DE19724055C2 - Einrichtung zur Trocknung schüttfähiger Produkte und Verfahren zur Anwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Trocknung schüttfähiger Produkte innerhalb einer Rotorkammer, in der die schüttfähigen Produkte von einem Rotor mit vertikaler Rotorachse in eine radial-periphere Umwälzung versetzt werden.

Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Anwendung der Einrichtung.

Zur besseren Verständlichkeit werden nachfolgend die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe genauer definiert.

Ein Produkt kann grundsätzlich beliebiger Art sein, soweit es möglich ist, dieses Produkt in eine radial-periphere Umwälzung zu versetzen. Deshalb wird das Produkt auch konkreter als schüttfähiges Produkt bezeichnet. In der Praxis handelt es sich regelmäßig um materialspezifisch homogene Produktteilchen oder um Kerne, auf die in vorher­ gegangenen Verfahrensstufen eine beliebige feuchte Hüll­ schicht aufgebracht wurde. Auch kann die Aufbringung einer feuchten Hüllschicht parallel zur Trocknung erfolgen, derart daß die Hüllschicht während und nach dem Aufbringen sofort getrocknet wird.

Schüttfähige Produkte können dabei alle festen Partikel, Teile oder Elemente sein, die von einem Rotor in eine radial-periphere Umwälzung versetzt werden können, z. B. Granulate, Pellets, Körner, Tabletten, Pillen u. ä. Alle derartigen Produkte können homogen sein, ein Agglomerat oder ein bereits vorher mit einer oder mehreren Schichten versehener Kern sein.

Eine Hüllschicht kann aus einem Stoff bestehen oder aus einem Gemisch mehrerer Stoffe aufgebaut werden.

Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Einrichtungen zur Trocknung von Granulaten oder schütt­ fähigen Produkten bekannt.

Bei den Verfahren der Wirbelbett-Trocknung wird das Pro­ dukt von unten mit einem Trockengas beaufschlagt, derart daß das Produkt aufgewirbelt wird, wobei die Trockenluft die Feuchtigkeit von den Produkten abführt.

Die JP 07047261 A gibt eine Einrichtung zur Behandlung von Teilchen nach der Wirbelbett-Trocknung an, bei der das Trockengas durch eine rotierende horizontale gasdurch­ lässige Scheibe geleitet wird, wobei der Gasdurchlaß im äußeren Bereich größer ist als in Achsnähe. Die Teilchen, die sich oberhalb der Scheibe befinden, werden durch die Rotation der Scheibe radial nach außen bewegt und durch das Trockengas aufgewirbelt.

Zum Umwälzen von Produkten in einer Rotorkammer ist die DE 44 11 058 C2 bekannt. Diese gibt eine Vorrichtung zum Be­ schichten von körnigem Gut, insbesondere zum Beschichten von Saatgut mit Chemikalien wie Beizmittel, an. Die Vor­ richtung weist eine konisch nach oben erweiterte Seiten­ wand eines hochtourig drehenden Mischzylinders auf, der um eine senkrechte Achse drehbar ist. Die flüssigen Chemika­ lien werden über eine Sprühvorrichtung auf das im Misch­ zylinder befindliche körnige Gut aufgesprüht. Zur besseren Durchmischung des körnigen Gutes in der Mischkammer sind an einem Austragring oberhalb des Mischzylinders gebogene Ableitflügel angeordnet, die das Gut umlenken und in den konischen Mischzylinder nach unten zurück leiten. Dabei sind die Ableitflügel derart ausgebildet, daß das körnige Gut vom äußeren oberen Rand des Mischzylinders in das Zentrum umgelenkt werden.

Die Lösungen nach dem Stand der Technik beinhalten alle die Gefahr, daß empfindliche Produkte, bzw. die Kerne mit einer empfindlichen Hüllschicht, welche mindestens zeit­ weise eine feuchte und damit weiche Oberfläche aufweist, derart durch Druck- und Reibungskräfte belastet werden, daß die Produkte oder die Hüllschichten, in unzulässiger Weise beschädigt werden.

Der Erfindung liegt damit als Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Trocknung schüttfähiger Produkte anzuge­ ben, mit der die Produkte schonend und wirksam getrocknet werden können. Des weiteren besteht die Aufgabe darin ein Verfahren zur Anwendung der Einrichtung anzugeben.

