AT525005B1

AT525005B1 - Vorrichtung zur behandlung eines stueckigen materials und verfahren zur waermeuebertragung

Info

Publication number: AT525005B1
Application number: ATA50296/2021A
Authority: AT
Inventors: Rabensteiner Amadeo; Stanke Klaus; Baunach Michael
Original assignee: Andritz Tech & Asset Man Gmbh
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2023-02-15
Also published as: AT525005A1; WO2022223169A1; EP4211410A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (11) und ein Verfahren zur Behandlung eines stückigen Materials mit einem Gas, wobei das Material in einer Förderrichtung (6) über den Boden (5) und im Kreuzstrom zum Gas geführt ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (5) einen ersten Bereich (8) und einen zweiten Bereich (9) aufweist, der Boden (5) im zweiten Bereich (9) normal zur Förderrichtung (6) versetzt unter dem Boden (5) im ersten Bereichs (8) angeordnet ist, wobei der Boden (5) durch einen mit der Vorrichtung (11) verbundenen Rüttler (10) in Schwingung versetzbar ist. Es wird eine verbesserte Durchmischung des stückigen Materials bei verringertem Energieverbrauch erzielt.

Description

Beschreibung

VORRICHTUNG ZUR BEHANDLUNG EINES STÜCKIGEN MATERIALS UND VERFAHREN ZUR WARMEUBERTRAGUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung eines stückigen Materials mit einem Gas, umfassend zumindest einen Produkteinlass, einen Produktraum, einen Produktauslass, zumindest einen Gaseinlass, zumindest einen Gasauslass und einen Boden, wobei das Material über den Produkteinlass dem Boden im Produktraum zuführbar ist, das Material in einer Förderrichtung über den Boden dem Produktauslass zuführbar ist, der Boden Öffnungen aufweist und Gas über den zumindest einen Gaseinlass durch die Öffnungen im Boden dem Produktraum und weiter dem Gasauslass zuführbar ist, wobei das Material über den Boden im Kreuzstrom zum Gas geführt ist, wobei der Boden als ortsfester Boden ausgeführt ist, der Boden zumindest einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der zweite Bereich dem ersten Bereich unmittelbar in Förderrichtung folgt, der Boden im zweiten Bereichs normal zur Förderrichtung versetzt unter dem Boden im ersten Bereichs angeordnet ist und über einen mit der Vorrichtung verbundenen Rüttler der Boden in Schwingung versetzbar ist. Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung eines stückigen Materials.

[0002] So beschreibt die CN111174533A einen gestuften Vibrationswirbelschichttrockner, mit einem Rührwerk, welches sich vertikal in den Trockenraum des Vibrationswirbelschichttrockners erstreckt und dabei direkt über dem ersten Siebboden des Vibrationswirbelschichttrockners angeordnet ist.

Die CN202204244U betrifft einen Mehrschicht-Turm-Wirbelschichttrockner mit einem drehbaren Überlaufwehr.

[0003] Ein Fließbett erlaubt unter anderem eine effektive Wärmeübertragung zwischen einem stückigen Material und einem Gas, wobei das stückige Material im Gas fluidisiert wird. Eine Vorrichtung zur Ausbildung eines Fließbetts umfasst typischerweise einen Produkteinlass, durch den das stückige Material in die Vorrichtung eingebracht wird und einen Boden, wobei sich über dem Boden im Produktraum das Fließbett aus fluidisiertem Material ausbildet. Der Boden ist typischerweise als Verteilboden ausgebildet, wobei Gas, das über den Gaseinlass der Vorrichtung zugeführt wird, durch Öffnungen des Verteilbodens dem Fließbett bzw. dem Produktraum zugeführt wird. Im Sinne eines kontinuierlichen Betriebs wird kontinuierlich Material über den Produktauslass bzw. Gas über den Gasauslass abgezogen. Ein Fließbett zeichnet sich insbesondere durch den hohen Grad der Durchmischung des stückigen Materials aus. Durch die Steigerung des Gasdurchsatzes über eine Mindestgeschwindigkeit hinaus wird ein fluidisierter Zustand erreicht, in dem das stückige Material Fließeigenschaften ähnlich einer Flüssigkeit hat. Eine Steigerung des Gasdurchsatzes geht mit einer entsprechenden Steigerung der Durchmischung einher. Ein Einbau von Förderelementen in das Fließbett ist nicht angebracht, da das Material durch den fluidisierten Zustand entsprechend vorteilhaft förderbar ist. In einem Fließbett kann daher auf bewegte Einbauten verzichtet werden.

