Pulver og Partikler Styring og optimering af spraytørreprocesser. Affugtning af tørreluft, grundlæggende varme- og massetransport under tørring, og efterkøling. Ebbe Nørgaard Tlf: 20755620 Email: en@dryingmate.com
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
Indhold Minikursus i varme- og massetransport Styring af fugtighed i procesluft (tørring og efterkøling) Efterkøling
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 % 60.000 produkter tørres på 400 forskellige måder (ref. Arun Mujumdar) Kilde: Teknologisk Institut
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
Typiske specifikke energiforbrug Typical energy consumption Dryer types [kj/kg water] [kcal/kg water][mwh/ton] Convection dryers Conveyer dryers 4000-6000 957-1435 1,1-1,7 Tunneldryers 5500-6000 1316-1435 1,5-1,7 Owens 5000-5800 1196-1388 1,4-1,6 Rotorowen 4500-9000 1077-2153 1,3-2,5 Fluid bed 4000-6000 957-1435 1,1-1,7 Flash 4500-9000 1077-2153 1,3-2,5 Spray 4500-11500 1077-2751 1,3-3,2 Steam Vacuum 2900-4600 694-1100 0,8-1,3 Atmospheric 2500 598 0,7 High pressure 2500 598 0,7 Heat pump 500-1100 120-263 0,1-0,3 Contact dryers Drum 3200-6500 766-1555 0,9-1,8 Roller 2900-5700 694-1364 0,8-1,6 Spiraltube 3400 813 0,9 Screw 3400-5600 813-1340 0,9-1,6 650 kwh/ton 90 kwh/ton Gas based infra red dryers 3500-9500 837-2273 1,0-2,6 Radiant dryers Radiofrequency 5300 1268 1,5 Microwave 6400 1531 1,8 Freeze drying 10000 2392 2,8 Infrared 3300-5600 789-1340 0,9-1,6 Kilde: Energistyrelsen (1998) Kilde: Teknologisk Institut
Typiske specifikke energiforbrug Typical energy consumption Dryer types [kj/kg water] [kcal/kg water][mwh/ton] Convection dryers Conveyer dryers 4000-6000 957-1435 1,1-1,7 Tunneldryers 5500-6000 1316-1435 1,5-1,7 Owens 5000-5800 1196-1388 1,4-1,6 Rotorowen 4500-9000 1077-2153 1,3-2,5 Fluid bed 4000-6000 957-1435 1,1-1,7 Flash 4500-9000 1077-2153 1,3-2,5 Spray 4500-11500 1077-2751 1,3-3,2 Steam Vacuum 2900-4600 694-1100 0,8-1,3 Atmospheric 2500 598 0,7 High pressure 2500 598 0,7 Heat pump 500-1100 120-263 0,1-0,3 Contact dryers Drum 3200-6500 766-1555 0,9-1,8 Roller 2900-5700 694-1364 0,8-1,6 Spiraltube 3400 813 0,9 Screw 3400-5600 813-1340 0,9-1,6 650 kwh/ton 90 kwh/ton Gas based infra red dryers 3500-9500 837-2273 1,0-2,6 Radiant dryers Radiofrequency 5300 1268 1,5 Microwave 6400 1531 1,8 Freeze drying 10000 2392 2,8 Infrared 3300-5600 789-1340 0,9-1,6 Kilde: Energistyrelsen (1998) Kilde: Teknologisk Institut
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
Ligevægtsfugtighed og vandaktivitet
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
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
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
Tørring af enkelt partikel Kilde: Gea Niro
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
Kilde: Cotes A/S
Kilde: Cotes A/S
Hvad med produkttemperaturen?? Indtil det kritiske vandindhold er nået er produkttemperaturen lig med luftens våde temperatur Kilde: Cotes A/S
Fluidbedkøling eller kontaktkøling? Kilde: Google
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
Tak for opmærksomheden Kontaktinfo Ebbe Nørgaard tlf. +45 20755620 Email: en@dryingmate.com