NIEUWE DROOGTECHNOLOGIE VOOR NIEUWE …...NIEUWE DROOGTECHNOLOGIE VOOR NIEUWE PRODUCTEN Agro meets...

NIEUWE DROOGTECHNOLOGIE

VOOR NIEUWE PRODUCTEN

Agro meets Hightech| [email protected], [email protected]

INHOUD PRESENTATIE

Intensief Atmosferisch vriesdrogen

Een voorgenomen ontwikkeling van TNO/FBR met industriële partners

Inkt-jet sproeikop voor monodisperse druppels en poederdeeltjes

Een lopende ontwikkeling van TNO met industriële partners

Sorptiedrogen (direct contact / indirect contact)

Een technologie die is / wordt geïmplementeerd

Oververhitte stoom drogen

Een technologie met proces- en productvoordelen; meerdere industriële

cases

11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]

INTENSIEF ATMOSFERISCH VRIESDROGEN

Partners:


VACUÜM VRIESDROGEN

STATE OF THE ART

Vacuüm vriesdrogen

Snelle afvoer van damp door vacuüm

Gelimiteerd door warmteoverdracht

Hoge kwaliteit

Kapitaalintensief

Energie-intensief

Batchgewijs


VRIESDROGEN

KWALITEIT DOOR STRUCTUUR

Optimale re-hydratatie

Structuur mag niet instorten (Pore Colapse)

Esveld et al.

Journal of Food Engineering 109 (2012), pp. 311-320. Effect of morphology on

water sorption in cellular solid foods. Part I: Pore scale network model

Journal of Food Engineering 109 (2012), pp. 301-310. Effect of morphology on

water sorption in cellular solid foods. Part II: Sorption in cereal crackers

Voogt et al.

Journal of the Science of Food and Agriculture 91 (2011), pp. 2537-2543.

Predictive model to describe water migration in cellular solid foods during storage


VRIESDROGEN

STRUCTUUR DOOR GOED INVRIEZEN

Slettengren et al. / Journal of Food Engineering 169 (2016) 278-283

Review - Production and evaluation of water based powder-liquids and

powder-liquid mixing1. Buitenkant: snel ingevroren,

vloeibaar naar glas-fase type I

2. Kern: langzaam invriezen

=> vorming ijskristallen

3. DS concentratie neemt toe

in de buurt van ijskristallen. Bij

DS max nof altijd rubberfase

4. Daarna verder vriezen naar

glas-fase type II.


VRIESDROGEN

VACUÜM / ATMOSFERISCH / INTENSIEF

Vacuüm VriesdrogenAtmosferisch

Vriesdrogen

Intensief

Atmosferisch

Vriesdrogen

Waterdamp

Lucht

Radiation / conduction / convection


ATMOSFERISCH VRIESDROGEN

PILOT PLANT BESCHIKBAAR BIJ EBBENS


Van Boxtel et al. / Modern Drying Technology - Vol. 4 (2014)

Tsotsas-Mujumbar eds

Energy Savings: Zeolites for Reducing Drying Energy Usage

-40°C -30°C -20°C -10°C 0°C

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

16%

18%

20%

0.001 0.01 0.1 1

Mo

istu

re c

on

ten

t o

f ze

oli

te

Water vapour pressure (kPa)

-10°C

-5°C

0°C

5°C

10°C

ATMOSFERISCH VRIESDROGEN

PILOT PLANT BESCHIKBAAR BIJ HB


INTENSIEF ATMOSFERISCH VRIESDROGEN:

REKENMODELLEN BESCHIKBAAR

Resultaten 4.5 kg verse vis:

Dikte 4 mm, 80% water, constant inlaat luchtcondities


X-ray tomografie om de ontwikkeling van de

microstructuur en dichtheid te volgen

Dampdiffusie hangt af van porositeit en is veel

sneller dan door de vaste fase

Sublimatie van ijs geeft porositeit

Tenzij ‘pore collapse’

Temperatuur is kritisch

Temperatuurprogramma moet maximum

droogsnelheid geven zonder ontdooien


MEETOPSTELLINGEN BESCHIKBAAR



PROS & CONS

De beloften van AFD:

Lage kapitaalkosten

Lage energiekosten

Continu ipv batch

Eenvoudige warmteoverdracht

Op te lossen issues:

‘Pore collapse’

Lage T noodzakelijk (<-5°/-10°C)