[0004] Vorrichtungen zur Ausbildung eines Fließbetts finden unter anderem Verwendung bei der Trocknung, der Aufheizung oder Kühlung von stückigen Nahrungsmitteln bzw. Nahrungsmittelbestandteilen, wobei an die Verarbeitung von Nahrungsmitteln hohe Anforderungen hinsichtlich der Hygiene geknüpft sind.

[0005] Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Behandlung eines stückigen Materials, die einen guten Wärmeaustausch, im Sinne einer Kühlung oder Aufheizung, und / oder Stoffaustausch, im Sinne einer Trocknung oder Reaktion, erlaubt. Insbesondere die Behandlung von stückigem Material, das schwer fluidisierbar ist - weil beispielsweise das stückige Material zum Verhaken bzw. zum Ausbilden einer verhakten Materialschicht neigt - soll verbessert werden.

[0006] Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung einen Produktraum, in dem das stückige Material behandelt wird. Beispiele für stückiges Material sind Flocken, Plättchen, aber auch Pellets

und Extrudate. Dieses Material ist mitunter schwer fluidisierbar, neigt zum Verhaken und bei Durchströmung mit Luft zum Ausbilden zusammenhängender Materialschichten, die im Extremfall als Ganzes vollständig vom Boden abheben. Flocken, die besonders schwer fluidisierbar sind, haben typischerweise eine Plättchenform mit einer Dicke von < 1mm und einem Durchmesser von 1-30 mm. Die Erfindung kann aber auch vorteilhaft bei einem Material mit Plättchenform mit einer Dicke von 1 - 10 mm, bzw. bei einem zylindrischen Material, wie zum Beispiel Pellets oder Extrudate, mit einem Durchmesser von 0,1-10 mm und einer Länge von 1-100 mm eingesetzt werden. Typischerweise ist der Produktraum vom Boden und einer Haube umschlossen. Der Produktraum umfasst einen ortsfesten Boden und damit sinngemäß einen eingebauten, nicht beweglichen bzw. statischen Boden. Der Boden weist Öffnungen auf und kann beispielsweise als Gasverteilblech ausgeführt sein. Gas, z.B. Luft, wird über den Gaseinlass einer ersten Seite des Bodens zugeführt und weiter durch die Öffnungen im Boden dem Produktraum zugeführt. Das stückige Material wird über den Produkteinlass einer zweiten Seite des Bodens, die der ersten Seite gegenüberliegt, zugeführt und weiter in einer Förderrichtung dem Produktauslass zugeführt. Dabei wird das stückige Material im Kreuzstrom zum Gas geführt, d.h. das durch die Öffnungen des Bodens strömende Gas umströmt das auf dem Boden geführte stückige Material, wobei eine effektive Behandlung im Sinne des obigen Stoffaustausches und/oder Wärmeaustausches erfolgt. Die Verwendung eines ortsfesten Bodens erlaubt das Gas sehr gleichmäßig in den Produktraum einzubringen, ist eine robuste und unkomplizierte Lösung, wobei schlecht zugängliche Bereiche vermieden werden, was hinsichtlich der Hygiene und Reinigbarkeit vorteilhaft ist. Die erfindungsgemäße Kombination des durchströmten ortsfesten Bodens zusammen mit der in Schwingung versetzten Vorrichtung bzw. dem schwingenden Boden hat insofern einen synergistischen Effekt, als dass eine Relativvewegung zwischen