JP2010517751A - 副産物を乾燥させる方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、澱粉および糖を含有する原材料の処理時に、特にこうした原材料の発酵および蒸留の後で得られる副産物を乾燥させる方法と装置とに関する。本発明によれば、副産物は、液体比率の高い清澄相と濃縮相として分別される。前記濃縮相は、一調整方法によれば、均一な幾何学的形状を有する粒子に変形され、上記粒子は、０．５から０．９２までの流動層における相対粒子間空隙容量を有する空気流動層乾燥システムにおいて乾燥される。

Description

本発明は、澱粉含有および糖含有の原材料の加工時、特に発酵または蒸留後に生じる副産物を乾燥させる方法および装置に関する。

澱粉含有および糖含有の原材料の加工時、例えば、アルコールやビールの製造時には、原材料を好ましくは粉砕し、水と酵母を加えることにより発酵させる。その結果生じるアルコールが取り出され、残りの副産物は何らかの方法で使用される。典型的な副産物が、炭水化物以外に、マッシュに供給される例えばアルブミン、脂肪、無機質などの物質、および他の穀物成分を含むいわゆる麦芽残渣である。麦芽残渣は、比較的大きな流体比率で沈殿するため、流動状態で肥料として、または乾燥させて飼料原料として使用することができる。穀物マッシュの乾燥麦芽残渣を、ＤＤＧＳ（Ｄｉｓｔｉｌｌｅｒｓ Ｄｒｉｅｄ Ｇｒａｉｎｓ ｗｉｔｈ Ｓｏｌｕｂｌｅｓ：穀類蒸留粕）ともいう。ＤＤＧＳを製造する様々な方法が提案されているが、これらの方法は、機械的応力または熱応力のために、これらの成分を破壊し、良質な飼料に不利益な変質をもたらす。同様に、提案される乾燥方法は大量のエネルギー使用を必要とする方法であるため、提案されるような凍結乾燥などの場合、高くつくこともある。

麦芽残渣から家畜飼料を製造する一方法が、国際公開第８３／００００７（Ａ１）号パンフレットに記載されており、この方法では、発酵槽からの流体流を、遠心分離機によって、酵母を多く含む生成物の流れと酵母をほとんど含まない生成物の流れとに分離する。分離の前に、固体材料をふるいにかけて分離し、分離機に供給する。分離機は間接的な蒸気供給によって加熱される。麦芽残渣は分離機から絶えず汲み出され、造粒ドラムに供給される。造粒ドラムには、乾燥ユニットに戻される乾燥粒子も供給する。造粒ドラムには空気流が送られる。

ドイツ国特許出願公開第１０２４９０２７（Ａ１）号明細書には、麦芽残渣をデカンタによって希薄な汁（ジュース）といわゆる「湿潤ケーキ（ｗｅｔ ｃａｋｅ）」とに分別するアルコールの製造システムが記載されている。希薄な汁を濃縮して濃厚な汁またはシロップにし、湿潤ケーキと混合する。この混合物にスケールパーツ（ｓｃａｌｅ ｐａｒｔｓ）を加え、最終乾燥のために乾燥装置に移す。乾燥機は熱蒸気乾燥機として製作することができる。

類似のシステムおよび類似の方法が、米国特許第３９２５９０４号明細書に記載されており、この方法では、圧搾機または遠心分離機による機械的脱液の後、液相を濃縮し、やはり「湿潤ケーキ」に再利用する。この混合物または分散物は、６０％を上回る比較的高い含水率でフラッシュ乾燥工程に供給される。米国特許第５９５８２３３号明細書には、圧搾機や遠心分離機ではなく、デカンタを用いた類似の方法が記載されている。

米国特許第８２１３２６号明細書には、蒸留麦芽残渣から乾燥飼料を製造する方法が記載されており、この方法では、麦芽残渣を液相と固相とに分離し、固相を粒状化し、液相からシロップを取り出し、粒状相とシロップを混合し、混合物を、例えば回転式乾燥工程などで乾燥させる。

米国特許出願公開第２００６／００５７２５１（Ａ１）号明細書には、家畜飼料組成物の製造法が記載されており、この方法は、中でも特に、アルコール発酵後に残る麦芽残渣の不溶性成分と可溶性成分への分離、可溶性成分のシロップへの濃縮、不溶性成分とシロップの再生および混合、ならびにそれに続く乾燥を伴う。このために別々の乾燥機を使用することもできる。

米国特許５６１１９３５号明細書には、流動層乾燥機と流動層冷却機とを備える、スラッジ（汚泥）を処理するシステムが開示されている。乾燥には、おおよそ５０から８０質量パーセントの乾燥物質含有率が必要であるため、流動層乾燥機の前には、供給された濃厚なスラッジを乾燥スラッジと混合するための混合機が直列接続される。

このような流動層蒸発乾燥機は、例えば、欧州特許出願公開第１０４４０４４（Ａ１）号明細書などに記載されている。

以上の技術水準によれば、本発明の目的は、副産物を緩やかに乾燥させ、加工して、粉塵が少なく、注入することができ、機械的に安定した生成物にすることを容易にする、澱粉含有および糖含有の原材料の加工時に生じる副産物を乾燥させる方法および装置を提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を備える方法と、請求項１２に記載の特徴を備える装置とによって解決される。本発明の有利な実施形態および展開例は各従属請求項に記載されている。

