Appareil de séchage et de cristallisation par pulvérisation.
La pressente invention se rapporte à un appareil de séchage et de cristallisation par pulvérisation qui comporte une colonne dans laquelle la matière traitée (liquide, semiliquide, suspension, émulsion) est projetée par un organe rotatif sous forme finement divisée dans un courant ascendant d'air qui est chaud ou froid selon qu'il s'agit d'une opération de séchage ou de cristallisation. La matière pulvérisée forme un nuage dans le courant d'air ascendant qui entraîne l'humidité vers le sommet dc lu colonne où il est évacué. tandis que les particules sèches ou les petits cristaux retombent au fond de la colonne.
Lorsque, comme c'est fréquemment le cas, ces appareils sont destinés au séchage de matieres aisément altérables: lait, sang, blanc d'oeuf, etc., il importe d'éviter toute température excessive et il faut aussi qu'en chaque endroit de la colonne il soit maintenu une température appropriée aux conditions requises pour le séchage le plus rapide. Or. il n'est jamais possible, en pratique, de réaliser la. pulvérisation d'une façon parfaite, c'est-àdire < le façon que toutes les particules à sécher aient la même grosseur. Les particules de grosseurs différentes ayant nécessairement des vitesses de chute différentes, il est difficile d'établir et de maintenir un régime correspondant au rendement optimum de l'appareil sécheur.
Dans les cas dc cristallisation, le réglage des conditions qui conviennent le mieux à la matière traitée est souvent aussi délieat.
L'objet de l'invention a pour but de remédier à ces difficultés et de permettre d'obtenir facilement et sûrement le régime convenant le mieux aux conditions requises, quelle que soit la matière traitée, de façon que, dans chaque cas, la matière soit obtenue dans le meilleur état possible. I1 est basé sur l'observation du fait que le régime de fonctionnement de l'appareil est déterminé principalement par l'emplacement de l'organe rotatif par rapport aux orifices d'entrée et de sortie de l'air, la conformation et les dimensions de la colonne ayant aussi une influence sensible.
L'objet de l'invention est caractérisé en ce que les distances qui séparent l'organe rotatif qui sert de pulvérisateur, respectivement de l'entrée et de la sortie du courant d'air sont réglables. A cet effet, dans une forme d'exécution préférée de l'objet de l'invention. l'organe rotatif est monté sur un support réglable; il est ainsi possible de faire varier aisément, suivant les besoins du traitement, les distances que doivent parcourir, d'une part, les particules à sécher, d'autre part, les gouttelettes à évaporer.
Il est généralement avantageux de donner à la colonne une hau- teur égale, ou approximativement égale à son diamètre et de faire entrer l'air chaud tan gentiellement à la périphérie de la colonne, pour qu'il se répartisse également sur toute la section de celle-ci et tourbillonne en s'élevant. La sortie a lieu dans l'axe de la colonne mais, contrairement à ce qui a été proposé antérieurement, l'orifice de sortie débouche directement dans le corps cylindrique de la colonne au lieu d'être raocordé à ee corps par une paroi conique.
On a trouvé, en effet, que cette disposition favorise la séparation des fines particules que l'air évacué tend à entraîner avec lui, ce qui, dans' les. appareils existants, rend souvent nécessaire l'adjonction de chambres encombrantes pour la récupération de ces particules.
Le dessin annexé représente, schématique- ment et à titre d'exemple, l'appareil de séchage objet de l'invention, en coupe verticale (fig. 1) et vu en plan (fig. 2).
La colonne représentée est formée d'un corps cylindrique 1 dont la hauteur est sensiblement égale au diamètre. Dans l'axe de la colonne est monté le disque pulvérisateur creux 2, de forme connue, qui reçoit le liquide à sécher d'un tube axial 3 et le distribue sous forme d'un nuage par ses. ouvertures périphériques. Le disque 2 est porté par un arbre 4 actionné par une turbine ou un moteur électrique 5 entouré par une enveloppe protectrice en tôle 6.
