DE1125265B

DE1125265B - Method and device for spray drying food, in particular milk

Info

Publication number: DE1125265B
Application number: DEG30043A
Authority: DE
Inventors: Jakob Krieg
Original assignee: WILHELM GERBIG GmbH
Current assignee: WILHELM GERBIG GmbH
Priority date: 1960-07-12
Filing date: 1960-07-12
Publication date: 1962-03-08

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Sprühtrocknen von Lebensmitteln, insbesondere Milch Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sprühtrocknen von eine Trockensubstanz enthaltenden flüssigen Lebensmitteln, insbesondere von Milch, Milchkondensat oder z. B. Fruchtsäften. Method and device for spray drying food, in particular Milk The invention relates to a method and an apparatus for spray drying of liquid foods containing a dry substance, in particular of Milk, milk condensate or z. B. Fruit juices.

Es ist bekannt, zum schnellen Trocknen flüssiger Erzeugnisse das zu behandelnde Gut in einer Trocknungskammer zu versprühen und den Sprühschleier in einer Heißluftströmung zu trocknen. Die Heißluft wird hierbei entweder von oben oder von unten her in die Sprühkammer eingeleitet mit dem Ergebnis, daß ein Strömungsweg von beträchtlicher Länge erforderlich ist, um ein vollständiges Trocknen der festen Bestandteile des Sprühgutes auf ihrem Weg in der Trocknungskammer zu sichern. Derartige Schnelltrockner benötigen daher gewöhnlich eine turmartige Trocknungskarnmer von beträchtlicher Höhe, bei größeren Anlagen etwa in einer Höhe von 10 bis 20 m, deren Errichtung und Unterbringung in Gebäuden beträchtliche Schwierigkeiten und Kosten bereitet. It is known to rapidly dry liquid products The material to be treated is sprayed in a drying chamber and the spray curtain to dry in a stream of hot air. The hot air is either from above or introduced into the spray chamber from below with the result that a flow path of considerable length is required to fully dry the solid To secure components of the spray material on their way in the drying chamber. Such Rapid dryers therefore usually require a tower-like drying chamber considerable height, for larger systems approximately at a height of 10 to 20 m, their Construction and housing in buildings cause considerable difficulties and costs prepares.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, das Sprühtrocknen unter Beschickung des Sprühschleiers mit einem beheizten Luft- oder Gasstrom in besonderer Weise so durchzuführen, daß die Trocknungszeit und der Trocknungsweg bei geringerem Luftdurchsatz beträchtlich verkürzt werden und demgemäß auch bei vermindertem Leistungsbedarf mit einer niedrigen Trocknungskammer gearbeitet werden kann, die sich in geschlossenen Räumen üblicher Stockwerkshöhe leicht unterbringen läßt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der horizontale Sprühschleier des Behandlungsgutes gleichzeitig von unten und von oben her mit dem beheizten Luft- oder Gasstrom beschickt wird. The invention is directed to on-load spray drying of the spray curtain with a heated air or gas stream in a special way carry out that the drying time and the drying path with lower air flow can be shortened considerably and accordingly also with reduced power requirements It is possible to work with a low drying chamber that is enclosed Can easily accommodate rooms of normal floor height. This is according to the invention achieved in that the horizontal spray curtain of the material to be treated at the same time is charged from below and from above with the heated air or gas stream.

Durch diese gleichzeitige Beschickung des Sprühschleiers von oben und von unten her an seinen beiden Hauptflächen mit dem erhitzten Trocknungsmittel kommt ein besonders wirksamer Wärmekontakt des zu behandelnden Gutes in der Zone des größten Feuchtigkeitsgehaltes zustande, da die beidseitig zugeführten Trocknungsströme im Bereich des Sprühschleiers aufeinanderprallen und den Sprühschleier in einer Druckzone in der Schwebe halten. This simultaneous loading of the spray curtain from above and from below on both of its main surfaces with the heated desiccant there is particularly effective heat contact between the items to be treated in the zone the greatest moisture content, as the drying streams fed in on both sides collide in the area of the spray curtain and the spray curtain in one Keep the pressure zone in suspension.

