DE2555917A1 - Fluid bed dryer for proteins - incorporating spray for aqueous feed with differential air velocity across bed - Google Patents

Fluid bed dryer for proteins - incorporating spray for aqueous feed with differential air velocity across bed

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DE2555917A1 DE19752555917 DE2555917A DE2555917A1 DE 2555917 A1 DE2555917 A1 DE 2555917A1 DE 19752555917 DE19752555917 DE 19752555917 DE 2555917 A DE2555917 A DE 2555917A DE 2555917 A1 DE2555917 A1 DE 2555917A1
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Abstract

Dryer has spray or aqueous suspension through a jet into a circular fluid bed in which a bed of protein granules forms. The fluidising air velocity is varied across the bed so that max. velocity is achieved at the edge, this still being smaller than the transport velocity of the smallest particles. In the centre the velocity must be above the fluidising velocity of the largest particles and here is located a central pipe with air flowing through and a controlled offtake of solids. The air flow in this is above the transport velocity of the smallest particles so these are retained in the bed. The air temp. does not exceed 200 degrees C. The dryer is used for drying aqueous suspensions of protein material. The suspensions are heat sensitive. Spray dryers have the disadvantage that they are very space consuming. Conventional fluid beds tend to have local overheating and adverse product qualities. Also non-uniform sticking of the particles can occur. The process described overcomes the problems mentioned.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur trocknung von wäßrigen, hitzeempfindlichen Proteinsuspensionen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung wäßriger Proteinsuspensionen in einem Wirbelschichtapparat.Method and device for drying aqueous, heat-sensitive Protein suspensions The invention relates to a method and a device for Drying of aqueous protein suspensions in a fluidized bed apparatus.

Bekannt ist die trocknung von Proteinsuspensionen in Sprühtrocknern, die eine schonende Trocknung hitzeempfindlicher Güter durch die kurze Verweilzeit der versprühten Partikel und Einstellung der Kühlgrenztemperatur an der Oberfläche ermöglichen0 bs sind weiterhin Trocknungsverfahren und Vorrichtungen bekannt, in denen man Suspensionen, die nicht hitzeempfindlich sind, sowohl trocknen als auch granulieren kann, wobei die hitzeempfindliche Suspension in die Wirbelschicht zugeführt wird. Die sich dabei bildenden Agglomerate werden in dem zur Erzeugung von Wirbeischichten erforderlichen Luftstrom getrocknet, wobei es infolge der ungerichteten, turbulenten Strömungen der Wirbeischichten zu örtlichen Uberhitzungen kommen kann. Es sind weiterhin Trockner bekant, bei denen die Suspensionen auf beheizten rotierenden Walzen getrocknet werden.The drying of protein suspensions in spray dryers is known, the gentle drying of heat-sensitive goods thanks to the short dwell time the sprayed particles and setting the cooling limit temperature on the surface enable0 bs are still Drying methods and devices known in which one can dry suspensions that are not heat-sensitive as well as granulate, with the heat-sensitive suspension in the fluidized bed is fed. The agglomerates that form are used in the production the air flow required by fluidized beds, whereby it is due to the undirected, turbulent flows of the fluidized beds can lead to local overheating. There are still dryers known in which the suspensions on heated rotating Rollers are dried.

Als Nachteil wirkt sich bei den Sprühtrocknern aus, daß infolge der geringen Strömungsgeschwindigkeften, die auf Grund der kleinen Partikelgröße im Sprühtrockner eingehalten werden müssen, danach große maschinenbautechnische Anlagen mit entsprechendem Raumbedarf und daraus resultierenden großen Investitionskosten erforderlich sind.A disadvantage of the spray dryers is that as a result of the low flow velocities due to the small particle size in the Spray dryers must be adhered to, then large mechanical engineering systems with a corresponding space requirement and the resulting high investment costs required are.