本発明による、副産物を液体比率の高い精製相と濃厚相とに分別する、澱粉含有および糖含有の原材料の加工時、特に発酵および蒸留後に得られる副産物を乾燥させる方法では、分離した濃厚相を調整手順により粒子に形成し、これらの粒子を、０．５から０．９２までの範囲の相対空隙容量を有する流動層乾燥ユニットにおいて乾燥させる。まったく思いがけないことに、調整され、ほとんど均一で、流動化可能で、形状安定の粒子に形成された麦芽残渣は、流動層における相対的に高い空隙容量での空気流動層手順において、分解することなく効果的に乾燥させることができ、そのため、問題なくさらなる加工をすることのできる高品質の生成物を得ることができることが発見された。粒子は流動層乾燥ユニットにおいて高効率で緩やかに乾燥させることができ、そのため、最終生成物として、ほとんど粉塵がなく含水率の点で乾燥副産物の顧客の要件に適合させることのできる相当量（バルク）の材料が得られる。

産出副産物の分別が最もエネルギー効率よく行われるように重力分別が設けられ、そこで、例えば麦芽残渣の形の副産物が単純重力場または多重重力場に供給されて、濃厚相と精製相への分離が行われる。単純重力場は、例えば湾曲したふるいなどによって提供され、他方、デカンタや遠心分離機は多重重力場を提供し、固体比率のより高い濃厚相をもたらす。

方法の一態様では、精製相を脱水してシロップにし、シロップを濃厚相に供給して混合相を得る。次いで、その結果生じる、精製相の成分によってさらに濃厚になった混合相を、濃厚相と同様に調整し、乾燥またはさらなる加工を行う。混合相は改質された濃厚相であり、これにはシロップだけでなく、他の物質も加えることができる。また、濃厚相に関する記述は混合相にも当てはまり、逆もまた同様である。

また、流動層乾燥ユニットにおける乾燥は、粒子を加熱することにもなり得るため、後で、乾燥粒子または乾燥生成物の冷却を行わなければならない。この冷却は、好ましくは、乾燥粒子の効果的な冷却と緩やかな搬送の両方を円滑に行わせる流動層装置において行われる。

好ましくは、濃厚相または混合相の乾燥物質含有率は、濃厚相または混合相を成形手順において調整する前に、調整に先立ち３０％から６０％までの範囲内に、好ましくは約４０％の範囲内に調節する。まったく思いがけないことに、濃厚相または混合相は、この比較的低い乾燥物質含有率では、調整手順によって、この後で流動化、乾燥を行って均一な粒状生成物にする工程を流動層乾燥ユニットにおいて行うのに十分な機械的に安定した形に成型することができることが発見された。

濃厚相または混合相の調整は、エキスパンダ、押出機、またはペレット製造機において行うことができ、これらの各ユニットは場合によっては相互に組み合わさったものとすることができる。このような調整装置は、普通、乾燥物質含有率のより高い生成物の加工にしか用いないため、当業者にとって意外であったのは、これらの調整装置によって、濃厚相および混合相内の比較的乾燥度の低い含有物質を粒子に、すなわち好ましくは、ほぼ球形を有するペレットに成形し得ることである。これらのペレットは、円柱直径がその長さとほぼ一致し、好ましくは、５から１０ｍｍまでの範囲内にある円柱形を有する。濃厚相および混合相を調整する間、圧力と温度の作用を用いて機械的強度を調節することができる。同様に、調整により、物乾燥最終生成物に影響を及ぼし得る理化学的変化をもたらすこともできる。

この場合の調整は、流動化可能な個々の粒子が生じる程度まで行われる。乾燥最終生成物は、粉塵が少なく、非常に良好な注入性を有する。これにより、製造製品が、あらゆる物流工程において扱いやすくなる。

流動層乾燥ユニットにおいては、乾燥流体として過熱水蒸気を使用することができ、この水蒸気は好ましくは周期的に送られる。乾燥流体は、流動床層の外部で熱蒸気によって過熱することができる。調整された粒子から蒸発する水は、この工程全体の一技術段階において、含有する凝縮エンタルピーの解放によるエネルギー利用のための乾燥用蒸気として、流動層乾燥ユニットの外部で利用することができる。その結果、澱粉含有および糖含有の原材料の加工に関連するエネルギー消費が著しく低減される。

乾燥条件は、流動層乾燥ユニット内で生成物を緩やかに処理するように調節することができる。すなわち、ほとんど酸素を含まない水蒸気雰囲気と組み合わさって、乾燥材料の酸化が大幅に制限されるために、生成物の損失がごくわずかしか生じない。

乾燥粒子は実際上角質化しないため、乾燥生成物は、良好な再水和性を示す。要件によっては、例えば動物に与えるためには、乾燥粒子をより高い含水率で提供することもできる。良好な再水和性は栄養素を吸収しやすくするため、最終生成物は生理学的品質が高い。

濃厚相および混合相には、最終生成物の特性、または濃厚相および混合相の特性にも影響を与えるために、添加剤を加えることができる。濃厚相および混合相の含水率を調節するために、濃厚相の含水率より低い含水率を有する添加剤を加えることができる。濃厚相および混合相が対応する装置内で調整を行うのに必要な粘度を持たないときには、場合によっては流体を加えるべき場合も生じ得る。最終生成物が、副産物に存在しない、または十分に存在しない特定の栄養素を含むべきである場合、前記栄養素も加えることができる。

一態様では、乾燥粒子の一部を添加材として濃厚相とシロップとに戻す。すでに乾燥した粒子を戻すことにより、濃厚相および混合相の粒子への調整を実質的に安定した状態で円滑に行わせる乾燥の度合いまたは乾燥物質含有率での、濃厚相および混合相の調節が容易になる。乾燥粒子は、添加剤として単独で、または別の添加剤と一緒に濃厚相および混合相に加えることができる。

