DK155965B

DK155965B - spray dryer

Info

Publication number: DK155965B
Application number: DK274675AA
Authority: DK
Inventors: Katsuto Okada; Fumio Kato
Original assignee: Morinaga Milk Industry Co Ltd
Priority date: 1970-06-13
Filing date: 1975-06-18
Publication date: 1989-06-05
Also published as: DK155965C; DK146789C; DK274675A; DK274775A; DK146789B

Description

- 1 -- 1 -

DK 155965 BDK 155965 B

Opfindelsen angår et varmluftforstøvningstørreapparat, hvor partikler af forstøvet væske såsom mælk tørres ved hjælp af varm luft. Varmluftforstøvningstørreapparater ifølge den kendte teknik har den ulempe, at nogle af partiklerne af 5 forstøvet væske klæber i deres delvis eller helt tørrede tilstand til periferien af indblæsningsåbningen i skakten for tilførsel af varm luft samt til de indre vægge af tørretårnet og vokser til dannelse af klumpede partikler, og derpå falder disse klumpede partikler eller brændte par-10 tikler deraf ned, så at de blandes i produktet, hvorved dette bliver ubrugeligt. Dette gælder især, når forstøvningstørreapparatet drives kontinuerligt i lang tid.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to a hot air atomizer, wherein particles of atomized liquid such as milk are dried by hot air. Prior art hot air atomization dryers have the disadvantage that some of the particles of atomized liquid adhere in their partially or fully dried state to the periphery of the supply air opening in the hot air supply shaft and to the inner walls of the dryer and grow to form bulky particles. and then these bulky particles or burnt particles thereof fall down so that they are mixed into the product, thereby rendering it unusable. This is especially true when the atomizer dryer is continuously operated for a long time.

Til afhjælpning af dette problem bestående i tilblanding af brændte partikler i produktet er der blevet gjort et forsøg 15 med tilførsel af køleluft til de ydre vægge af tørretårnet, så at man afkøler tårnet udefra. Dette forsøg har imidlertid vist sig uden godt resultat, thi hvis der foretages en tilstrækkelig afkøling, vil temperaturen af luften nær de indre vægge af tårnet nå dugpunktet, medens 20 på den anden side, hvis temperaturen er høj nok til fore byggelse af dannelsen af dråber af dug på den indre væg af tårnet, så kan det ønskede resultat af afkølingen ikke opnås.To remedy this problem of mixing burnt particles into the product, an attempt was made 15 to supply cooling air to the outer walls of the drying tower so as to cool the tower from the outside. However, this experiment has proved unsuccessful, because if sufficient cooling is carried out, the temperature of the air near the inner walls of the tower will reach the dew point, while, on the other hand, if the temperature is high enough to prevent the formation of droplets of dew on the inner wall of the tower, then the desired result of cooling cannot be achieved.

25 Ifølge den foreliggende opfindelse har et forstøvnings tørreapparat af den i kravets indledning angivne art den i kravets kendetegnende del anførte konstruktion.According to the present invention, an atomizer dryer of the kind specified in the preamble of the claim has the construction set forth in the characterizing part of the claim.

Hovedtrækket ved den foreliggende opfindelse består i den enestående konstruktion af svalelufttilføringsorganet, som 30 er forbundet med varmlufttilføringsorganet. En relativ lille mængde sval luft er tilstrækkelig til fuldstændig at beskytte alle dele af tørretårnet mod overhedning. Man undgår altså effektivt, at det dannede produkt indeholder nedbrudte komponenter såsom brændte partikler. Det skal 35 specielt nævnes, at man fra USA patentskrift nr. 1.964.858 - 2 -The main feature of the present invention consists in the unique construction of the cooling air supply means which is connected to the hot air supply means. A relatively small amount of cool air is sufficient to completely protect all parts of the dryer tower from overheating. Thus, it is effectively avoided that the product formed contains degraded components such as burnt particles. It should be mentioned in particular that from US Patent No. 1,964,858 - 2 -

