NL1006284C1 - Werkwijze en inrichting voor het drogen van verstoven vloeistofconcentraten tot een vochtgehalte van de verstoven deeltjes tot, of ten naaste bij tot hun, bij hun diameter behorende Kritisch Vochtgehalte Punt in een eerste drooggas, waarna de deeltjes op dit vochtgehalte aangekomen, direct uit het eerste drooggas gehaald worden en in een tweetal menglagen een langzame verdere droging ondergaan totdat het ongebonden water verdwenen of nagenoeg verdwenen is. - Google Patents

Description

TITEL: Werkwijze en inrichting voor het drogen van verstoven vloeistofconcentraten tot een vochtgehalte van de verstoven deeltjes tot, of ten naaste bij tot hun, bij hun diameter behorende Kritisch Vochtgehalte Punt in een eerste drooggas, waarna de deeltjes op dit vochtgehalte aangekomen, direct uit het eerste drooggas gehaald worden en in een tweetal menglagen een langzame verdere droging ondergaan totdat het ongebonden water verdwenen of nagenoeg verdwenen is.

De vinding betreft een werkwijze voor het bereiden van poeders, zoals melkpoeder, waarbij het uitgangsmateriaal in de vorm van een vloeistof concentraat op enigerlei wijze wordt verstoven in een eerste heet drooggas en gedroogd 5 wordt tot deeltjes met een vochtgehalte gelijk, of nagenoeg gelijk, aan het Kritisch Vochtgehalte Punt van de afzonderlijke deeltjes, waarna de deeltjes verder gedroogd worden in een menggas afkomstig van een tweede drooggas en het afgewerkte eerste drooggas.

10 De vinding betreft ook een inrichting voor deze werk wijze voor de droging van verstoven deeltjes tot hun Kritisch Vochtgehalte Punt en verder tot, of nagenoeg tot aan hun Equilibrium Vochtgehalte Punt.

De werkwijze en de inrichting beperken zich tot dat 15 deel van een droogwerkwi jze of drooginrichting waar de drogende deeltjes of onderhevig zijn aan de verstuivings-baan of aan een luchtstroming direct hierop volgend, en stelt hiermede een vrijwel uniform produktvochtgehalte voor nadroging ter beschikking aan algemeen bekende inrichtingen 20 voor multi fasen droging.

De vinding is van uitzonderlijk belang voor de produk-tie van hoogkwalitatief produkt terwijl er toch gewerkt kan worden met een zeer hoge inlaattemperatuur van het eerste drooggas.

25 De vinding blijkt ook energetisch zeer voordelig te zijn.

1006284 2

De vinding staat namelijk het gebruik toe van: 1. een eerste drooggas van uitzonderlijk hoge temperatuur die op deze werkwijze, verrassend, geen nadelige invloed heeft op de produktkwaliteit.

5 2. een tweede drooggas van een uitzonderlijk lage tempe ratuur, welke zich in grensvlakken met het afgewerkte eerste drooggas gedeeltelijk mengt. De uitzonderlijk lage temperatuur van dit drooggas leent zich bijzonder voor energiebesparing door een eenvoudige terugwinning 10 van laag temperatuur afvalwarmte uit de bijbehorende fabriek zoals bijv. van een voorgeschakelde indampin-stallatie of warmtekrachtkoppeling.

De vinding omvat specifieke maatregelen voor het 15 scheiden naar deeltjesgrootte van een in een eerste drooggas op enigerlei wijze verstoven concentraat, waarbij door aanpassing van de stroming van het eerste drooggas een verandering van het stromings patroon van het secundaire drooggas stromingspatroon ontstaat, op zodanige wijze dat 20 de fijnst verstoven deeltjes niet naar de as van de verstuivingskegel of verstuivingskegels gezogen worden, maar in een vroeg stadium terechtkomen in het speciaal aangepaste secundaire drooggas op, of nagenoeg op, hun bijbehorende specifieke Kritische Vochtgehalte Punt, waarna de droging 25 zo langzaam verloopt dat vermeden wordt of nagenoeg vermeden wordt dat de verdampingsflux bepaald wordt door diffusie.

De sterk vertraagde droging laat het natte karakter van het oppervlak van het deeltje intact en voorkomt hier-30 mede dat het deeltje met een nog hoog vochtgehalte een droge schil krijgt.

De grootste delen blijven echter in het eerste drooggas tot ook zij hun, veel hoger KVP, of nagenoeg hun veel hoger KVP, hebben bereikt, waarna zij in een andere meng-35 laag zo langzaam verder gedroogd worden dat ook weer voorkomen wordt dat ze in de Penetratie Periode, of nagenoeg in de Penetratie Periode terechtkomen.

De menging van een op enigerlei verstoven concentraat 1006284 3 in een heet drooggas met het doel concentraten te drogen worden algemeen bekend verondersteld. Inrichtingen hiervoor worden in sproeidrogers gebruikt.

In de huidige stand der techniek treft men de volgende 5 hoofdgroepen van sproeidrogen aan: Eénfase droging, waarbij het op enigerlei wijze verstoven concentraat vanaf het verstuivingdrogestofgehalte tot aan het commercieël gewenste einddrogestofgehalte wordt 10 gedroogd door één soort drooggas met het kenmerk dat dit gas door temperatuur daling de energiebehoefte van de totale vloeistoffase verdamping levert, terwijl dit drooggas bovendien de vloeistofdamp moet kunnen opnemen.

Bij een hoge inlaattemperatuur van het drooggas zal de 15 verdampingsflux sterk afnemen bij produkt vochtgehalten tussen KVP en EVP tengevolge van schilvorming in het oppervlak van het drogende deeltje, waardoor de deeltjestempe-ratuur sterk oploopt van de natte boltemperatuur tot de droge boltemperatuur van het drooggas.

20 Temperatuur denaturatie tengevolge van een verblijfs tijd op deze temperatuur bij het vochtgehalte in het deeltje waar het produkt extra gevoelig is voor temperatuur denaturatie is niet denkbeeldig, tenzij men de verdampings-flux laag houdt door een lage inlaattemperatuur van het 25 drooggas. De grens ligt op ca. 180 °C. terwijl men tegelijkertijd een zeer fijne verstuiving van het concentraat bewerkstelligt.