Wirbeischichtapparate, in denen die trocknung und Granulierung durch ungerichtete, turbulente Strömungen erfolgt, lassen zwar eine höhere Luftgeschwindigkeit und daraus resultierend geringeres Anlagevolumen zu, jedoch sind sie für die Trocknung von Proteinsuspensionen ungeeignet, da durch die örtlichen überhitzungen erhebliche Qualitätsminderungen auftreten. Außerdem kommt es in derartigen Apparaturen bei der Trocknung von wäßrigen Proteinsuspensionen zu einem Zusammenbruch der Wirbelschicht als Folge des Verklebens der einzelnen Partikeln miteinander bzw. der Partikeln mit der Apparatewand.Fluidized bed apparatus in which drying and granulation are carried out Undirected, turbulent currents take place, while allowing a higher air speed and the resulting lower system volume, but they are for drying unsuitable for protein suspensions because of the local overheating Quality degradations occur. It also occurs in such apparatus the drying of aqueous protein suspensions to a breakdown of the fluidized bed as Result of the sticking together of the individual particles or the particles with the apparatus wall.

Die örtliche tiberhitzung von Proteinsuspensionen tritt durch den unmittelbaren Kontakt mit den Walzen auch bei den Walzentrocknern ein und verursacht große Qualitätsverluste.Local overheating of protein suspensions occurs through the direct contact with the rollers also with the roller dryers and causes great loss of quality.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile des Standes der Technik die Trocknung von wäßrigen, hitzeempfindlichen Proteinsuspensionen in platz- und kostensparenden Wirbelschichtapparaten in einer kontinuierlichen Betriebsweise qualitätsgerecht zu erreichen.The purpose of the invention is to avoid the described Disadvantages of the prior art the drying of aqueous, heat-sensitive Protein suspensions in space- and cost-saving fluidized bed apparatus in one to achieve continuous operation in line with quality.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von getrockneten Agglomerat aus wäßriger Suspension zu schaffen, unter Verwendung eines an sich bekannten Wirbelschichtapparates mit zweckmäßig ausgebildetem Anströmboden sowie in Abhängigkeit davon erzeugter Luftströmungen, unter Eingabe des Gutes von oben und der Zuführung von Drocknungsgas von unten zur Erzeugung einer Wirbelschicht sowie gleichzeitigen Abführung des hgglomerats.The present invention is based on the object of a method and a device for producing dried agglomerate from aqueous suspension to create, using a known fluidized bed apparatus with appropriately designed inflow base as well as air currents generated depending on it, with input of the goods from above and the supply of drying gas from below to Creation of a fluidized bed and simultaneous removal of the hgglomerate.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem an sich bekannten, zweckmäßigerweise kreisförmig ausgebildeten Wirb elschicht apparat ein Anströmboden angeordnet ist, in dem vom Radius abhängig eine unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit der Luft erzeugt wird, die von innen nach außen zunimmt und durch geeignete Wahl des Öffnungsverhältnisses des Anströmbodens am Rande ihren Maximalwert erreicht, der aber kleiner ist als der Wert der Austragsgeschwindigkeft von den in der \Wirbelschicht befindlichen kleinsten Proteinteilchen, mit dem klassierenden Effekt, daß die jeweils kleinsten Proteinteilchen die oberste Ebene der Wirbelschicht bilden, vorzugsweise vom Sprühkegel der Düse erfaßt und nach Benetzung mit Proteinsuspension zentral in die Wirbelschicht zurückfallen, wobei sie durch die direkt über dem Anströmboden eintretende Heißluft getrocknet, dabei wieder in radialer Richtung nach außen geführt und peripher durch die Strömung der Luft am Rande der Wirbelschicht nach oben gefördert werden, vorzugsweise große Proteinteilchen drifften zum Mittelpunkt des Anströnibodens, wo sie über ein zentral angeordnetes Rohr, durch welches Luft adäquater Temperatur mit einer Strömungsgeschwindigkeit, die kleiner als die Austragsgeschwindigkeit der größen Proteinteilchen, aber größer als die Austragsgeschwindigkeft der kleinsten Proteinteilchen ist, strömt, absinken, dabei nachgetrocknet werden und durch an sich bekannte Zellenradschleuse die Wirbelschichtapparatur verlassen.According to the invention the object is achieved in that in a per se known, expediently circular fluidized bed apparatus a Inflow base is arranged in which a different depending on the radius Flow velocity the air is generated, which increases from the inside out and by suitable choice the opening ratio of the inflow plate at the edge reaches its maximum value, but which is smaller than the value of the discharge velocity of the fluidized bed located smallest protein particles, with the classifying effect that each smallest protein particles form the top level of the fluidized bed, preferably captured by the spray cone of the nozzle and centralized after wetting with protein suspension fall back into the fluidized bed, whereby they fall through the directly above the inflow plate incoming hot air is dried, again guided outwards in the radial direction and conveyed upwards by the flow of air at the edge of the fluidized bed preferably large protein particles drift to the center of the paintwork bottom, where they pass through a centrally located pipe through which air of adequate temperature with a flow rate that is less than the discharge rate of the largest protein particles, but greater than the discharge speed of the smallest Protein particles are flowing, sinking, being dried and through known rotary valve leave the fluidized bed apparatus.