Die Erfindung löst die Aufgabe für die Einrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 gekenn­ zeichnet und werden nachstehend zusammen mit der Beschrei­ bung der bevorzugten Ausführung der Erfindung, einschließ­ lich der Zeichnung, näher dargestellt. Die Aufgabe für das Verfahren wird nach Anspruch 5 gelöst.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das zu trock­ nende Produkt in sehr schonender Weise in eine radial- periphere Umwälzung versetzt wird und gleichzeitig ein Trockengas durch flächige Gasdurchlässe im Kegelmantel des Rotors durch das umwälzende Produkt geleitet wird.

Die Bewegungrichtung des Produktes wird durch den Rotor dabei derart beeinflußt, daß die einzelnen Teichen des Produktes radial nach außen und oben bewegt werden und nachfolgend im wesentlichen durch die Schwerkraft auf den Rotor zurückfallen. Nach Anspruch 2 wird dieser Prozeß dadurch verbessert, daß das Produkt mittels pflugartiger Elemente in eine zentrische Richtung umgelenkt wird.

Das Produkt wird dabei sehr wirksam, praktisch an jedem Ort, vom Trockengas umströmt und keinen nachteiligen Druckbelastungen ausgesetzt. Die Art und die Strömungsge­ schwindigkeit des Trockengases sowie dessen Temperatur wird maßgeblich von den spezifischen Bedingungen des jeweiligen Produktes beeinflußt.

Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Einrichtung als Chargenanlage konzipiert, da die Trocknung eine gewisse Zeit erfordert. Es ist aber auch möglich, die Einrichtung als Intervall-Durchlaufanlage zu betreiben. D. h. das zu trocknenden Produkt wird der Rotorkammer in Intervallen durch eine Einlaßöffnung zugeführt und nach entsprechender Prozeßdauer aus einer Auslaßöffnung wieder ausgeschleust.

Dabei hat sich zur Ausschleusung eine Lösung bewährt, bei der in der Wand der Rotorkammer oberhalb des Ringspaltes zwischen dem Rotor und der Rotorkammer mindestens eine Klappe vorhanden ist, die geeignet ist, daß die Produkte, bei geöffneter Stellung der Klappe und bei drehendem Rotor, durch die Zentrifugalkräfte aus der Rotorkammer hinausbewegt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können sehr effektiv und in einfacher schonender Weise empfindliche Produkte getrocknet werden.

Die Produkte, insbesondere empfindliche weiche pastöse Hüllschichten auf Kernen, werden bei der Trocknung nicht wesentliche deformiert und sind in ihrer äußeren Konfigu­ ration von hoher Gleichmäßigkeit.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert. Dabei soll die erfindungsgemäße Einrichtung zur Aufbringung mehrerer Hüllschichten auf Kerne bei gleichzeitiger Trocknung derselben eingesetzt werden.

Die zugehörige Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.

Die im Ausführungsbeispiel als Kerne 7 zu beschichtenden Körner können einerseits von relativ unterschiedlicher Größe sein und des weiteren eine unterschiedlich ausgebil­ dete Form aufweisen. Die Körner können Güter der chemi­ schen Industrie, der Lebensmittel- oder Futtermittelindu­ strie, der Agrartechnik, der Pharmazie o. ä. Industrie­ zweigen sein.

Die fertig beschichteten und getrockneten Körner sollen als Produkt in der Folge beispielhaft einzeln verpackt werden. Dabei besteht das Problem darin, daß in der heuti­ gen modernen Industrie die einzelnen beschichteten Kerne 7 als Produkte, mit modernen Verpackungsmaschinen verpackt werden. Die Verpackungsmaschinen arbeiten dabei mit hoher Geschwindigkeit, was wiederum eine hohe Gleichmäßigkeit der zu verpackenden Produkte erfordert.

Damit die Verpackungsmaschinen die Aufgabe erfüllen kön­ nen, müssen alle einzelnen Produktteilchen die gleiche Außengeometrie aufweisen, sonst kann es passieren, daß sich das einzelne Produkt, der mit einer Hüllschicht versehene Kern 7, in der Verpackungsmaschine verklemmt, wodurch Störungen verursacht werden können.

Bei der Herstellung und Trocknung der Produkte kommt es somit insbesondere darauf an, daß die fertigen Produkte eine sehr einheitliche äußere Geometrie aufweisen. Ins­ besondere bei der abschließenden Trocknung der Produkte darf die Oberfläche nicht beschädigt werden, z. B. müssen Abplatzungen der Hüllschicht durch hohe Druck- oder Schlagbelastungen vermieden werden.

Die Hüllschicht soll im Ausführungsbeispiel beispielhaft aus zwei Schichten bestehen. Die erste innere Schicht soll im wesentlichen die Form und Größe des einzelnen Produktes ausbilden und funktionelle Stoffe beinhalten. Die zweite äußere Schicht soll eine dünne Schutzschicht sein.