本発明による、澱粉含有および糖含有の原材料の加工時に生じる副産物、特に発酵および蒸留から得られる副産物を乾燥させる装置には、液体比率の高い精製相と濃厚相に分離するための機械的分離装置が設けられる。分離装置の後に直列接続されるのが、濃厚相、または精製相と濃厚相とおそらくは添加剤からなる混合相を粒子へと成形する成形調整装置であり、調整装置の後には、粒子を乾燥するための流動層乾燥ユニットが直列接続される。流動層乾燥ユニットは、０．５から０．９２までの流動床層における相対空隙容量で作動し、乾燥すべき粒子を流動化し、これにより緩やかな乾燥が行われる。

濃厚相の濃度を高め、または改質する必要があるか、またはそうした方がよい場合、シロップを製造するための精製相の蒸発器、ならびに脱水した精製相を例えば混合装置などで濃厚相に供給する供給ユニットを設けることができる。

乾燥ユニットの後には、冷却された流動性および注入性を有する生成物を得るために、冷却装置、特に流動層装置が直列接続される。

蒸留工程からの麦芽残渣などの副産物を分留する分離装置は、単純重力場または多重重力場として製作することができる。同様に、幾分液状の精製相と濃厚相への分離を行うために、別の分離装置または装置を設けることもできる。例えば、多重重力場を発生させるための装置としてデカンタまたは遠心分離機を使用することもできる。アーチ型ふるいは単純重力場の一例である。

濃厚相および混合相の調整装置として、エキスパンダ、押出機、またはペレット製造機を使用することができる。また、所望の粒子形状または粒径を得るために、そのようないくつかの調整装置を組み合わせて使用することもできる。

本発明の一態様としては、戻し装置に、乾燥粒子流れの一部を混合装置に搬送させて、調整装置に移す前に、濃厚相および混合相において所望の乾燥物質含有率が設定されるようにすることができる。濃厚相と濃縮した精製相の混合装置は、調整装置の前に配置することができる。また、添加剤は、供給ユニットを介して調整装置に直接供給することもできる。

流動層乾燥ユニットは、円柱状の輪郭を有する環状の加工（処理）空間を構成する容器を備える、粒子状材料の混合物から流体および／または固体を除去するための装置として製作することができる。流動層乾燥ユニットは、粒子状材料を加工空間に投入する装置および加工空間から排出させる装置と、流動化剤（作用物）を下側から加工空間に供給するための送風機と、送風機の前で流れの方向に流動化剤を用意するための装置とを備え、加工空間においては、垂直に延びる壁が垂直方向に延在するセルを形成し、これらのセルのうちの１つは、下側からの流入する流動化剤が全くないか又はごく少量しかない排出セルを形成し、このセルの下端のところに排出装置が配置され、セルのうちの別の１つは投入（装入）装置を備える投入セルを構成しており、各セルの上端は開いている。壁の上部には、投入セルから排出セルへの流れの方向に傾斜し、または湾曲したねじれスクープ（ｔｗｉｓｔ ｓｃｏｏｐ）が配置されており、その外径は壁の、したがって加工空間の外径以下であり、ねじれスクープは、半径方向に加工空間の外装を超えて突出することのない外装で取り囲まれている。流動化剤は下側から加工空間を流れ、ねじれスクープの間から上方に排出されて移行（遷移）領域に入る。垂直壁の上部にねじれスクープが配置された結果として、処理すべき材料の移動方向のみならず、流動化剤、特に過熱蒸気の流れの方向にも影響を及ぼし、助長することが可能になる。ねじれスクープは、上部に配置された自由空間において、好ましくは、流れに影響を及ぼす部品を使用せずに、ねじれ流と呼ぶ回転する均質な流動化剤の流れが生じるように湾曲または傾斜している。このねじれ流の遠心力が半径方向に外側に運ばれる粒子を移動させ、その際粒子の一部は、再度ねじれスクープの領域に、または再度加工空間に落下する。ねじれ流の方向は、湿った粒子が投入セルから直接排出セルに移動するのを防ぐ。

個々のセルからねじれスクープ領域を通って移行領域の自由空間に入る流動化剤の流れは、その定量的流動およびその状態に関して異なる値を有し、それらはねじれ流において均質化される。移行領域を円錐状に広げる必要も、同様に円錐状に広がる部品およびそらせ板を設ける必要もなくなり、そのため、少なくとも軸方向の外のり寸法が同一であることによる省空間と共に、装置を構築する際に材料の大幅な節約を実現することができる。

可能な限りコンパクトな外装、したがって可能な限り少ない材料を使用した構造を提供するために、ねじれスクープの上部の領域を円柱状または上向かって円錐状に細くなる形状とすることが可能である。

垂直壁によって形成される各セルは、その上端のところにねじれスクープを隣接させることができ、正真正銘の区画および外周方向への障壁となるように、半径方向に外壁まで延在させることができる。壁の下端のところには、材料、特に粗い粒子状材料も壁の下側で外周方向に移動するように、通路開口を設けることができる。ねじれスクープの数は、基本的には垂直壁の数とは無関係である。すなわち、ねじれスクープの配置は、壁の上縁部とねじれスクープの下縁部が直接連結する配置だけに限定されるものではない。

ねじれスクープは、壁に取り付けることもでき、壁と一体に作ることもでき、これにより、粒子状材料と流動化剤の両方が連続して円滑に運ばれる。代替的には、ねじれスクープは、壁の下縁部と、壁の上縁部に沿った垂直な区間の間に設けることもでき、この区間が設けられる場合には、排出セルから投入セルまでではなく、投入セルから排出セルの前の位置までの自由な通過を円滑化する。この区間は、壁をねじれスクープから離し、装置の総重量を低減するのに使用される。

