DE3400397C2

DE3400397C2 -

Info

Publication number: DE3400397C2
Application number: DE3400397A
Authority: DE
Inventors: Lothar Prof. Dr.Sc.Techn. O-3080 Magdeburg De Moerl; Hans-Joachim Dr.-Ing. O-3034 Magdeburg De Kuenne; Lothar Dr.-Ing. O-3033 Magdeburg De Krell; Joerg Dipl.-Ing. O-3012 Magdeburg De Kliefoth; Joachim Dr.-Ing. O-3033 Magdeburg De Sachse; Hans-Joachim Dipl.-Ing. O-3242 Calvoerde De Zinn; Brigitta O-3241 Neuenhofe De Urban
Original assignee: VEB SCHWERMASCHINENBAU-KOMBINAT "ERNST THAELMANN" MAGDEBURG O-3011 MAGDEBURG DE
Current assignee: SKET Schwermaschinenbau Magdeburg GmbH
Priority date: 1983-05-18
Filing date: 1984-01-07
Publication date: 1991-10-10
Also published as: DK73384D0; DK73384A; DD217004A1; ATA5384A; DK159989C; DE3400397A1; AT384349B; DK159989B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in der Lebensmittel- und Chemieindustrie sowie Landwirtschaft angewendet werden, wo klebrige, körnige und thermolabile Stoffe mit breitem Kornbandspektrum getrocknet werden müssen, vorzugsweise zum Trocknen blanchierter Kartoffelstückchen.

Bei den bekannten Vorrichtungen, bei denen Feststoffteilchen im Heißluftstrom getrocknet werden, befinden sich die Teilchen im fluidisierten Zustand in einem Trocknerraum, dessen Wände, insbesondere am Eintritt der Heißluft (z. B. der Anströmboden von Wirbelschichttrocknern) nahezu die Temperatur der Heißluft besitzen, DD-WP 1 19 304, DE-AS 14 42 813.

Es sind ferner Vorrichtungen bekannt, bei denen Wärme direkt in der fluidisierten Schicht zugeführt wird, d. h. in denen sich Heizelemente befinden, die eine höhere Temperatur als die in die Wirbelschicht eintretende Heißluft besitzen. Beide genannten Arten von Vorrichtungen weisen zwar eine gute Ausnutzung der Triebkraft der Heißluft durch die hohen Ein trittstemperaturen auf, sind aber für die Trocknung von thermolabilen Feststoffteilchen, die zum Ankleben neigen, nicht geeignet. Die Gefahr des Anklebens von Feststoffteilchen und ihrer dadurch bedingten Qualitätsminderung ist insbesondere dann groß, wenn es durch sich verändernde Produktparameter oder Betriebsstörungen zu starken Temperaturschwankungen in der Wirbelschicht kommt.

Die unter DE-OS 23 35 514 vorgesehene Lösung, das Trocknungsmedium durch gesonderte, die untere Begrenzungswand des Wirbelraumes durchstoßende Rohre in den Fluidisationsraum zu führen, schafft dabei nur in der kontinuierlichen Betriebsphase teilweise Abhilfe. Insbesondere im An- und Abfahrbetrieb sowie bei Betriebsstörungen ist eine Aufheizung des Unterteiles der Wirbelkammer nicht zu vermeiden, was zu den genannten Produktschädigungen führt.

Bisher ist keine Vorrichtung bekannt, bei der zwar die eintretende Heißluft eine hohe Temperatur besitzt, die gesamte fluidisierte Schicht jedoch von Flächen begrenzt wird, die eine niedrigere Temperatur als die eintretende Heißluft besitzen.

Durch die intensivere Durchmischung der Feststoffteilchen in runden Wirbelschichtapparaten, DE-OS 22 31 945, DE-OS 27 38 485, oder die Einhaltung einer konstanten mittleren Verweilzeit in rinnenförmigen Apparaten, WP 1 50 852, kommt es ferner dazu, daß sowohl große als auch kleine Teilchen annähernd die gleiche Verweilzeit besitzen und damit kleine Teilchen entweder übertrocknet und damit thermisch geschädigt oder große Teilchen nicht genügend getrocknet werden. Es sind keine Vorrichtungen bekannt, in denen die Verweilzeit des Feststoffes in Abhängigkeit seiner Teilchengröße so gesteuert werden kann, daß die großen und feuchten Feststoffteilchen unter schärferen Trocknungsbedindungen (höhere Temperatur, geringere relative Luftfeuchte) länger getrocknet werden als die kleineren, bereits stark getrockneten Teilchen.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit Hilfe derer eine Strahlschichttrocknung von vorzugsweise blanchierten Kartoffelstückchen so möglich ist, daß sowohl eine thermische Schädigung der mit Stärke behafteten Kartoffelstückchen als auch Wärmeverluste durch Wand kühlung vermieden werden.

