Abfallmengen reduzieren, Materialien oder Substanzen von 50 % Feuchte auf ppm-Werte trocknen oder die Morphologie von Stoffen verbessern – im Nara-Schaufeltrockner ist einiges möglich. Neben Erhitzen, Kühlen und Trocknen werden auch Verfahrensschritte wie Sterilisieren, Kristallisieren, Kalzinieren oder Beschichten durchgeführt. Pellets, Pasten und Pulver werden schonend, effizient und reproduzierbar bearbeitet. Um dieses breite Abwendungsspektrum bedienen zu können, kann der Trockner wahlweise inert, mit Lösemittelrückgewinnung oder unter Vakuum betrieben werden.
Olaf Schüller
Der Nara-Schaufeltrockner arbeitet nach dem Prinzip der indirekten Wärmeübertragung, bei der das Produkt nicht unmittelbar mit dem Heiz- bzw. Kühlmedium in Berührung kommt. Eine Hohlwelle, die ebenfalls hohl ausgeführten Schaufeln und der doppelwandige Trog werden wahlweise mit Wasser, Dampf oder Öl erhitzt bzw. gekühlt. Die sehr große, produktberührte Kontaktfläche bewirkt einen äußerst effektiven Wärmeübergang. Zusätzlich sorgen die ineinandergreifenden Bewegungen der Schaufeln darüber hinaus für eine homogene, stetige Durchmischung des Materials.
Für Trocknungsprozesse wird die über das Produkt strömende Gasphase so eingestellt, dass die Brüden abgezogen werden und keine Kondensation erfolgt. Auf diese Weise werden die Gasmenge und der mit dieser korrelierende Wärmeverlust minimiert. Ökonomisch betrachtet, hat die Trocknung im Paddle Dryer mehrere Vorteile gegenüber anderen Verfahrensoptionen: Ein Stromtrockner ist nur für Kurzzeittrocknungen einsetzbar. Da sich bei diesem Verfahren keine Verweilzeit einstellen lässt, kann er für entsprechende Trocknungsaufgaben nicht eingesetzt werden. Ein Fließbetttrockner hat einen höheren Luft- bzw. Gasverbrauch als der Schaufeltrockner und benötigt entsprechend größer dimensionierte Anlagenkomponenten wie Gebläse und Rohrleitungen. Die größere Gasmenge für die Fließbetttrocknung führt dazu, dass mehr Gas mit höherer Temperatur nach der Trocknung an die Umgebung abgegeben wird. Damit ist der Energieverlust für den Fließbetttrockner deutlich höher als der des Schaufeltrockners.
Die in den Schaufeltrockner eingebrachte Wärmeenergie wird nahezu ausschließlich an das feuchte Produkt abgegeben. Geringer Gasstrom und geringe Oberflächenverluste aufgrund der kompakten Bauweise machen dieses Gerät zur hoch effizienten, energiesparenden Trocknungsalternative.
Trocknen von Stärke
Ein konkretes Anwendungsbeispiel ist die Trocknung von modifizierter Stärke. Diese spezielle Stärke muss im Gegensatz zu anderen Sorten nicht nur getrocknet, sondern auch auf Temperatur gehalten werden, damit sie die gewünschten Eigenschaften ausbildet. Im vorliegenden Fall wurden 2 t Stärke verarbeitet. Angepasst an die bereits vorhandene Anlagekonzeption des Auftraggebers wurde der Prozess als Batchverfahren ausgelegt.
Nachdem die Stärke getrocknet war, wurde sie für 45 min auf einer Temperatur von 130 °C gehalten. Im Anschluss an diesen Prozessschritt wurde die gesamte Trocknungskammer entleert und gereinigt, um eine Kreuzkontamination mehrerer Varianten dieser Stärke zu vermeiden.
Vergleichbar mit diesem Verfahren ist eine Anwendung für Weizen. Auch hier wurde der Schaufeltrockner als Reaktor benutzt, um die Gashaltefähigkeit des Weizens abzuschwächen. Bei einem zweiten, ebenfalls reaktiven Prozess wurde Weizenpulver geröstet, um es dann als eine Komponente im Currypulver zu verwenden.