自由空間の上部には集塵器が組み込まれており、流動化剤は、前記集塵器の下面に沿って配置された補助（付加的）ねじれスクープを介して流入する。補助ねじれスクープは、ねじれスクープの向きと同一の向きを有し、集塵器において、流動化剤によって押し流される粒子状材料のみならず流動化剤と粉塵粒子にも、ほぼ循環する流れを生じさせるために、より大きな傾斜または湾曲を呈している。すなわち、ねじれスクープと補助ねじれスクープとを通る流れまたは粒子流の２段階の方向転換が生じ、その結果、集塵器内に遠心場が発生し、この遠心場において、一緒に押し流される粉塵粒子および粒子状材料は、好ましくは外側に向かって移動し、集塵器壁の少なくとも１つの開口を通って集塵器から出る。

本発明の一実施形態では、流動化剤の軸方向の流速成分に対するねじれスクープの圧力側は、下縁部に沿って最大１０°までの角度で傾斜している。また、ねじれスクープは、その下縁部に沿って、流動化剤の流れの軸方向成分と並行な向きとすることもでき、その場合に限り傾斜させ、湾曲させることもできる。しかし、最大１０°までの角度でねじれスクープをしかるべく湾曲させ、または傾斜させた配置も設けられ、可能である。

ねじれスクープはその上縁部において、軸方向の流速成分に対する圧力側が、流動化剤と粒子状材料の両方の流れにしかるべく集中した方向転換を生じさせるために、最大３５°までの角度で傾斜している。

本発明による装置の容器内には過熱器が配置されており、ねじれスクープの内径は過熱器の外径と一致する。したがってねじれスクープの半径方向に内側の端は、過熱器のところで終わる。ねじれスクープの半径方向の外側は容器壁まで延在し、その半径方向の外側には、ねじれスクープと容器壁の側方縁部の間に隙間も生じ得る。

補助ねじれスクープは、流動化剤の軸方向の流速成分に対するその圧力側で、流れのより強い偏向を生じさせるために、下縁部に沿って最大１５°までの角度で傾斜している。その上縁部では、軸方向の運動をほぼ完全に外周方向に偏向させるために、９０°傾斜している。ねじれスクープと補助ねじれスクープとは、好ましくは、板金様の材料でできている。したがって、圧力側の角度は、圧力側の反対を向いた面の角度の大きさに対応する。

補助ねじれスクープの上部には、ねじれスクープおよび補助ねじれスクープと反対の傾斜または湾曲を有する戻しスクープまたは戻しねじれスクープが設けられており、これらの戻しスクープまたは戻しねじれスクープの圧力側は、流動化剤の軸方向の流速成分に対して、入口端において最大９０°までの角度で傾斜しており、出口端における傾斜は最大０°であり、そのため、ほぼ環状の外周方向の流れから軸方向に並行な流れが再度生じる。その結果、流動化剤は軸方向に偏向され、そのため好ましくは過熱器と送風機への戻りが生じる。

本発明の一実施形態では、流体は、中央に配置された排出管を介して排出され、戻しスクープは、その半径方向に内側の端において、排出管と隣接する。

戻しスクープは、２段階に湾曲または傾斜した形状とすることができ、これはねじれスクープおよび補助ねじれスクープにも該当する。

さらに、送風機の前には、流動化剤を調整するために、流動化剤の浄化、戻し、および過熱のための別の装置を直列接続することができる。

加工空間の下端には、貫流開口を備える奔流トレイ（ｏｎｆｌｏｗ ｔｒａｙ）が配置される。この奔流トレイは、外周方向、すなわち、処理すべき材料の搬送方向に向かって、異なる量の流動化剤が供給されるように、体積流量に影響を及ぼす装置を備えることができる。異なる量の流動化剤は、例えば、各セルの位置の関数として調節することができる。処理すべき材料が重いほど、すなわち材料の水分が多いほど、流動化剤の量も多くしなければならない。

投入装置を備えるセルと排出セルとは隣り合わせに配置することができ、投入セルから排出セルに直接搬送されるのを防ぐために分離装置が設けられる。投入セルと排出セルが隣り合わせに配置されると、材料はほぼ環状の加工空間の全外周を流れなければならない。

本発明の別の展開では、奔流トレイは、加工空間からねじれスクープ領域への粒子の排出が、ねじれスクープ上部の分離条件に従った流動化粒子の破裂する気泡により、好ましくは半径方向に外向きに、容器壁の近くで行われるように成形されている。加工空間の下部領域における、加工空間の半径方向に外側の縁に沿った渦運動を強めるために、すなわち、外壁の領域において、流速を増大させてそこの材料が上方に搬送されるようにするために、奔流トレイの半径方向に外側の領域では、奔流トレイの半径方向に内側の領域より開口率が大きくなるように調節される。これは、奔流トレイの外壁の領域には、加工空間の内壁の領域、すなわち、過熱器の近傍より多くの、またはより大きな通路開口が配置されることを意味する。

奔流トレイは、加工空間の半径方向に内側の領域に粒子が付着するのを防ぐためにアーチ型に作られている。この場合のアーチ形は連続したものとすることもでき、相互にある角度で配置された、いくつかのほぼ真っ直ぐな板金片によって提供されることもできる。奔流トレイのアーチ形と、半径方向での奔流トレイの様々な開口率を組み合わせた結果として、半径方向の粒子の循環流動層運動が発生する。この場合の輪郭は、垂直壁の面において、奔流トレイが壁の下でアーチまたはアーチ形の多角形部分を形成するように見えるはずである。これに対して、奔流トレイが平らである場合、流動化しにくい大きな粒子が付着するおそれが生じる。

