CH259431A - Spray drying and crystallization apparatus. - Google Patents

Spray drying and crystallization apparatus.

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CH259431A
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D Ans Paul
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D Ans Paul
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/16Evaporating by spraying
    • B01D1/18Evaporating by spraying to obtain dry solids

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  

  
 



  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.
  

 

Claims (1)

REVENDICATION: Appareil de séchage et de cristallisation par pulvérisation, comportant une colonne dans laquelle la matière à sécher est projetée par un organe rotatif sous forme finement divisée dans un courant d'air, caractérisé en ee que les distances respectives entre l'organe rotatif, d'une part, l'entrée et la sortie de l'air, d'autre part, sont réglables, afin de faire varier les conditions du séchage. CLAIM: Apparatus for spray drying and crystallization, comprising a column in which the material to be dried is projected by a rotating member in finely divided form in a stream of air, characterized in that the respective distances between the rotating member, d ' on the one hand, the air inlet and outlet, on the other hand, are adjustable, in order to vary the drying conditions. SOUS-REVENDICATIONS: 1. Appareil suivant la revendication, caractérisé en ce que l'organe rotatif est monté sur un support réglable en hauteur. SUB-CLAIMS: 1. Apparatus according to claim, characterized in that the rotary member is mounted on a height adjustable support. 2. Appareil suivant la revendication, caractérisé en ce que la colonne est constituée par un corps cylindrique dont la hauteur zest au moins approximativement égale au diamètre. 2. Apparatus according to claim, characterized in that the column consists of a cylindrical body whose height is at least approximately equal to the diameter. 3. Appareil suivant la sous-revendication 2, caractérisé en ce que la tubulure d'entrée de l'air est dirigée tangentiellement à la périphérie de la colonne. 3. Apparatus according to sub-claim 2, characterized in that the air inlet pipe is directed tangentially to the periphery of the column. 4. Appareil suivant la sous-revendication 2. caractérisé en ce que la tubulure de sortie de l'air débouche directement dans le corps cylindrique de la colonne. 4. Apparatus according to sub-claim 2. characterized in that the air outlet pipe opens directly into the cylindrical body of the column. 5. Appareil suivant la sous-revendication 4, caractérisé en ce que l'orifice de sortie de l'air est entouré une manchette s'étendant à l'intérieur du corps de la colonne. 5. Apparatus according to sub-claim 4, characterized in that the air outlet orifice is surrounded by a sleeve extending inside the body of the column. 6. Appareil suivant la sous-revendication 5, caractérisé en ce que la hauteur de la manchette est réglable. 6. Apparatus according to sub-claim 5, characterized in that the height of the cuff is adjustable. 7. Appareil suivant la sous-revendication 3, caractérisé en ce que la position en hauteur de l'orifice d'entrée d'air est réglable par le fait que cet orifice est ménagé dans un registre disposé devant l'entrée du canal d'admission d'air dans la colonne et déplaçable verticalement par rapport à cette entrée. 7. Apparatus according to sub-claim 3, characterized in that the height position of the air inlet orifice is adjustable by the fact that this orifice is formed in a register disposed in front of the inlet of the duct. air intake in the column and vertically movable with respect to this inlet.
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