Es gehört mit zur rfindung, daß die zugeführte Luft im Rohr 2000 a nicht übersteigt bzw. Luft mit Temperatur, die Kühlwirkung erzielt, eingeblasen werden kann.It is part of the invention that the air supplied in the pipe 2000 a does not exceed or blown air at a temperature that achieves a cooling effect can be.

Weiterhin wurde gefunden, daß zur Durchführung des Verfahrens im irbelschichtapparat ein schalenförmig gelochter Anströmboden angeordnet ist, mit einem Neigungswinkel lt; 200 und einem Öffnungsverhältnis, das von innen nach außen kontinuierlich oder in Abstufungen zunimmt, wobei das (5ffnunsverhältnis im Mittelpunkt des Anströmbodens größer als 3 7o und am Rande kleiner als 25 So ist.It has also been found that to carry out the process in the fluidized bed apparatus a bowl-shaped perforated inflow base is arranged with an angle of inclination lt; 200 and an aperture ratio that is continuous or from the inside out increases in steps, with the opening ratio in the center of the inflow base greater than 3 7o and marginally less than 25 So.

Es gehört weiterhin zur Erfindung, daß am Anströmboden im Mittelpunkt ein Rohr, vorzugsweise aus zwei Hälften bestehend, verbunden mit einer in der Höhe verstellbaren Hülse, mittels derer die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Rohr reguliert werden kann, zugeordnet ist und in eine Zellenradschleuse einmündet.It is also part of the invention that the focus is on the inflow base a tube, preferably consisting of two halves, connected to one in height adjustable sleeve, by means of which the flow rate of the air in the pipe can be regulated, is assigned and opens into a rotary valve.

Die erfindungsgemäße Lösung bewirkt, daß durch die rotierende Bewegung der Proteinteilchen eine örtliche Überhitzung vermieden und die qualität des Proteins nicht beeinträchtigt wird. Außerdem kommt es durch die hohe Strömungsgescfrwindigkeft der Proteinteilchen am Rande des Wirbelschichtapparates zu einem ßelbstreinigungseffekt, wodurch ein Ankleben von Proteinteilchen an der Behälterwand vermieden wird. Durch die verfahrensmäßige Bildung großer Proteinagglomerate in der Wirbelschicht läßt sich der Luftdurciisatz ohne Überschreitung der Austragsg schwindigkeit erheblich steigern, was wesentlich zur kleineren voluminaren Ausgestaltung der Wirbelschichtapparaturen beiträgt.The solution according to the invention causes that by the rotating movement of the protein particles avoid local overheating and improve the quality of the protein is not affected. In addition, it comes from the high flow rate the protein particles at the edge of the fluidized bed apparatus to a self-cleaning effect, thereby preventing protein particles from sticking to the container wall. By the process-related formation of large protein agglomerates in the fluidized bed leaves the air flow rate increases considerably without exceeding the discharge speed increase, which is essential for the smaller, voluminous design of the fluidized bed apparatus contributes.

Die erfindung ist nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläuterm.The invention is based on schematic drawings an exemplary embodiment explained in more detail.

Fig. 1: zeigt einen Längsschnitt einer irbelschichtapparatur, einschließlich irbelschichtaufbau, Gaszu- und Agglomeratabführung, Fig. 2: zeigt im Diagramm das Öffnungsverhältnis 4 von freier Lochfläche zur Gesamt fläche des Anströmbodens, Fig. 3: zeigt die Hülse zur Einstellung der Strömung geschwindigkeit der Luft, einschließlich zentrales Rohr mit Zellenradschleuse.Fig. 1: shows a longitudinal section of a fluidized bed apparatus, including Fluid bed structure, gas supply and agglomerate discharge, Fig. 2: shows this in the diagram Opening ratio 4 of the free hole area to the total area of the inflow base, Fig. 3: shows the sleeve for adjusting the flow rate of the air, including central pipe with rotary valve.