De nieuwe vinding is niet bedoeld voor toepassing in dit soort drogers.

30

Twééfasen droging, waarbij het op enigerlei wijze verstoven concentraat wordt gedroogd tot ongeveer haar Equilibrium Vochtgehalte Punt met één soort drooggas, terwijl voor de droging van haar EVP tot het gewenste 35 eindvochtgehalte van een nieuw, hiervoor speciaal bereid, drooggas wordt gebruik gemaakt in een speciaal droger gedeelte bijv. een zg. fluid bed. De af luchten van de drooggassen worden niet in de droogkamer samengevoegd.

1006284 4

In het eerste drooggas wordt het produkt gedroogd tot ver voorbij het Kritisch Vochtgehalte Punt, waardoor ook hier de inlaat temperatuur van het eerste drooggas gelimiteerd is om schilvorming en hierdoor produkt beschadiging 5 te voorkomen. Ook hier is het onvermijdelijk een zeer fijne verstuiving toe te passen.

De temperatuur grens van de inlaat van het eerste drooggas ligt op ca. 210 °C.

Verstuivingsdrukken van 240 bar worden algemeen toege- 10 past.

De nieuwe vinding is niet bedoeld voor toepassing in dit type drogers.

Driefasen droging, waarbij het op enigerlei wijze 15 verstoven concentraat wordt gedroogd in een eerste drooggas waarin het produkt droogt tot, of nagenoeg tot, aan haar Kritisch Vochtgehalte Punt, waarna het produkt verder gedroogd wordt tot, of nagenoeg tot, aan haar Equilibrium Vochtgehalte Punt in een tweede drooggas speciaal geschikt 20 voor het langzaam drogen van het produkt met deze vochtgehalten .

De droging van het produkt vanaf het Equilibrium Vochtgehalte Punt tot aan haar commerciële eind vochtgehalte vindt vervolgens in een nieuw drooggas plaats.

25 De vinding is speciaal bedoeld voor toepassing in deze drie- of multi fase type drogers omdat de vinding het mogelijk maakt deeltjes met onderscheidende diameters gedroogd tot, of nagenoeg tot, hun eigen specifiek KVP, te drogen in een heet eerste drooggas en direct hierna uit het 30 eerste nog hete drooggas gehaald worden, om verder te drogen tot aan, of nagenoeg tot aan, hun Equilibrium Vochtgehalte Punt in een volgend drooggas, terwijl de grovere deeltjes hun droging in het eerste drooggas blijven vervolgen, tot ook zij hun veel hoger KVP bereikt hebben.

35 Dankzij de vinding kunnen drooggastemperaturen van 500 °C. toegepast worden terwijl bij voorkeur een zeer visceus concentraat bij een lage druk verstoven wordt. Bijv. 54% vollemelk concentraat i.p.v. 48% en 70 Bar druk i.p.v. 240 1006284 5

Bar.

In de huidige stand der techniek treft men voorbeelden van deze drie- of multi fasen sproeidrogers veelvuldig aan 5 zoals bijv. in: 1. Octrooinummer EP 0097 484.

Laat ons dit type droger drie fasen droger met inter-nalfluid bed noemen, omdat meerdere fabrikanten een droger op de markt brengen met nagenoeg dezelfde 10 karakteristiek.

Het internal fluid bed is de voorziening waardoor extra tijd gegeven kan worden voor droging van het Kritisch Vochtgehalte Punt tot aan het Equilibrium Vochtgehalte Punt.

15 2. Octrooinummer EP 0446 984, de Rotacom droger, als voorbeeld van een multi fasen droger met een voorziening voor extra verblijfstijd in de vorm van een geperforeerde band voor droging van het Kritisch Vochtgehalte Punt tot aan het Equilibrium Vochtge-20 halte Punt.

3. Aanvraagnummer 1002909, waar de droging tot, of ten naaste bij tot, het Kritisch vochtgehalte Punt bereikt wordt door tijdlimiet te stellen aan het verblijf van de deeltjes in het eerste drooggas en waarbij ook weer 25 van een internal fluid bed gebruik maakt voor de aansluitende droging.

In de beschrijving; "achtergronden bij droogprocessen" zal aangetoond worden, dat het te vermijden is de droging 30 tot, of ten naaste bij tot, het Kritisch Vochtgehalte Punt in één soort drooggas te bereiken door droging van de totale hoeveelheid verstoven concentraat tot aan haar theoretische gemiddelde Kritische Vochtgehalte.

Dit zal nl. ernstige kwaliteitsproblemen met zich 35 meebrengen zodra de inlaat temperatuur van het eerste drooggas en de hoeveelheid hiervan afwijken van de combinatie toepasbaar bij twéé fasen droging.

In de drie ten voorbeeld gestelde patentbeschrijving 1006284 6 van multi fasen drogers, maar ook in alle andere ons bekende inrichtingen van dit type worden vloeistof concentraten gedroogd tot aan het gemiddelde KVP en niet zoals in de nieuwe vinding als essentieel wordt gesteld tot aan het KVP 5 van het afzonderlijke deeltje, met het kenmerk dat deze deeltjes dan onmiddellijk, of nagenoeg onmiddellijk, uit het nog hete drooggas worden genomen, en de grotere deeltjes die hun KVP nog niet bereikt hebben een verdere droging in het eerste drooggas ondergaan.

10 Naar ons weten wordt ter vermijding van kwaliteits- problemen bij de produktie van vol melkpoeder de maximale ongemengde eerste drooggastemperatuur gesteld op ca. 220 °C., behalve in de Rotacom droger, waar de problemen zijn opgelost met behulp van een inrichting zoals in de nieuwe 15 vinding voor het eerst omschreven wordt en waardoor de inlaattemperatuur met behoud van een uitzonderlijk goede produktkwaliteit verhoogd kon worden tot ca. 500 °C., welke temperatuur in dit geval gelimiteerd werd door de constructie van de drooggas verhitter en niet door de produkt 20 kwaliteit.