DK 155965 BDK 155965 B

kender et apparat, hvor den varme luft og den kolde luft udsendes fra åbninger, som ligger praktisk taget i samme plan. Derved forstyrres eller spredes den varme luft og den kolde luft tilfældigt ud umiddelbart efter deres udtræden 5 og indføring i kammeret, og derfor kan den kolde luft hverken beskytte den indre væg af en ringformet kanal mod at blive direkte angrebet af varm luft, hvilket kan betyde brændte produkter, eller hindre den varme luft i at forstyrres tilfældigt, hvilket kan forårsage, at 10 partiklerne i forstøvningen spredes, så at nogle af dem bevæger sig tilbage og klæber til den øverste indre vægdel af kammeret.knows an apparatus in which the hot air and the cold air are emitted from openings which are practically in the same plane. Thereby, the hot air and the cold air are randomly disturbed or dispersed immediately after their exit 5 and entry into the chamber, and therefore the cold air can neither protect the inner wall of an annular duct from being directly attacked by hot air, which may mean roasted products, or prevent the hot air from being disturbed at random, which can cause the 10 particles in the atomization to spread, causing some of them to move back and adhere to the upper inner wall portion of the chamber.

Opfindelsen skal forklares nærmere i forbindelse med tegningen , hvor 15 fig. 1 viser en del af en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, fig. 2a-2e et tværsnit i planerne a-e i fig. .2, fig. 3 et diagram over temperaturfordelingen i de forskellige tværsnit af apparatet i fig. 1, 20 nemlig i snit efter linierne fra a til g i fig. 1, fig. 4b-4g i diagram fordelingen af lufthastigheden i de i fig. 1 viste tværsnit, og fig. 5 en ændret udførelsesform for arrangementet 25 i fig. 2.The invention will be explained in more detail in connection with the drawing, in which FIG. 1 shows a part of an embodiment of the apparatus according to the invention; FIG. 2a-2e are a cross-sectional view of planes a-e of FIG. .2, FIG. 3 is a diagram of the temperature distribution in the various cross sections of the apparatus of FIG. 1, 20 namely in section along the lines from a to g in fig. 1, FIG. 4b-4g of the distribution of air velocity in the diagrams of FIG. 1, and FIG. 5 shows a modified embodiment of the arrangement 25 of FIG. 2nd

I det følgende skal der henvises til fig. 1, hvor en del af en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er vist i lodret snit. Arrangementet i fig. 1 kan inkorporeres i den øverste del af et tørretårn. I fig. 2-2e er der vist 30 tværsnit efter henholdsvis linierne a-a, b-b, c-c, d-d og e-e i apparatet i fig. 1 med henblik på lettelse af forståelsen af konstruktionen. Koncentreret mælk F føres gennem en tilførselsledning 202 til et forstøvningsorgan 204 såsom en trykdyse, en roterende skive eller to væske-35 dyser, ved hjælp af hvilke mælken forstøves til dannelse af - 3 -Referring now to FIG. 1, wherein part of an embodiment of the apparatus according to the invention is shown in vertical section. The arrangement of FIG. 1 can be incorporated into the upper part of a drying tower. In FIG. 2-2e, 30 cross sections are shown along lines a-a, b-b, c-c, d-d and e-e respectively in the apparatus of FIG. 1 for ease of understanding of the construction. Concentrated milk F is passed through a supply line 202 to a nebulizer 204 such as a pressure nozzle, a rotating disk or two liquid nozzles by which the milk is atomized to form -

DK 155965 BDK 155965 B

en forstøvning 203 i form af en konisk flade i et tørrekammer eller tørretårn 201. Varm luft H, som tilføres gennem en ledning 205, blæses mod forstøvningen 203, så at fugtigheden i partiklerne af forstøvet mælk fordampes. På 5 den anden side tilføres der afkølet og affugtet luft Ca nebulizer 203 in the form of a conical surface in a drying chamber or dryer 201. Hot air H supplied through a conduit 205 is blown against the nebulizer 203 to evaporate the moisture in the particles of nebulized milk. On the other hand, cooled and dehumidified air C is supplied

