Umwelt- und Hygieneanforderungen, und natürlich auch wirtschaftliche Erwägungen, verlangen heute nach Systemen mit geringem Energieverbrauch und minimalen Emissionen. Diesen Ansprüchen genügen adsorptive Lufttrocknungssysteme wie die Kathabar-Systeme. Ein Applikationsfeld dieser Trockner ist die Produktion, Lagerung und Verarbeitung von Süßwaren.
Die Lufttrocknungssysteme von Kathabar Systems Europe (Abb. 1) beruhen auf den Trocknungseigenschaften einer flüssigen hygroskopischen Lösung, dem sogenannten Kathene. Wie viel Feuchtigkeit Kathene aufnimmt, hängt unmittelbar von Konzentrationsgrad und Temperatur der Lösung ab. Kathene ist eine nicht toxische bakterizide Lösung, die, wenn sie in einen Luftstrom gesprüht wird, Bakterien und bestimmte Viren wirksam aus der Luft entfernt.
Einsatz in der Süßwaren-produktion
Ein wichtiger Einsatzbereich dieser Lufttrocknungssysteme ist die Produktion und Verarbeitung von Schokolade, Süßigkeiten, Keksen o.ä. Trockene, kühle und sterile Luft ist hier in den verschiedensten Teilprozessen eine Voraussetzung. Das absorptive Lufttrocknungssystem vermeidet, dass die Süßwaren aufgrund von Feuchtigkeitsaufnahme verklumpen, zerbrechen, bröseln oder anfällig für Bakterien oder Schimmel werden. Zudem schützt das System das Produkt vor unerwünschter Kondensationsfeuchte und damit vor einem vorzeitigen Verfall der Haltbarkeit.
Die Lufttrockner sorgen beispielsweise für die richtige Feuchtigkeit während des Formgebungsvorgangs von Süßwaren. Die Feuchtigkeitskontrolle bewirkt, dass die Süßwaren während des Präge- , Form und Trocknungsverfahrens nicht aneinander kleben und auch nicht auf den Herstellungsgeräten kleben bleiben. Der richtige Feuchtigkeitsgehalt garantiert aber auch, dass die Süßwaren die erwünschte Form und Struktur erhalten.
Beim Dragieren bewirkt trockene Luft, dass Wasser, das sich auf dem Produkt bildet, schneller und gleichmäßiger verdampft. Dadurch lässt sich der Ausschuss verringern und ein härterer Überzug erzielen. Die Produktionskapazität kann so erhöht werden, ohne dass dafür zusätzliche Dragierbleche notwendig sind. Darüber hinaus ermöglichen adsorptive Lufttrockner Energieeinsparungen von bis zu 45% im Vergleich mit konventionellen Entfeuchtungsmethoden oder der herkömmlichen Kühlung.
Lagern und Verpacken
Trockene Luft beim Verpackungsvorgang gewährleistet, dass das Produkt keine Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt. Ein konstant optimaler Feuchtigkeitsgrad verhindert aber umgekehrt, dass Süßwaren klebrig oder die Oberflächen weich werden, dass sich Handlingprobleme ergeben und der Verpackungsvorgang länger dauert. Die Lufttrockner reduzieren den Feuchtigkeitsgehalt der Lagereinrichtungen und Magazine. Ein kontrollierter niedriger Feuchtigkeitsgehalt verlängert häufig die Lagerfähigkeit, wobei das gewünschte Qualitätsniveau des Lagerguts erhalten bleibt.
Einsatzbeispiel
In einer Süßwarenfabrik wird die Luft aus der Kathabar-Anlage sowohl bei der Süßwarenformung und -kühlung eingesetzt als auch in den eigentlichen Verpa-ckungsbereichen. Zu diesem Zweck wurden getrennte Einheiten (Lufttrockner) aufgestellt, die zu einem Einzelregenerator kom-biniert wurden.
Aufgrund der Anforderungen in Hinsicht auf konstanten Druck und Abluft wird das Formungs-/Kühlungssystem (Abb. 2) zu 100% mit Außenluft versehen. Die Luft wird in einem Register vorgekühlt und so der Wassergehalt bereits gesenkt.
Ein Trockner der Ausführung 1000 VPT reduziert die Luftkondition auf 11 °C, 1,5 g/kg. Diese Luft plus rezirkulierte Luft aus den Kühlbatterien, hält die Raumtemperatur bei 16 °C, 35% RH. Die Anlage benötigt eine Kühlleistung von 120 kW.