In bevorzugter Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung werden die dem Sprühschleier gleichzeitig von oben und von unten her zugeführten Behandlungsmittel (Luft oder Gas) nach ihrer Strömungsrichtung, Zuführungsmenge und ihrem Zuführungsdruck zweckmäßig derart in die Trocknungskammer eingeleitet, daß sie erst im Randzonenbereich des horizontalen Sprühschleiers aufeinanderprallen und seine horizontale Ausbreitung begünstigen. Durch die Möglichkeit der Anderung der Zuführungsmenge des Behandlungsmittels, der Regelung seiner Strömungsgeschwindigkeit und seiner Strömungsrichtung können die Form und die Lage des Sprühschleiers des zu trocknenden Gutes beeinflußt werden. Wird der Sprühschleier von unten her kräftiger angeblasen als von oben her, so wird er nach oben gedrückt und nimmt bei seiner radialen Ausbreitung eine muldenartige Gestalt mit aus dem Kern des Schleiers nach oben ansteigender Wölbung an, die für ein schnelles Trocknen besonders günstig ist, weil der Sprühschleier dann in seinen Randzonen, in denen sich seine Dichte durch die radiale Ausbreitung und zunehmende Trocknung der im Sprühgut enthaltenen Feststoffe vermindert, von der Strömung des Trocknungsmittels besonders wirksam umspült wird. Dieser Erfolg kann zusätzlich dadurch begünstigt werden, daß der Sprühschleier, der zwischen den beidseitig zugeführten Strömungsmitteln schwebend gehalten wird, von oben her in seinem Kern und in seiner Randzone mit Behandlungsmitteln von unterschiedlicher Temperatur beschickt wird, vorzugsweise im Kern mit einem Luft- oder Gasstrom von niederer Temperatur, in den Randzonen aber mit Luft- oder Gasströmen von höherer Temperatur. In a preferred embodiment of the method according to the invention the treatment agent supplied to the spray curtain from above and below at the same time (Air or gas) according to their direction of flow, feed rate and feed pressure expediently introduced into the drying chamber in such a way that it only occurs in the edge zone area of the horizontal spray curtain and its horizontal spread favor. Due to the possibility of changing the amount of treatment agent added, the regulation of its flow velocity and its direction of flow the shape and position of the spray curtain of the goods to be dried can be influenced. If the spray curtain is blown more strongly from below than from above, then it is pushed upwards and takes on a trough-like shape as it spreads radially Shape with a curve rising upwards from the core of the veil, which for rapid drying is particularly beneficial because the spray curtain is then in his Edge zones in which its density is due to the radial expansion and increasing Drying of the solids contained in the spray material is reduced by the flow of the Desiccant is washed around particularly effectively. This success can be additional be favored by the fact that the spray curtain, which is fed in between the two sides Fluid is kept floating, from above in its core and in its The edge zone is charged with treatment agents at different temperatures, preferably in the core with a flow of air or gas at low temperature, in the Edge zones, however, with air or gas flows at a higher temperature.

Bei dieser beidseitigen Beschickung des Sprühschleiers mit dem zum Trocknen dienenden Luft-oder Gasstrom braucht die Trocknungskammer nur eine geringe Höhe aufzuweisen, weil sich das Trocknen der festen Teilchen des Behandlungsgutes im wesentlichen in Höhe der Sprühzone vollzieht. Die Trocknungskammer kann daher aus einem niedrigen Behälter bestehen, dessen Durchmesser wesentlich größer als seine Höhe ist, wobei dieser Behälter oberhalb und unterhalb seiner zentralen Zerstäubungsvorrichtung für das Behandlungsgut radial ausmündende Zuführungsdüsen zur gleichzeitigen Beschikkung des horizontalen Sprühschleiers von oben und von unten her mit Luft oder Gas aufweist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die oberen und unteren Begrenzungsflächen der Trocknungskammer zweckmäßig eine nach ihrer Mitte einwärts gerichtete kegelige Neigung auf, so daß ihr Volumen in der radialen Ausbreitungsrichtung des zentral erzeugten Sprühschleiers von der Mitte nach außen hin zunimmt und demgemäß auch die radiale Ausbreitungsgeschwindigkeit des Sprühschleiers und die Strömungsgeschwindigkeit der beidseitig zugeführten Trocknungsmittel nach den Randzonen hin abnimmt und dort das Absinken der getrockneten Festteilchen begünstigt wird. With this two-sided loading of the spray curtain with the to The drying chamber only needs a small flow of air or gas for drying To have height, because the drying of the solid particles of the material to be treated takes place essentially at the level of the spray zone. The drying chamber can therefore consist of a low container, the diameter of which is substantial greater than its height, this container being above and below its central Atomizing device for feed nozzles opening out radially for the material to be treated for simultaneous loading of the horizontal spray curtain from above and from has down with air or gas. In a further embodiment of the invention, have the upper and lower boundary surfaces of the drying chamber expediently one after its center inwardly directed conical inclination so that its volume in the radial direction of propagation of the centrally generated spray curtain from the center increases towards the outside and accordingly also the radial propagation speed of the spray curtain and the flow rate of the desiccant supplied on both sides decreases towards the edge zones and there the sinking of the dried solid particles is favored.

