EP0338099B1 - Procédé de séchage et de refroidissement de masses de sucre cristallines humides et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé de séchage et de refroidissement de masses de sucre cristallines humides et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé Download PDF

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drying
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13BPRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B40/00Drying sugar
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K11/00Fructose
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/02Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F26B11/026Arrangements for charging or discharging the materials to be dried, e.g. discharging by reversing drum rotation, using spiral-type inserts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/02Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F26B11/028Arrangements for the supply or exhaust of gaseous drying medium for direct heat transfer, e.g. perforated tubes, annular passages, burner arrangements, dust separation, combined direct and indirect heating

Definitions

  • the invention relates to a method for drying and cooling moist crystal sugar masses, especially fine grain size, fructose, dextrose or the like. With the features of the preamble of claim 1 and a device for carrying out this method.
  • a device (prospectus from FMC Corp., Colmar, PA) which has an elongated, essentially horizontally oriented drum, at one end of which the moist sugar mass is fed in with the aid of a screw conveyor.
  • the drum consists of an outer drum body, in which an inner drum body is arranged, the cross-sectional diameter of which widens continuously from the entry end to the discharge end of the drum, as a result of which the sugar mass receives a small migration component in the direction of the drum axis when the drum is rotated slowly.
  • the inner drum is formed by a multiplicity of ventilation flaps which overlap in the direction of rotation and delimit a multiplicity of ventilation gaps, through which drying or cooling air enters the interior of the drum from the space between the two drums can.
  • the ventilation flaps are fastened to the inner circumference of the outer drum body by means of radial webs, so that the space between the two drums is delimited by a plurality of circumferentially separate air guide channels parallel to the axis of the drum.
  • the drum is operated in such a way that, depending on the added sugar mass, a sugar flow forms in the drum, which essentially remains in the lower third of the drum.
  • the sugar flow is supported by the air flaps on the inner drum.
  • frame-fixed supply devices for heated drying air and for cooling air are arranged such that the heated drying air initially only enters the first part of the drum, the drying zone, while the cooling air can only enter the last part of the drum, the cooling zone.
  • the frame-fixed air inlets are arranged so that the air can only enter the longitudinal channels formed between adjacent ventilation flaps and their webs, which are each just below the sugar flow, so that the drying air and the cooling air each only through the interior of the drum the sugar stream can enter.
  • the sugar mass Due to the flowability of the sugar mass, it forms a flat interface in the drum on the top of the sugar mass flow, which is assigned to the drum cross section in the form of a secant.
  • the areas of greater thickness of the layer thus form an increased flow resistance for the air. Since the sugar mass moves in the form of a compact stream through the length of the drum, the drying and cooling performance is low. The sugar masses therefore require a relatively long residence time in the drum in order to be dried and cooled sufficiently.
  • flowable material can be dried particularly gently in so-called fluidized bed processes.
  • fluidized bed processes are used to a large extent in the production of instant products in which granules are formed while the applied binder is simultaneously dried.
  • the arrangement of the fluidization bed on a plane oriented along a secant of the drum cross-section ensures that the layer height in the fluidization bed is uniform both in the longitudinal direction of the drum and transversely thereto, so that the cooling air can attack the sugar particles equally effectively in all areas of this fluidization bed .
  • the sugar particles are not held together in a more or less compact stream that rolls in a spiral to the outlet end of the drum, as is the case with the known dryer and cooler discussed at the beginning the case is. Rather, the sugar particles remain in finely divided, fluidized form in the fluidization bed before they preferably migrate to one side towards the inner wall of the drum and are again picked up by the revolving lifting blades, lifted up and made to run off.
  • the cooling capacity is above all significantly increased.
  • the result is that a high cooling capacity is achieved with small dimensions of the cooling zone and the cooling air speed can nevertheless be significantly reduced compared to conventional coolers to well below values of 2.5 m / sec. and preferably around 1.75 m / sec.