Opgemerkt dient te worden dat de noodzaak van het toepassen van de nieuwe vinding ontbreekt bij drogers met een verstuivingskapaciteit van maximaal 400 Kg/h concentraat .

25 De krachten voor het naar binnen zuigen van de uitge remde fijnste druppels zijn hier kennelijk niet voldoende hoog. Bij het vergroten van de verstuivingskapaciteiten tot commerciële hoeveelheden bleek de toepassing van de nieuwe vinding onontbeerlijk daar ook het toepassen van multi 30 nozzle verstuiving, geheel onverwacht, volstrekt niet hielp.

1006284 7

Achtergronden bij droogprocessen A. Verstuiving 5 Commerciële verstuivingsorganen worden in tal van variëteiten op de markt gebracht. Ze produceren uit een vloeistofstroom druppeltjes.

Voor droging van concentraten wordt hiervan veelvuldig gebruik gemaakt, daar een concentraat verstoven in druppel-10 tjes veel oppervlakte krijgt t.o.v. haar gewicht.

Hoe fijner de verstuiving, des te groter het oppervlak ten opzichte van het volume. In sproeidrogers wordt hiervan dankbaar gebruik gemaakt, immers men wenst een zo groot mogelijk contactoppervlak met de drooglucht.

15 Er is echter een probleem. De deeltjes verstoven met commerciële verstuivingsorganen verschillen binnen een spray zeer belangrijk in diameter. In één spray treft men hierdoor gemakkelijk diameters van deeltjes aan tussen 10 en 450 urn. Het is hierdoor in de droogtechnologie gebrui-20 kelijk een spray te definiëren in deeltjesgrootte, zoals D50 = die diameter waarbij 50% van de deeltjes kleiner of groter zijn dan de opgegeven diameter of bijv. Sauter mean diameter = die diameter waarbij 50% van de deeltjes, in inhoud van het deeltje ten opzichte van haar oppervlak, 25 kleiner en 50% groter dan de opgegeven maat bedraagt.

Het rekenen met deze uitdrukkingsgemiddelden is in droger programma's tot een kunst verheven.

Op de gemiddelde deeltjesgrootte zijn van invloed: 30 D viscositeit van de verstoven vloeistof □ aard van het verstuivingsorgaan D toegevoegde energie 35 De deeltjesgrootte van een spray is niet dezelfde als die van de deeltjesgrootte op hun Kritisch Vochtgehalte Punt.

Het concentraat wordt verstoven in deeltjes. Deze deeltjes < ' '284 8 drogen tot hun KVP waarbij ze een minimaal volume innemen.

De deeltjes krimpen zeker 20%, maar dit hangt natuurlijk af van de vloeistof verdamping in deze eerste droog-fase t.o.v. van de totaal te verdampen vloeistof.

5 In de eerste droogzone van een concentraat in een sproeidroger, droogt het concentraatdeeltje tot haar minimale grootte.

Het kleinst verstoven deeltje wordt hierdoor het kleinst bij het bereiken van haar KVP.

10 Bij het verstuiven van een concentraat ontstaan gemakkelijk snelheden van de deeltjes van 140 m/sec.

De richting bestaat uit een verticale, een horizontale en een kleine radiale component.

Het is nu van belang te zien wat er gebeurt.

15 De puls van de spray heeft een kracht Kg/sec x snelheid in m/sec.

De puls van de drooglucht heeft een eveneens een kracht Kg/sec x snelheid.

De vraag is; wordt de deeltjesbaan beïnvloed door het 20 drooggas ?

Poeder produktie per uur van 1000 Kg vanuit een concentraat met 54% ts.

Het KVP van dit concentraat bevindt zich bij deze gemiddelde deeltjesgrootte op 67% ts.

25 Het eerste drooggas heeft een inlaat temperatuur van 420 °C. en wordt door het drogende concentraat tot 100% verzadigd, waarmee het 136 gr vloeistofdamp per Kg drooggas opneemt.

Het eerste drooggas heeft een verticale inlaatsnelheid van 30 12 m/sec.

Concentraat puls: 1000 x 100/54/3600 x 140 = 72

Drooggas puls: 1000 x (100/54-100/67)/3600/0,136 x 12 = 8,8 35 Er is niet te verwachten dat de deeltjesbaan belangrijk kan worden veranderd door luchtstromings aanpassing van het eerste drooggas, daar de puls van het concentraat ca. 10 x groter is.

1 0 0 fi 2 8 4 9

Dit is waar, maar dit blijkt alleen op te gaan zolang de afzonderlijke deeltjes snelheid hebben.

De deeltjes worden geremd door de viscositeit van het drooggas.

5 De kleinste deeltjes hebben een veel kortere verstuivings-baan dan de grotere deeltjes.

( diameter-invloed op de formules voor de inhoud * gewicht en het oppervlakte van een bol ).

10 Wanneer de nieuwe vinding niet toegepast wordt blijken de kleinste deeltjes bij het bereiken van het einde van hun verstuivingsbaan, dus uitgeremd, naar het centrum van de verstuivingskegel gezogen te worden. Terwijl de grotere delen nog niet uitgeremd zijn en hierdoor een overmaat 15 drooggas meevoeren in een richting schuin vanaf de as. Het vacuüm in het centrum verdiept zich hierdoor waardoor nog meer kleine deeltjes worden meegezogen.

Een overmaat aan fijne deeltjes op hun KVP, want dat bereiken ze eerder dan de tijd nodig voor de remweg, be-20 vindt zich dus in het centrum waarin ook zeer weinig drooggas aanwezig is en dat hierdoor al spoedig verzadigd zal zi jn.

De deeltjes in het centrum houden dus al zeer snel op met drogen en herbevochtigen zelfs en verhogen nu bij een zeer 25 hoog vochtgehalte, van de natte boltemperatuur naar de droge boltemperatuur van het drooggas. Deze temperatuur kan nog zeer hoog zijn.

Dergelijke deeltjes, op één of andere manier in een nieuw drooggas terechtkomend, zullen slechts zeer moeizaam en met 30 veel kwaliteitsverlies verder drogen.