奔流トレイは流動化剤用の通路開口を備えることができ、これは様々な形状とすることができる。通路開口は、例えば、穴、スリット、その他の自由通過面などとして製作することができる。同様に、貫流開口は奔流トレイを構成する板金片間の隙間によって作成することもできる。

粒子搬送を確実にするために、各セルにおいてできる限り均一な流動化状態を提供する。粒子の流動化関連の特性は、投入から排出に至るまでの流体除去の結果として変化する。したがって、投入セルの領域では、排出セルの領域よりも大きい開口率が設定される。開口率は好ましくは投入セルから排出セルに至るまで、徐々に、または連続して減少する。奔流トレイにおける開口は、加工空間内の材料の運動に影響を及ぼすために、奔流トレイに対して直角に、またはある一定の角度で配置することができる。

以下では、本発明の例示的実施形態を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。

乾燥装置の構成を示す図である。 流動層乾燥機の一変形を示す全体図である。 装置を示す一部断面側面図である。 図３の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図３の線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。 図３の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 図３の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。

図１には、澱粉含有および糖含有の原材料の加工時に生じる副産物を乾燥させる装置が示されている。例えばアルコール製造分野などにおける事前の加工ステップは図示されていない。副産物、いわゆる麦芽残渣は、多かれ少なかれ液体として得られ、副産物を精製相と濃厚相に分離するための分離または分別装置１に供給される。分別装置１における分離は、単純重力場または多重重力場を発生させるための１つ以上の機械的分離装置によって行われる。分別装置１は例えば、単純重力場を有するアーチ型ふるいや、多重重力場を有するデカンタまたは分離機を備えることができる。

分離装置１において得られる液体比率の高い精製相は管を通して蒸発器２に送られ、そこで過熱され、脱水されてシロップになる。液体は蒸気として流出し、蒸発器２から上方に向きを変えられ、脱水後に得られるシロップは下方に排出され、混合装置３に供給される。シロップは混合装置３において分離装置１からの濃厚相と一緒にされ、そこで混合されて、ほとんど均質な混合相が形成される。混合装置３は電動式とすることができ、電動機を省くこともできる。

次いで、濃厚相と脱水した精製相、すなわちシロップが混合される混合装置３から得られた混合相が調整装置４に運ばれる。混合装置３は、調整装置４のすぐ前に直列接続することもでき、また、例えば投入漏斗などのような純粋に受動的な要素として構築することもできる。

調整装置４において、混合相は成形されるように調整される。すなわち混合相は圧力と場合によっては温度を加えた結果として粒子に変形される。この場合の調整装置４は、エキスパンダ、押出機、またはペレット製造機として構築することができる。同様に、必要な場合や、求められる場合には、異なる調整装置４を組み合わせたものを順々に直列接続することもできる。

調整装置４から、得られた粒子、すなわち粒子として存在する混合相は、例えばスクリューコンベヤ５２などを介して流動層乾燥機５に供給され、そこで粒子は、０．５から０．９２までのεの範囲の粒子空隙容量で乾燥される。この場合の粒子は、下側から流れが流入し奔流トレイによって下側の範囲が画定される加工空間へと、上方から落下する。流動化剤を通すための開口を有するこの奔流トレイによって、流動化剤、好ましくは過熱蒸気が送り込まれて、湿った粒子が乾燥され、同時に流動化する。この場合、流動層乾燥機５内の加工空間は、好ましくは、上方に投げ飛ばされた粒子が次に続くセルに入ることができるようにその上端が開いている垂直セルに細分化されている。セル壁の下端には、奔流トレイに沿った、ほぼ環状の加工空間の外周方向への材料搬送も生じるように、通路開口が設けられている。

投入装置５２を備える投入セルの隣には、下側からの奔流が少なく、または全くない底部を備える排出セルが設けられている。投入セルと排出セルは隣り合って位置し、流動技術的に相互におおむね分離されており、そのため、投入された粒子は、ほぼ環状の加工空間を通ってからでなければ副産物の乾燥粒子を排出するための排出装置５３に到達することができない。これは、電動式のエンドレス排出スクリュー５３によって行うことができる。

排出装置５３から乾燥した温かい粒子が、やはり流動層装置として作られた冷却装置６に送りこまれる。流動化剤は過熱された熱蒸気ではなく、好ましくは冷たい空気である。適切な冷却の後、完成品がシステムから排出され、例えば梱包されて販売される。冷却装置６には、冷却装置６への搬送時に発生している可能性のある粉塵粒子を分離することができるように、集塵器が配置されている。

濃厚相とシロップからの混合相に流動性がありすぎる場合、粒子が流動層乾燥機５の流動床層において分解しないために必要とされる適度な安定性を有する粒子を形成する処理を調整装置４において行うことができるように、乾燥された、好ましくはまだ冷却されていない生成物の一部が戻り経路７を介して混合装置３に戻される。

流動層乾燥機５内には、排出装置５３からほとんど粉塵を含まない最終生成物が搬出されることができるように、存在する粉塵粒子を排出する集塵器８が配置されている。流動層乾燥機５から冷却装置６までの搬送時にさらなる粉塵粒子が発生した場合には、これらの粒子もやはり、冷却装置６内の流動層手順により分離されて、粉塵を含まない生成物が得られる。

基本的には、例を参照して説明した方法は、乾燥粒子を戻さずに実施することもできる。同様に、混合装置３において混合相に追加の添加剤物質を加えて、調整装置４において調整ステップを実行できるようにするために、混合相の特性を特別な方法で調節することもできる。同様に、例えば家畜飼料の製造時などに、添加剤によって所望の特性を調節することもできる。添加剤は供給装置９によって別個に供給することもでき、同様に、乾燥粒子を供給装置９によって加えることもできる。前述の方法は、純粋な濃厚相と改質された濃厚相、すなわち混合相を用いて実施することもできる。