Das Proteingranulat wird mittels einer Dosiereinrichtung von oben in eine kreisförmige Wirbelschichtapparatur mit zylindrisch und kegelstumpff örmig gestalteten Abschnitten eingegeben. In Abhängigkeit vom erfindungsgemäß gestalteten Anströmboden 4 herrscht in den Apparaturen eine unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die sich als Wirbelschicht 3 ausbildet, wobei durch das Verhältnis Anströmgeschwindigkeit zu Austragsgeschwindigkeit erreicht wird, daß keine Proteinteilchen aus der Wirbelschicht ausgetragen werden. Durch die klassierende Wirkung der Wirbelschicht 3 wird erreicht, daß die kleinsten Proteinteilchen die oberste Ebene der Wirbelschicht bilden und vorzugsweise vom Sprühkegel der Düse 2 besprüht werden.The protein granulate is dispensed from above by means of a metering device in a circular fluidized bed apparatus with cylindrical and frustoconical designed sections entered. Depending on the designed according to the invention Inflow tray 4, there is a different flow rate in the apparatus of the air, which is formed as a fluidized bed 3, with the ratio of the flow velocity to discharge speed is achieved that no protein particles from the fluidized bed be carried out. The classifying effect of the fluidized bed 3 achieves that the smallest Protein particles form the top level of the fluidized bed form and are preferably sprayed from the spray cone of the nozzle 2.

Die benetzten Proteinteilchen fallen in die Wirbelschicht zurück, werden durch die eintretende Heißluft direkt über dem Anströmboden 4 getrocknet, dabei wieder in radialer Richtung nach außen geführt und peripher durch die höhere Geschwindigkeit am Rande der 01irbelschicht 3 nach oben gefördert. Um dabei eine stabile Wirbelschicht 3 zu gewährleisten, muß die Strözungsgeschwindigkeit der Luft im Zentrum größer sein als die irbelpunktgeschwindigkeit der großen Proteinteilchen. Durch die klassierende Wirkung der Wirbelschicht 3, die Neigung Z des Anströmbodens 4 und die in Abhängigkeit vom Radius r des Anströmbodens 4 nach innen abnehmende Geschwindigkeit gelangen vorzugsweise große Proteinteilchen in die Mitte des Anströmbodens 4, wo ein zentrales Rohr 5 angeordnet ist, durch welches Luft unterschiedlicher Temperatur und mittels der Hülse 10 regulierbaren Strömungageschwindigkeit strömt0 Da die Fallgeschwindigkeit der Proteinteilchen im Rohr 5 bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit der Luft eine Funktion des Teilchendurchmessers ist, sinken alle Proteinteilchen, die einen bestimmten Durchmesser erreichen, im Rohr 5 nach unten und treten über die ellradschleuse 6 aus der Wirbelschichtapparatur 1 aus. Alle kleineren Proteinteilchen werden von der im Rohr 5 herrschenden Luftströmung erfaßt und in die çlirbelschicht 3 zurückbefördert.The wetted protein particles fall back into the fluidized bed, are dried by the incoming hot air directly above the inflow base 4, again in the radial direction outwards and peripherally through the higher Speed at the edge of the fluidized bed 3 promoted upwards. To do this a To ensure stable fluidized bed 3, the flow velocity of the air must be greater in the center than the vortex point velocity of the large protein particles. Due to the classifying effect of the fluidized bed 3, the inclination Z of the inflow base 4 and the inwardly decreasing depending on the radius r of the inflow base 4 Preferably, large protein particles reach the center of the inflow base 4, where a central tube 5 is arranged, through which air more different Temperature and flow rate adjustable by means of the sleeve 10 flows 0 Since the falling speed of the protein particles in the tube 5 at a constant flow rate the air is a function of the particle diameter, all protein particles sink, which reach a certain diameter, in the tube 5 down and step over the Ellradschleuse 6 from the fluidized bed apparatus 1. All smaller protein particles are affected by the air flow prevailing in the pipe 5 recorded and in the fluidized bed 3 is conveyed back.