Bij een verhoging van de inlaat temperatuur van het drooggas, welk drooggas, in gewicht, speciaal berekend is voor droging van het concentraat tot haar KVP wordt dit 35 verschijnsel heviger. Bij 400 °C. worden hoeveelheden aangetroffen tot 35% van de totale spray.

Ook is het zo, dat een fijnere verstuiving het verschijnsel in de hand werkt.

1006284 10

De nieuwe vinding kan dit, tot nu onoplosbaar lijkende probleem oplossen, en wel op een wijze, dat wel degelijk met zeer weinig zeer heet eerste drooggas gedroogd kan worden zonder kwalitatieve gevolgen.

5 B. Produkt droogcurve Zie figuur 2 10 CAP: Constant Activity-Period

Het eerste deel van de droogcurve, de CAP wordt gekenmerkt doordat de verdampingssnelheid uitsluitend afhankelijk is van externe factoren, namelijk het verschil in 15 waterdampspanning aan het oppervlak van het deeltje en de waterdampspanning van de drooglucht.

Doordat de grenslaag van het oppervlak van het deeltje in dit gedeelte van de droogcurve per definitie altijd vochtig is, is de migratie van vloeistof naar het oppervlak van het 20 deeltje hoger dan de mogelijke vloeistof verdamping aan dit oppervlak.

De verdampingsflux is hierdoor afhankelijk van de, voor het produktdeeltje onafhankelijke , externe factoren: O waterdampspanning grenslaag deeltje (uitsluitend 25 afhankelijk van de temperatuur van het deeltje).

O waterdampspanning van de drooglucht.

Het verschil in waterdampspanningen bepaalt de verdampingsf lux. De waterdampspanning van de drooglucht wordt bepaald door de temperatuur en het absolute vochtgehalte 30 van het drooggas, en is dus lager naarmate de begintemperatuur van het drooggas hoger ligt.

In een adiabatisch systeem is de deeltjestemperatuur van een drogend deeltje met oppervlakte vloeistof gelijk aan de natte boltemperatuur van het drooggas zolang dat 35 deeltje vloeistof aan haar oppervlakte verdampt.

Deze temperatuur is gerelateerd aan de ingangstemperatuur van het drooggas en haar begin absolute vochtgehalte.

<1 0 0 6 2 8 4 11

Per definitie gaat dit deel van de droogcurve over in een volgend gedeelte wanneer door concentratie verhoging de migratie van vloeistof in het deeltje bij een bepaalde verdampingsflux niet langer het oppervlak kan bevochtigen.

5 Het drogestofgehalte van het deeltje waarbij dit optreedt heet het Kritisch Vochtgehalte Punt.

Het zal duidelijk zijn dat een veranderde verdampingsflux ook een verandering betekent voor het KVP en wel in 10 die mate dat een verhoogde flux een verhoogd KVP met zich meebrengt ( dezelfde migratiesnelheid brengt dezelfde hoeveelheid naar het oppervlak, waar het sneller wordt verdampt en dus een droog oppervlak achterlaat ).

De met de verhoogde inlaattemperatuur van het drooggas 15 gepaard gaande verhoogde deeltjestemperatuur resulteert wel is waar een verhoogde migratie snelheid van de vloeistof in het deeltje, maar het effect is hiervan veel kleiner dan de verhoogde verdamping op de verandering van het KVP. Op het tekeningetje is het KVP Xcrl behorend bij een droging CAP1 20 bij een inlaattemperatuur van bijv. 400 °C., belangrijk anders dan Xcr2 behorend bij CAP2 bij bijv. een drooggas-temperatuur van 210 °C., als tenminste gekeken wordt bij deeltjes met dezelfde diameters.

Ook de deeltjesgrootte is natuurlijk sterk van invloed 25 doordat de migratie snelheid hetzelfde is, maar de afstand waarover gemigreerd moet worden duidelijk verschilt.

Bij eenzelfde drooggastemperatuur zou hier Fl/Xcrl en CAP1 bij een veel groter deeltje horen dan F2/Xcr2/CAP2.

Hoe kleiner het deeltje des te eerder zal het haar KVP 30 bereiken maar dit KVP ligt tegelijkertijd bij een veel lager vochtgehalte dan dat van grotere delen.

Dit brengt een zeer grote complicatie met zich mee.

Een KVP empirisch vastleggen en dan, voor een gemiddelde spray bij een gewenste drooggastemperatuur een berekening 35 van de drooggas variabelen toepassen is echter toch de standaard procedure.

Men moet er echter rekening mee houden, dat dit bepaald niet betekent dat de deeltjes aanvankelijk, maar bij 1006284 12 benadering, hetzelfde vochtgehalte zullen hebben of hun KVP op dit op hetzelfde moment zullen bereiken.

De fijnste deeltjes bereiken veel eerder hun KVP en zullen vrolijk doordrogen totdat ze, door de droging van de grove-5 re delen inmiddels vochtiger geworden drooglucht, worden herbevochtigd.

Vanaf het moment van stoppen met drogen staan ze weer aan temperatuurverhoging bloot.

Ook hier weer wordt het veroorzaakt doordat ze drogend bij 10 natte boltemperatuur stoppen met drogen en de dus heersende droge boltemperatuur van het eerste drooggas aannemen.

Het lot van fijne deeltjes gedroogd in een drooggas, samen met grove delen, in een heet drooggas is dan ook om deze tweede oorzaak niet te benijden.

15

Het moge duidelijk zijn dat de verschillen in verdam-pingsflux en KVP, veroorzaakt door een verandering van de gekozen inlaattemperatuur, in de getoonde droogcurve ongeveer evenwijdig aan elkaar lopen. Dit is aangegeven in het 20 droogcurve plaatje als de lijnen CAP1-CAP2 enzovoorts.

Deze CAP curven eindigen altijd op de PP curve lijn op het moment dat de migratie van vocht niet kan voorzien aan voldoende oppervlakte vloeistof voor de bij die drooggas-temperatuur behorende verdampingsflux maar er nog wel 25 ongebonden vloeistofaanwezig is.

