Fluid bed drogers – ook wel bekend als wervelbeddrogers – zijn samen met sproeidrogers de onbetwiste werkpaarden als het gaat om industrieel drogen. Je vindt deze drogers onder andere in de mineralen-, voedingsmiddelen-, chemische en farmaceutische industrie. BULK neemt je mee in de wereld van de fluid bed droger.
Bij een fluid bed droger beweegt het te drogen product over een geperforeerde bodemplaat waar direct of indirect verhitte lucht doorheen stroomt. De luchtstroom wervelt de productdeeltjes zodanig op, dat een gefluïdiseerde toestand ontstaat. Hierbij bewegen de zwevende deeltjes willekeurig en vrij door elkaar en lijkt het productbed op een kokende vloeistof. De intense interactie tussen de deeltjes en de luchtstroom zorgt voor een hoge warmte- en stofoverdracht, waardoor een snelle droging plaatsvindt.
DEZE ARTIKELEN over wervelbed- oftewel fluid bed drogers vind je wellicht ook interessant:
- Sub-fluid bed droger: efficiënt larven zwarte soldatenvlieg drogen
- Meyland en Binder & Co, wervelbeddrogers met een flinke plus
Wervelbed-sproeigranulatie
Een fluid bed droger is ook geschikt om deeltjes in lagen op te bouwen. Deze techniek staat bekend als wervelbed-sproeigranulatie. Op het poeder in het wervelbed wordt een oplossing, suspensie of emulsie van hetzelfde poeder gesproeid. De poederdeeltjes vormen in de druppeltjes kiemen. De vloeistoffilm verdampt, waarbij de vaste stof zich aan het deeltje hecht. Zo kan het deeltje laagsgewijs groeien en een compacte, vrijwel ronde korrel vormen.
Het op te sproeien product heeft bij voorkeur een hoge vaste stof-concentratie, omdat dan minder vloeistof is te verdampen en dus minder warmte is benodigd. Belangrijk is wel om te voorkomen dat de sproei-nozzles verstoppen en dat de druppeltjes zich minder goed verspreiden over het oppervlak van de te vormen korrel door. Met sproeigranulatie kun je ook andere stoffen op een deeltje brengen: vetten encapsuleren met suiker bijvoorbeeld en zaaizaden coaten.
Koelen en voorverwarmen
Fluid bed drogers zijn in staat om het gedroogde product ook te koelen. Dan wordt aan de drogersectie een zone toegevoegd waar het product met omgevingslucht tot een temperatuur van 40 of zelfs 30 graden Celsius wordt gekoeld. Een koelsectie verhoogt wel de investering in de installatie, en zal ook de energiekosten flink laten stijgen. Die energiekosten kunnen echter worden beperkt door de warme afvoerlucht uit de koelzone weer in te zetten als voorverwarming van verse drooglucht.
Luchtstroom transporteert
In een fluid bed droger kan het transport van de deeltjes worden gestuurd door de luchtgaten of -spleten in de bodemplaat een bepaalde richting te geven. De luchtstroom zorgt dan voor zowel de fluïdisatie, de droging als het transport van de deeltjes. Dit vraagt wel een zorgvuldige afstemming van de luchtsnelheid, het luchtdebiet en de luchttemperatuur. Hierbij is een compromis soms noodzakelijk.
De beluchtingsbodems van fluid bed drogers zijn zodanig geconstrueerd, dat de drooglucht zich gelijkmatig verdeelt over het gehele aanstroomvlak van de droger. De ventilatoren moeten dus voldoende krachtig zijn om de gehele productmassa in gefluïdiseerde toestand te houden. Voorkomen moet worden dat de zones met vochtig materiaal slecht worden doorstroomd. Dit maakt wel dat fluid bed drogers per eenheid gedroogd product een hoger stroomverbruik hebben dan bijvoorbeeld trommeldrogers.
Temperatuur constant
De besturing van een statische fluid bed droger is er meestal op gericht de temperatuur van de afvoerlucht constant te houden. Wanneer de temperatuur te laag wordt, zal de besturing de drooglucht verhitten, totdat de gewenste temperatuur weer is bereikt. Op deze wijze is in te spelen op schommelingen in het debiet of het vochtgehalte van het te drogen product. De temperatuur van de afvoerlucht staat in nauw verband met de temperatuur en het restvochtgehalte van het gedroogde product.
De plus van een schud- of trilsysteem
Een schud- of trilsysteem biedt een welkome extra optie voor het droogproces van een fluid bed droger. De fluïdisatie en het transport van de deeltjes zijn namelijk uitstekend te beïnvloeden met de richting, de amplitude en de frequentie van de schudding of trilling. Zo is de verblijftijd van het product in de fluid bed droger beter te beheersen en daarmee ook de productkwaliteit. Voordeel van een schud- of trilsysteem is verder dat deze de wervelbeddroger in zijn geheel zal legen.
Een schuddende fluid bed droger heeft een lage frequentie en grote amplitude. Er werken dus minder G-krachten op het product dan bij een trillende wervelbeddroger. Een aangedreven ‘bok’ onder het droogapparaat brengt de schudbeweging over op de eigenlijke drooginstallatie. De maximale uitslag van het systeem (tot enkele centimeters) kan via het aandrijftoerental traploos worden aangepast. Deze amplitude maakt het mogelijk om kleverige deeltjes van elkaar los te stoten. Een schuddende fluid bed droger is relatief stil, eenvoudig te besturen en geschikt voor producten met een fragiele structuur of een brede deeltjesgrootteverdeling (de grote amplitude fluïdiseert ook de grovere delen).
Bij andere toepassingen gaat de voorkeur uit naar een trillende fluid bed droger. Bij de vibratie-aandrijving wordt de trilmotor direct op de droger gemonteerd. Meestal gaat het dan om een kleiner droogapparaat, vaak tot 8 vierkante meter. Bij grotere apparaten kan op deze wijze de trilling niet meer goed op de machine – en dus het te drogen product – worden overgebracht en is een schuddende fluid bed droger een betere keuze.
Stuwplaten vertragen
De verblijftijd van het product in een fluid bed droger kan worden beïnvloed met behulp van zogenoemde stuwplaten. Deze platen staan meestal haaks op de stroomrichting en zorgen voor een ‘hold up’ van het product. Voorwaarde voor een succesvolle inzet van al dan niet in hoogte verstelbare stuwplaten is dat het productbed gelijkmatig is. Het product gedraagt zich daarin als een vloeistof.
Bij producten met een smalle deeltjesgrootteverdeling zijn verticale stuwplaten gebruikelijk. Als sprake is van een brede deeltjesgrootteverdeling kan worden overwogen om de stuwplaten onder een hoek te plaatsen. De hellingshoek wordt hierbij zodanig ingesteld dat ook grotere korrels of klonten uit de droger kunnen worden getrild.
Verblijftijd aanpassen
In een fluid bed droger hebben de deeltjes niet allemaal dezelfde verblijftijd. De werveling van het product leidt ertoe dat een individueel deeltje langer of korter dan de gemiddelde verblijftijd in de droger aanwezig kan zijn. De verblijftijd-verdeling wordt breder naarmate de productlaag in het bed dikker en de snelheid van de luchtstroom groter is. Verder is ook de lengte/breedte-verhouding van het bed van invloed. De verblijftijd-verdeling kan worden versmald door de laagdikte en/of de luchtsnelheid te verlagen.