Die zugeführte Luft 9 über dem Anströmboden 3 kann die gleiche Temperatur haben wie die Luft 8 im zentralen Rohr 5, sollte jedoch 2000 C nicht überschreiten.The air 9 supplied above the inflow base 3 can have the same temperature like the air 8 in the central tube 5, but should not exceed 2000 C.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: Verfahren zur Trocknung wäßriger, hitzeempfindlicher Proteinsuspension, die mittels Düsen in einen kreisförmigen, mit Anströmboden ausgebildeten Wirbelschichtapparat, in welchem sich eine Wirbelschicht aus Proteingranulat befindet, eingedüst wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Wirbelschichtspparat (1) eine unterschiedliche vom Zentrum zum Rande zunehmende Strömungsgeschwindigkeit der Luft erzeugt wird, die die oberste Ebene der Wirbelschicht (3) bildenden kleinsten Proteinteilchen mit Proteinsuspension benetzt werden, durch die direkt über dem Anströmboden (4) eintretende Heißluft (9) getrocknet, radial, peripher von der Luftströmung in Richtung Sprühkegel befördert erneut mit Proteinsuspension benetzt werden, wobei nach wiederholtem Vorgang die schwersten Proteinteilohen zum Mittelpunkt des Anströmbodens driften, unter Nachtrocknung im Rohr (5) absinken und durch eine Zellenradscheuse (6) die Wirbelschichtapparatur (1) verlassen, die leichteren Proteinteilchen aber von der in dem Rohr (5) herrschenden Luftströmung in die Wirbelschicht (3) zurückbefördert werden.Process for drying aqueous, heat-sensitive protein suspensions, by means of nozzles in a circular fluidized bed device with an inflow base, in which a fluidized bed of protein granules is located, is injected, characterized in that in the fluidized bed (1) a different from Center to the edge increasing flow velocity of the air is generated, which the top level of the fluidized bed (3) with the smallest protein particles Protein suspension are wetted by entering directly above the inflow base (4) Hot air (9) dried, radially, peripherally from the air flow in the direction of the spray cone conveyed again to be wetted with protein suspension, after repeating the process the heaviest protein particles drift to the center of the inflow, underneath Subsequent drying in the pipe (5) sink and the fluidized bed apparatus through a rotary valve (6) (1), but the lighter protein particles from the one in the tube (5) Air flow are returned to the fluidized bed (3). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Rohr (5) in die Wirbelschicht (3) einströmende Luft (8) eine andere i1emperatur aufweist als die durch den Anströmboden (4) einströmende Luft (9).2. The method according to claim 1, characterized in that the from the air (8) flowing into the fluidized bed (3) from the pipe (5) has a different temperature than the air (9) flowing in through the inflow base (4). 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem an sich bekannten Wirbelschichtapparat (1) ein schalenfnrmig gelochter Anströmboden (4) angeordnet ist, wobei der Neigungswinkel (oC ) des Anströmbodens (4)< 200 beträgt und die Löcher so angeordnet sind, daß sich ein Öffnungsverhältnis 4 von freier Lochfläche zur Gesamtfläche des Anströmbodens ergibt, welches von innen nach außen kontinuierlich und oder in Abstufungen zunimmt, wobei das Öffnungsverhältnis in der li.itte des Anströmbodens (4) größer als 3 % und am Rande kleiner als 25 So beträgt, dabei ist dem Wirbelschichtapparat (1) das Rohr (5) zugeordnet, welches einerseits zentral in den Anströmboden (4) und anderseits in eine Zellenradschleuse (6) einmündet.3. Apparatus for performing the method according to claim 1 and 2, characterized in that in a known fluidized bed apparatus (1) a bowl-shaped perforated inflow base (4) is arranged, the angle of inclination (oC) of the inflow base (4) is <200 and the holes are arranged so that an opening ratio of 4 of the free hole area to the total area of the inflow base results, which increases continuously and or in gradations from the inside to the outside, where the opening ratio in the left center of the inflow base (4) is greater than 3% and at the edge is less than 25 So, this is the fluidized bed apparatus (1) Pipe (5) assigned, which on the one hand centrally in the inflow base (4) and on the other hand opens into a rotary valve (6).
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