L'ensemble des organes 4, 5, 6 est monté de façon à pouvoir être déplacé en hauteur dans un guide 7 à l'aide d'un vérin 8 ou d'un autre mécanisme approprié
A une petite distance a du fond de la colonne sont ménagés un ou plusieurs eonduits tangentiels d'entrée d'air 9 raccordés à une source d'air chaud. Au sommet de la colonne se trouve l'orifice de sortie 10 qui débouche directement dans le corps cylindrique 1, de façon à laisser subsister autour de lui une sone annulaire 11 qui, en raison du change- ment de direction qu'y subit le courant d'air se dirigeant vers la sortie, favorise la sépa- ration de fines particules qui, sinon, pourraient être entraînées dans la sortie.
Cette action peut encore être accentuée par la présence d'une manchette 12 autour de l'ori- fice 10.
Lorsque l'appareil est en fonctionnement, la matière pulvérisée est débitée par le disque 2 cous forme d'un nuage de particules de grosseurs inégales. Il est désirable, en vue de l'uniformité et de l'efficacité du séchage, de faire en sorte que la durée du trajet des particules qui tombent dans la colonne soit égale à la durée du trajet des gouttelettes entraînées par l'air ascendant.
Ainsi, par exemple dans le cas du séchage diu lait, si la vitesse ascensionnelle de l'air sec est de 0,3 m par seconde, tandis que, suivant la grosseur des particules, leur vitesse de chute varie de 0,1 à 0,4 m/sec, la vitesse effective du mouvement ascendant des particules variera. de 0,2 à -0,1 m/sec. En d'au- tres termes, les plus grosses particules tomberont à une vitesse de 0,1 m/sec de la hauteur du disque 2 par rapport à l'orifice 9, tandis que les particules ou gouttelettes. les plus fines seront entraînées vers le haut à une vitesse de 0,2 m/sec.
Il s'ensuit que les dis tances b et c entre le disque 2 et les orifices 9 et 10 respectivement doivent être dans le rapport de 1 à 2 pour réaliser les conditions les plus favorables.
Ce résultat est aisément atteint grâce au dispositif 8 de réglage de la hauteur du disque 2 dont la manoeuvre permet en tout temps de modifier la position du disque 2, de manière à réaliser les' conditions optima correspondant soit à un changement du régime- de fonctionnement de l'appareil, soit au séchage d'une autre matière.
En dessous de l'orifice d'entrée 9 se trouve la zone morte dont la. hauteur a doit être suffisante pour permettre l'a séparation et le dépôt des particules recueillies dans la colonne.
Bien que dans la description de l'appareil représenté à titre d'exemple on ait envisagé seulement son utilisation comme appareil de séchage, on comprendra que cet appareil convient également à la réalisation d'opérations de cristallisation, le réglage de la position de l'organe rotatif permettant de même de mo .difier les conditions de l'opération de manière à atteindre le résultat ou le rendement cherché.
On pourrait a. aussi régler la position en hauteur de l'orifice d'entrée 9 par rapport à l'organe 2 en le ménageant dans un registre disposé devant l'entrée du canal d'admission d'air dans la colonne, et déplaçable veùicale- ment par rapport à cette entrée. La hauteur de l'orifice de sortie 10 peut être réglée en rendant la manchette 12 mobile verticalement dans la paroi supérieure de la colonne 1.
Spray drying and crystallization apparatus.
The present invention relates to a spray drying and crystallization apparatus which comprises a column in which the treated material (liquid, semiliquid, suspension, emulsion) is projected by a rotating member in finely divided form in an ascending stream of air. which is hot or cold depending on whether it is a drying or crystallization operation. The sprayed material forms a cloud in the upward air stream which carries the moisture to the top of the column where it is discharged. while the dry particles or small crystals fall to the bottom of the column.
When, as is frequently the case, these devices are intended for drying easily alterable materials: milk, blood, egg white, etc., it is important to avoid any excessive temperature and it is also necessary that in each place of the column a temperature appropriate to the conditions required for the fastest drying is maintained. However, it is never possible, in practice, to achieve the. spraying in a perfect way, i.e. <so that all the particles to be dried have the same size. The particles of different sizes necessarily having different falling speeds, it is difficult to establish and maintain a regime corresponding to the optimum efficiency of the dryer.
In cases of crystallization, setting the conditions which best suit the material being processed is often also difficult.