Die Vorrichtung soll ein kontinuierliches Arbeiten ermöglichen und eine gleichmäßige Trocknung der Kartoffelstückchen, ihrer Größe angepaßt, erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strahlschichtapparat so zu entwickeln, daß die Wände der Strahlschicht eine niedrigere Temperatur als die eintretende Heißluft besitzen, um die Gefahr des Anklebens von blanchierten Kartoffelstückchen zu vermeiden. Außerdem soll eine gezielte Verweilzeitverteilung der Kartoffelstückchen in Abhängigkeit ihrer Größe erreicht werden, mit der Aufgabe, die größeren Teilchen von der Triebkraft des Prozesses her schärferen Trocknungsbedingungen und längeren Verweilzeiten zu unterwerfen als die kleineren. Des weiteren soll die zur Kühlung der Wände aufgewendete Wärme für den Prozeß zurückgewonnen werden.

Diese Aufgabe ist mit den bisher bekannten Lösungen, bei denen Gut in fluidisiertem Zustand getrocknet wird, nicht zu erfüllen, da insbesondere in der Anfahrphase alle Apparateteile annähernd die Temperatur der eintretenden Heißluft besitzen und somit eine thermische Schädigung der Kartoffelstückchen durch Ankleben an der heißen Wand die Folge ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst. In einer Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung von vorzugsweise Kartoffelstückchen, bestehend aus unterer Luftverteilerkammer, rechteckiger, sich nach oben erweiternder Fluidisationskammer und oberer Abscheidekammer sind, die schräg angeordneten seitlichen Wände der Fluidisationskammer nach unten als rinnenförmiges Element ausgebildet. Dieses Element ist nach oben geöffnet und wird durch ein dachförmiges Element so abgedeckt, daß ein Spalt entsteht. Dabei ist sowohl der Winkel des dachförmigen Elementes als auch Spaltbreite und Umlenkhöhe aufeinander abgestimmt. Das dachförmige Element ist zusätzlich quer zur Transportrichtung des Feststoffes mit Schlitzen versehen, deren in Transportrichtung des Feststoffes liegende Kante dreickförmig aus der Dachebene nach oben herausgebogen ist.

Das dachförmige Element besitzt an seiner höchsten Stelle eine senkrecht angeordnete Zwischenwand. Sowohl die Zwischen wand als auch die schräg angeordneten Seitenwände der Flui disationskammer sind mit Kühlelementen, die von Kühlflüssigkeit durchströmt werden, versehen. Diese Kühlelemente sind so miteinander verbunden, daß ein durchgängiger Weg für die Flüssigkeit in Feststofftransportrichtung entsteht. Dabei ist das letzte Kühlelement am Feststoffaustritt über eine Rohrleitung mit einem im letzten Luftzuführungsstutzen zum Feststoffaustritt hin befindlichen Wärmeübertrager verbunden. Der Aus trittsstutzen dieses Wärmeübertragers für die abgekühlte Kühlflüssigkeit ist über eine weitere Rohrleitung mit einer Pumpe und diese wiederum über eine Rohrleitung mit dem Eintrittsstutzen des ersten Kühlelementes am Feststoffeintritt verbunden.

Es gehört mit zur Erfindung, daß die Wände der Fluidisationskammer innen mit senkrecht zur Wand aufgesetzten Leitblechen versehen sind, die in einem Winkel zur Vertikalen so angeordnet sind, daß sie in Feststofftransportrichtung zeigen.