流動層乾燥機５からの廃ガスまたは排出蒸気は上方に運ばれる。

図２には、流動層乾燥機５がほぼ円柱状の構造を有する本発明の一変形が示されている。装置のその他の装置は基本的に同一であり、そのため、これ以上の説明は不要である。

図２は、ほぼ円柱状の外殻３０を有する容器２０を備える装置５の斜視図である。容器２０は、保守点検のために下側からも装置５に近づくことができるように、架台（フレーム）４０上に配置されている。

図３には、容器２０を備える装置５が、外殻３０が一部取り除かれた部分切欠側面図として示されている。容器２０の外郭はほぼ円柱状であることが分かる。以下で、容器２０と、容器２０内の構成部品の幾何学的構造を説明する。

容器２０は架台４０上に配置されており、その下端にはアーチ形の底部５０があり、底部５０には容器２内で流動化剤、特に過熱蒸気を循環させるための通風用ホイール（不図示）が配置されている。容器２０内には、ほぼ円柱状の過熱器６０が、過熱器６０と外殻３０の間に作られたほぼ環状の加工空間２００に流動化剤が下側から送りこまれるように配置されている。その下端において加工空間２００は、下側からの流動化剤は通過させるが、処理済みの材料は落下させない奔流トレイ７０によって範囲が画定されている。

奔流トレイ７０の上方には、過熱器６０の外壁から容器壁３０に至るまで延在し、これらの間にセルを形成する垂直に並んだ壁８０が配置されている。壁８０は、奔流トレイ７０に達するまで延在させることもでき、その中間に自由空間を形成することもできる。壁８０によって形成されるセルは上部が開口しており、そのため、流動化剤はセルを底部から上部まで貫流し、処理すべき材料または任意の粒子を一緒に押し流し、場合によっては下位のセルまで搬送する。排出装置を備えるセル（不図示）には流動化剤が全くないか又はごく少量しか流れず、そのため、上からそのセルに落下する材料が底部領域まで達し、これを例えばスクリューコンベヤなどの排出装置５３を介して、排出セル１７０から除去することができる。

ねじれスクープ９０は壁８０の上部に接しており、またこれらのスクープは壁８０の間に配置することもでき、その垂直方向の寸法については、壁８０の垂直方向の寸法とほぼ一致させることもでき、これを超えて延在させることもできる。すなわち、ねじれスクープ９０は壁８０より長くてもよい。ねじれスクープ９０は、壁８０に面した下面を下にして、壁８０とほぼ並行して並べることができ、そのため、ねじれスクープ９０の圧力側は、０°の角度で流動化剤の流速の軸方向成分に向くことになる。図示の例示的実施形態では、ねじれスクープ９０は湾曲したものとして示されており、湾曲が投入セル１５０から排出セル１７０を指すように向けられている。例えば、投入セル１５０と排出セル１７０が隣り合わせに配置されている場合、湾曲は排出セル１７０とは逆の方向を指しており、そのため、粒子および材料の流れは、排出セル１７０に到達するために容器２０の、したがって、加工空間２００の全外周にわたって搬送されなければならない。

ねじれスクープ９０は、その上端において、流動化剤の流れと材料の流れを外周方向に偏向させるために、流動化剤の流速の軸方向成分に対して最大３５°までの湾曲を有する。ねじれスクープ９０は壁８０の延長部分を意味し、この延長部分は、ねじれスクープ９０と壁８０の間に隙間があっても、隙間がなくてもよい。ねじれスクープ９０には１段階または２段階の湾曲面を形成することができる。すなわち、ねじれスクープ９０には、流動化剤の流れと材料の運動方向とを要件に従って方向転換させるために、軸方向成分の周りと半径方向成分の周りの両方の湾曲を持たせることができる。また、湾曲ではなく、流れの方向を偏向させるために別途の真っ直ぐな壁のねじれスクープ９０に傾斜を設けることもできる。

ねじれスクープ９０の上方には、流れに影響を及ぼすどんな部品も設けられていない自由空間として作られた移行領域１００があり、そのため、流動化剤の流れも、流動化剤の流れと一緒に押し流される材料および粒子の搬送も、ほとんど妨げられることなく生じる。いわゆる移行領域であるこの自由空間１００は環状であり、水平面における材料と流動化剤の両方の自由な循環を可能にする。

ねじれスクープ９０と移行領域１００の上部には、やはり１段階または２段階の湾曲面を有する補助ねじれスクープ１１０が配置されているが、補助ねじれスクープ１１０の圧力側には、軸方向の流速成分に対して最大１５°までの入射角を有する。同じ定義による流出角は９０°にも達し、スクープ一式の内径は過熱器６０の外径と一致する。

補助ねじれスクープ一式の上には集塵器１２０が設けられており、集塵器１２０の外径は加工空間２００の外径より小さく、したがって、壁８０およびねじれスクープ９０の領域における容器ハウジング３０の外径より小さい。補助ねじれスクープ一式の外径は集塵器１２０外径と一致する。補助ねじれスクープをねじれスクープ９０に適合させることにより、圧力損失の点で最適化された装置５の構造が得られ、そのため、装置全体を高効率で運用することができる。この場合の容器２０の外郭３０は、少なくともねじれスクープ９０の高さまで、本例では集塵器１２０または補助ねじれスクープ１１０の高さまでは円柱状であり、その結果、圧力槽として成形されることが好ましい容器２０の材料集約的な構造が回避される。一式の予備ねじれスクープは、加工空間２００にある流動床層上部に予備ねじれまたはねじれ流動を発生させ、これを維持し、その結果、必要及び所望される投入セル１５０から排出セル１７０へのさらなる搬送が助長される。集塵器１２０内には遠心場が発生し、この場において、一緒に押し流される粉塵粒子および粒子状材料は、外側へ循環するように移動され、開口から排出される。