  • the device-based solution of the invention takes place through the teaching of claims 5 and / or 6.
  • the measures of claims 5 and 6 are preferably applied together to one device, since the performance of this device can be increased very considerably.
  • the device designated overall by 1 according to FIG. 1 has an elongated drum 2.
  • the axis 11 of the drum 2 is arranged slightly falling relative to the horizontal according to the angle 12, so that the discharge end 10 is slightly lower than the feed end 9 of the drum.
  • the moist sugar masses are fed to the drum 2 at the feed end 9 by a feed device 5. At this end the mostly tempered drying air is also fed axially according to arrow 6. In drying zone 3, the direction of migration of drying air and sugar mass is the same.
  • a cooling air box 15 is arranged in the cooling zone 4.
  • the cooling air is supplied from the side of the discharge end 10 both to the cross section of the drum 2 and to the cooling air box 15 in accordance with the arrows 7.
  • the dried and cooled sugar mass is discharged in the direction of arrow 8.
  • the drying air and the cooling air are taken up in the middle of the drum by a device 13 which spirally discharges the exhaust air in the direction of arrow 14.
  • the drum 2 is driven about its axis 11 at a slow speed.
  • the feed end 9 of the drum 2 is shown in longitudinal section. This end is closed by a guide device fixed to the frame in the form of a guide body 24 which can be connected to a source of drying air.
  • the guide device 24 is connected to the rotating drum via a sliding seal.
  • the guide body fixed to the frame is penetrated by conveyor troughs 28, 29, which in the example shown run in two horizontal planes one above the other. Outside the guide device 24, the conveyor troughs 28, 29 extend into a feed hopper of the feed device 5.
  • the feed hopper is divided into two areas by a partition wall 27, via which a conveyor 28 or 29 is loaded in each case.
  • the trickle edges 30 and 31 are offset both in the direction of the cross-sectional height and in the direction of the axis 11 of the drum 2, so that separate veils in the mutual Distance and parallel to each other. In some cases it is also sufficient if only one conveyor with a single trickle edge is provided.
  • the drying air flow is expanded by the guide device 24 and possibly by further internals 22, such as baffles, when entering the feeding end 9 of the drum 2 such that the air flows in and flows through the veil approximately vertically over its entire surface area in a uniform flow.
  • the moist sugar mass which is fed to the feed hopper in accordance with arrow 25 and trickles into the interior of drum 2, subsequently migrates in a conventional manner through drying zone 3, which can be equipped with appropriate internals 21, 23 in the form of webs.
  • the drying air is then taken up and removed in the device 13 according to FIG. 1, while the dried sugar mass passes through the device 13 from the drying zone 3 into the cooling zone 4.
  • the drum 2 has on its inner wall a ring of lifting blades 45, the inward edges of which sweep over a common path, which is indicated by dash-dotted lines at 46 in FIG. 5.
  • the sugar masses located in the lower part of the drum 2 are grasped by the lifting blades 45 and raised up to the highest point of the drum 2.
  • the sugar particles begin in a thin veil before the highest point of the lifting blades 45 is reached trickle down, falling freely over the cross-sectional height of the drum 2.
  • the discharge end 10 of the drum 2 is supplied with cooling air distributed over the cross section in accordance with the arrow 7, which flows through the free-flowing curtain of sugar.
  • the flat and approximately horizontally arranged top 40 of a cooling air box 15 is provided below the drum axis 11 along a secant of the drum cross section.
  • the top 40 of the cooling air box 15 is provided with openings and is charged with cooling air according to arrow 7 in FIG. 4 with such volumetric power that a fluidization bed 42 is formed depending on the grain size of the sugar particles on the top 40 of the cooling air box 15 Can form sugar particles. From Figure 5 it can be seen that due to the design and arrangement of the cooling air box 15, the fluidization bed 42 has constant thickness over its entire longitudinal and transverse extent, so that the same flow conditions and thus the same cooling effects are present throughout the bed.