De verdampingsflux daalt scherp wanneer het drooggas verzadigd wordt.

Dit betekent dat eventueel licht overdroogde deeltjes meer migratietijd krijgen en hierdoor weer een vochtig oppervlak 30 herstellen wanneer de verdampingsflux afneemt doordat het drooggas verzadigt.

Het is dan ook sterk aan te bevelen voor een systeem te kiezen, waarbij het eerste drooggas geheel, of nagenoeg geheel, verzadigd wordt met verdampte vloeistof afkomstig 35 uit drogende deeltjes, welke drogende deeltjes gedroogd worden tot hun KVP.

Daarnaast zou een verstuivingsorgaan welk een spray met uniforme grootte van de deeltjes produceert noodzakelijk *1 0 0 6 2 8 4 13 zijn om droging tot KVP van de spray en dus ook van de afzonderlijke deeltjes mogelijk maken.

Helaas is de stand der techniek in verstuivingsorganen zo, dat ze een spray vormen met een spreiding in deeltjes 5 diameter van 6 tot 450 urn, en dus een verschil hebben aan het in de inhoud van de bol bevattende vocht van 4/3 x pi x dia~3 en een verdampingsflux verschil door oppervlakte grootte verschillen van 4 x pi x dia“2 waardoor verschillen ontstaan in vloeistof gewicht, verdampingsoppervlak, 10 remweg en KVP.

We hebben gezien dat uitgeremde kleinere deeltjes of in de kern terechtkomen of in de spray meegesleurd worden maar in ieder geval door het stoppen van de verdamping sterk in temperatuur kunnen stijgen en hierdoor in ieder 15 geval een negatief kwaliteitsverschil opleveren, maar vaak ook een verdere droging voorkomen.

Men zou dus de kleinere deeltjes, in hoeveelheid tot ca. 35 % van het verstoven concentraat uit de spray moeten kunnen halen op het moment dat ze hun relatief lage KVP bereikt 20 hebben.

De minste kracht kost dit als ze volkomen, of nagenoeg volkomen uitgeremd zijn.

1006284 14

PP;_PENETRATION PERIOD

Een drogend deeltje bevindt zich In de PP als de migratie van vloeistof naar haar oppervlakte achterblijft 5 bij de vloeistof-verdamping aan dit oppervlak, terwijl er toch nog ongebonden vloeistof aanwezig is.

Het oppervlak droogt dan snel uit en de hierdoor gevormde schil wordt snel dikker.

Verdamping vindt dan niet langer plaats naar het dampspan-10 ningsverschil module maar door een uitwisseling van vloei-stofdamp concentratie tussen de in de poriën aanwezige vloeistofdampspanning, in equilibrium met het produktvocht en de vloeistofdampspanning aanwezig in het drooggas.

Het drooggas moet dus de poriën binnendringen voor de 15 droging, vandaar de naam.

Door de onvoldoende verdampings snelheid gaat het deeltje over van de natte bol tempera tuur naar de droge boltemperatuur van de drooglucht.

20 Ook de kern van het deeltje neemt deze temperatuur aan.

Het gevolg is een snelle achteruitgang van de produktkwa-liteit door denaturatie, daar denaturatie juist in dit vochttraject versneld oploopt.

Problemen met onoplosbaarheid en vrij vet bij de 25 produktie van poeders blijken, in tegenstelling met de gangbare theorie, niet op te treden door een te hoge in-laattemperatuur of een te hoge uitlaattemperatuur van de drooglucht, maar door een hoge deeltjestemperatuur in de PP droging.

30 Vroeger werd dit veroorzaakt door de grove delen, maar bij de specifieke CAP droging van het drie fasen droogsysteem wordt dit juist veroorzaakt door de kleinste deeltjes.

Hetzelfde probleem werd vroeger, toen de grote deel-35 tjes het probleem veroorzaakten opgelost door zo fijn mogelijk te verstuiven en een drooglucht temperatuur te kiezen waarbij zo min mogelijk schilvorming optrad bij de droging van de grovere delen.

1006284 15

Voor de hand ligt, zo te verstuiven dat fijne delen niet, of nauwelijks ontstaan. Proeven met extreem lage verstui-vingsdrukken bij een heet drooggas bleken het probleem niet te kunnen voorkomen. Zelfs een druk bijna overeenkomend met 5 het niet verdelen in deeltjes, bleek geen oplossing.

Het verdelen van het concentraat over diverse nozzles in het drooggas bracht ook al niet het verwachte resultaat. Eén afzonderlijk goed werkende nozzle met een kleine verstui vingscapaciteit gaf geen problemen, de commercieël 10 vereiste concentraatstroom verdeeld over een aantal dezelfde nozzles bleek weer de problemen op te leveren.

In het tekeningetje is ook nog CAP3 aangegeven. Dit is mogelijk als het deeltje droogt van vochtgehalte KVP tot 15 EVP met een natte buitenlaag doordat de migratie van vocht hoger is dan de aanwezige verdampingsmogelijkheid. Dit is het geval wanneer het deeltje nat in een tweede menggas met uitzonderlijk lage droogkracht wordt gedroogd tot er geen vrij vocht meer aanwezig is.

20 De totale droging van het deeltje van verstuivings concentratie kent dan niet drie fasen nl. CAP,PP en EP maar slechts twee fasen, de CAP en EP en komt niet in de PP.

25 EP:_EQUILIBRIUM PERIOD

Deze periode wordt gekenmerkt door een vereffening van vloeistofdampspanning in het produkt en die van het drooggas.

30 De periode treedt in op het moment dat geen ongebonden vloeistof meer in het deeltje aanwezig is en gaat door tot dat het commerciële eindvocht behaald is.

Hoe hoger de produkt temperatuur, des te lager is het vochtgehalte. Een langdurig hoge produkttemperatuur blijkt 35 in deze droogfase niet van invloed.

1006284 16

Beschrijving van de werkwijze van de nieuwe vinding 5 In het voorgaande werd aangetoond dat de spreiding in deeltjesgrootte bij commerciële verstuivingsorganen tot grote problemen leidt wanneer weinig heet eerste drooggas gebruikt wordt voor uitsluitend de CAP droging van de spray.