Es gehört weiterhin zur Erfindung, daß die Leitelemente an der Innenseite der schrägen Wände der Fluidisationskammer verstellbar sind, wobei der Winkel zur Vertikalen vorzugsweise 20-30° beträgt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Zwischenwand und das dachförmige Element sowohl in der Höhe verstellbar als auch um eine quer zur Feststoffrichtung liegende Achse drehbar angeordnet sind, wodurch sich die Höhe zwischen Unterkante des dachförmigen Elementes und Boden des rinnenförmigen Elementes so verstellen läßt, daß auch längs der Feststofftransportrichtung kontinuierlich zu- oder abnehmende Höhen möglich sind.

Es wurde weiterhin gefunden, daß der Winkel der schräg angeordneten Wände der Fluidisationskammer in Abhängigkeit vom mittleren Teilchendurchmesser optimale Werte unter folgender Bedingung annimmt:

Die Erfindung funktioniert wie folgt:

Durch einen Feststoffeintritt gelangen stückige, klebrige und thermolabile Kühlelementteilchen in die Fluidisationskammer. Warme Luft tritt über Luftzuführungsstutzen in die untere Luftverteilerkammer ein, durchströmt den Spalt zwischen den beiden rinnenförmigen Elementen, wird durch das dachförmige Element nach außen und durch die angebogenen Schlitze im dachförmigen Element entgegen der Strömungsrichtung des Feststoffes gelenkt. Die Luftbelastung ist dabei so gewählt, daß in dem rinnenförmigen Element die Austragsgeschwindigkeit aller Feststoffteilchen überschritten wird. Dadurch kommt es zu einer gerichteten Strömung von Luft und Feststoffteilchen nach außen und entgegengesetzt zur Feststoffströmungsrichtung. Durch die nach oben hin abnehmende Geschwindigkeit gelangen in den oberen Bereich vornehmlich kleinere und trockenere Teilchen, die durch die Leitbleche in Fest stoffrichtung gelenkt werden. Die großen und schweren Feststoffteilchen, die eine größere Verweilzeit benötigen, befinden sich im unteren Teil der Strahlschicht und werden durch die erfindungsgemäße Anordnung des unteren Teils der Vorrichtung in ihrer Transportgeschwindigkeit getrennt. Dadurch, daß sowohl die schrägen Seitenwände der Fluidisationskammer als auch die Zwischenwand durch Kühlelemente gekühlt werden, bleiben die stückigen klebrigen und thermolabilen Feststoffteilchen nicht an der Vorrichtung kleben, sondern werden in der Strahlschicht in ständiger turbulenter Bewegung gehalten. Durch die erfindungsgemäße Schaltung der Kühlelemente erwärmt sich das Kühlmedium in Feststoffrichtung. Damit herrscht an der kritischsten Stelle, dem Feststoffeintritt, die niedrigste Wandtemperatur und somit die geringste Gefahr für Verklebungen. Das aus dem letzten Kühlelement austretende Kühlmedium gibt die Wärme an einen Wärmeübertrager, der im letzten Eintrittsstutzen in Feststofförderrichtung angebracht ist, ab, wird dadurch gekühlt und danach über eine Pumpe dem Eintrittsstutzen des ersten Kühlelementes erneut zugeführt. Damit wird die gesamte durch die Wandkühlung abgeführte Wärme zurückgewonnen.

Durch die vertikale Verschiebbarkeit des dachförmigen Elementes lassen sich sich bei konstantem Druckverlust unterschiedliche, der jeweiligen Teilchengröße des Feststoffes angepaßte Luftdurchsätze und damit Luftgeschwindigkeiten realisieren.

Außerdem kann durch Drehung in der Ebene der Zwischenwand die für den Druckverlust maßgebliche Höhe h über die Länge des Apparates verändert werden. Wenn z. B. das dachförmige Element mit der Zwischenwand so gedreht wird, daß die Höhe h in Feststoffrichtung abnimmt, strömt durch den Spalt nahe dem Feststoffeintrag mehr Luft, die an dieser Stelle wegen der hohen Gutsanfangsfeuchte und der noch großen Teilchen benötigt wird. In Feststofftransportrichtung nimmt dann mit kleiner werdender Gutsfeuchte und Teilchendurchmesser auch die Luftgeschwindigkeit kontinuierlich ab.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen Fig. 1-4 für blanchierte Kartoffel stückchen erläutert werden. Dabei zeigt die

Fig. 1 die prinzipielle Darstellung und Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 den Schnitt A-A durch Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt B-B durch Fig. 2,

Fig. 4 die räumliche Darstellung der Fluidisationskammer.

