Elaborazione di solidi per la temperatura

Peter Koenig, responsabile prodotto, Bepex | 15 settembre 2021

Sia le tecnologie di essiccazione diretta che quella indiretta offrono i vantaggi di tempi di residenza bassi. Due tipi di essiccatori: essiccatori flash meccanici (essiccazione diretta) ed essiccatori a pale a film sottile (essiccazione indiretta) – offrono soluzioni ottimali per materiali sensibili al calore. I requisiti per ciascuna applicazione determineranno la scelta dell'essiccatore.

I produttori dei settori chimico, alimentare, minerario e di altro tipo valutano continuamente i propri processi industriali per garantire che i materiali siano prodotti con scarti minimi, efficienza ottimale e massima qualità. Il trattamento termico è parte integrante della fase di lavorazione e richiede un'analisi approfondita del contenuto di umidità del materiale e di altre caratteristiche. Ogni processo industriale è unico; ai produttori viene garantita la massima prestazione solo dopo un attento processo di sviluppo che comprende la valutazione dei materiali, test sui lotti, prove su scala pilota e valutazione commerciale. Due approcci all'essiccazione del materiale sensibile alla temperatura ottimizzano la qualità del processo e del prodotto per una varietà di materiali, inclusi polimeri, fertilizzanti, amidi, farine e lievito (anche per integratori animali.

L'essiccazione è un'operazione unitaria in cui un liquido viene separato da un solido con mezzi diversi da quelli meccanici. Ciò generalmente richiede la fornitura di calore, con conseguente evaporazione del liquido. Per la lavorazione sensibile alla temperatura è possibile applicare due tipi di tecnologie di essiccazione: essiccazione diretta ed essiccazione indiretta (vedere Figura 1).

Figura 1: Essiccazione diretta e indiretta per lavorazioni sensibili alla temperatura

I processi termici diretti o convettivi (Figura 2) tipicamente mescolano il gas riscaldato o ambientale (ad esempio aria o azoto) direttamente con il materiale da trattare. Alcune tecnologie termiche dirette utilizzano un agitatore meccanico per aumentare la miscelazione del materiale con il gas e quasi tutte le tecnologie dirette utilizzano il trasporto pneumatico per spostare il materiale attraverso il processo.

Poiché questo processo si basa sul gas come mezzo di trasferimento del calore, il trattamento dei gas di scarico e considerazioni ambientali possono rendere questo processo meno desiderabile rispetto al trattamento indiretto per una determinata applicazione.

Tuttavia, data la presenza di un volume elevato di aria/gas, le operazioni di essiccazione diretta beneficiano del raffreddamento evaporativo, quando l'acqua evaporata raffredda il flusso d'aria, raffreddando successivamente il materiale essiccato. Ciò a sua volta aiuta a mantenere una bassa temperatura di esercizio, evitando il degrado dei materiali sensibili alla temperatura.

I processi di essiccazione indiretta o conduttiva trasferiscono il calore al materiale indirettamente attraverso il contatto con una superficie riscaldata. Il materiale è separato dal mezzo di trasferimento del calore da una parete metallica e il calore viene condotto attraverso il materiale o il mezzo di trasferimento del calore, solitamente vapore o olio caldo (anche acqua, soluzione glicole, resistenza elettrica o sali fusi). Il materiale stesso non entra mai in contatto diretto con il fluido termovettore. Per migliorare l'uniformità del riscaldamento e garantire il trasporto, i sistemi indiretti utilizzano l'agitazione meccanica per spostare il materiale trattato sulla superficie metallica e procedere alla fase successiva del processo.

Il trattamento termico indiretto è particolarmente vantaggioso quando lo spazio è limitato, per il trasporto a breve distanza o per ridurre le attrezzature di trasporto in un processo. Il trattamento termico indiretto spesso elimina i problemi di movimentazione dei materiali e aumenta il valore del prodotto finale.

Figura 2: Concetti termici diretti e indiretti

Sebbene diversi tipi di essiccatori possano svolgere questo compito, due in particolare sono ideali per l'essiccazione di materiali sensibili al calore: essiccatori flash meccanici ed essiccatori a pale a film sottile. I requisiti per ogni singola applicazione, nonché le forme delle materie prime, determineranno la scelta dell'essiccatore. Ogni applicazione richiede un processo di sviluppo approfondito per testare, progettare e specificare una corrispondenza precisa per l'applicazione (vedere la barra laterale: Valutazione, test e materiale campione per i migliori risultati).

Gli essiccatori flash si basano sulla tecnologia termica diretta e sono progettati per asciugare materiali sensibili alla temperatura ad alta umidità in forme difficili da maneggiare, come torte umide/filtranti, paste e fanghi (vedere Figura 3). Gli essiccatori flash tradizionali sono atomizzatori non meccanici o essiccatori ad anello. Un tipo alternativo di essiccatore flash è meccanico e offre una maggiore flessibilità delle particelle rispetto agli essiccatori a spruzzo o agli essiccatori ad anello. Gli essiccatori a spruzzo generalmente producono solo polveri fini, mentre gli essiccatori ad anello producono generalmente granuli più grandi e necessitano di fasi di macinazione aggiuntive per produrre una polvere. Un essiccatore flasher meccanico può produrre una polvere finemente macinata (~5 µm) o un granulo più grande (generalmente fino a 1-2 mm).