Der Verpackungsbereich hat einen eigenen Lufttrockner (Abb. 3), der nur mit 20% Außenluft und 80% Rückluft arbeitet. Auch hier wird als Kühlmittel Wasser mit einer Temperatur von 4 °C verwendet. Die Anlage versorgt den Raum mit Luft von 14 °C, 2 g/kg, 20% RH. Damit ergibt sich im Raum eine Temperatur von 21 °C und eine relative Feuchte von 35%.
Zentraler Regenerator für die beiden Trockner
Die Verwendung nur eines Standard-Regenerators (Abb. 4) reduziert Investitionskos-ten, spart Platz im Geräteraum und erfordert auch nur eine Luftzufuhr. Weniger Leitungen für Dampf und Kondenswasser, daher auch ein geringerer Aufwand bei den Durchbrucharbeiten, weniger Kontrolleinrichtungen und vor allem ein geringerer Bedarf an Wärmeenergie sind weitere Vorteile. An den Regenerator kann man eine Reihe von Klimatisiergeräten an-schließen. In diesem Fall besteht das Sys-tem nur aus zwei Luftentfeuchtern/-trocknern. Ein gewöhnlicher 10P-Regenerator für die beiden Units erfordert maximal 550 kg/h Niederdruckdampf (3 bar). Ein Lösungswärmetauscher wurde im System verwendet, um die ohnehin niedrigen Energieansprüche des Sys-tems weiter zu reduzieren.
Flexibilität beim Dragieren
Flexibilität ist ein besonderer Vorteil dieses Systems. Wenn ein Süßwarenhersteller Produktionsvorgänge kombinieren und das Klimatisier-/ Lufttrocknungsgerät vertikal oder horizontal in gewisser Entfernung vom Regenerator aufstellen will, ist das mit einem solchen Lufttrockner durchaus möglich (Abb. 5). Beim kombinierten Dragieren und Verpacken führt die Anlage die Rückluft aus dem Verpackungsbereich in den Außenluftstrom. In den Verpackungsraum wird Luft mit einer Temperatur von 13 °C und 20% RH geblasen. Ein an der Decke befestigtes Umluftkühlanlagegerät bewältigt Luftmengen von 2500 m³/h und diese Luft wird gleich neben der Kathabaranlage für zwei Dragiervorrichtungen verwendet. Der gesamte Luftbedarf für den Verpackungsraum wird aus der Außenluft gewonnen.
Der Trockner 800 VPT ist so dimensioniert, dass er den Verpackungsraum schnell füllen kann. Bei Normalbetrieb entfeuchtet der Trockner die Luft um 115 kg/h Wasser. Mit einem Schnellzyklus lässt sich dieser Wert auf 160 kg/h Wasser steigern, der ganze Raum ist in zwei Stunden mit der entsprechend konditionierten Luft gefüllt.
Der Regenerator, hier die Ausführung 5P, ist in einem Kesselraum untergebracht, 15 m vom Standort des Trockners 800 VPT entfernt, wobei die beiden Geräte mit dünnen Leitungen verbunden sind. Das Kathabar-System bietet bei einer solchen Anwendung vor allem folgende Vorteile:
• Bewältigung von zwei Feuchtigkeitsgraden in einer Einheit
• Trocknen des Verpackungsraums binnen zwei Stunden nach einem Schnell-zyklus
• aus Platzgründen getrennte Klimatisier- und Regeneratoreinheiten
Einsatz im Lager
Die Anlage in Abbildung 6 ist in einem mehrstöckigen Gebäude im Einsatz, in dem Süßwaren bei 21°C und 35% RH gelagert werden. In jedem Stockwerk sind Klimaanlagen mit genauer Temperaturkontrolle aufgestellt, die die Luft soweit abkühlen, dass die Temperatur konstant 21°C beträgt. Eine einzelne Kathabar-Einheit versorgt jedes Stockwerk mit Luft von 12 °C /1,4 g/kg und hält die Luftfeuchtigkeit bei 35% RH konstant. Die Einheit ist für einen Durchsatz von 30 000 m³/h ausgelegt und hat einen Engergiebedarf von 60 kW für die Wasserkühlung. Die Temperatur des Kühlwassers beträgt 6 °C.
Der Regenerator, wieder die Ausführung 5P, benötigt zur Regenerierung 2700 m3/h Luft. Dieses sehr geringe Regenerationsvolumen erfordert wenig Energie, wenig Platz im Geräteraum und wenig Geräte. Der Bedarf an Dampf für den Regenerator liegt bei nur 200 kg/h oder 3 bar.
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