補助ねじれスクープ１１０の上部には、そのねじれ方向と反対の向きに戻しスクープ１３０が配置されており、戻しスクープは、流動化剤と、流動化剤中で一緒に押し流される粉塵粒子の両方のねじれを偏向させ、流動化剤を過熱器６０に供給するための静圧に転じる。また、戻しスクープまたは戻しねじれスクープ１３０は、流動化剤の軸方向の流速成分に対して最大９０°までの入射角を有する１段階または２段階の湾曲または傾斜した面を有し、同じ定義による流出角は１０°にもなる。スクープ一式の内径は排出管１４０の外径と一致し、スクープ一式の外径は過熱器６０の内径と一致する。

図４には、奔流トレイ７０と、上部で接する壁８０の構造を明らかにする装置５の断面図が示されている。壁８０および湾曲または傾斜したねじれスクープ９０の間には自由空間があるが、基本的にはねじれスクープ９０も壁８０の真上に隣接させることができる。

図によれば、ねじれスクープ９０の上部に環状の移行領域１００があり、中央に配置された過熱器６０は容器２０のほぼ全長にわたって延在しており、そのため、奔流トレイ７０の上部にはねじれスクープ９０の下縁部に至るまでの環状の加工空間２００が生じる。集塵器１２０は、その下端に配置された補助ねじれスクープ１１０と、循環する流れを軸方向の流れに偏向させるための戻しスクープ１３０とを備え、戻しスクープ１３０の外寸は過熱器６０の外径と一致し、戻しスクープ１３０は容器２０の中央に配置された排出管１４０の周りに配置されていることもわかる。

一式のねじれスクープは、従来からの上方に広がる円錐に取って代わり、流れを偏向させて、材料のより大きい粒子を半径方向に外側へ偏向させ、容器壁上で止め、重力により再度落下させて、流動化剤により次の処理を施すことができるようにする。投入セル１５０から排出セル１７０までの粒子状材料の搬送は、壁８０の底部に配置された切欠きを通って、奔流トレイ７０に沿って外周方向に生じる。さらに、乾燥すべき材料は、ねじれスクープ９０の上方で、ねじれスクープ９０によって発生するねじれ流によって搬送され、そのため余分な部品が不要となる。

補助ねじれスクープ１１０は、残存する材料または粉塵粒子を、副次的サイクロンにより分離することができるように、流動化剤を増強されたねじれ流へと偏向させる、圧力損失の点で最適化された一式のスクープを意味する。戻しスクープ１３０は基本的には軸構造を有し、排出管１４０から半径方向に外側に延在する。その結果、ねじれが低減して静圧に転化され、過熱器６０を通る流動化剤の再循環がより容易になる。また、容器壁３０の外側も集塵器１２０の輪郭に適合させることができ、その結果、補助ねじれスクープ１１０上部に必要な構造的空間をさらに低減することができる。

図５には、図３の線Ｄ−Ｄに沿った水平断面が示されている。下端には、排出セル１７０のすぐ隣に配置された、例えばスクリューコンベヤ装置などの投入装置（不図示）を備える投入セル１５０が示されており、投入セル１５０と排出セル１７０とは、投入セル１５０から排出セル１７０への材料の直接の移行が妨げられるように、流動技術的に相互に分離されている。投入セル１５０から開始して、仕切り８０で相互に分離された隣接する複数の加工セル１６０が設けられている。この場合の仕切り８０は直接容器壁３０に接していてもよく、環状の加工空間２００内で、容器壁３０からある一定の距離のところに懸架させることもでき、環状の加工空間２００の下面は奔流トレイ７０によって範囲が画定され、その上面は、ねじれスクープ９０の下面によって範囲が画定される。加工セル１６０の内部には、加工すべき生成物を加熱するための中間加熱壁１８０を設けることができる。

図６には、図３の線Ｃ−Ｃに沿った水平断面が示されている。すなわち図６には、中央に配置された過熱器６０と、過熱器の周りに環状に配置されたねじれスクープ９０が示されている。ねじれスクープ９０は、垂直の、半径方向に延在する壁８０の延長部分を形成し、過熱器６０から容器２０の外壁３０に至るまで延在している。ねじれスクープ９０は、壁８０と同様に、基本的に半径方向に並んでおり、上方へ向けて送り込まれる流動化剤の流れによる乾燥すべき材料の主に軸方向の流れまたは運動を偏向させ、これにねじれを加えるために、１段階または２段階の傾斜または湾曲を呈するものとすることができる。

図７には、ねじれスクープ９０、補助ねじれスクープ１１０、および集塵器１２０のほぼ円柱状のハウジングを表わす、図３の線Ｂ−Ｂに沿った水平断面が示されている。補助ねじれスクープ１１０も、基本的に半径方向に外側に延在しており、その内側は過熱器６０のハウジングに支えられている。すなわち、補助ねじれスクープ１１０は、半径方向に外側に、集塵器１２０の外壁まで延在しており、その傾斜または湾曲により、ねじれスクープ９０に対して増大した偏向を生じさせ、したがって、ねじれの増大をもたらす。粉塵粒子は、例えば装置５の外部に配置された副次的サイクロンなどによって、集塵器１２０から排出させることができる。これらの粉塵粒子を排出セル１７０に運ぶことも可能である。