Die in der zugehörigen Zeichnung dargestellte erfindungs­ gemäße Einrichtung besteht aus einer Rotorkammer 1 in der zentrisch in einer vertikalen Rotorachse 3 ein Rotor 2 angeordnet ist. Die zum Rotor 2 koaxiale innere Wandung 4 der Rotorkammer 1 bildet mit dem äußeren Rand 5 des Rotors 2 einen Ringspalt 6 aus.

Die Einbringung der zu beschichtenden Kerne 7 in die Rotorkammer 1 auf den Rotor 2 erfolgt im Ausführungsbei­ spiel chargenweise. Die Ausschleusung des fertigen Produk­ tes aus der Rotorkammer 1 erfolgt über eine in der Zeich­ nung nicht dargestellte Klappe in der Wandung 4, oberhalb des äußeren Randes 5 am Rotor 2 bzw. oberhalb des Ring­ spaltes 6. Sobald diese Klappe bei drehendem Rotor 2 geöffnet wird, werden die beschichteten Kerne 7 durch die Fliehkräfte durch die entsprechenden Öffnung nach außen bewegt.

Für die Ausgangsstoffe zum Aufbau der ersten Hüllschicht sind eine exzentrische Zuführung 8 und eine zentrische Zuführung 9 vorhanden. Dabei wird über die exzentrische Zuführung 8 im Ausführungsbeispiel pulverförmige Cellulose und über die zentrische Zuführung 9 ein Methylcellulose als Bindemittel eingebracht.

Die exzentrische Zuführung 8 ist schaufelartig ausgebil­ det, wodurch die pulverförmige Cellulose, auch vorteilhaft beeinflußt durch die Rotationsschwingungen der Rotorkammer 1, linienartig oberhalb des Rotors 2 auf die sich in einer radial-peripheren Umwälzung befindlichen Kerne 7 aufge­ bracht wird. Die zentrische Zuführung 9 weist eine zen­ trisch rotierende Schleuderscheibe 10 auf, durch welche die als Bindemittel eingesetzte Methylcellulose kreisring­ förmig auf die Kerne 7 verteilt wird. Durch Veränderung der Drehzahl der Schleuderscheibe 10, z. B. eine sinusför­ mige Drehzahländerung, kann die praktische Auftrefffläche noch wesentlich vergrößert werden.

Unterhalb des Rotors 2 befindet sich ein Trockengas-Einlaß 11 und mit diesem strömungstechnisch abgestimmt eine Gasblende 12.

Der Rotor 2 weist erfindungsgemäß eine zentrische horizon­ tale Fläche und einen Kegelmantel auf, der zur Rotations­ achse um einen Winkel α von 50° geneigt ist, wobei sich die Stirnfläche des Kegelmantels mit dem größeren Durch­ messer, hier der äußere Rand 5, oben befindet. Der Kegel­ mantel als wesentlicher Teil der Fläche des Rotors 2 be­ steht aus einem stabilen Lochblech 13. Dabei ist es vor­ teilhaft, wenn der Rotor 2 in der Rotorkammer 1 austausch­ bar angeordnet ist, damit, je nach den eingesetzten Kernen 7 bzw. der Endgröße der entsprechenden Produkte, unter­ schiedliche Rotoren 2 mit unterschiedlichen Lochdurch­ messern oder auch Siebgewebe wahlweise zur Verfügung stehen.

Oberhalb des Rotors 2 ist an der Wandung 4 der Rotorkammer 1 in Form eines pflugartigen Elementes ein Umlenkblech 14 angeordnet.

Nachfolgend wird die Erfindung in Funktion näher beschrie­ ben. Nach der Einbringung der Kerne 7 in die Rotorkammer 1 bzw. auf den Rotor 2 wird der Rotor 2 in Rotation ver­ setzt. Dabei werden die Kerne 7 in Richtung der Schräge des Kegelmantels des Rotors 2, welcher im wesentlichen durch das Lochblech 13 gebildet wird, in eine radial­ tangentiale Bewegung versetzt. Die Drehzahl des Rotors 2 wird dabei so gewählt, daß die Kerne 7 bis in eine Höhe umwälzen, die in der Ebene des Umlenkbleches 14 liegt. In der Zeichnung ist diese Ebene als Umlenkebene 15 gekenn­ zeichnet. Die Kerne 7 die nicht mit dem Umlenkblech 14 in Berührung kommen, wälzen in der Nähe der Peripherie des Rotors 2 um. Ein wesentlicher Teil der Kerne 7, der auf das Umlenkblech 14 auftrifft, wird durch dessen pflug­ artige Ausbildung in schonender Weise separiert und in das Zentrum des Rotors 2 umgelenkt. In der Praxis werden je nach Größe des Rotors 2 in vorteilhafter Weise zwei oder mehr Umlenkbleche 14 eingesetzt werden.