Langzaam transport waterdamp

Kleine productstukjes nodig

Beperkte wateropname per per m3 lucht

Sorptie oplossing (direct of indirect)

Atmosferisch vriesdrogen (economisch, hoge kwaliteit) is stip op de horizon


INTENSIEF AVD: TKI GOEDGEKEURD

DOEL EN DELIVERABLES (START 2016)


Doel: Doorbraak in Atmosferisch vriesdrogen

Deliverables:

I-AVD Pilot

Gebaseerd op bestaande, beschikbare units (Ebbens, HB, TNO, WUR)

Energieverbruik vergelijkbaar met airconditioning

CAPEX factor 3 lager dan VVD

Inzicht in de ontwikkeling van kwaliteit tijdens AVD

AVD Performance Evaluatie

Versterken van expertise

ATMOSPHERIC VRIESDROGEN INITIATIEF

Partners:

???


NIEUWE NOZZLES VOOR SPROEIDROGERS


RAPID MANUFACTURING, HIGH VISCOSITY

DROPLET FORMATION, PLASTICS, METALS


DRUPPEL PRINTEN, POEDER PRINTEN

monodisperse

druppels

monodisperse

poeders

drogen

printenPiezo tot 20,000 HzViscositeit tot

500 mPa s

Druppelgrootte20-180 mu

Stroboscoop

Beeld


VAN SINGLE NOZZLE TOT MULTI NOZZLE

PRINTKOP

1 nozzle

~ 3 mL/min → ~ 0,2 L/h

< 100 mm

500 nozzle

500 x 3 mL/min → ~ 100 L/h


DROOG RESULTATEN

Conventioneel proces (swirl flow nozzle)

Printing poeder proces (Rayleigh break-up nozzle)

Grootte en vorm monodisperse Hoge dichtheid en sferischGrootte en vorm polydispers


DROOG RESULTATEN

Conventioneel proces (swirl flow nozzle)

Poeder Print proces (Rayleigh break-up nozzle)

Andere eigenschappen:

• hoge bulk dichtheid

• excellente flowability11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]

VOORDELEN

Grondstof-, energie- en water-rendement

Toevoer van emulsies met hoog ds gehalte → water + energie

Optimale droogcondities door monodisperse druppels → energie

Monodisperse deeltjes (geen “fines”) → grondstof + energie

Andere product eigenschappen

monodisperse poeders van gewenste grootte → uniform gedrag

Poeders met een hoge dichtheid

Additioneel

Grote productrange mogelijk → flexibiliteit

milde procescondities (lage shear) → geschikt voor gevoelige producten


DROOGFACILITEIT VOOR KWALITEITS-

ONDERZOEK POEDER PRINTEN

TN

O s

etu

p: T

max

150°C

, H

oogte

14 m

, Luchts

nelh

eid

0.4

-5 m

/s

monodisperse

druppelvorming

via printtechnologie

product uitvoer:

monodisperse, droge

deeltjes

Droogtoren

specifiek voor

poeder printen


TOEKOMSTIGE TECHNOLOGIE POSITIE

Non-stop printen van monodisperse poeders

Printen van deeltjes met hoge d.s.-gehalte

Printen van inhomogene materialen

Suspensies

Emulsies

Nauwkeurige controle over:

Druppelgrootte

Druppelbaan

Druppelsnelheid


ADSORPTIE DROGEN / PROCESSEN

IN DIRECT CONTACT

11-5-2016

Agro Meets Hightech |

[email protected]

ADSORPTIE DROGEN / PROCESSING

MET ZEOLIET ALS ADSORBENT

Drooglucht vervangen door ‘klei’

Ideaal droogproces

Geen zuurstof

Lage temperatuur

Snel, efficient en gecontroleerd

Emissie arm

Compact (factor >1000)

11-5-2016


[email protected]

ADSORPTIE DROGEN MET ZEOLIET IN

DIRECT CONTACT

Technologie ontwikkeld voor de cacao industrie (emissieprobleem)

Pretreatment Mechanical

Dewatering

Regeneration

Membranes

EvaporatorMixer/Dryer Sieves Pellet Mill

Wet

Product

Wet fraction

Concentrate

Water

Fuel

Dry zeolite

300°C Dry

Product

Wet Zeolite

100°C

Pretreatment Mechanical

Dewatering

Regeneration

Membranes

EvaporatorMixer/Dryer Sieves Pellet Mill

Wet

Product

Wet fraction

Concentrate

Water

Fuel

Dry zeolite

300°C Dry

Product

Wet Zeolite

100°C

(Met SHS?)