In bevorzugter Ausführung ist die Trocknungskammer am Rande ihres Bodens mit einem tangentialen Austrittsstutzen für das behandelte Gut versehen und weist an ihrem Boden zweckmäßig eine oder mehrere zentral angeordnete Düsen und vorzugsweise auch eine oder mehrere Randdüsen zum Einleiten von Luft oder Gas auf, wobei diese Düsen zur Erzeugung einer Bodenströmung zum Austragen des getrockneten Behandlungsgutes dienen. In a preferred embodiment, the drying chamber is on the edge of it Provided the bottom with a tangential outlet nozzle for the treated material and expediently has one or more centrally arranged nozzles and at its bottom preferably also one or more edge nozzles for introducing air or gas, these nozzles for generating a bottom flow for discharging the dried Serve the goods to be treated.

Die zum Betrieb des Trockners erforderliche Luft-oder Gasmenge wird zweckmäßig durch ein Gebläse zugeführt, dessen Liefermenge auf die unterschiedlichen Düsen in geeigneter Weise aufgeteilt wird. The amount of air or gas required to operate the dryer is expediently fed by a fan, the delivery rate on the different Nozzles is appropriately divided.

Beispielsweise kann der Sprühschleier von oben her mit etwa zwei Sechsteln und von unten her mit drei Sechsteln der Liefermenge angeblasen und getrocknet werden, während das restliche Sechstel der Luftmenge den am Boden der Trocknungskammer angeordneten Treibdüsen zum Fördern des Trockengutes in den Austrittsstutzen der Trocknungskammer zugeleitet wird.For example, the spray curtain can be about two sixths from above and blown and dried from below with three sixths of the delivery quantity, while the remaining sixth of the air volume is arranged at the bottom of the drying chamber Driving nozzles for conveying the dry material into the outlet nozzle of the drying chamber is forwarded.

In der Regel teilen sich ein Zu- und ein Abluftgebläse in die Luftförderung, so daß in der Trocknungskammer ein Unterdruck zwischen 2 und 10 mm WS aufrechterhalten bleibt. Das Luftgebläse treibt das Behandlungsmittel (Luft oder Gas) zweckmäßig durch einen Lufterhitzer, wobei Nebenleitungen teils vor oder hinter dem Erhitzer aus der Hauptleitung für diejenigen Düsen abgezweigt sein können, die kein erhitztes Behandlungsmittel benötigen. Dies gilt insbesondere für die zusätzliche Speisung der oberen Beschickungsdüse des Sprühschleiers und der Bodendüsen der Trocknungskammer mit einem Luft-oder Gasstrom von niederer Temperatur. As a rule, a supply and an exhaust air fan share in the air supply, so that a vacuum between 2 and 10 mm water column is maintained in the drying chamber remain. The air blower expediently drives the treatment agent (air or gas) by an air heater, with secondary lines partly in front of or behind the heater can be branched off from the main line for those nozzles that are not heated Need treatment agents. This applies in particular to the additional supply the top loading nozzle of the spray curtain and the bottom nozzles of the drying chamber with a low temperature air or gas flow.

