Nach dem Trocknen muss Zucker auf eine gleichmäßige Temperatur abgekühlt werden, um Qualitätseinbußen, beispielsweise bei der Lagerung und nach dem Verpacken, zu verhindern. Häufig nutzt man für diesen Verfahrensschritt Trommel- oder Fließbettkühler, die jedoch riesige Mengen Luft und Energie verschlingen. Eine wirtschaftliche und zugleich praxisbewährte Alternative sind Sigma-Plattenwärmetauscher.
Dipl.-Ing. Walter Türk
In den Sigma-Wärmetauschern von Solex werden zwei technische Grundprinzipien kombiniert: Die indirekte Wärmeübertragung in einem Plattenwärmetauscher und der Massenfluss für eine gleichmäßige Produktbewegung. Entwickelt wurden die Anlagen speziell für die Kühlung von Schüttgütern. Dass sie für die Trocknung von Zucker geeignet sind, haben die Sigma-Wärmetauscher in vielen Fällen bewiesen. Die Wärmetauscher bestehen aus einer oder mehreren Sektionen vertikal angeordneter, hohler Wärmetauscherplatten. Letztere sind aus rostfreiem Stahl gefertigt.
Der zu kühlende Zucker rieselt langsam durch Schwerkraft zwischen den Platten hindurch, während das Kühlmedium im Gegenstrom die Platten durchströmt. Ein Vibrationsaustrag unter den Kühlsektionen erzeugt einen gleichmäßigen Massenfluss durch die Anlage und regelt ihren Durchsatz. Der Vibrationsaustrag arbeitet mit sehr kleinen Amplituden, so dass die Kristalle nicht beschädigt werden können. Er ist so gestaltet, dass bei Stillstand kein Produkt fließt, ein zusätzliches Absperrorgan ist also nicht erforderlich.
Die Kühlung des Zuckers erfolgt ausschließlich durch Wärmeleitung zwischen den Wärmetauscherplatten und dem Zucker bzw. zwischen den Zuckerkristallen selbst. Die Wärmetauscherplatten sind voll verschweißt und mehrfach geprüft, so dass Leckagen praktisch ausgeschlossen sind. Große Türen ermöglichen eine einfache Reinigung, Inspektion und gegebenenfalls den Austausch einzelner Platten.
Indirekte Wärmeübertragung
Als Kühlmedium kommt Wasser oder Glykol zum Einsatz. Im Unterschied zu Trommel- und Fließbettkühlern kommt es nicht mit dem Produkt in Berührung, sondern fließt im Gegenstrom durch die Wärmetauscherplatten. Auf diese Weise ist eine Kontamination des Zuckers ausgeschlossen. Gleiches gilt für mögliche Beeinträchtigungen des Geruchs und des Geschmacks des Zuckers. Die Sigma-Plattenwärmetauscher kommen ohne Gebläse aus. Damit entfällt auch die aufwendige Aufbereitung der benötigten Frisch- und der anfallenden Abluft.
Zucker ist ein schlechter Wärmeleiter. Diesem Umstand tragen die Sigma-Wärmetauscher Rechnung, indem sie für eine lange Verweilzeit ausgelegt sind. Das bedeutet, dass sich die Zuckerkristalle langsam durch den Apparat bewegen, wobei die typische Kristallstruktur erhalten bleibt.
Die Regelung der Sigma-Wärmetauscher ist denkbar einfach: Im Produkteintritt über den Platten bildet sich ein natürlicher Schüttgutkegel. Eine Niveausonde regelt die Leistung des Vibrationsaustrags in der Art, dass die Wärmetauscherplatten immer bedeckt sind. Die Solex-Wärmetauscher werden gemäß der vom Anwender vorgegebenen Durchsatz- und Kühlleistung ausgelegt. Meistens ist eine zusätzliche Temperaturregelung nicht erforderlich.
Keine Klumpenbildung mehr
Ein Anwender der Sigma-Plattenwärmetauscher ist die portugiesische Zuckerraffinerie R. A. R. Das Unternehmen kommt ohne Zuckersilos aus. Das heißt, nach dem Trockner passiert der Zucker den Sigma-Wärmetauscher und wird anschließend direkt in unterschiedliche Gebinde verpackt. Hierzu zählen Big Bags mit einem Fassungsvermögen von 1000 kg, 50-kg-Säcke und 1-kg-Pakete.
Vor der Installation der Solex-Anlage wurde der getrocknete Zucker in einer speziellen Kühlsektion mit Umgebungsluft gekühlt. Das Ergebnis: Bei einer annähernd konstanten Luftfeuchtigkeit von 60 % schwankte die Temperatur des Zuckers in Abhängigkeit von der Jahreszeit. Im Sommer hatte er eine Temperatur von etwa 45 °C, im Winter von 20 °C. Im Winterhalbjahr funktionierte diese Art der Kühlung problemlos. Im Sommer allerdings lag die Temperatur des Zuckers etwa 20 ° über der Temperatur im Lager. Das führte zu Verklumpungen besonders in den Big Bags und den 50-kg-Säcken. Die Folge waren ärgerliche Kundenreklamationen, die teure Rücksendung der Ware und die aufwendige Wiederaufbereitung des verklumpten Zuckers. Abhilfe war zwingend notwendig. Die Portugiesen prüften die Anschaffung eines Fließbettkühlers. Dieser kam aber aufgrund der beengten Platzverhältnisse und der hohen Betriebskosten nicht in Frage. Letztere sprachen auch gegen die Installation einer Luftaufbereitungs- und -temperieranlage für die vorhandene Kühlsektion. Vor dem Hintergrund der vergleichsweise niedrigen Investitions- und Betriebskosten entschied sich R. A.R. für die Anschaffung eines Sigma-Plattenwärmetauschers. Er ist für eine Leistung von 30 000 kg Zucker pro Stunde ausgelegt. Der Zucker hat eine Korngröße von 0,55 mm. Seine Eintrittstemperatur liegt bei ca. 45 °C, seine Austrittstemperatur bei 30 °C. Als Kühlmedium dient Wasser mit einer Temperatur von 20 °C. Die Wärmetauscherplatten sind aus Edelstahl 1.4471 gefertigt, die eingesetzten Dichtungen bestehen aus einem für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie zugelassenen Silikonwerkstoff.
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Weitere Informationen zu den Sigma-Plattennwärmetauschern
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