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Schonend trocknen mit dem Schaufeltrockner

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18.09.2008 Abfallmengen reduzieren, Materialien oder Substanzen von 50% Feuchte auf ppm-Werte trocknen oder die Morphologie von Stoffen verbessern – das sind nur einige der Anwendungen des Schaufeltrockners NPD. Neben Erhitzen, Kühlen und Trocknen werden auch Verfahrensschritte wie etwa Sterilisieren, Kristallisieren, Kalzinieren, Beschichten oder das Abreagieren von Stoffen durchgeführt. Pellets, Pasten und Pulver werden schonend, effizient und reproduzierbar bearbeitet. Um dieses breite Anwendungsspektrum bedienen zu können, wird der Trockner wahlweise inert, mit Lösemittelrückgewinnung oder unter Vakuum betrieben.

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Entscheider-Facts Für Anwender


  • Der Schaufeltrockner arbeitet nach dem Prinzip der indirekten Wärmeübertragung, bei der das Produkt nicht unmittelbar mit dem Heiz- bzw. Kühlmedium in Berührung kommt.
  • Die sehr große, produktberührte Kontaktfläche bewirkt einen effektiven Wärmeübergang.
  • Zusätzlich sorgen die ineinandergreifenden Bewegungen der Schaufeln für eine homogene, stetige Durchmischung des Materials.
  • Um ein breites Abwendungsspektrum bedienen zu können, kann der Trockner wahlweise inert, mit Lösemittelrückgewinnung oder unter Vakuum betrieben werden.

Der Schaufeltrockner arbeitet nach dem Prinzip der indirekten Wärmeübertragung, bei der das Produkt nicht unmittelbar mit dem Heiz- bzw. Kühlmedium in Berührung kommt. Eine Hohlwelle, die ebenfalls hohl ausgeführten Schaufeln und der doppelwandige Trog werden wahlweise mit Wasser, Dampf oder Öl erhitzt bzw. gekühlt. Die sehr große, produktberührte Kontaktfläche bewirkt einen effektiven Wärmeübergang. Zusätzlich sorgen die ineinandergreifenden Bewegungen der Schaufeln für eine homogene, stetige Durchmischung des Materials.

Deutlich weniger Energieverlust

Ökonomisch betrachtet hat die Trocknung im Paddle Dryer mehrere Vorteile gegenüber anderen Verfahrensoptionen: Ein Stromtrockner zum Beispiel ist nur für Kurzzeittrocknungen geeignet. Da sich bei diesem Verfahren keine Verweilzeit einstellen lässt, kann er für verweilzeitabhängige Trocknungsaufgaben nicht eingesetzt werden. Ein Fließbetttrockner hat einen höheren Luft- bzw. Gasverbrauch als der Schaufeltrockner und benötigt entsprechend größer dimensionierte Anlagenkomponenten wie beispielsweise Gebläse und Rohrleitungen. Die größere Gasmenge für die Fließbetttrocknung führt dazu, dass mehr Gas mit höherer Temperatur nach der Trocknung an die Umgebung abgegeben wird. Damit ist der Energieverlust für den Schaufeltrockner deutlich geringer als der des Fließbetttrockners.

Zusammenfassend lässt sich feststellen: Die in den Schaufeltrockner eingebrachte Wärmeenergie wird nahezu ausschließlich an das feuchte Produkt abgegeben. Geringer Gasstrom und geringe Oberflächenverluste aufgrund der kompakten Bauweise machen dieses Gerät zur hocheffizienten, energiesparenden Trocknungsalternative.
Ein konkretes Anwendungsbeispiel ist das Trocknen von modifizierter Stärke. Diese spezielle Stärke muss im Gegensatz zu anderen Sorten nicht nur getrocknet, sondern auch auf Temperatur gehalten werden, damit sie die gewünschten Eigenschaften ausbildet. Angepasst an die bereits vorhandene Anlagenkonzeption des Betreibers wurde der Prozess als Batchverfahren ausgelegt.
Nachdem die Stärke getrocknet war, wurde sie für 45min auf Temperatur gehalten. Im Anschluss an diesen Prozessschritt wurde die gesamte Trocknungskammer entleert und gereinigt, um eine Kreuzkontamination mehrerer Varianten dieser Stärke zu vermeiden. Vergleichbar mit dem beschriebenen Verfahren ist eine Anwendung für Weizen. Auch hier wurde der Schaufeltrockner als Reaktor benutzt, um die Gashaltefähigkeit des Weizens abzuschwächen. Bei einem zweiten, ebenfalls reaktiven Prozess wurde Weizenpulver geröstet, um es dann als eine Komponente im Currypulver zu verwenden.
Die Teilsterilisierung von Tiernahrung oder Zuschlagstoffen von Tierfutter stellt eine weitere interessante Herausforderung dar. Vorgegebenes Ziel für die Verarbeitung der Tiernahrung ist es, die Anzahl von Mikroorganismen unter eine kritische Grenze zu senken, indem das Produkt von Umgebungstemperatur auf 75 bis 80 °C erhitzt wird. Um die angestrebte Keimreduzierung zu beschleunigen, wird der Prozess unter konditionierter Atmospäre durchgeführt. Eine entsprechende Anpassung der Schaufeln sorgt außerdem für eine optimale Verweildauer und einen besonders gleichmäßigen Transport des Produkts durch das Gerät. Gute Ergebnisse wurden bereits bei der Sterilisierung von Fischmehl und Weizenstärke erzielt.