Die Förderströmung am Boden der Trocknungskammer benötigt eine Strömungsgeschwindigkeit von 10 bis 20 m/sec, damit das Pulver verläßlich gefördert wird. Dies bedingt, daß der Druck dieser Luft vor den Düsen höher sein muß als der Lieferdruck des Gebläses zum Fördern des Trocknungsmittels. Zweckmäßig wird daher zum Speisen der Bodendüsen ein Bypass-Gebläse verwendet, das mit seinem Saugstutzen durch regelbare Verbindungsleitungen an den Druckstutzen des Hauptgebläses vor und hinter dem Lufterhitzer angeschlossen ist, somit nach Bedarf aus dem Hauptgebläse mit kalter oder heißer Luft oder mit Mischluft gespeist werden kann und den Druck auf den notwendigen Betriebsdruck für die Bodendüsen erhöht, der etwa zwischen 50 und 100 mm WS liegen kann. The conveying flow at the bottom of the drying chamber requires a flow rate from 10 to 20 m / sec, so that the powder is reliably conveyed. This implies that the pressure of this air in front of the nozzles must be higher than the delivery pressure of the blower for conveying the desiccant. The bottom nozzles are therefore useful for feeding a bypass blower is used, with its suction nozzle through adjustable connecting lines connected to the pressure connection of the main fan in front of and behind the air heater is, thus as required from the main fan with cold or hot air or with Mixed air can be fed and the pressure to the necessary operating pressure for the floor nozzle increased, which can be between 50 and 100 mm WS.

Die Zeichnung zeigt in schematischen Darstellungen ein Beispiel für die Ausführung eines Sprühtrockners nach der Erfindung, und zwar zeigt Fig. 1 den Sprühtrockner im senkrechten Querschnitt mit seinen Zuführungsleitungen und Fig. II die Trocknungskammer allein ohne die Zuführungsleitungen, gleichfalls im senkrechten Querschnitt an einer anderen Stelle, an der sich der Austrittsstutzen der Kammer befindet, mit den durch gestrichelte Linien kenntlich gemachten Betriebsmittelströmungen in der Trocknungskammer. The drawing shows an example of in schematic representations the embodiment of a spray dryer according to the invention, namely Fig. 1 shows the Spray dryer in vertical cross section with its supply lines and Fig. II the drying chamber alone without the supply lines, also in the vertical Cross-section at another point where the outlet nozzle of the chamber is is located, with the resource flows indicated by dashed lines in the drying chamber.

Die Trocknungskammer 1 besteht aus einem zylindrischen Behälter von großem Durchmesser und wesentlich geringerer Höhe, dessen obere und untere Begrenzungsflächen eine nach der Mitte einwärts ragende kegelige Gestalt aufweisen. An der oberen Begrenzungsfläche sitzt ein Rotorzerstäuber 2 für das zu trocknende Behandlungsgut, der von einer verstellbaren Heißluftdüse 3 umgeben ist. Unter dem Rotorzerstäuber 3 befindet sich gleichfalls eine verstellbare Heißluftdüse 4, die zentral auf dem Boden der Trocknungskammer sitzt und dicht unter dem Rotorzerstäuber ausmündet. Im Bereich der Heißluftdüse3, deren ringförmige Mündung radial nach der zylindrischen Wand der Trocknungskammer gerichtet ist, befindet sich über dem Rotorzerstäuber 2 eine Kaltluftzuführung 5, die nach unten auf den Rotorzerstäuber 2 ausmündet. Die Trocknungskammer ist weiterhin an ihrem Boden mit Treibdüsen 6 versehen, die teils zentral, teils am Rand der Trocknungskammer angeordnet und dazu bestimmt sind, eine Förderströmung am Boden der Trocknungskammer zu erzeugen, die das niederfallende Trockengut in einen tangential angesetzten unteren Austrittsstutzen 13 fördert und das Ablagern des Trockengutes am Boden der Trocknungskammer verhindert. The drying chamber 1 consists of a cylindrical container of large diameter and much smaller height, its upper and lower boundary surfaces have a conical shape projecting inward towards the center. At the upper boundary sits a rotor atomizer 2 for the material to be dried, which is from a adjustable hot air nozzle 3 is surrounded. Under the rotor atomizer 3 is located also an adjustable hot air nozzle 4, which is centrally located on the floor of the drying chamber sits and ends just below the rotor atomizer. In the area of the hot air nozzle3, whose annular mouth radially after the cylindrical wall of the drying chamber is directed, there is a cold air supply 5 above the rotor atomizer 2, which opens down onto the rotor atomizer 2. The drying chamber is still there Provided at their bottom with driving nozzles 6, which are partly in the center and partly on the edge of the drying chamber are arranged and intended, a conveying flow at the bottom of the drying chamber to generate the falling dry material in a tangentially attached lower Outlet nozzle 13 promotes and the deposition of the dry material on the bottom of the drying chamber prevented.