Boden und Material in Förderrichtung erzielt wird. Dies ist insbesondere relevant bei schlecht fluidisierbarem Material, welches beispielsweise verhakte Materialschichten ausbildet, da so die verhakte Materialschicht über die Öffnungen im Boden geführt wird, und die Materialschicht gleichmäßig mit dem durch die Öffnungen des Bodens strömenden Gas in Kontakt gebracht wird, was einen effektiveren Stoff- und Wärmeübergang erlaubt. Bei Verwendung endlos umlaufender Förderelemente, wie z.B. Siebe oder perforierte Bänder, würde hingegen keine relative Bewegung der Materialschicht zum Förderelement erfolgen und das Gas durchströmt das Förderelement durch die Öffnungen des Förderelements sowie die Materialschicht, die nicht relativ zum Förderelement bewegt wird, stets an den gleichen Stellen, was eine ungleichmäßige Durchströmung, Wärmeaustausch bzw. Reaktion bedeutet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist weiter mit einem Rüttler verbunden, wodurch der Boden über das Rütteln der Vorrichtung in Schwingung versetzt wird. Eine direkte Verbindung des Bodens mit einem Rüttler ist als Alternative möglich. Somit wird durch den Rüttler entweder die gesamte Vorrichtung oder ein Bereich des Bodens in Schwingung versetzt. Die Verwendung eines Rüttlers hat den Effekt, dass das stückige Material durch die Vibrationen am Boden in Förderrichtung gefördert wird. Dieser Vorteil ist besonders bei einem schlecht fluidisierbaren Material ausgebildet, da ein schlecht fluidisierbares Material beispielsweise zum Ausbilden verhakter Materialschichten neigt und auf einem Boden durch Fluidisierung nicht zufriedenstellend förderbar ist. Geeignete Vibrationsmotoren sind dem Fachmann bekannt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich weiter dadurch aus, dass der Boden zumindest einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der zweite Bereich dem ersten Bereich unmittelbar in Förderrichtung folgt und der Boden des zweiten Bereichs normal zur Förderrichtung versetzt unter dem Boden des ersten Bereichs angeordnet ist. Natürlich kann die Vorrichtung auch so ausgestaltet sein, dass der Boden auch weitere Bereiche aufweist, welche stufenförmig ausgebildet sind. Erfindungsgemäß ist der Boden somit stufenförmig ausgebildet, wobei ein erster Bereich und ein zweiter Bereich über eine Wandung verbunden sind. Die optimale Stufenhöhe ist abhängig vom eingesetzten stückigen Material und der Schichthöhe, wobei vorteilhafterweise eine minimale Fallhöhe des stückigen Materials entsprechend der 1,5-fachen Materialschichthöhe im ersten Bereich des Bodens realisiert wird. So ist eine vorteilhafte Fallhöhe beispielsweise größer 50mm und bevorzugt größer 150mm. Der zweite Bereich des Bodens ist im Wesentlichen parallel zum ersten Bereich des Bodens angeordnet. Die Wandung ist typischerweise normal zu dem ersten und zweiten Bereich des Bodens ausgebildet. Die stufige Ausgestaltung hat den Effekt, dass das stückige Material, das durch den in Schwingung versetzten Boden in Förderrichtung transportiert