Maximale Flexibilität gefordert

Eine häufige Anwendung ist das Trocknen und Kühlen von Aminosäuren oder Proteinen. Da Proteine in einer Vielzahl von Naturprodukten in sehr unterschiedlichen Anordnungen vorliegen, werden mit ihnen zahlreiche Märkte bedient. In der Lebensmittelindustrie gehören dazu unter anderem Süßstoffe, Würzmittel oder Gesundheitsgetränke. Die Vielzahl der Anwendungen erfordert maximale Flexibilität der Prozessführung. So sind im allgemeinen nicht allein Kühlen, Trocknen und Erhitzen wichtige Prozessschritte, sondern ebenso die gleichzeitig erfolgenden Produktveränderungen. Die Aminosäure wird folglich im Schaufeltrockner chemisch verändert oder modifiziert; dadurch kann man ihr gezielt neue Eigenschaften verleihen oder die vorhandenen Eigenschaften ändern.

Ähnlich den Prozessen bei der Verarbeitung von Protein kommt es zu einer Reaktion von Pulvern bei der Behandlung einiger Bestandteile von Instantsuppen. Diese werden mit dem Schaufeltrockner durch ein langsames Rösten so modifiziert, dass sie geschmacksverstärkend wirken. Weitere Lebensmittelmittel, die reaktiv behandelt wurden, sind Senfkörner und Hafergrütze.

Temperatur halten

Zusätzlich zum Trocknen wird die Wärmeübertragerfläche auch für andere temperaturabhängige Verfahren eingesetzt. Materialien werden beispielsweise im Trockner abreagiert oder in ihrer chemischen Struktur verändert. Letzteres kann ein Kristallisationsprozess, aber auch ein Zersetzungsprozess sein. Die anfängliche Struktur des Pulvers wird zerstört – eine auf die Haut reizend wirkende Substanz wird so behandelt, dass die reizende Wirkung verringert oder beseitigt wird, die Wirksamkeit jedoch erhalten bleibt. Reagiert ein Stoff ab, so wird zum Beispiel im Prozess CO2 im Rahmen einer Decarboxylierung abgespalten.

Da der Hauptteil der Wärmeübertragungszone des Trockners aus einer Anordnung von keilförmigen Schaufeln besteht, die sehr dicht und wechselseitig in definiertem Abstand auf der rotierenden Welle befestigt sind, ist die Wärmeübertragung pro Volumeneinheit sehr groß. Aus diesem Grund ist das Gerät sehr kompakt und die benötigte Aufstellungsfläche gering. Die sehr gute und kontinuierliche Durchmischung des Materials, die durch die entgegengesetzte Rotation der Schaufeln und deren keilförmige, schräge Oberflächen entsteht, sowie das beheizte bzw. gekühlte Maschinengehäuse ermöglichen eine homogene Wärmeübertragung an allen produktberührten Flächen.
Das gegenläufige Ineinandergreifen der Schaufeln und ihre Nähe zur Troginnenfläche bewirken eine kontinuierliche Selbstreinigung. Sich aufbauendes und ablagerndes Produkt wird so immer wieder abgelöst und dem Prozess erneut zugeführt. Der Trocknungsablauf und die Verweildauer können einfach kontrolliert und eingestellt werden. Hierbei kann ganz individuell auf die physikalischen Eigenschaften des zu behandelnden Materials eingegangen werden, indem die Anzahl der Wellen oder Schaufeln, die Umdrehungszahl, die Temperatur der Wärmeträger und die Bearbeitungszeit angepasst werden.
Da nur geringe Mengen an Gas für den Prozessablauf im Schaufeltrockner benötigt werden, ist die Staub- und Geruchsentwicklung minimal. Es werden daher keine oder nur sehr kleine Staub- oder Geruchsabscheider eingesetzt.

Aufgrund der kontinuierlichen Durchmischung des Materials durch die entgegengesetzt arbeitenden Schaufeln lassen sich auch viskose Materialien mit sehr hohem Feuchtigkeitsgehalt verarbeiten. Ablagerungen des Produkts in Toträumen und ein daraus folgendes Überhitzen oder Verderben wird konstruktiv verhindert. Die niedrige Drehfrequenz der Schaufeln verhindert Abrasion und damit eine schnelle Abnutzung der Maschinenoberflächen.

Heftausgabe: September 2008

Über den Autor

Wilfried Pieper , Niederlassungsleiter Nara Machinery Europe
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