Die zum Betrieb des Sprühtrockners erforderliche Luftströmung wird von einem Zuluftgebläse 9 erzeugt, das die Luft zunächst durch einen Erhitzer 10 und dann in die dahinter abgezweigten Zuführungsleitungen für die Heißluftdüsen 3 und 4 treibt. Diese Düsen sind derart verstellbar, daß die austretende Luftströmung in ihrer Richtung, Menge und Strömungsgeschwindigkeit nach Bedarf beeinflußt werden kann. Vom Austrittsstutzen des Gebläses 9 ist vor dem Erhitzer 10 eine obere Kaltluftleitung zum Speisen der über dem Rotorzerstäuber angeordneten Kaltluftdüse 5 abgezweigt, während die Bodendüsen 6 der Trocknungskammer durch Zuführungsleitungen an ein zusätzliches Luftgebläse 7 angeschlossen sind, dessen Saugstutzen durch regelbare Leitungen 8 vor und hinter dem Erhitzer 10 an die Druckleitung des Hauptgebläses angeschlossen sind. Die Bodendüsen 6 können daher von dem zusätzlichen Luftgebläse 7, das nur den Druck der vom Hauptgebläse gelieferten Luft erhöhen soll, nach Bedarf mit kalter Luft, heißer Luft oder mit Luft von Mischtemperatur gespeist werden. The air flow required to operate the spray dryer is generated by a supply air fan 9, which the air initially through a heater 10 and then into the feed lines branched off behind for the hot air nozzles 3 and 4 drives. These nozzles are adjustable in such a way that the exiting air flow can be influenced in their direction, amount and flow rate as required can. From the outlet connection of the fan 9 is an upper cold air line in front of the heater 10 branched off to feed the cold air nozzle 5 arranged above the rotor atomizer, while the bottom nozzles 6 of the drying chamber by supply lines to an additional Air blower 7 are connected, the suction nozzle through controllable lines 8 upstream and downstream of the heater 10 connected to the pressure line of the main fan are. The bottom nozzles 6 can therefore from the additional air blower 7, which only to increase the pressure of the air supplied by the main fan, if necessary with cold air Air, hot air or air of mixed temperature.

Gemäß Fig. II wird von dem Rotorzerstäuber ein horizontaler Sprühschleier erzeugt, der gleichzeitig von oben her aus den Luftdüsen 3 und 5 und von unten her aus der Luftdüse 4 angeblasen wird, wobei die untere Heißluftdüse 4 so eingestellt ist, daß der in seinem Kern 11 horizontal abgeschleuderte Sprühschleier bei seiner radialen Ausbreitung muldenförmig angehoben wird, wobei er mit seinen angehobenen Randzonen in den Bereich der Strömung aus der radial ausblasenden oberen Heißluftdüse 3 kommt. According to FIG. II, the rotor atomizer produces a horizontal spray curtain generated, which simultaneously from above from the air nozzles 3 and 5 and from below is blown from the air nozzle 4, wherein the lower hot air nozzle 4 is set is that the spray curtain thrown off horizontally in its core 11 at its radial spread is raised in the shape of a trough, with its raised Edge zones in the area of the flow from the radially blowing upper hot air nozzle 3 is coming.