10

De fijnste delen werden nl. of naar de as van de verstuivingskegel gezogen of werden meegesleurd in de grove deeltjes baan en herbevochtigd.

We hebben ook gezien dat er weinig kans is aan het eerste 15 drooggas een kracht mee te geven die de druppelbaan kan beïnvloeden.

In de bovengenoemde patent beschrijvingen ontbreekt iedere aanwijzing naar het probleem.

20 Wij nemen aan, dat of de proeven met de hoog temperatuur eerste drooggas zijn mislukt, of dat de proeven hebben plaatsgehad met een niet commerciële hoeveelheid verstui-vingsvloeistof, minder dan 400 Kg/h.

25 In de bovengenoemde patentbeschrijvingen ontbreekt ook een fundamentele beschrijving van de drooggas stroming in het sproeidrooggedeelte. In geen van de ons bekende patenten wordt gesproken over een secundaire gasstroming ten gevolge van het inbrengen van een stroom drooggas in een 30 sproeidrooggedeelte. Toch blijkt deze altijd aanwezige secundaire stroming essentieel te zijn voor een goed werkende multi fasen droger.

Wanneer een kolom gas op enigerlei wijze in een niet 35 stromend, of nagenoeg niet stromend, gas stroomt wordt een gedeelte van dit nagenoeg stilstaande gas met de kolom meegesleurd onder vorming van wervelingen in het grensvlak. Wij noemen dit secundair gas, daar de stromingsrichting en 1006284 17 intensiteit wordt bepaald door krachten in het eerste drooggas. Het oorspronkelijk nagenoeg stilstaande gas vult het meegesleurde secundaire gas aan.

Zo ontstaat er in drogers een belangrijke stroming van 5 secundair drooggas.

Daar deze stroming aan de grens van de uiterst belangrijke eerste drooggas kolom plaatsvindt is het van belang de aard van het gas te kennen.

Het is voor te stellen dat bij slechts één soort 10 drooggasinlaat en slechts één uitlaat van drooggas, waarbij dit drooggas alle verdampte vloeistof heeft opgenomen het secundaire drooggas een min of meer circulerende aflucht is.

Het is ook voor te stellen dat bij het gebruik van meerdere 15 soorten drooggas in één droogkamer de secundaire stroming bestaat uit het ene, of het andere, of een mengsel van de drooggassen.

Bij een centrale inlaat van één drooggas zal dit een secundaire gas meesleuren welk aangevuld wordt door een 20 drooggas met een zeer lage snelheid. Dit blijkt bij de Rotacom droger het boven de perforatie ingebrachte tweede drooggas te zijn en bij internal fluid bed drogers de totale min of meer homogeen gemengde aflucht.

Meerdere gecentreerde lucht inlaten kunnen trouwens 25 beschouwd worden als één lucht inlaat.

In principe is er dus vlak bij de eerste drooggas kolom een geschikt drooggas voor droging van deeltjes vanaf hun KVP omdat dit gas een lage temperatuur heeft en een verhoogde 30 RV.

Verrassend is het, dat ondanks de pulsberekening, het wel degelijk mogelijk blijkt fijne deeltjes te scheiden van een spray en deze door de secundaire gasstroom te laten opnemen, terwijl de grovere delen hun droogweg vervolgen in het 35 eerste drooggas.

We geven hiertoe aan het eerste drooggas een radiale puls op het moment van instroming in het drogergedeelte.

Deze puls kan opgewekt worden door een kleine hoeveelheid 1006284 18 energie. Bij een 1000 kg poedertoren met een eerste droog-gastemperatuur van 400 °C. blijkt 1,5 kW voldoende.

De radiale puls veroorzaakt nu een werveling van de eerste drooggas kolom welke op haar beurt de secundaire 5 gasstroom spiraalvormig meetrekt.

Zolang de deeltjes niet uitgeremd zijn zal hun verstuivings baan niet, of nauwelijks beïnvloed worden, maar indien ze uitgeremd zijn in horizontale richting zullen ze door de werveling in de kolom en hun densiteit t.o.v. het drooggas 10 aan de buitenkant van de kolom terechtkomen. Hiermede is op zeer eenvoudige, en energetisch voordelige wijze voorkomen dat de uitgeremde deeltjes naar de as van de kolom gezogen worden.

De buitenkant van de kolom wisselt vloeistofdamp uit 15 met het secundaire drooggas.

Dit betekent dat de fijne deeltjes door blijven drogen ook al hebben ze hun KVP bereikt, daar het eerste drooggas hier ter plaatse altijd droger zal zijn dan meer naar binnen in de kolom.

20

Hiermee voorkomt de werveling de problemen die optreden bij droging van een spray in een kleine hoeveelheid eerste drooggas van zeer hoge temperatuur doordat door de werveling voorkomen wordt dat: 25 □ De uitgeremde fijne deeltjes in de as van de kolom gezogen worden waar ze door hun hoge vochtgehalte, mede veroorzaakt door herbevochtiging, door de daar nog heersende hoge droge boltemperatuur gedenatureerd zullen worden.

30 D De uitgeremde fijne delen die aan de naar het centrum van de kolom heersende luchtstroom ontsnappen, en dus meegesleurd worden in de baan van de nog niet uitgeremde grovere delen bevinden zich in een omgeving met een veel lagere RV omdat immers vloeistofdamp naar het 35 secundaire gas uitwisselt. De fijne deeltjes kunnen hierdoor langzaam drogen tot na hun KVP en blijven op de nu overigens iets lagere natte boltemperatuur van het eerste drooggas.

10 0« 2 8 4 19

Er vindt overigens niet alleen een vloeistofdamp overdracht van het eerste drooggas naar het secundaire drooggas in het mengvlak A-A' plaats.

Er blijken ook grote hoeveelheden uitgeremde fines in het 5 meespiralende secundaire gas opgenomen te worden, waardoor het noodzakelijk is de variabelen van dit secundaire drooggas te kunnen controleren.

