Neue Wege beim Bau von Fliessbett- und Wirbelschichttrocknern

Als Endstufe in Produktionsprozessen sowohl in der chemischen als auch in der Nahrungsmittelindustrie werden für zahlreiche Produkte Fliessbett-Trockner und -Kühler eingesetzt. Ziel ist, die Schüttgüter so zu behandeln, dass sie weiterbe- arbeitet oder ohne Qualitätsverlust gelagert oder verpackt werden können.

Der Trocknungsgrad und die Austrittstemperatur müssen dabei den spezifischen Eigenschaften der Produkte angepasst werden. Außer für Aufgaben zum Trocknen und Kühlen wird die Fliessbett- und Wirbelschichttechnik zum Rösten, Agglomerieren, Temperieren und Instantisieren eingesetzt und ist hierbei in vielen Anwendungsfällen eng mit der Vibrationstechnik verknüpft, da die Schwingungsunterstützung erhebliche verfahrenstechnische Vorteile mit sich bringt.

Bild 1: Vibrations-Wirbelschicht-Trockner VF 48/6,4 für Milchpulver

Die Kriterien für die Auswahl der richtigen Bauart gehen heute weit über die reinen Funktionsmerkmale hinaus. Ganz entscheidend für die Qualität der Trocknungsanlage sind daher nicht nur die grundsätzliche Eignung für die vorgesehene Trocknungsaufgabe, sondern vor allem konstruktive Details, die ausschlaggebend sind für die Einhaltung hygienischer Standards, die Reinigungsfreundlichkeit und die einfache Handhabung reinigungsrelevanter Komponenten sowie für die schnelle Anpassung an unterschiedliche Produktionsbedingungen und Produkte.

Bild 2: Resonanz-Schwingtrockner VR 150/15, 22 qm Anströmfläche, für Milchpulver

Die VIBRA MASCHINENFABRIK SCHULTHEIS GmbH in Offenbach/Main hat in den letzten Jahren zahlreiche Trocknungsanlagen geliefert, die unter den oben angeführten Kriterien als zukunftweisend gelten können. Neben Fliessbett-Trocknern, die grundsätzlich und vollständig nass gereinigt werden müssen (Bild 1) und daher in vielen Fällen mit einem automatisch arbeitenden CIP-System ausgerüstet werden, wurde eine Lösung erarbeitet, bei der nur der bakteriologisch besonders sensible Anströmboden des Fliessbettgehäuses nass gereinigt werden muss. In Bild 2 ist ein Resonanz-Schwingtrockner mit einer Anströmfläche von 22 qm dargestellt, bei dem diese Lösung realisiert ist. Der in mehrere Abschnitte unterteilte Anströmrahmen ist während des Betriebs zwischen Luftkasten und Trocknerhaube eingeklemmt und kann nach dem pneumatisch betätigten Anheben der Haube innerhalb von Sekunden auf integrierten kugelgelagerten Rollen durch eine stirnseitige Tür in den Nassbereich gefahren werden. Durch die Verwendung von pneumatischen Antrieben sowohl zum Anheben als auch zum schwingungsfesten Anpressen der Trocknerhaube sind die manuellen Eingriffe am Trockner zum Zwecke von Reinigungsarbeiten darauf beschränkt, den Anströmboden durch leichtes Anschieben in den Nassbereich zu fahren. Die elastischen Verbindungsmanschetten für Zuluft, Abluft und Produktzu- und -abführung müssen dabei nicht demontiert werden.

Bild 3: Vibrations-Wirbelschicht-Trockner VF 60/10 mit Anströmboden und Filtereinsätzen in Schubladentechnik

Bild 4: Nach dem Öffnen der stirnseitigen Tür lassen sich die Filtereinschübe und Anströmböden aus dem Trocknergehäuse herausfahren

Bild 5: Fliessbett-Trockner mit von der Seite eingebautem Filtereinsatz

Grundsätzlich für alle Fliessbettapparate von großer Bedeutung ist die leichte Zugänglichkeit und Austauschbarkeit der Anströmböden, die in der überwiegenden Zahl aus speziellen Lochblechen mit wählbarer Blasrichtung und definiertem Druckverlust bestehen. Für diese Zwecke hat VIBRA SCHULTHEIS eine ausgereifte Schubladentechnik entwickelt, die sowohl den Anforderungen der Hygiene als auch der leichten Handhabung gerecht wird. In zahlreichen Einsatzfällen ist es zweckmäßig, die Staubfilter in das Fliessbett zu integrieren, um den Staub direkt in das zu trocknende Gut zurückzuführen und im ganzen gesehen eine kompakte Bauweise der Anlage zu ermöglichen. Die Filter werden hierfür als Patronenfilter mit optionaler pneumatischer Abreinigungsvorrichtung ausgeführt. Um die turnusmäßig erforderliche Generalreinigung ohne Demontageaufwand zu ermöglichen, wurden die Patronenfilter auf fahrbare Einschübe montiert, so dass das bewährte Schubladensystem auch auf die Demontage und Auswechslung der Filterwagen angewendet werden kann. In Bild 3 wird ein Fliessbett-Trockner gezeigt, bei dem sowohl die Filtereinschübe als auch der Anströmboden in Schubladentechnik ausgeführt sind. Nach dem Öffnen der stirnseitigen Tür können die Filtereinschübe und Anströmböden, wie in Bild 4 gezeigt, aus dem Trocknergehäuse herausgezogen werden. Besonders hervorzuheben ist hierbei die pneumatische Andockvorrichtung, die die gasdichte Einbindung der Filterpatronen zwischen Ablufthaube und Abluftleitung gewährleistet.