wird, beim Übergang aus dem ersten Bereich des Bodens in den zweiten, tieferliegenden Bereich des Bodens über eine Fallhöhe fällt, wobei eine unerwartet effektive Durchmischung bzw. Neuanordnung des stückigen Materials erfolgt. Beispielsweise werden so verhakte Materialschichten aufgebrochen und das verhakte stückige Material wieder vereinzelt. Dadurch wird Material über die gesamte Materialschichthöhe neu verteilt und durchmischt. Dieser Effekt ist bei schlecht fluidisierbarem Material umso stärker ausgebildet, da das schlecht fluidisierbare Material bei Durchströmung mit Gas schlecht bis gar nicht durchmischt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich somit zur Behandlung eines stückigen Materials aus, welches schlecht fluidisierbar ist und beispielsweise zum Verhaken bzw. zum Ausbilden verhakter Materialschichten neigt, da die Vorrichtung unerwarteterweise den guten Stoff- und Wärmeübergang einer Durchströmung ähnlich einem Fließbett, einen kontrollierten Transport des schlecht fluidisierbaren Materials und insbesondere eine effektive Durchmischung des schlecht fluidisierbaren Materials erlaubt.

[0007] Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung frei von bewegten Förderelementen zum Fördern des Materials und frei von bewegten Einbauten zur Vermischung des Materials ist. Der wesentliche Effekt des Produktraums mit durchströmtem, ortsfestem Boden, frei von bewegten Förderelementen bzw. Mischelementen, ist insbesondere der Aspekt der Hygiene. Durch die klar definierten Öffnungen im Boden werden Bereiche vermieden, in denen sich stückiges Material oder Abrieb ansammeln oder anhaften kann. Aus hygienischer Sicht sind endlos umlaufende Förderelemente, wie z.B. Siebe oder perforierte Bänder, oder bewegte Mischvorrichtungen ungeeignet, da diese zur Ansammlung größerer Verschmutzung in Bereichen neigen, welche schlecht zugänglich und schwierig inspizierbar sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit für Anwendungen mit hohen hygienischen Anforderungen, z.B. der Nahrungsmittelindustrie, geeignet. Die Erfindung erfüllt somit hohe Ansprüche hinsichtlich der Hygiene, da keine bewegten Elemente im Produktraum erforderlich sind.

[0008] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung ein Wehr zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich und / oder zwischen dem in Förderrichtung dem Produktauslass vorgelagerten Bereich des Bodens und dem Produktauslass auf. Vorteilhafterweise ist das Wehr in seiner Höhe einstellbar. Das Wehr erlaubt die Materialschichthöhe in dem Bereich des Bodens, der dem Wehr vorgelagert ist, einzustellen. Das Wehr eröffnet den zusätzlichen Vorteil, dass die Wehrhöhe die Fallhöhe des Materials zwischen dem ersten Bereich des Bodens und dem zweiten Bereich des Bodens vergrößert und den Effekt der Durchmischung des Materials beim Fallen vom ersten Bereich in den zweiten Bereich vergrößert.

[0009] In einer günstigen Ausgestaltung der Vorrichtung ist der erste Bereich und der zweite Bereich über eine Wandung verbunden, wobei die Wandung Öffnungen aufweist, über welche Offnungen Gas durch die Wandung in den Produktraum führbar ist. Die Wandung ist typischerweise normal zu dem ersten und zweiten Bereich des Bodens angeordnet. Da die Förderrichtung parallel zu dem Bereich des Bodens ist, ist die Wandung im Wesentlichen normal zur Förderrichtung ausgebildet. Im Bereich der Wandung fällt das stückige Material aus dem ersten Bereich des Bodens in den zweiten Bereich des Bodens, wobei optional ein aus den Öffnungen der Wandung strömendes Gas auf das stückige Material trifft und zusätzlich eine verbesserte Durchmischung des Materials erlaubt.

[0010] In einer vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung weist der Boden an der Unterseite einen zusätzlichen Wärmeüberträger auf. Die Wärmeübertragung zwischen dem Gas und dem stückigen Material erfolgt zum einen direkt zwischen dem Material und dem Gas, aber auch über den Kontakt zwischen dem Boden und dem Material, wobei eine Wärmeübertragung zwischen dem Gas und dem Boden an der dem Material gegenüberliegenden Seite gegeben ist. Durch zusätzliche Wärmeübertrager an der dem Material gegenüberliegenden Seite wird die Wärmeübertragung zwischen dem Material und dem Boden weiter verstärkt. Der zusätzliche Wärmeübertrager ist beispielsweise in der Form von Kanälen an der dem Material gegenüberliegenden Seite des Bodens ausgebildet, wobei die Kanäle von einem gasförmigen oder flüssigen Wärmeträger durchströmt sind.