The object of the invention is to remedy these difficulties and to make it possible to easily and surely obtain the regime which best suits the conditions required, whatever the material treated, so that, in each case, the material is obtained in the best possible condition. It is based on the observation that the operating speed of the apparatus is determined mainly by the location of the rotary member in relation to the air inlet and outlet ports, the conformation and the dimensions of the column also having a significant influence.
The object of the invention is characterized in that the distances which separate the rotary member which serves as a sprayer, respectively from the inlet and the outlet of the air stream are adjustable. For this purpose, in a preferred embodiment of the object of the invention. the rotary member is mounted on an adjustable support; it is thus possible to easily vary, according to the needs of the treatment, the distances which must be covered, on the one hand, by the particles to be dried, and on the other hand, the droplets to be evaporated.
It is generally advantageous to give the column a height equal to, or approximately equal to, its diameter and to allow the hot air to enter tan gentially at the periphery of the column, so that it is evenly distributed over the entire section of the column. this one and swirls while rising. The outlet takes place in the axis of the column but, contrary to what has been proposed previously, the outlet orifice opens directly into the cylindrical body of the column instead of being connected to the body by a conical wall.
It has been found, in fact, that this arrangement promotes the separation of the fine particles that the exhaust air tends to carry with it, which, in 'the. existing devices often make it necessary to add cumbersome chambers for the recovery of these particles.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, the drying apparatus object of the invention, in vertical section (fig. 1) and seen in plan (fig. 2).
The column shown is formed of a cylindrical body 1, the height of which is substantially equal to the diameter. In the axis of the column is mounted the hollow spray disc 2, of known form, which receives the liquid to be dried from an axial tube 3 and distributes it in the form of a cloud by its. peripheral openings. The disc 2 is carried by a shaft 4 actuated by a turbine or an electric motor 5 surrounded by a protective sheet metal casing 6.
All of the members 4, 5, 6 are mounted so that they can be moved in height in a guide 7 using a jack 8 or other suitable mechanism
At a small distance from the bottom of the column are formed one or more tangential air inlet ducts 9 connected to a source of hot air. At the top of the column is the outlet orifice 10 which opens directly into the cylindrical body 1, so as to leave around it an annular sone 11 which, due to the change in direction which the current undergoes therein of air moving towards the outlet, promotes the separation of fine particles which could otherwise be drawn into the outlet.
This action can be further accentuated by the presence of a sleeve 12 around the orifice 10.
When the device is in operation, the pulverized material is delivered by the disc 2 necks forming a cloud of particles of unequal sizes. It is desirable for uniformity and efficiency of drying to ensure that the travel time of the particles falling into the column is equal to the travel time of the droplets entrained by the rising air.
Thus, for example in the case of drying milk, if the speed of rise of the dry air is 0.3 m per second, while, depending on the size of the particles, their speed of fall varies from 0.1 to 0 , 4 m / sec, the effective speed of the upward movement of the particles will vary. from 0.2 to -0.1 m / sec. In other words, the larger particles will fall at a speed of 0.1 m / sec from the height of the disc 2 relative to the orifice 9, while the particles or droplets. the finest will be driven upwards at a speed of 0.2 m / sec.
It follows that the distances b and c between the disc 2 and the orifices 9 and 10 respectively must be in the ratio of 1 to 2 in order to achieve the most favorable conditions.
This result is easily achieved thanks to the device 8 for adjusting the height of the disc 2, the maneuver of which makes it possible at any time to modify the position of the disc 2, so as to achieve the optimum conditions corresponding either to a change in the operating regime. from the appliance or to the drying of another material.
Below the inlet port 9 is the dead zone whose. height a must be sufficient to allow a separation and deposition of the particles collected in the column.
Although in the description of the apparatus shown by way of example only its use as a drying apparatus has been considered, it will be understood that this apparatus is also suitable for carrying out crystallization operations, the adjustment of the position of the rotary member allowing the same to modify the conditions of the operation so as to achieve the desired result or yield.
We could have. also adjust the height position of the inlet orifice 9 relative to the member 2 by placing it in a register placed in front of the inlet of the air inlet channel in the column, and movable vertically by report to this entry. The height of the outlet 10 can be adjusted by making the sleeve 12 vertically movable in the upper wall of the column 1.