Flexible Verarbeitung von Naturprodukten
Eine häufige Anwendung ist das Trocknen und Kühlen von Aminosäuren oder Proteinen. Da Proteine in einer Vielzahl von Naturprodukten in immer anderer Anordnung vorliegen, lassen sich mit ihnen viele Märkte bedienen. In der Lebensmittelindustrie gehören dazu unter anderem Süßstoffe, Würzmittel oder Gesundheitsgetränke. Die Vielzahl der Anwendungen erfordert maximale Flexibilität der Prozessführung. So sind im Allgemeinen nicht allein Kühlen, Trocknen und Erhitzen wichtige Prozessschritte sondern ebenso die gleichzeitig erfolgenden Produktveränderungen. Die Aminosäure wird folglich im Schaufeltrockner chemisch verändert oder modifiziert, wodurch sich die gewünschten Eigenschaften ergeben.
Ähnlich den Prozessen bei der Verarbeitung von Eiweiß kommt es zu einer Reaktion von Pulvern bei der Behandlung einiger Bestandteile von Instantsuppen. Diese werden mit dem Paddle Dryer durch eine langsame Röstung so modifiziert, dass sie geschmacksverstärkend wirken.
Weitere Lebensmittel, die reaktiv behandelt wurden, sind u. a. Senfkörner und Hafergrütze.
Eigenschaften und Vorteile
Da der Hauptteil der Wärmeübertragungszone des Trockners aus einer Anordnung von keilförmigen Schaufeln besteht, die sehr dicht und wechselseitig in definiertem Abstand auf der rotierenden Welle befestigt sind, ist die Wärmeübertragung pro Volumeneinheit sehr groß. Aus diesem Grund ist das Gerät sehr kompakt und die benötigte Aufstellungsfläche gering.
Die sehr gute und kontinuierliche Durchmischung des Materials, die durch die entgegengesetzte Rotation der Schaufeln und deren keilförmige, schräge Oberflächen entsteht, sowie das beheizte/gekühlte Maschinengehäuse, garantieren eine homogene Wärmeübertragung an allen produktberührten Flächen.
Das gegenläufige Ineinandergreifen der Schaufeln und ihre Nähe zur Troginnenfläche bewirken eine kontinuierliche Selbstreinigung. Sich aufbauendes und ablagerndes Produkt wird so immer wieder abgerieben und dem Prozess erneut zugeführt.
Der Trocknungsablauf und die Verweildauer können einfach kontrolliert und eingestellt werden. Hierbei kann ganz individuell auf die physikalischen Eigenschaften des zu behandelnden Materials eingegangen werden, indem die Anzahl der Wellen oder Schaufeln, die Umdrehungszahl, die Temperatur der Wärmeträger und die Bearbeitungszeit angepasst werden.
Da nur geringe Mengen an Gas für den Prozessablauf im Schaufeltrockner benötig werden, ist die Staub- und Geruchsentwicklung minimal. Es werden daher keine oder nur sehr kleine Staub- oder Geruchsabscheider eingesetzt.
Dank der kontinuierlichen Durchmischung des Materials durch die entgegengesetzt arbeitenden Schaufeln können viskose Materialien mit sehr hohem Feuchtigkeitsgehalt verarbeitet werden. Ablagerungen des Produkts in Toträumen und ein daraus folgendes Überhitzen oder Verderben wird konstruktiv verhindert.
Die niedrige Drehfrequenz der Schaufeln von nur 10 bis 40 Umdrehungen in der Minute verhindert Abrasion und die damit einhergehende schnelle Abnutzung der Maschinenoberflächen. Sie minimiert zusätzlich das Risiko eines Materialbruches.
Für die Ermittlung von Auslegungsdaten zur Maßstabsvergrößerung steht in Frechen eine Anlage für Testversuche zur Verfügung. Die Auswertung der Endprodukte im eigenen Labor sowie ein zugehöriger Testbericht gehören zum Kundendienst.
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