[0011] Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Be-

handlung eines stückigen Materials mit einem Gas. Das stückige Material wird über den Produkteinlass dem Boden im Produktraum der Vorrichtung zugeführt und auf dem Boden in Förderrichtung zu dem Produktauslass geführt. Der Vorrichtung wird ebenso Gas über den zumindest einen Gaseinlass zugeführt und weiter durch die Öffnungen im Boden im Kreuzstrom zu dem in Förderrichtung auf dem Boden geführten Material in den Produktraum eingebracht. Die erfindungsgemäße Verwendung zeichnet sich dadurch aus, dass das stückige Material aus dem ersten Bereich des Bodens in den zweiten Bereich des Bodens durch Vibration des Bodens gefördert wird und das Material aus dem höherliegenden ersten Bereich des Bodens in den tieferliegenden zweiten Bereich des Bodens fällt. Die Verwendung erlaubt einen guten Wärmeaustausch und / oder Stoffaustausch. Je nach Materialtemperatur bzw. Gastemperatur erfolgt eine Kühlung oder eine Aufheizung des Materials durch das Gas. Analog erfolgt eine Trocknung des Materials bei entsprechendem Zustand des Gases hinsichtlich seiner Temperatur bzw. Feuchtigkeit. Dabei kann die Konditionierung der Luft vorteilhaft sein, beispielsweise die Regelung des Taupunkts des Gases. Die Verwendung ist besonders effektiv bei der Behandlung von schwer fluidisierbarem, stückigem Material, das zum Verhaken neigt, bzw. zur Ausbildung von verhakten Materialschichten. Die Höhe der Materialschicht kann beispielsweise 50-150 mm betragen. Die Förderung des Materials in Förderrichtung durch Vibration des Bodens, wobei das Material durch die vorrichtungsgemäße stufenförmige Ausbildung des Bodens aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich über eine Fallhöhe fällt, führt zu einer starken Durchmischung bzw. Neuanordnung des Materials und hat eine positive Wirkung auf die Behandlung des Materials. Bei einem herkömmlichen Fließbett würde zur Steigerung der Durchmischung der Gasdurchsatz gesteigert werden, was bei einem schlecht fluidisierbaren Material allerdings vornehmlich zu einem verstärkten Austrag von Material mit dem Gas durch den Gasaustritt, zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Gases und damit zu einer ungleichmäßigen Behandlung des Materials mit Gas bzw. zu einem erhöhten Energieverbrauch durch den erhöhten Gasdurchsatz führt. Die erfindungsgemäße Verwendung erlaubt hingegen die Vorteile eines effektiven Stoff- bzw. Wärmeübergangs eines Fließbetts mit einer guten Durchmischung eines eigentlich schwer fluidisierbaren Materials zu kombinieren.

[0012] Die Behandlung eines stückigen Materials mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche ein Wehr mit einer Wehrhöhe zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich und / oder zwischen dem in Förderrichtung dem Produktauslass vorgelagerten Bereich des Bodens und dem Produktauslass aufweist, erlaubt die Schichthöhe des Materials in dem ersten Bereich des Bodens bzw. dem vorgelagerten Bereich des Bodens über die Wehrhöhe des Wehrs einzustellen. Derart kann einfach die Verweilzeit des Materials in den verschiedenen Bereichen des Produktraums eingestellt werden. Das Wehr bietet zusätzlich den Vorteil, dass die Fallhöhe des Materials zusätzlich zu dem Abstand zwischen den durch das Wehr getrennten Bereichen um die Wehrhöhe vergrößert wird.

[0013] Die Durchmischung des stückigen Materials kann beim Fallen aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich des Bodens dadurch gesteigert werden, dass aus den Öffnungen der die Bereiche verbindenden Wandung Gas in den Materialraum eingebracht wird, wobei gegen das fallende Material das Gas gerichtet ist bzw. die aus den Öffnungen der Wandung austretenden Freistrahlen gerichtet sind. Neben der zusätzlichen Behandlung des stückigen Materials in der Fallbewegung kann so insbesondere die Durchmischung des Materials durch Aufbrechen verhakter Materialschichten verbessert werden.

[0014] Entsprechend der Verwendung erfolgt die Behandlung des stückigen Materials durch die Umströmung des Materials mit dem Gas. Ein Wärmeaustausch erfolgt aber auch direkt zwischen dem Material und dem Boden. Letzterer Wärmeaustausch kann zusätzlich gesteigert werden, durch Aufprägen eines zusätzlichen Wärmeübergangs zwischen einzelnen Bereichen des Bodens und einem Wärmeträger, welcher flüssig oder gasförmig sein kann und beispielsweise in Kanälen an der dem Material gegenüberliegenden Seite des Bodens geführt ist.

[0015] Die erfindungsgemäße Verwendung kann vorteilhaft bei der Behandlung von einem schwer fluidisierbaren Material, z.B. Pellets, aber auch Flocken, eingesetzt werden. Flocken wie auch Pellets sind mitunter schwer fluidisierbar, neigen zum Verhaken und bei Fluidisierung zum

Ausbilden ganzer Materialschichten.