Bild 6: Vibrations-Fliessbett-Trockner VSK 25-7/7 mit integrierter Siebfläche sowie kompletter Lufttechnik mit Staubfilter für die Trocknung und gleichzeitige Siebung von Kunststoffgranulat

Eine weitere Variante, die Filter direkt in der Ablufthaube einzubauen, ist in Bild 5 zu sehen: Hier sind aus Platzgründen die Filter von der Seite in die Haube eingebaut. Unabhängig von den peripheren lufttechnischen Einrichtungen wie Wärmetauschern, Ventilatoren und Abscheidern oder Filtern ist es wichtig, die Verweilzeit und die Schichthöhe des Produktstromes direkt auf dem Anströmboden zu beeinflussen. Hierfür stehen manuell oder pneumatisch betätigbare Wehre oder Stauklappen zur Verfügung, die in einer speziellen Ausführung auch für das Austragen von Knollen geeignet sind. Darüber hinaus erweitert die Anwendung von frequenzgesteuerten Vibrationsantrieben die Möglichkeit, die Trocknungs- oder Kühlungsprozesse zu optimieren. Die Forderung, platzsparende, kompakte Anlagen zu bauen, hat zu der Entwicklung von vibrierenden Fliessbett-Apparaten geführt, bei denen über die thermische Aufgabe hinaus zusätzliche Funktionen übernommen werden. Diese kombinierten Anlagen besitzen außer der Fliessbettzone eine Entwässerungsstrecke und/oder eine Siebstrecke.

Bild 7: "Siebtrockner" mit hydraulisch aufklappbarer Haube

Bild 8: Die Haube des Fliessbett-Trockners mit integrierter Siebfläche kann mit Hilfe einer Hubvorrichtung angehoben werden, um eine schnelle Reinigung zu ermöglichen

In Bild 6, 7 und 8 sind derartige Anlagen, kurz als Siebtrockner bezeichnet, dargestellt. Die in Bild 7 und 8 gezeigten Maschinen sind für eine schnelle Reinigung bei häufigem Produktwechsel konstruiert: Die Haube kann in dem einen Fall mit Hilfe eines Hydraulikzylinders hochgeklappt und in dem zweiten Fall von einer Hubvorrichtung abgehoben werden. Verschiedene Prozesse, so zum Beispiel das Rösten von Nüssen, Mandeln oder auch Kaffeebohnen sowie die Chargen- und Langzeittrocknung von chemischen und pharmazeutischen Produkten erfordern lange und genau definierte und reproduzierbare Trocknungszeiten. Da diese Vorgaben von kontinuierlich arbeitenden rechteckförmigen Fliessbett-Trocknern nicht zu realisieren sind, hat VIBRA SCHULTHEIS hierfür Vibrations-Chargentrockner entwickelt, die diesen Anforderungen in hervorragender Weise gerecht werden. Eine Anlage für die Röstung und anschließende Kühlung von Mandelstiften, bestehend aus zwei runden vibrierenden ChargenFliessbetten, zeigt Bild 9. Nach dem Ablauf der eingestellten Prozesszeit wird das sich auf dem Anströmboden im Kreis bewegende Produkt seitlich ausgetragen und automatisch dem nächsten Prozessschritt zugeführt.

Bild 9: Zweistufige vibrierende Wirbelbettanlage für die Röstung von Mandelstiften

Bei neuen Anwendungen ist es wichtig, die theoretische Auslegung durch Versuche abzusichern. Der Labor-Fliessbett-Trockner gemäß Bild 13 liefert in Verbindung mit der umfangreichen Messtechnik und der elektronischen Steuerung mit Touch-Panel-Monitor alle für die Auslegung einer Produktionsanlage benötigten Informationen. Das weite Feld der erprobten Standardlösungen wird ergänzt durch zahlreiche Sonderkonstruktionen. Beispiele hierfür sind die in den Bildern 10 bis 12 gezeigten Anlagen. Die Fliessbett-Trockner Bild 10 und Bild 11 für Waschmittel und Polymerprodukte sind voll isoliert und besitzen eine runde Einlaufzone für den Einbau eines Rührwerks. Der 15 m lange Resonanz-Fliessbettkühler gemäß Bild 12 ist für eine hohe Vertikalbeschleunigung ausgelegt, um ein Zusammenbacken des zu kühlenden Produktes zu verhindern.

Bild 10: Vibrations-Fliessbett-Trockner VF 60/8 mit eingeschweißter Wärmeisolierung für Waschmittelpulver

Bild 11: Resonanz-Fliessbett-Kühler VR 110/10, Anströmfläche 11 qm, für Polymerprodukte

Bild 12: Resonanz-Fliessbett-Trockner VR 110/10, voll isoliert, für die Kühlung von Kautschukflocken

Bild 13: Labor-Fliessbett-Trockner für die Ermittlung von Auslegungsdaten