  • the fluidization bed 42 is divided in the direction of the axis 11 of the drum 2 by transverse weirs 41 into a plurality of bed sections which are independent of one another. the arrangement is such that the particles from a bed section generally cannot pass over the upper edge 41a of the respective weir 41 into an adjacent bed section.
  • Each fluidization bed section is only open upwards and towards the side of the drum circumference indicated by the arrow 51 in FIG. 5, on which the lifting blades 45 execute a descending movement.
  • Heat exchangers 50 can be arranged in individual or all sections of the fluidization bed 42, through which a coolant flows and with which the cooling air and the sugar particles can come into direct contact.
  • the cooling air is supplied to the cross section of the cooling zone 4 and the cooling air box 15 separately, so that the fluidization bed 42 can be controlled via the cooling air supply to the cooling air box 15 independently of the cooling air effect in the cooling zone 4. Due to the high cooling capacity in the fluidization bed 42, the total cooling air capacity can be adjusted so that there is only a comparatively low air flow rate in the cooling zone 4. For example, be achieved that the cooling air has a speed at the passage into the device 13 for discharging the exhaust air, which is well below 2.5 m / sec. lies. The arrangement is preferably such that the cooling air speed is only in the range of 1.75 m / sec. lies.

Claims (14)

  1. Procédé de séchage et de refroidissement de masses de sucre cristallines humides, en particulier à granulométrie fine, de fructoses, dextroses ou analogues, à l'aide d'un tambour rotatif à rotation lente, allongé et descendant légèrement dans le sens du passage du produit, avec une zone de séchage et une zone de refroidissement, auxquelles chaque fois sont amenés séparément, dans la direction longitudinale du tambour, de l'air de séchage et de l'air de refroidissement, dans lequel les masses de sucre sont amenées à une extrémité du tambour et extraites à l'autre extrémité, et les masses de sucre étant amenées au moins dans la zone de refroidissement au moyen de pales de levage, de façon continue, et passées par la section transversale du tambour en vue de les désagréger, caractérisé en ce que les masses de sucre humides sont amenées à l'extrémité d'alimentation du tambour sous la forme d'un voile mince, s'étendant de façon plate, sensiblement sur toute la hauteur et toute la largeur de la section transversale du tambour, et le voile, ou chaque voile de sucre étant traversé sur toute sa surface par un écoulement d'air de séchage, orienté sensiblement en direction verticale, et en ce que les masses de sucre s'écoulant de façon fluide dans la zone de refroidissement, depuis les aubes de lavages, après avoir tombé de plus de la moitié de la hauteur de la section transversale, sont captées dans un lit de fluidisation.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les masses de sucre humides sont déployées à l'extrémité d'alimentation, en plusieurs voiles minces parallèles, parcourus les uns après les autres par l'écoulement d'air de séchage.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les masses de sucre s'écoulant de façon fluide dans la zone de refroidissement et l'air de refroidissement sont amenés en contact direct avec les surfaces de refroidissement dans le lit de fluidisation.
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les masses de sucre fluidifiées et l'air de refroidissement sont captés dans des zones de lit de fluidisation limitées indépendantes les unes des autres et en ce que les masses de sucre provenant de chaque section de lit de fluidisation peuvent être déplacées seulement dans la direction de la périphérie du tambour, avec des aubes se déplaçant vers l'aval.