Die Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung für blanchierte Kartoffelstückchen besteht aus einer unteren, in drei Teile unterteilten Luftverteilerkammer 1, in der Lufteintrittsstutzen 2 angeordnet sind. An die Luftverteilerkammer 1 schließt sich eine nach oben erweiternde rechteckige Fluidisationskammer 3 an, die am oberen Ende in eine mit Luftaustrittsstutzen 4 versehene Abscheidekammer 5 übergeht. Die seitlichen Wände 6 der Fluidisationskammer 3 sind unter einem Winkel γ von 25° angeordnet. Sie laufen nach unten in ein rinnenförmiges nach oben geöffnetes Element 7 aus. Die Spaltbreite S zwischen beiden Elementen beträgt 40 mm. Der Spalt zwischen beiden Elementen wird durch ein dachförmiges Element 8 abgedeckt, das unter einem Winkel α von 70° angeordnet ist. Die Umlenkhöhe h zwischen dachförmigem Element 8 und der tiefsten Stelle des rinnenförmigen Elements 7 beträgt dabei 10 mm. Das dachförmige Element 8 ist an seiner Unterseite quer zur Transportrichtung des Feststoffes mit Schlitzen 9 versehen.

Die Schlitze 9 sind so gestaltet, daß jeweils die in Trans portrichtung des Feststoffes liegende Kante dreieckförmig aus der Dachebene nach oben herausgebogen ist. Nach oben läuft das dachförmige Element 8 in eine senkrechte Zwischen wand 10 aus, auf die von Kühlflüssigkeit durchströmte Kühl elemente 11 aufgebracht sind. Diese Kühlelemente 11 werden durch Doppelwände gebildet. Die schräg angeordneten Wände 6 der Fluidisationskammer 3 sind innen mit senkrecht zur Wand aufgesetzten Leitblechen 12 versehen. Diese Leitbleche 12 sind unter einem Winkel von 15° zur Vertikalen so angeordnet, daß sie in Feststofftransportrichtung zeigen. Die Wände 6 der Fluidisationskammer 3 sind außen ebenfalls mit Kühlelementen 13, die als Doppelmäntel ausgebildet sind, versehen. Zur Wärmerückgewinnung sind die Kühlelemente 11 sowohl der Zwischenwand 10 als auch der Wände 6 der Fluidisationskammer 3 so miteinander verbunden, daß ein durchgängiger Weg für die Flüssigkeit in Feststofftransportrichtung entsteht. Das letzte Kühlelement am Feststoffaustritt 14 besitzt einen Austritts stutzen 16, der über eine Rohrleitung 17 mit einem im letzten Luftzuführungsstutzen zum Feststoffaustritt hin befindlichen Wärmeübertrager 18 verbunden ist. Der Austrittsstutzen der Kühlflüssigkeit am Wärmeübertrager 18 ist über eine weitere Rohrleitung 19 mit einer Pumpe 20 verbunden. Diese Pumpe 20 ist wiederum über eine Rohrleitung 21 mit dem Eintrittsstutzen 22 des ersten Kühlelementes 13 am Feststoffeintritt 15 verbunden. Die Zwischenwand 10 und das dachförmige Element 8 sind in der Vertikalen verstellbar, so daß die Höhe h von Unterkante des dachförmigen Elementes 8 bis zum Boden des rinnenförmigen Elementes 7 in den Grenzen von 10-40 mm verstellbar ist.