Beschrijving van een inrichting van de nieuwe vinding 10

Concentraat eisen

Het te verstuiven concentraat wordt bij voorkeur op een temperatuur gebracht die gelijk, of nagenoeg gelijk, is aan 15 de natte boltemperatuur van het eerste drooggas voordat het concentraat op enigerlei wijze wordt verstoven.

Hiermee wordt bereikt dat: 20 □ Het produkt wordt gepasteuriseerd.

□ Het produkt hoeft door de drooglucht niet op haar natte boltemperatuur gebracht te worden, noodzakelijk voor oppervlakte verdamping.

□ Het produkt krijgt hierdoor een minimale verstui- 25 vingsviscositeit.

Daar een grof verstoven deeltje in de nieuwe werkwijze van voordeel is, wordt een hogere viscositeit van het concentraat dan tot nu gebruikelijk, toegestaan.

30 Het verstuivingsorgaan behoeft slechts een minimale verstuivingsenergie.

Eerste trap de CAP

35 Het te drogen concentraat (1) wordt op enigerlei wijze co-current verstoven in een heet drooggas in het verstui-vingsdroger gedeelte (2).

De invoer van het drooggas (3) is van een radiaal 10 u 6 2 8 4 20 type, waarvan de radiale rotatie kracht op enigerlei wijze, gecontroleerd ingesteld kan worden.

De verticale snelheid van het drooggas in de inlaat opening(4) zal in het algemeen tussen 5 en 20 m/sec.

5 bedragen.

Er kan gebruik gemaakt worden van de verschillende typen verstuivingsorganen, zowel enkele als meerdere ver-stuivingsorganen(10) kunnen in deze inlaat toegepast worden.

10 De droger kan voorzien zijn van meerdere eerste drooggas inlaten van het boven omschreven type(ll).

De inlaat van het hete drooggas dient een koelvoorzie-ning te hebben, zowel t.o.v. het verstuivingsdrogerdak(5) als ten opzichte van het verstuivingsorgaan(6).

15 Bij voorkeur is dit inlaatgedeelte verdiept in het droger-dak ingebouwd(7).

De afmetingen van het verstuivingsdroger gedeelte worden voornamelijk bepaald door de benodigde remweg, zowel in horizontale (8) als in verticale richting van het grofst 20 verstoven deeltje, waarbij de diameter van de verstuivingsdroger minimaal tweemaal en maximaal 5 maal de horizontale remweg meet.

Als een uitgeremd deeltje wordt een deeltje beschouwd met een relatieve verschilsnelheid van maximaal 1,5 m/sec.

25 t.o.v. het haar omringende drooggas.

Dit betekent dat bij 120 bar en een 60 nozzle moet rekening gehouden worden met een grofste deeltje van 450 μπι een remweg van 1100 mm waardoor de torendiameter minimaal 2200 en maximaal 5500 mm wordt.

30 De kolom eerste drooggas wordt begrensd door hori zontale grensvlak B-B', het verticale grensvlak A-A' en de inlaat van het drooggas in het verstuivingsdrogergedeelte en vormt in A-A' en B-B' een mengzone met, niet noodzakelijker wijze identieke, tweede drooggassen.

35

Horizontaal uitgeremde of ten naaste bij uitgeremde fijne deeltjes in het eerste drooggas kunnen door centri-fugaalwerking van het roterende eerste drooggas in het 1006284 21 grensvlak A-A' in het hier aanwezige, meedraaiende, secundaire menggas geslingerd worden.

Met het woord secundair wordt bedoeld, dat dit drooggas geen eigen stroming bezit, maar dat deze stroming wordt 5 veroorzaakt door het eerste drooggas.

Met het woord menggas wordt bedoeld dat dit gas ontstaat door op enigerlei mate van vereffenen van afzonderlijke drooggassen in relatieve vochtigheid en temperatuur.

Het blijkt mogelijk de verdamping van de fijne deel-10 tjes in de menglaag A-A' door instelling van de relatieve vochtigheid en temperatuur van het tweede drooggas zo langzaam te laten verlopen, dat het oppervlak van het deeltje zo lang vochtig blijft totdat al, of nagenoeg al, de niet gebonden vloeistof uit het deeltje verdwenen is. 15 Het voordeel hiervan is, dat naast een zeer laag energie verbruik ook een kwalitatief voordeel optreedt.

Met deze droogwijze wordt nl. voorkomen dat de fijne deeltjes in hun PP terechtkomen en hierdoor verhogen van de natte bol tot de droge boltemperatuur van het menggas.

20 Tot op grote afstand blijkt de werveling van het eerste drooggas zich te handhaven. Dit heeft het grote voordeel dat een groot deel van de later afgeremde delen in de menglaag A-A' terechtkomen. Ook wordt het spiraalvormig meedraaiende secundaire menggas steeds vochtiger doordat 25 het menggas én vloeisofdamp heeft opgenomen van de eerder opgenomen drogende fijnste deeltjes én door de langdurige uitwisseling met het eerste drooggas.

De grofste verstoven deeltjes gaan over van het eerste drooggas in een menggas in de laag B-B' het blijkt nauwe-30 lijks van belang of dit menggas ontstaat door het opmengen van het eerste drooggas met een tweede drooggas hier loodrecht opstaande of in tegenstroom met het eerste drooggas. Op deze plaats van overgang heersen de volgende condities van de niet gemengde drooggassen en produkt: 35 1. het eerste drooggas en het tot hun KVP voorname-li-jk_grofste delen_van de oorspronkelijke spray.

1005284 22

Het eerste drooggas is op dit punt 100% of ten naaste bij 100% verzadigd.

De droge bol en de natte boltemperatuur van het drooggas zijn dus gelijk.

5 Deze temperatuur kan gesteld worden door de keuze van de inlaattemperatuur van het eerste drooggas.

De produktdeeltjes zijn gedroogd tot aan hun KVP, of een gering aantal, aan de centrifugaalkracht ontsnapte fijne deeltjes zijn herbevochtigd.

10 De deeltjes hebben de natte boltemperatuur van het eerste drooggas en hebben een nat oppervlak.

2. het tweede drooggas 15

Het tweede drooggas heeft bij voorkeur een lage droog-kracht om te snelle droging van de zich op hun KVP bevindende nog natte delen zo langzaam mogelijk te drogen.

