DryingMate A/S. Pulver og Partikler. Styring og optimering af spraytørreprocesser.

Transkript

1 Pulver og Partikler Styring og optimering af spraytørreprocesser. Affugtning af tørreluft, grundlæggende varme- og massetransport under tørring, og efterkøling. Ebbe Nørgaard Tlf:

2 Om DryingMate Startet primo 2013 Baggrund fra Teknologisk Institut, Køle- og Varmepumpeteknik DryingMate udvikler og sælger specialdesignede tørringsanlæg Vores speciale er lukkede tørreprocesser, kendetegnet ved høj sikkerhed, høj produktkvalitet, lave energiomkostninger samt ingen støv og lugtemissioner Som noget nyt kan vi tilbyde frysekoncentreringsanlæg Vi har mulighed for at fremstille forsøgsprodukter i miniskala

3 Indhold Minikursus i varme- og massetransport Styring af fugtighed i procesluft (tørring og efterkøling) Efterkøling

4 Hvad er tørring? Separation af vand (en væske) fra fast stof ved tilførsel af varme, således at vandet fordamper fra det faste stof. Det er ikke: Mekanisk separation (filtrering, centrifugering, mv.) Kemiske reaktioner Inddampning (fordampning af væske fra et flydende medium, som også er flydende efter fordampning) Spraytørring begynder som inddampning og ender som tørring. 0,65 kwh/kg + tab 95 % produkter tørres på 400 forskellige måder (ref. Arun Mujumdar) Kilde: Teknologisk Institut

5 Kategorisering af tørreprocesser Hvordan tilføres varmen - Konvektivt - Konduktivt - Infrarød (IR) - Dielektrisk (mikrobølger, radiobølger) Hvordan behandles produktet - Fluid bed - Spray - Kontinuert - Batch - Bånd - Tromle - Mange andre Hvad består den omgivende atmosfære af - Hvilket medie (gas, væske) - Hvilket tryk - Hvilken temperatur - Hvilket partialtryk af vand Kilde: Teknologisk Institut

6 Typiske specifikke energiforbrug Typical energy consumption Dryer types [kj/kg water] [kcal/kg water][mwh/ton] Convection dryers Conveyer dryers ,1-1,7 Tunneldryers ,5-1,7 Owens ,4-1,6 Rotorowen ,3-2,5 Fluid bed ,1-1,7 Flash ,3-2,5 Spray ,3-3,2 Steam Vacuum ,8-1,3 Atmospheric ,7 High pressure ,7 Heat pump ,1-0,3 Contact dryers Drum ,9-1,8 Roller ,8-1,6 Spiraltube ,9 Screw ,9-1,6 650 kwh/ton 90 kwh/ton Gas based infra red dryers ,0-2,6 Radiant dryers Radiofrequency ,5 Microwave ,8 Freeze drying ,8 Infrared ,9-1,6 Kilde: Energistyrelsen (1998) Kilde: Teknologisk Institut

7 Typiske specifikke energiforbrug Typical energy consumption Dryer types [kj/kg water] [kcal/kg water][mwh/ton] Convection dryers Conveyer dryers ,1-1,7 Tunneldryers ,5-1,7 Owens ,4-1,6 Rotorowen ,3-2,5 Fluid bed ,1-1,7 Flash ,3-2,5 Spray ,3-3,2 Steam Vacuum ,8-1,3 Atmospheric ,7 High pressure ,7 Heat pump ,1-0,3 Contact dryers Drum ,9-1,8 Roller ,8-1,6 Spiraltube ,9 Screw ,9-1,6 650 kwh/ton 90 kwh/ton Gas based infra red dryers ,0-2,6 Radiant dryers Radiofrequency ,5 Microwave ,8 Freeze drying ,8 Infrared ,9-1,6 Kilde: Energistyrelsen (1998) Kilde: Teknologisk Institut

8 Kan det tørres? Ved ligevægt RH luft = A w RH luft = p par /p sat p par = Partialtryk af vand p sat = Mætningstryk for vand (60 % rh v. 20 C 0,6 = p par /0,023 p par = 0,138 bar) Hvis RH luft > A w befugtes materialet Hvis RH luft < A w affugtes/tørres materialet

9 Ligevægtsfugtighed og vandaktivitet

10 Hvad er vandindholdet? Generelt 3 typer vand Frit vand findes ofte på overfalden Kapillarvand fikseret af kappilarkræfter/membraner Bundet vand bundet imellem molekyler Wet basis: Vandindhold / (tørstof + vand) Dry basis: Vandindhold / tørstof Kilde: Teknologisk Institut

11 Hvordan måles vandindholdet? Procesmåling / laboratoriemåling?? Hvordan tages prøven, og er der ligevægt? Kemisk analyse - Karl Fischer titrering Veje tørre veje (ved hvilken temperatur?) NIR Mikrobølger Ledningsevne Måske flere Ingen SI-enhed for vandindhold

12 Tørrekinetik Hvor hurtigt sker det? Geometri herunder overfladeareal Diffusion (temperaturafhængig) Partialtryksforskelle Materiale Tryk Tommelfingerregel Drying rate [kg/s kg] Falling 3 2 Constant Critical water content 1 Det tager typisk ca. 1/3 af tiden at fordampe 2/3 af vandet 4 Water content Kilde: Teknologisk Institut

13 Tørring af enkelt partikel Kilde: Gea Niro

14 Styring af fugtighed i procesluft Masser af eksempler på at tørret materiale genbefugtes ved køling af tørret produkt Vandindhold / kvalitet af tørret produkt er meget afhængig af tørreluftens vandindhold Overvej om der er kvalitetsforskel på sommer og vinterdrift DryingMate har indgået samarbejdsaftale med Cotes A/S

15 Kilde: Cotes A/S

16 Kilde: Cotes A/S

17 Hvad med produkttemperaturen?? Indtil det kritiske vandindhold er nået er produkttemperaturen lig med luftens våde temperatur Kilde: Cotes A/S

18 Fluidbedkøling eller kontaktkøling? Kilde: Google

19 Opsummering Vandindhold i produktet er vigtig for kvalitet og samtidig vanskelig at måle præcist Fugtighed i procesluft til tørring og køling vigtig DryingMate kan (evt. via samarbejdspartnere) levere Specialdesignede tørreanlæg Affugtningsudstyr Kontaktkølere Frysekoncentreringsanlæg Producere forsøgsprodukter

20 Tak for opmærksomheden Kontaktinfo Ebbe Nørgaard tlf