Die hierbei besonders wirksam und schnell getrockneten Festteilchen fallen vornehmlich an den Randzonen der Trocknungskammer nach unten, werden von der zum Austrittsstutzen 13 am Boden umgelenkten Warmluftströmung aber auch an andere Stellen der Bodenfläche getragen und hier überall durch die von den Bodendüsen 6 der Trocknungskammer erzeugte Bodenströmung 8 erfaßt und in den tangentialen Austrittsstutzen 13 der Trocknungskammer gefördert.Those that are particularly effective and quick to dry Solid particles fall down mainly at the edge zones of the drying chamber the hot air flow deflected to the outlet nozzle 13 on the floor but also to others Place the floor surface and here everywhere by the floor nozzles 6 The bottom flow 8 generated in the drying chamber is detected and fed into the tangential outlet nozzle 13 promoted the drying chamber.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for spray drying a dry substance containing liquid foods, especially milk or milk condensate, wherein the liquid food in a drying chamber is substantially horizontal sprayed and exposed to a stream of hot air or gas, characterized in that the horizontal spray curtain of the material to be treated at the same time is charged from below and from above with the heated air or gas stream.

2. The method according to claim 1, characterized in that the dem Spray curtain simultaneously supplied from below and from above treatment agent (Air or gas) according to their direction of flow, feed rate and feed pressure are introduced into the drying chamber in such a way that they are in the area of the horizontal The spray curtains collide and encourage their horizontal spread.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that with central supply and atomization of the material to be treated and central introduction which fed to the horizontal spray curtain from above and below at the same time Treatment agent (air or gas) the treatment agent fed in from below according to its flow direction, flow rate and its supply pressure different from the treatment agent fed in from above at the same time is set so that the spray curtain has a trough-like shape in its radial expansion Obtains shape with a bulge rising upwards from the core of the veil.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that with simultaneous loading of the horizontal Sprühgutschleiers from below and from above with the treatment agent (gas or air) for charging a supply of treatment agents at different temperatures is provided above is, preferably a supply of low temperature treatment agents in the core of the spray material curtain and a separate supply of treatment agents higher Temperature after the edge zones of the spray curtain.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the material to be dried falling in the drying chamber through one on the floor the drying chamber separately generated air or gas flow is discharged.

6. Device for carrying out the method according to the claims 1 to 5, consisting of one cylindrical drying chamber, which has a centrally located Atomizing device for generating a horizontal spray curtain of the to be treated Good and a centrally arranged one that opens out in the area of the atomizing device Nozzle for feeding the spray curtain with a heated stream of air or gas has, characterized in that the drying chamber consists of a low, approximately cylindrical container (1), the diameter of which is much larger than its height and that above and below its central atomizer (2) radially opening feed nozzles (3, 4) for simultaneous feeding of the horizontal spray curtain (11, 12) from above and below with air or gas having.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the upper and lower boundary surfaces of the drying chamber one towards the center inwards have directed conical inclination.

8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the atomizing device for the item to be treated from a central point on the ceiling the drying chamber arranged rotor atomizer (2) consists of one above of the atomizer with an annular nozzle (3) opening out feed line of the treatment agent (Air or gas) is encased and the one on the floor of the treatment chamber in the center and the upright second supply line for the treatment agent is opposite, which also opens out below the rotor atomizer with an annular nozzle (4).

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the on the top of the drying chamber arranged rotor atomizer one at the core of the spray curtain outflowing supply line (5) for treatment agent (air or gas) lower Temperature and an outer feed line sheathing this feed line (3) for treatment agents higher temperature, the outlet radially after the Edge zone of the horizontal spray curtain is directed.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the drying chamber at the edge of its bottom with a tangential Outlet nozzle (13) is provided for the treated material and one at its bottom or several driving nozzles (6) arranged partly in the center and partly on the edge for generating has a bottom flow serving to discharge the dried material to be treated.

11. The device according to claim 10, characterized in that the Propulsion nozzles (6) used to generate the bottom flow of the drying container are fed by an additional fan (7) with its suction nozzle branched off from the pressure line of the main fan (9) upstream and downstream of the heater (10), adjustable supply lines (8) is connected and the pressure of the main fan supplied equipment to the operating pressure required for the motive nozzles elevated.