11-5-2016


[email protected]

ADSORPTIE DROGEN MET ZEOLIET

IN DIRECT CONTACT

Direct contact van voeding met zeoliet => no-go

Lage / geen emissies bij het drogen van mest en slib

11-5-2016


[email protected]

ADSORPTIE DROGEN MET ZEOLIET

IN DIRECT CONTACT

11-5-2016


[email protected]


INDIRECT CONTACT

11-5-2016


[email protected]


INDIRECT CONTACT: EET PROJECT


DRIVERS EN DOEL VOOR INNOVATIE IN

SPROEIDROGERS

Drivers:

Consument wil veilige producten

Consument wil nieuwe producten met speciale eigenschappen

Producent wil marge op producten vergroten

Doel:

Innovatie in mild drogen, gebruikmakend van adsorptie technologie

Hogere productkwaliteit

Lagere OPEX


Open Kring

Open Kring

Kringsluiting

EET SORPTIE DROGER PROJECT

Installatie op basis van bestaande units


EET SORPTIE DROGER PROJECT

PROCES ANALYSE

Wintercondities zijn optimaal bij constant vochtgehalte inlaatlucht: 2 g/kg

De inlaatluchttemperatuur kan dan met 29°C omhoog

Kan resulteren in:

capaciteitsverhoging van >30%

Minder vervuiling

Behoud van kwaliteit


EET SORPTIE DROGER PROJECT:

WINTERCONDITIES MET SORPTIEWIEL

15.4 g/kg dl

51°C

5 g/kg dl

86°C

15.4 g/kg dl

26°C

15.4 g/kg dl

143°C

1 bar stoom

162°C

1 bar stoom

210°C

10.6%

100°C

16.7%

61°C

12.9%

207°C

16 h-1


EET SORPTIE DROGER PROJECT:

DE AMBITIE IN BEEDUM

Grootte (ton water/hr) 1.4 ton/hr

Luchthoeveelheid (m3/hr) 70.000 m3/hr

Investment (€) € 250.000 - € 400.000

Hogere opbrengst (%) 1.5%

Lager besmettingsrisico p.m.

Extra capaciteit (%) 30%

Energiebesparing open

systeem (%)

7% - 14%

Energiebesparing gesloten

systeem (%)

40%


DROGEN EN PROCESSING MET

OVERVERHITTE STOOM


HET SHS PROCES

Steam/Air/NitrogenGas

variable: from any directionSteam flow

0.1 - 6 bar(a)Pressure

50 – 350 CProduct temperature

50 - 350 CSteam temperature

RangeProcess variable

Steam/Air/NitrogenGas

variable: from any directionSteam flow

0.1 - 6 bar(a)Pressure

50 – 350 CProduct temperature

50 - 350 CSteam temperature

RangeProcess variable

SHS is droog en vervangt lucht maar doet meer

11-5-2016


[email protected]

SHS PROCESSEN: GEVEN CONTROLE

OVER DE WATER ACTIVITEIT

Wateractiviteit is een maat

voor de dampdruk boven

een product tov die van

water (gerelateerd aan het

vochtgehalte);

Wateractiviteit is een

parameter die de kinetiek

van processen in producten

bepaalt.

11-5-2016


[email protected]

SHS IN PROCESSEN VOOR VOEDING

O.a. mooiere kleur van wortelpoeder

(links SHS, rechts lucht)

Vetvrije geëxpandeerde (links SHS,

rechts lucht)

11-5-2016


[email protected]

SHS DROGEN / PROCESSING:

CONCLUSIES

Nieuwe mogelijkheden voor productontwikkeling

Gecontroleerde wateractiviteit:

Betere kwaliteit

Hogere opbrengst

Groot energie besparingspotentieel:

Zuurstofvrij proces

11-5-2016


[email protected]

BEDANKT VOOR

UW AANDACHT

NIEUWE DROOGTECHNOLOGIE VOOR NIEUWE …...NIEUWE DROOGTECHNOLOGIE VOOR NIEUWE PRODUCTEN Agro meets...

Documents

Transcript of NIEUWE DROOGTECHNOLOGIE VOOR NIEUWE …...NIEUWE DROOGTECHNOLOGIE VOOR NIEUWE PRODUCTEN Agro meets...