[0016] Ein besonders günstiges Anwendungsbeispiel für die Verwendung stellt die Kühlung von Milchflocken dar. So wird bei der Herstellung von Milchpulver typischerweise der Wassergehalt der Milch zunächst in einem Verdampfer unter Ausbildung eines Konzentrats reduziert, wobei das Konzentrat beispielsweise an einem Walzentrockner unter Bildung von Milchflocken weiter getrocknet wird. Derartige Milchflocken haben typischerweise eine Plättchenform und einen Durchmesser von 1-30 mm, eine Dicke von < 1 mm und sind sehr schwer fluidisierbar. Insbesondere neigen Milchflocken zum Verhaken bzw. zur Ausbildung von verhakten Schichten während der Fluidisierung. In einem herkömmlichen Fließbett ist daher nur eine schlechte bis keine Durchmischung gegeben und entsprechend der fehlenden Durchmischung werden die verschiedenen Flocken auch nur sehr ungleichmäßig behandelt. Bei der weiteren Verarbeitung der Milchflocken ist wichtig, dass die Milchflocken vor einer weiteren Zerkleinerung zu Milchpulver, beispielsweise durch Mahlung, gekühlt werden. Eine Behandlung, d.h. eine Kühlung, der Milchflocken erfolgt vorteilhafterweise durch die erfindungsgemäße Verwendung. Durch das Kühlen der Milchflocken wird ein Verkleben der Milchflocken während der Zerkleinerung verhindert, bzw. die Produkteigenschaften, beispielsweise die Lagerstabilität, verbessert.

[0017] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

[0018] Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Behandlung eines stückigen Materials mit einem Gas entsprechend dem Stand der Technik.

[0019] Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung eines stückigen Materials.

[0020] Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung eines stückigen Materials.

[0021] Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Behandlung eines stückigen Materials mit einem Gas in einem Fließbett entsprechend dem Stand der Technik. Das stückige Material wird über den Produkteinlass 1 dem Produktraum 14 der Vorrichtung 11 zugeführt. Der Vorrichtung 11 wird weiter Gas durch zumindest einen Gaseinlass 3 zugeführt, wobei das Gas durch Öffnungen 7 im Boden 5 in den Produktraum 14 strömt. Dabei wird das auf dem Boden 5 befindliche Material durch das aus den Öffnungen 7 des Bodens 5 strömende Gas fluidisiert. Der Boden 5 kann in Bereiche 8,9 ausgestaltet sein, wobei den einzelnen Bereichen 8,9 beispielsweise verschiedene Gaseinlässe 3 zugeordnet sind. Der Abzug des Gases erfolgt über den Gasauslass 4, bzw. der Abzug des behandelten Materials über den Produktauslass 2. Ein Fließbett eignet sich besonders für ein gut fluidisierbares Material. Sodann ist naturgemäß eine gute Durchmischung und Behandlung des Materials gegeben.

[0022] Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung eines stückigen Materials. Wieder wird das stückige Material über den Produkteinlass 1 dem Produktraum 14 der Vorrichtung 11 zugeführt. Der Vorrichtung 11 wird ebenso Gas durch zumindest einen Gaseinlass 3 zugeführt, wobei das Gas durch Öffnungen 7 im Boden 5 in den Produktraum 14 strömt. Dabei ist der Produktraum 14 von dem Boden 5 und einer Haube umschlossen. Der Boden 5, der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung, weist einen ersten Bereich 8 und einen unmittelbar darauffolgenden zweiten Bereich 9 auf. Natürlich können Vorrichtungen 11 auch so ausgestaltet sein, dass der Boden noch weitere Bereiche aufweist. Das stückige Material wird in Förderrichtung 6 auf dem Boden 5 zu dem Produktauslass 2 geführt, wobei das Gas durch die Offnungen 7 im Boden 5 im Kreuzstrom zu dem Material geführt wird. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung 11 mit einem Rüttler 10 verbunden, wodurch die Vorrichtung und der Boden 5 in Schwingung versetzt wird. Durch die Vibration des Bodens 5 wird das Material in Förderrichtung 6, bzw. aus dem ersten Bereich 8 in den zweiten Bereich 9 des Bodens 5 geführt, wobei der Boden 5 stufenförmig ausgebildet ist, sodass der zweite Bereich 9 normal zur Förderrichtung 6 versetzt unter dem Boden 5 des ersten Bereichs 8 angeordnet ist. Erfindungsgemäß fällt das stückige Material aus dem ersten Bereich 8 über eine Fallhöhe in den tieferliegenden zweiten Bereich 9, was eine intensive Durchmischung des Materials zur Folge hat. Die Wandung 13 verbindet den ersten Bereich 8 und den zweiten