Der gesamte sich ausbildende radial-periphere Umwälzprozeß kann über den Durchmesser des Rotors 2 und dessen Drehzahl derart eingestellt werden, daß die Kerne 7 keinen nachtei­ ligen Druck- oder Reibbelastungen ausgesetzt werden.

Mit der Einleitung des radial-peripheren Umwälzprozesses der Kerne 7 wird über den Trockengas-Einlaß 11 als Troc­ kengas warme Luft in die Rotorkammer 1 eingeleitet. Diese strömt über die gesamte Fläche des Lochbleches 13 sowie über den Ringspalt 6 durch den Rotor 2 bzw. an diesem vorbei und umspült die umwälzenden Kerne 7 sehr intersiv, wodurch auf den Kernen 7 vorhandene Feuchtigkeit in effek­ tiver Weise abgeführt wird.

Zum Aufbau der ersten Schicht wird in der Folge über die exzentrische Zuführung 8, die Cellulose und über die zentrische Zuführung 9 die Methylcellulose auf die sich umwälzenden Kerne 7 aufgebracht. Die Mengenverhältnisse werden dabei empirisch derart gewählt, daß die beiden Ausgangsstoffe sehr gut agglomerieren und das Agglomerat die Kerne 7 als Hüllschicht umschließt. Versuche ergaben in überaschender Weise, Daß das Produkt, d. h. die Kerne mit der Hüllschicht, eine außerordentlich hohe Gleichmä­ ßigkeit in der kugeligen Form wie im Durchmesser aufwei­ sen.

Nach Erreichen der technologisch erforderlichen Parameter wird die Zufuhr der Ausgangsstoffe beendet. Der Prozeß der radial-peripheren Umwälzung unter Einwirkung des Trocken­ gases wird weiter fortgesetzt, bis die Hüllschicht den erforderlichen Trockengrad aufweist.

Danach wird durch Umschalten der entsprechenden Zuleitun­ gen über die zentrische Zuführung 9 eine Suspension zur Ausbildung der Schutzschicht als zweite äußere Schicht auf die Kerne 7 mit der ersten Schicht aufgebracht. Die zweite Schicht soll die Kerne allseitig umschließen, aber nur eine geringe Dicke aufweisen. Durch die vorher getrocknete erste Schicht haftet die Suspension sehr gut an den Kernen 7 und der Prozeß dauert nur relativ kurze Zeit. Wie vorher beschrieben, wird auch die zweite Schicht nach Abschalten der Zuführung der Suspension im Strom des Trockengases noch bis zum Erreichen der erforderlichen Restfeuchte getrocknet. Abschließend wird das fertig beschichtete Produkt aus der Rotorkammer 1 ausgeschleust.

Die Einrichtung kann noch in einem relativ weiten Umfang variiert werden. So liegt es selbstverständlich auch im Schutzbereich der Erfindung, wenn das Produkt, nachdem es in einem vorherigen Prozeß, z. B. in einer anderen Ein­ richtung, bereits mit einer Schicht ummantelt wurde und in der vorliegenden Einrichtung nur getrocknet wird.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Trocknung schüttfähiger Produkte mit einer Rotorkammer (1), in der ein Rotor (2) mit ver­ tikaler Rotorachse (3) angeordnet ist, wobei der Rotor (2) eine zentrische horizontale Fläche und mindestens in seinem radial äußeren Drittel einen Kegelmantel aufweist, der zur Rotationsachse (3) um 20° bis 70° geneigt ist, derart daß sich die Stirnfläche des Ke­ gelmantels mit dem größeren Durchmesser oben befindet, und der Kegelmantel mindestens teilweise flächige Gas­ durchlässe in Form von Lochungen oder Sieben aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Rotors (2) im Bereich der Wandung der Rotorkammer (1) pflugartige Elemente zur Umlenkung der zu trocknenden Produkte in Richtung der Rotorachse (3) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rotor (2) in der Rotorkammer (1) austauschbar angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochungen oder Siebe unterschiedliche Loch­ durchmesser bzw. unterschiedliches Siebgewebe aufwei­ sen.

5. Verfahren zur Anwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Trocknung schüttfähiger Produkte.