gennem en ledning 208 fra en åbning 209, så at der dannes en ringformet film af afkølet luft på den indre væg af kanalen 206, og derfor fyldes området omkring forstøvningen 203 i tørretårnet med den afkølede luft. I området i den 10 øverste del af tørretårnet dannes der en eftergivende grænsevæg mellem den afkølede luft og den varme luft, så at det afkølede luftlag omgiver den varme luft. Med andre ord, den eftergivende grænsevæg, loftet 211 i tørretårnet og den indre sidevæg 210 af tørretårnet bestemmer et rum, hvori 15 den afkølede luft indføres. Varm luft H indføres tangen tielt til tårnets sidevæg 210 (fig. 2a), og derpå ændres dens rotationshastighedskomponent til en lodret hastighedskomponent, så at den varme luft H har en forud bestemt hastighedsfordeling, og hastigheden af den varme luft i 20 ethvert punkt af en koncentrisk cirkel i et tværsnit (f.eks. b-b, c-c o.s.v. i fig. 1) i kanalen 206 er ens og konstant, skønt der kun er én indblæsningsport for varm luft. Mængden af den afkølede luft C er så lille, at hvis diameteren af ledningen 208 er forholdsvis stor, har den 25 afkølede luft samme hastighed i ethvert punkt på en koncentrisk cirkel, efter at den er udtømt fra mundingen 209, da det dynamiske tryk af den afkølede luft kan negligeres, selv om den indføres tangentielt i forhold til tårnets sidevæg 210. Hvis hastigheden af den varme luft H er så 30 lille, at dens dynamiske tryk på tidspunktet for indføringen kan negligeres, kan en korrektion af den varme lufts strømning i kanalen 206 naturligvis let udføres. Mængden af varm luft H og den afkølede luft C kan kontrolleres ved hjælp af automatiske ventilorganer (ikke 35 vist), som er forbundet med henholdsvis ledningerne 205 og 208. Mængden af koncentreret mælk F kan også reguleres ved hjælp af et ikke vist ventilorgan, som er forbundet med - 4 -through a conduit 208 from an aperture 209 to form an annular film of cooled air on the inner wall of the duct 206, and therefore the area around the nebulizer 203 in the dryer tower is filled with the cooled air. In the area of the top 10 of the dryer tower, a resilient boundary wall is formed between the cooled air and the hot air so that the cooled air layer surrounds the hot air. In other words, the resilient boundary wall, the ceiling 211 in the dryer tower and the inner side wall 210 of the dryer tower determine a space into which the cooled air is introduced. Hot air H is introduced tangentially to the side wall 210 of the tower (Fig. 2a), and then its rotational speed component is changed to a vertical speed component such that hot air H has a predetermined velocity distribution, and the velocity of hot air at any point of a concentric circle in a cross section (e.g., bb, cc, etc. in Fig. 1) in channel 206 is similar and constant, although there is only one supply air for hot air. The amount of cooled air C is so small that if the diameter of conduit 208 is relatively large, the cooled air has the same velocity at any point on a concentric circle after it is discharged from the orifice 209 as the dynamic pressure of the cooled air can be neglected, although it is introduced tangentially to the tower sidewall 210. If the velocity of the hot air H is so small that its dynamic pressure at the time of introduction can be neglected, a correction of the hot air flow in the duct can be neglected. 206, of course, easily performed. The amount of hot air H and the cooled air C can be controlled by means of automatic valve means (not shown) connected to lines 205 and 208 respectively. The amount of concentrated milk F can also be controlled by means of a valve means not shown. is associated with - 4 -

DK 155965 BDK 155965 B

tilførselsledningen 202. Den relative temperaturfordeling i tværsnittene b-b, c-c, .... g-g i apparatet i fig. 1 er vist grafisk ved hjælp af kurverne b,c ...., g i fig. 3.supply line 202. The relative temperature distribution in the cross sections b-b, c-c, .... g-g of the apparatus of FIG. 1 is shown graphically by the curves b, c ...., g of FIG. Third

Den relative lufthastighedsfordeling i tværsnittene b-b, 5 c-c, g-g i apparatet i fig. 1 er vist grafisk i fig.The relative air velocity distribution in the cross sections b-b, 5 c-c, g-g of the apparatus of FIG. 1 is shown graphically in FIG.

4. I fig. 4b-4g forholder det sig sådan, at jo længere nede under basislinierne et punkt på kurverne befinder sig, desto højere er hastigheden af den luftstrømning, som repræsenteres af dette punkt, og ethvert punkt på kurverne, 10 som ligger over basislinierne, betegner tilstedeværelsen af en modstrøm af luften. Som det ses i fig. 3 og 4, er periferien af den indre væg af kanalen 206 og loftet 211 samt den indre sidevæg af tørretårnet ikke direkte udsat for varm luft.4. In FIG. 4b-4g, the further below the baselines is a point on the curves, the higher the velocity of the air flow represented by this point and any point on the curves 10 above the baselines denotes the presence of a counter-current of the air. As seen in FIG. 3 and 4, the periphery of the inner wall of channel 206 and ceiling 211 as well as the inner side wall of the dryer is not directly exposed to hot air.