Bereich 9 des Bodens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. die Verwendung eignen sich insbesondere zur Behandlung von schwer fluidisierbarem, stückigem Material, d.h. Material, das zum Verhaken neigt, bzw. zur Ausbildung von verhakten Schichten. Durch die stufige Ausgestaltung des Bodens kann eine wesentlich verbesserte Durchmischung bzw. Behandlung des Materials erzielt werden.

[0023] Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung eines stückigen Materials. So ist beispielsweise das optionale Wehr 12 dargestellt, welches eine Wehrhöhe aufweist und zwischen dem ersten Bereich 8 und dem zweiten Bereich 9 und / oder zwischen dem in Förderrichtung 6 dem Produktauslass 2 vorgelagerten Bereich 9 des Bodens 5 und dem Produktauslass 2 angeordnet ist. Das Wehr 12 kann beispielsweise als in der Wehrhöhe verstellbar ausgestaltet sein und erlaubt die Schichthöhe des Materials in dem dem Wehr vorgelagerten Bereich des Bodens 5 über die Wehrhöhe einzustellen. Zudem vergrößert sich die Fallhöhe des Materials um die Wehrhöhe. In Fig. 3 sind ebenso optionale Öffnungen 7 in der Wandung 13 dargestellt. Dabei wird durch die Öffnungen 7 der den ersten Bereich 8 und zweiten Bereich 9 verbindenden Wandung 13 Gas in den Produktraum 14 eingebracht, wobei das Gas bzw. der aus der jeweiligen Offnung 7 austretende Freistrahl gegen das aus dem höherliegenden ersten Bereich 8 in den tieferliegenden zweiten Bereich 9 fallende Material gerichtet ist. Mit der erfindungsgemäßen Verwendung können beispielsweise Milchflocken besonders vorteilhaft gekühlt werden. Dabei sind Milchflocken schwer fluidisierbar, neigen zum Verhaken, bzw. Ausbilden von verhakten Schichten. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine weit bessere Behandlung der Milchflocken, weil bessere Durchmischung, erzielt werden.

[0024] Die vorliegende Erfindung bietet zahlreiche Vorteile. Sie erlaubt eine vorteilhafte Behandlung, weil verbesserte Durchmischung, eines schwer fluidisierbaren, stückigen Materials. Durch die effizientere Behandlung des Materials verringert sich unmittelbar der zur Behandlung erforderliche Materialraum, bzw. die Vorrichtungsgröße / Vorrichtungslänge. Dabei wird die verbesserte Durchmischung ohne eine Erhöhung des Gasdurchsatzes möglich, was energetisch vorteilhaft ist.

[0025] Die Erfindung löst insbesondere das Problem der fehlenden Durchmischung eines schlecht fluidisierbaren Materials in vibrierten Fließbettkühlern, wobei auf bewegte Einbauten in die Materialschicht zur Verbesserung der Durchmischung verzichtet wird. Die Erfindung ist somit auch vorteilhaft bei Anwendungen mit hohen hygienischen Anforderungen, beispielsweise in der Nahrungsmittelindustrie.