補助ねじれスクープ１１０の上部には、基本的に軸方向に作用し、外周方向に向いた流動化剤の流れを静圧に転化し、調整または過熱のために流動化剤を過熱器６０に供給する戻しスクープまたは戻しねじれスクープ１３０が設けられている。中央には、流動化剤を排出するための排出管１４０が配置されている。戻しスクープ１３０は、排出管１４０から過熱器６０の外周に至るまで半径方向に外側に延在している。前記流動化剤を調整するために、流動化剤用の別の調整装置を設けることもできる。特に、送風機または通風用ホイールが衝突する粉塵粒子などによって損傷されないように、浄化装置を設けなければならない。

加工室またはセルの上部において容器が円錐状の広がりを有する、従来技術において既知の解決法ではなく、本発明の解決法によれば容器２０に円柱状の構造を与えることが可能である。これにより、特に圧力槽として構築すべき容器２０では、装置が蒸発乾燥機として使用されるときに乾燥生成物を劣化させることがなく、材料が大幅に節約される。このために、送風機は処理すべき材料、特に乾燥すべき材料の流動化が生じ、それによって、乾燥すべき材料または粒子が投入セル１５０から排出セル１７０へと搬送されるように設計される。

各図に示す、最初の投入セル１５０と１４個の加工セル１６０と最後の排出セル１７０とを備える１６個のセルまたは小室ではなく、異なる数のセルを実施することもできる。循環流動制御は、流動化剤中の粒子を、補助ねじれスクープ１１０と集塵器１２０によって、最適な方法で分離することができるという利点を提供する。また、流動化剤を一方向に循環させることも、ねじれスクープ９０または補助ねじれスクープ１１０の湾曲または傾斜に対して逆の向きを呈する戻しスクープ１３０の湾曲または傾斜による、ねじれの勢いを静圧に戻し、転化することを容易にする。

１ 分離または分留装置
２ 蒸発器
３ 混合装置
４ 調整装置
５ 流動層乾燥機
６ 冷却装置
７ 戻り経路
８ 集塵器
９ 供給装置
２０ 容器
３０ 外殻
４０ 架台
５０ アーチ形底部
６０ 過熱器
７０ 奔流トレイ
８０ 壁
９０ ねじれスクープ
１００ 移行領域
１１０ 補助ねじれスクープ
１２０ 集塵器
１３０ 戻しスクープ
１４０ 排出管
１５０ 投入セル
１６０ 加工セル
１７０ 排出セル
１８０ 中間加熱壁
２００ 加工空間

Claims (14)

1. 澱粉含有および糖含有の原材料の加工から、特に前記原材料の発酵および蒸留の後に生じる副産物を乾燥させ、前記副産物を液体比率の高い精製相と濃厚相とに分別する方法であって、
   前記精製相を濃縮してシロップにし、調整前または調整時に混合相を形成するために、前記濃厚相に前記シロップを供給すること、および調整前または調整時に前記濃厚相に添加剤を加えることの少なくとも一方を含むステップであって、混合機または前記調整手順を実施するための装置において別個に、前記濃厚相に前記シロップおよび前記添加剤物質の少なくとも１つを加える、ステップと、
   調整工程において均一な幾何学的形状の粒子を形成するステップと、
   前記粒子を、流動床層において０．５から０．９２までの範囲の相対空隙容量を有する空気流動層乾燥ユニットにおいて乾燥させるステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記副産物の精製相と濃厚相とへの分別を単純重力場または多重重力場において行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記乾燥粒子を流動層装置において冷却することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記濃厚相を、３０％から６０％まで、特に４０％の乾燥物質含有率に調節することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. エキスパンダ、押出機、および／またはペレット製造機において前記濃厚相を調整することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記濃厚相を、好ましくは、その長さが基本的にその直径と一致し、特に前記長さが５から１０ｍｍまでの範囲内である円柱形の、流動化可能な、特に形状安定の個別粒子に調整することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記濃厚相の含水率より低い含水率を有する添加剤を加えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記乾燥粒子の一部を、調整前または調整時に、前記濃厚相に対して添加剤物質として再利用することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 澱粉含有および糖含有の原材料の加工から、特に発酵および蒸留の後に生じる副産物を乾燥させる装置であって、前記副産物を流体比率の高い精製相と濃厚相に分離するための機械的分離装置を備え、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を用いる装置であって、
   前記精製相から流体を除去するために蒸発装置（２）において濃縮されている前記精製相、および添加剤の少なくとも一方を前記濃厚相まで運ぶ供給装置が設けられ、
   前記濃厚相と前記濃縮された精製相および前記添加剤の少なくとも一方のための混合装置（３）が調整装置（４）の前に直列接続されるか又は前記調整装置（４）と一体に形成され、
   前記分離装置（１）の後に直列接続されている前記調整装置（４）が、前記濃厚相と前記濃縮された精製相および前記添加剤の少なくとも一方を均一な幾何学的形状の粒子に形成し、
   前記調整装置（４）の後に直列接続されている流動層乾燥ユニット（５）において、前記粒子が、０．５から０．９２までの空隙容量を有する空気流動化によって乾燥されることを特徴とする装置。
10. 前記流動層乾燥ユニット（５）の後に冷却装置（６）が直列接続されていることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 前記冷却装置が流動層装置であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 前記分離装置（１）が単純重力場または多重重力場として作られていることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記調整装置（４）が、特に、好ましくは、その長さが基本的にその直径と一致し、特に前記長さが５から１０ｍｍまでの範囲内である円柱形の、流動化可能な形状安定の個別粒子を成形するための、エキスパンダ、押出機、および／またはペレット製造機として形勢されることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記乾燥粒子の流れの一部を前記濃厚相に運ぶ戻し装置（７）が設けられていることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の装置。

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