 und eine einzige Vibrationsförderrinne 76 bzw. 78 vorhanden sind. Die beschriebene Vorrichtung funktioniert wie folgt: Das zu trocknende Produkt hat, wenn es vom Dekanter abfällt, eine Anfangsfeuchte von z.B. 50 bis 70 %. In diesem Zustand ist z. B. Kasein eine feuchtwarme, faserige Masse, ähnlich gemahlenem, feuchten Kokosfleisch. Grobkörnig klumpend fällt dieses Produkt nach der Zerkleinerung im Mincer 16 durch das Einleitrohr 18 auf das mit 82 bezeichnete Turbinenrad des Turbo-Flugtrockners 12 bzw. 14. Das durch einen Antriebsmotor 84 angetriebene Turbinenrad schleudert das darauf fallende Produkt im Kreis nach aussen, während die heisse Zuluft von unten durch einen Anströmboden 86 nach oben strömt. Das vom Turbinenrad feinverteilte Produkt wird vom aufsteigenden heissen Luftstrom mitgerissen und dabei in kürzester Zeit getrocknet. Im Zyklon 46 bzw. 48 wird das getrocknete Produkt dann von der Abluft getrennt, über eine Zellenradschleuse 88 auf eine der Vibrationsförderrinnen 76 oder 78 gegeben und von dieser der Produkteintrittsöffnung 80 des Fliessbetttrockners 10 zur weiteren Trocknung zugeführt. Die Trocknungsbedinnungen im Turbo-Flugtrockner 12 und 14 sind so eingestellt, dass das Produkt danach noch eine Feuchte von etwa 25 bis 40 % hat. Eine Anfangsfeuchte von 70 t wird z. B. auf eine Restfeuchte von 30 % verringert. Wegen dieser verhältnismässig hohen Rest feuchte im feinverteilten Zustand nimmt das Produkt trotz der üblicherweise hohen Lufttemperatur im Turbo Flugtrockner keinen Schaden. Es behält jedoch danach seine feinkörnige Konsistenz bei und gelangt in diesem sofort fluidisierbarem Zustand über die Produkteintrittsöffnung 80 in die Einlasszone 34 des Fliessbetttrockners 10. Dort braucht man jetzt keine Pendelrechen oder anderen Bewegungseinrichtungen mehr, da das von Anfang an fluidisierte Produkt gleichmässig und feinkörnig trocknet und zu seiner Bewegung und ständigen Umwälzung im Fluidatbett allein die durch den mit 90 bezeichneten Anströmboden des Fliessbetttrockners 10 aufsteigende Zuluft ausreicht. Die Einteilung des Fliessbetttrockners in mehrere Trocken- und Kühlzonen 34, 38, 44 gestattet eine sehr genaue Steuerung des Trocknungsvorgangs mit dem Ergebnis, dass örtliche Überhitzungen vermieden werden und an dem mit 92 bezeichneten Produktausfallschacht mit Zellenradschleuse 94 ein sehr gleichmässig getrocknetes Endprodukt erhalten wird. Diesem wird auch diejenige Menge wieder zugeführt, die von der Abluft aus dem Fliessbetttrockner 10 mitgenommen und im Zyklon 62 abgeschieden worden ist. Der zweistufige Aufbau der Anlage mit einem Turbo-Flugtrockner zum Vortrocknen und einem Fliessbetttrockner zum Fertigtrocknen bietet die Möglichkeit, zwischen diesen beiden Stufen durch einen Infrarotfeuchtemesser 96, der vorzugsweise am Auslass des Zyklons 46 bzw. 48 hinter dem Turbo-Flugtrockner 12 bzw. 14 angeordnet ist, ständig die noch vorhandene Feuchte zu messen und in Abhängigkeit von diesem Messergebnis die Betriebsparameter, insbesondere die Luftmenge und Temperatur, des Turbo-Flugtrockners 12 bzw. 14 zu steuern. Die Bedingungen im Fliessbetttrockner 10 können durch in diesem angebrachte Messfühler gesteuert und gegebenenfalls auch durch den Infrarotmesser 96 beeinflusst werden Es versteht sich, dass die gezeigte Anlage mit ihren Komponenten je nach den Bedingungen des Einzelfalls auszugestalten und zu ergänzen ist. So kann z. B. der Fliessbetttrockner nur eine einzige oder auch mehr als die gezeigten drei Zonen mit jeweils unterschiedlicher Luftzufuhr und Temperatur haben. Ausserdem kann der Fliessbetttrockner stationär oder in bekannter Weise als Vibrationsfliessbetttrockner ausgebildet sein. Vorzugsweise hat er einen runden Querschnitt und zur Anpassung an unterschiedliche Produkte einen auszieh- und auswechselbaren Anströmboden. In weiterer bevorzugter Ausführung findet das beschriebene Verfahren bei Unterdruck statt. Der Unterdruck trägt dazu bei, dass das Feuchtgut in die Trockner gesaugt wird. Ausserdem entfallen Komplikationen durch sonst notwendige Druckabschlussorgane. Schliesslich besteht ein besonderer Vorzug des neuen Verfahrens darin, dass bestehende einstufige Trocknungsanlagen mit Fliessbetttrockner zu verhältnismässig niedrigen Kosten auf zweistufigen Betrieb umgestellt werden können, da mit dem schon vorhandenen Fliessbetttrockner auch im vorgeschlagenen zweistufigen Betrieb weitergearbeitet werden kann.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Trocknen von wärmeempfindlichen, im ange trockneten Zustand fluidisierbaren Produkten mit hoher Anfangsfeuchte, z.B. Kasein, Lactose, Proteine und der gleichen, im Wirbelschichtverfahren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Produkte in einer ersten Stufe im Flugschichtverfahren vorgetrocknet und dann in einer zweiten Stufe im Wirbelschichtverfahren fertiggetrocknet werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Produkte im Flug schichtverfahren bis zu einem klumpenfreien, fluidisier baren Zustand vorgetrocknet werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Kasein, Lactose und Pro teine im Flugschichtverfahren bis auf eine Feuchte von etwa 35-40 % bzw. 0,8-1 % bzw. 20-30 % vorgetrocknet werden. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Produkte beim Fertig trocknen im Wirbelschichtverfahren durch mehrere Zonen mit unterschiedlichen Trocknungsbedingungen gefördert werden. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Trocknungsbedingungen beim Vortrocknen und/oder Fertigtrocknen in Abhängigkeit von der Ubergabefeuchte nach dem Vortrocknen gesteuert werden. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einen der Ansprüche 1 bis 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass einem Fliessbetttrockner (10) ein Flugschicht trockner (12, 14) vorgeschaltet ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Fliessbetttrockner (10) parallel zu dem einen Flugschichttrockner (12) ein wechsel weise einschaltbarer zweiter Flugschichttrockner (14) vor geschaltet ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Fliessbetttrockner (10) unter einem Anströmboden (90) in Förderrichtung hinterein ander mit mehreren je für sich an getrennte Trocknungsgas Zufuhrleitungen angeschlossenen Kammern ausgebildet ist, wobei die zu trocknenden Produkte auch auf der Eintrags seite des Anströmbodens (90) ausschliesslich durch das Trocknungsgas bewegbar sind.

Inventors: BRUNNER, RAINER
Applicants: HERMANN WALDNER GMBH & CO.
Application year: 1986
Main classification: F26B20
IPC codes: F26B3, F26B17