  5. Dispositif pour le séchage et le refroidissement de masses de sucre humides sel on le procédé de la revendication 1, avec un tambour rotatif allongé et un axe de rotation descendant légèrement par rapport à l'horizontale, un dispositif d'alimentation pour les masses de sucre humides à une première extrémité et un dispositif d'extraction pour des masses de sucre séchées et refroidies à la deuxième extrémité, avec des aubes de levage disposées sur la périphérie intérieure, au moins dans la section de tambour servant au refroidissement, avec des dispositifs d'amenée séparés pour l'air de séchage et pour l'air de refroidissement et avec un dispositif pour évacuer l'air d'échappement, caractérisé en ce qu'à l'extrémité d'alimentation (9) du tambour (2) est prévue une goulotte de transfert (28, 29), pénétrant axialement, au dessus du centre de la section transversale (11) du tambour, dans l'extrémité de tambour, répandant à plat la masse de sucre humide et l'amenant en couche mince, à un bord de coulée (30, 31) horizontale et s'étendant sur la plus grande partie de la largeur de la section transversale du tambour au niveau des goulottes de transfert (28, 29) et en ce qu'est prévu un dispositif de guidage (24) amenant le courant d'air de séchage (26) dans la direction de l'axe de tambour (11) et le déployant sur la surface située entre l'arête de coulée (30, 31) et les zones sous-jacentes de la périphérie du tambour.
  6. Dispositif de séchage et de refroidissement de masses de sucre humides selon le procédé de la revendication 1, en particulier présentant les caractéristiques de la revendication 5, caractérisé en ce que dans la zone de refroidissement (4) est prévu un caisson d'air de refroidissement (15), dont la face supérieure (40) sensiblement horizontale s'étend transversalement sur la totalité de l'espace intérieur libre du tambour (2) et, en fonction du courant d'air de refroidissement pouvant être amené au caisson d'air de refroidissement (15), formant un lit de fluidisation (42), superposé à la face supérieure (40), en vue de capter les masses de sucre soulevées par les aubes (45) et s'écoulant de façon fluide.
  7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la goulotte de transfert (28, 29) présente deux ou plusieurs plans de transfert superposés, terminant chacun dans une arête de coulée (30, 31), cette arête de coulée étant disposée dans la direction tant de la hauteur de la section transversale qu'également en direction de l'axe (11) du tambour (2), en étant décalées l'une par rapport à l'autre.
  8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que pour prolonger le voile de masses de sucre et pour centrer le courant d'air de séchage sur l'étendue du voile, l'arête de coulée ou chaque arête de coulée (30, 31) est réalisée en forme de coin.
  9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'en face supérieure (40) du caisson d'air de refroidissement (15) sont prévus plusieurs déversoirs (41) orientés dans la direction longitudinale du tambour, pour subdiviser le lit de fluidisation (42) en plusieurs sections de lit indépendantes les unes des autres.
  10. Dispositif sel on l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le lit de fluidisation (42), ou chaque section de lit est ouvert(e) vers le haut et seulement du côté de la paroi périphérique de tambour présentant les aubes de levage (45) en cours de descente.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que des éléments d'échange chaleur (50), susceptibles d'être raccordés à un circuit de fluide de refroidissement, sont disposés dans le lit de fluidisation (42).
  12. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'entre les extrémités (9, 10) du tambour (2) est disposé un dispositif (13) destiné à assurer l'évacuation en spirale de l'air d'échappement hors de la zone de séchage (3) et de la zone de refroidissement et le caisson d'air de refroidissement (15) et le lit de fluidisation (42) s'étendant depuis l'extrémité d'évacuation du sucre (10) du tambour (2) jusqu'au dispositif (13) destiné à l'évacuation de l'air d'échappement.
  13. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que l'air de refroidissement peut être amené tant à la section transversale du tambour (2), à son extrémité de sortie (10), qu'également au caisson d'air de refroidissement (15), ceci de façon chaque fois séparée.
  14. Dispositif selon la revendications 13, caractérisé en ce que l'air de refroidissement peut être amené à l'extrémité de sortie de sucre (10) du tambour (2), sous un débit volumétrique adapté à la section transversale du tambour, de telle façon que la vitesse d air de refroidissement dans la section transversale de tambour, à laquelle l'air de refroidissement entre dans le dispositif destiné à l'évacuation de l'air d'échappement, se situe nettement au dessous de 2,5 m/s, de préférence soit de 1,75 m/s ou moins.
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