15 I den kendte tekniks varmluftforstøvningstørreapparater af denne type blev store partikler sprøjtet ud fra forstøvningsorganet og aflejret på indervæggen af tørretårnet under start og standsning af apparatet og eventuelt også under den normale drift. De fine partikler af forstøvet 20 mælk lejrede sig på vægdelene af kanalen 206, især på udblæsningsstedet 207 og på loftet 211 samt på den indre sidevæg 210 af tørretårnet 201, men i apparatet i fig. 2 er en aflejring næsten undgået, da disse dele 210, 206, 207 og 211 udsættes for den afkølede luft, og selv om sådanne 25 partikler skulle blive afsat på disse dele, vil der hverken foregå en dannelse af brændte partikler eller varme-beskadigede partikler eller nogen vækst i laget af aflejrede partikler.In the prior art hot air atomizer dryers of this type, large particles were sprayed from the atomizer and deposited on the inner wall of the dryer during starting and stopping of the apparatus and possibly also during normal operation. The fine particles of atomized 20 milk settled on the wall portions of the channel 206, especially at the outlet site 207 and on the ceiling 211 as well as on the inner side wall 210 of the dryer tower 201, but in the apparatus of FIG. 2, a deposition is almost avoided as these parts 210, 206, 207 and 211 are exposed to the cooled air, and although such particles should be deposited on these parts, no burning of burnt particles or heat-damaged particles will occur. or any growth in the layer of deposited particles.

Mængden af den afkølede luft er yderst lille i sammen-30 ligning med mængden af den varme tørreluft, og temperaturen - af den varme luft sænkes med højst 2-3°C ved afslutningen af varmeudvekslingen, så der sker ikke nogen indflydelse på tørreprocessen. Endvidere tjener strømmen af den afkølede luft langs den indre væg af kanalen 206 ikke blot til at 35 afkøle væggen, men også til at ensrette den varme luft, som - 5 -The amount of cooled air is extremely small compared to the amount of hot drying air, and the temperature of the hot air is lowered by no more than 2-3 ° C at the end of the heat exchange, so that the drying process is not affected. Furthermore, the flow of the cooled air along the inner wall of the duct 206 serves not only to cool the wall but also to direct the hot air which -

DK 155965 BDK 155965 B

strømmer gennem kanalen, så at modstrøm af luften forebygges. Da der benyttes afkølet og affugtet luft, findes der ingen dugdråber på den indvendige væg af tørretårnet, selv når apparatet standses efter forholdsvis lang 5 driftstid.flows through the duct to prevent countercurrent flow of air. Since cooled and dehumidified air is used, no dew drops are found on the inner wall of the dryer, even when the appliance is stopped after a relatively long operating time.

Det har også vist sig, at der kan opnås en mere effektiv afkøling ved anvendelse af en anden munding 212 i loftet 211 nær væggen 210 som vist i fig. 5, og at det er fordel” agtigt at få både den varme og den afkølede luft, som 10 blæses ind i tårnet fra kanalen 206, til at hvirvle langsomt, fordi centrifugalkraften virker på de respektive luftlag, så at den udvendige afkølede luft med større vægtfylde ikke er tilbøjelig til at blandes med den indre varme luft med mindre vægtfylde.It has also been found that a more efficient cooling can be obtained by using a second opening 212 in the ceiling 211 near the wall 210 as shown in FIG. 5, and that it is advantageous to cause both the hot and cooled air which is blown into the tower from duct 206 to swirl slowly, because the centrifugal force acts on the respective air layers, so that the externally cooled air with greater density is not likely to mix with the inner warm air with less density.

Claims

- 6 - GB 155965 B PATENT REQUIREMENT Spray drying apparatus comprising a dryer tower with a vertical axis and an inner wall coaxially therewith, atomizing means mounted coaxially in the upper part of the drying tower for atomizing a liquid medium 5 containing a solid into the tower, a hot air supply means mounted in the upper part of the drying tower and comprising a hot air supply line with an extended wall ending in an annular edge and arranged coaxially in the tower for supplying hot drying air 10 downwards in the tower, characterized in that a cooling air supply means (208) is mounted. the upper part of the drying tower, and the atomizing means (204) being arranged under the cooling air supply means, and the cooling air supply means comprising an annular conduit having an outer annular edge (5) lying in the plane of the annular edge (4) of the hot air inlet conduit, the outer annular edge (5) of the cooling air conduit is concentric with and located radially t outwardly with respect to the annular edge of the hot air inlet conduit, and the annular 20 conduit being arranged to define an annular cool-air inlet opening (209).