Een lage droogkracht wordt bereikt door of een hoge RV 20 of een lage temperatuur of een combinatie hiervan te nemen.

Zeer goed is gebruik te maken van aflucht van de EP droging.

Eventuele van deze droging afkomstige poederdeeltjes zijn niet nadelig daar er een agglomeratie tussen deze 25 delen en delen, droger dan hun KVP, plaats zal vinden.

Een deeltje met een vochtgehalte op of lager dan haar KVP zal voldoende star zijn om ongewenste te grote raakvlakken tussen de agglomeraatdeeltjes te voorkomen.

30 De vinding beperkt zich tot droging van de spray in het eerste drooggas en dat deel van de multi droger waar onder invloed van het eerste drooggas menglagen ontstaan.

De vinding is immers bedoeld het mogelijk te maken multi fasen drogers met een zeer heet eerste drooggas de 35 CAP droogperiode van de deeltjes en aansluitend in een menggas de selectief horizontaal uitgeremde deeltjes verder te drogen, hiermede voorkomend dat de horizontaal uitgeremde deeltjes naar de as van de eerste drooglucht kolom 1 0 0 2 8 4 23 gezogen wordenen in het centrum van de eerste drooggas kolom meegevoerd worden en niet verder drogen, waardoor ze in temperatuur zullen stijgen en denatureren, terwijl de niet horizontaal uitgeremde deeltjes hun droogweg vervolgen 5 in het eerste drooggas.

De droogcondities van het menggas worden voornamelijk bepaald door de condities van het aangeboden tweede drooggas .

Het tweede drooggas kan, afhankelijk van de toepassing 10 van de inrichting volgens de vinding in een bepaald type multi droger, zijn; vers drooggas van een bepaalde temperatuur en/of vochtgehalte, en/of de totale aflucht van de in een multi droger gebruikte drooggassen, en/of de aflucht van een bepaald, droogstadium van de droging zoals bijv. de 15 equilibrium droging.

1006284

Claims (8)

5

1. Inrichting voor het bereiden van een gesproeidroogd produkt waarvan de droging in een eerste droogggas zich beperkt tot aan, of ten naaste bij tot aan het kritisch 10 vochtgehalte punt van de afzonderlijke deeltjes, welke punten zich wezenlijk onderscheiden van de in de stand der techniek gebruikte kritisch vochtgehalte van het gemiddelde deeltje in een spray, tenminste omvattende één of meerdere centrale, eerste drooggasinlaten in een drogerwand met 15 hierin aangebracht een verdeelorgaan of verdeelorganen voor het verstuiven van een vloeistofconcentraat in een spray, waarvan de geproduceerde deeltjesgrootte verdeling niet hoeft af te wijken van de verdeling zoals door commerciële verdeelorganen in commerciële grootte worden geproduceerd. 20 Met het kenmerk dat de horizontaal eerder uitgeremde fijnste deeltjes niet zoals gebruikelijk naar de as van de eerste drooggaskolom worden gezogen, maar door een meegegeven radiaal stromingscomponent aan het eerste drooggas, naar de buitenkant van de kolom worden gevoerd.

25 Tegelijkertijd veroorzaakt dit stromingspatroon van het eerste drooggas een spiraalvormige stroming van de door het eerste drooggas veroorzaakte secundaire luchtstroom, waardoor deze secundaire luchtstroom, in haar menglaag met het eerste drooggas, vloeistofdamp en/of horizontaal 30 uitgeremde kleine deeltjes opneemt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eerste drooggas een temperatuur heeft van minimaal 240 °c. 35

3. Inrichting volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat de vochtigheid van het eerste drooggas bij overgang in haar menglagen met omringende lucht, door instelling van 1006284 temperatuur en hoeveelheid van het eerste drooggas, een minimum van 40% en een maximum heeft van 100 % relatieve vochtigheid heeft.

4. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat aan het eerste drooggas een radiaal component wordt meegegeven met als gevolg een werveling van de eerste drooggaskolom waarmee voorkomen wordt dat de horizontaal uitgeremde kleinste deeltjes naar de as van de 10 eerste drooggaskolom gezogen worden, en terechtkomen aan de buitenzijde van de wervelende eerste drooggaskolom.

5. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat aan de door de instroming van het 15 eerste drooggas veroorzaakte secundaire luchtstroming door de gecontroleerde werveling van de eerste drooggaskolom een spiraal vormige werveling wordt gegeven, waardoor in haar grenslaag met de eerste drooggas kolom een menglaag ontstaat met als kenmerk een vereffening van de relatief hoge 20 vloeistofdampspanning in het eerste drooggas en de relatief lage vloeistofdampspanning van de secundaire lucht, waardoor de menglaag bijzonder geschikt wordt voor het drogen van produktdeeltjes vanaf hun kritisch vochtgehalte punt tot aan, of nagenoeg tot aan hun equilibrium vochtgehalte 25 punt.

6. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1 t/m 5, met het kenmerk, dat de aan het eerste drooggas gegeven radiaal component op enigerlei wijze aan de stroming van de 30 inlaat van het eerste drooggas wordt gegeven zoals bijv. door een radiale inlaat op de drooggasinlaat, of een wervelingsschoep aangebracht in de drooggasinlaat, of een op zodanige wijze inbrengen van een deelstroom van het eerste drooggas in het inlaatsysteem waardoor het totale 35 instromende eerste drooggas een werveling krijgt.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk dat door toevoeging van de radiaal component aan de instroming 1006284 van het eerste drooggas een instelbare druk verhoging ontstaat van 0,2 tot 8 maal de druk benodigd voor de drooggas instroming zonder deze radiaal component.

8. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1 t/m 7 toegepast bij multi fasen droging, met het doel zonder produktkwaliteitsverlies voor een bepaald produkt, de inlaattemperatuur van het eerste drooggas te verhogen met meer dan 20% van de bij twee fasen droging nog toelaatbare 10 inlaattemperatuur van het eerste drooggas, voor dat produkt. 1306284