Die Höhe der Zwischenwand 10 beträgt 300 mm. Analog der Luftverteilerkammer 1 sind die obere Abscheidekammer 5 und die Fluidisationskammer 3 durch senkrechte Zwischen wände 23 quer zur Feststofftransportrichtung, in denen sich Öffnungen 24, 24′ befinden, unterteilt. Die Leitelemente 12 sind dabei so angeordnet, daß sie geschlossen in einem Winkelbereich β von 10-30° verstellbar sind.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 - untere Luftverteilerkammer
2 - Lufteintrittsstutzen
3 - Fluidisationskammer
4 - Luftaustrittsstutzen
5 - Abscheidekammer
6 - Wand der Fluidisationskammer
7 - rinnenförmiges Element
8 - dachförmiges Element
9 - Schlitz
10 - Zwischenwand
11 - Kühlelement
12 - Leitblech
13 - Kühlelement
14 - Feststoffaustritt
15 - Feststoffeintritt
16 - Austrittsstutzen des letzten Kühlelementes
17 - Rohrleitung
18 - Wärmeübertrager
19 - Rohrleitung
20 - Pumpe
21 - Rohrleitung
22 - Eintrittsstutzen des ersten Kühlelements
23 - Zwischenwand
24, 24′ - Öffnungen in den senkrechten Zwischenwänden
S - Spaltbreite
h - Umlenkhöhe
β - Winkel
α - Öffnungswinkel des dachförmigen Elements
γ - Neigungswinkel der Seitenwände

Claims

1. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung klebrig-körniger und thermolabiler Stoffe, vorzugsweise blanchierten Kar toffelstückchen, bestehend aus einer unteren unterteilten Luftverteilerkammer mit Lufteintrittsstutzen, einer sich nach oben erweiternden rechteckigen Fluidisationskammer und einer oberen, mit Luftaustrittsstutzen versehenen Abscheidekammer, gekennzeichnet dadurch, daß die Fluidisationskammer (3) mit schrägen Seitenwänden (6) ausgerüstet ist, die innerhalb mit aufgesetzten Leitblechen (12) und außerhalb mit Kühlelementen (13) versehen sind und die nach oben geöffnet und nach unten als rinnenförmige Elemente (7) ausgebildet sind, die durch ein dachförmiges Element (8) abgedeckt werden, das mit Schlitzen versehen und nach oben in eine senkrechte Zwischenwand (10) ausläuft, auf der Kühlelemente (11) aufgebracht sind, wobei die Kühlelemente (11) und die Kühlelemente (13) so miteinander verbunden sind, daß ein durchgängiger Weg für die Flüssigkeit in Feststofftransportrichtung entsteht und das letzte Kühlelement am Feststoffaustritt (14) einen Austrittsstutzen (16) besitzt, der über Rohrleitungen (17, 19, 21), einen Wärmeübertrager (18), einer Pumpe (20) mit einem Eintrittsstutzen (22) des ersten Kühlelementes des Feststoffeintrittes (15) verbunden ist.

2. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Fluidisationskammer (3) und die obere Abscheidekamer (5) durch senkrechte Zwischenwände quer zur Feststofftransportrichtung (23), in denen sich Öffnungen (24, 24′) befinden, unterteilt sind.

3. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Neigungswinkel (γ) der Seitenwände der Fluidisationskammer (3) in Abhängigkeit des zu trocknenden Feststoffes und seines Kornbandspektrums unter Einhaltung der Ungleichung gestaltet ist.

4. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlelemente (11, 13) der Wand (6) und der Zwischenwand (10) als Doppelmäntel ausgebildet sind.

5. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung nach Anspruch 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Zwischenwand (10) und das dachförmige Element (8) in der Vertikalen verstellbar sind.

6. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Höhe (h) zwischen Unterkante des Elementes (8) und dem Boden des Elementes (7) kontinuierlich in Feststofffließrichtung in den Grenzen von 10-40 mm verstellbar ist.

7. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung nach Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Winkel (α) des Elementes (8) 5° bis 120°, vorzugsweise 60° bis 90°, ausgebildet ist.

8. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung nach Anspruch 1 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Spaltenbreite (S) zwischen den rinnenförmigen Elementen (7) mit 5 bis 300 mm, vorzugsweise 30 bis 60 mm, festgelegt ist.

9. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Leitbleche (12) in ihrem Winkel zur Vertikalen verstellbar sind.

10. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung nach Anspruch 1 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Winkel (β) der Leit bleche (12) zur Vertikalen 0° bis 45°, vorzugsweise 20° bis 30°, ausgebildet ist.

11. Vorrichtung zur Strahlschichttrocknung nach Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß jeweils die in Transportrichtung des Feststoffes liegende Kante der Schlitze (9) dreieckförmig aus der Dachebene nach oben herausgebogen ist.