BEZUGSZEICHEN

(1) Produkteinlass (2) Produktauslass (3) Gaseinlass

(4) Gasauslass

(5) Boden

(6) Förderrichtung (7) Öffnungen

(8) erster Bereich (9) zweiter Bereich (10) Rüttler

(11) Vorrichtung (12) Wehr

(13) Wandung

(14) Produktraum

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (11) zur Behandlung eines stückigen Materials mit einem Gas, umfassend zumindest einen Produkteinlass (1), einen Produktraum (14), einen Produktauslass (2), zumindest einen Gaseinlass (3), zumindest einen Gasauslass (4) und einen Boden (5), wobei das Material über den Produkteinlass (1) dem Boden (5) im Produktraum (14) zuführbar ist, das Material in einer Förderrichtung (6) über den Boden (5) dem Produktauslass (2) zuführbar ist, der Boden (5) Öffnungen (7) aufweist und Gas über den zumindest einen Gaseinlass (3) durch die Öffnungen (7) im Boden (5) dem Produktraum (14) und weiter dem Gasauslass (4) zuführbar ist, wobei das Material über den Boden (5) im Kreuzstrom zum Gas geführt ist, wobei der Boden (5) als ortsfester Boden (5) ausgeführt ist, der Boden (5) zumindest einen ersten Bereich (8) und einen zweiten Bereich (9) aufweist, wobei der zweite Bereich (9) dem ersten Bereich (8) unmittelbar in Förderrichtung (6) folgt, der Boden (5) im zweiten Bereichs (9) normal zur Förderrichtung (6) versetzt unter dem Boden (5) im ersten Bereichs (8) angeordnet ist und über einen mit der Vorrichtung (11) verbundenen Rüttler (10) der Boden (5) in Schwingung versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (11) frei von bewegten Förderelementen zum Fördern des Materials und frei von bewegten Einbauten zur Vermischung des Materials ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Boden (5) weitere stufenförmig ausgebildete Bereiche umfasst.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Wehr (12) ausgebildet ist zwischen dem ersten Bereich (8) und dem zweiten Bereich (9) und / oder zwischen dem in Förderrichtung (6) dem Produktauslass (2) vorgelagerten Bereich des Bodens und dem Produktauslass (2).

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (8) und der zweite Bereich (9) über eine Wandung (13) verbunden sind und die Wandung (13) Öffnungen (7) aufweist, über welche Öffnungen (7) Gas durch die Wandung (13) in den Produktraum (14) führbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Wandung (13) im Wesentlichen normal zur Förderrichtung (6) ausgerichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Boden (5) an der Unterseite einen zusätzlichen Wärmeüberträger aufweist.

7. Verwendung einer Vorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 2 zur Behandlung eines stückigen Materials mit einem Gas, wobei das stückige Material über den Produkteinlass (1) dem Boden (5) im Produktraum (14) der Vorrichtung (11) zugeführt wird und das Material auf dem Boden (5) in Förderrichtung (6) zu dem Produktauslass (6) geführt wird, wobei der Vorrichtung (11) das Gas über den zumindest einen Gaseinlass (3) zugeführt wird und das Gas weiter durch die Öffnungen (7) im Boden (5) im Kreuzstrom zu dem in Förderrichtung (6) auf dem Boden (5) geführten Material in den Produktraum (14) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Material aus dem ersten Bereich (8) des Bodens (5) in den zweiten Bereich (9) des Bodens (5) durch Vibration des Bodens (5) gefördert wird und das Material aus dem höherliegenden ersten Bereich (8) des Bodens (5) in den tieferliegenden zweiten Bereich (9) des Bodens (5) fällt.

8. Verwendung nach Anspruch 7, wobei ein Wehr (12) mit einer Wehrhöhe zwischen dem ersten Bereich (8) und dem zweiten Bereich (9) und / oder zwischen dem in Förderrichtung (6) dem Produktauslass (2) vorgelagerten Bereich des Bodens (5) und dem Produktauslass (2) angeordnet ist und eine Schichthöhe des Materials in dem ersten Bereich (8) des Bodens (5) bzw. dem vorgelagerten Bereich des Bodens (5) über die Wehrhöhe des Wehrs (12) eingestellt wird.

9. Verwendung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der erste Bereich (8) und der zweite Bereich (9) über eine Wandung (13) verbunden sind, die Wandung (13) Offnungen (7) aufweist und

durch die Wandung (13) Gas in den Produktraum (14) eingebracht wird, wobei das eingebrachte Gas gegen das aus dem höherliegenden ersten Bereich (8) des Bodens (5) in den tieferliegenden zweiten Bereich (9) des Bodens (5) fallende Material gerichtet wird.

10. Verwendung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei Wärme zwischen zumindest einzelnen Bereichen des Bodens (5) und einem Wärmeträger übertragen wird.

11. Verwendung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Material aus einem schwer fluidisierbaren Material, z.B. Pellets oder Flocken, gebildet wird.

12. Verwendung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Material aus Milchflocken gebildet wird und die Milchflocken durch das Gas gekühlt werden.

13. Verwendung nach Anspruch 12, wobei die gekühlten Milchflocken nachfolgend zu Milchpulver vermahlbar sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen