L'essiccatore a letto fluido vibrante eccelle per il riscaldamento, l'essiccazione e il raffreddamento

Christopher Brunn, Responsabile dello sviluppo aziendale, Komline-Sanderson Corp. | 18 dicembre 2020

Spesso un processo richiede che il materiale venga essiccato/riscaldato/raffreddato/reagito per soddisfare i requisiti di produzione e qualità adeguati per un determinato processo. Ciò può essere ottenuto con un'ampia gamma di apparecchi come apparecchiature di essiccazione diretta o indiretta. L'apparecchiatura è solitamente un dispositivo riscaldato o raffreddato, agitato meccanicamente, altamente efficiente per aggiungere o rimuovere energia da una massa di processo. Il processo coinvolto può essere l'essiccazione, il riscaldamento, la sterilizzazione, il raffreddamento, la reazione, la torrefazione, la fusione, la pastorizzazione, lo strippaggio di solventi, la calcinazione, la tostatura, la cottura o la cristallizzazione di un'ampia varietà di materiali come prodotti chimici, prodotti farmaceutici, biosolidi, alimenti, rifiuti, minerali , polimeri e metalli, tra gli altri. In molti casi l'apparecchiatura viene utilizzata per l'essiccazione, che può essere definita come un processo mediante il quale il liquido viene trasferito dallo stato solido alla fase vapore. Nella maggior parte dei casi, il processo di essiccazione è accompagnato dall'applicazione di "calore" che facilita il cambio di fase e accelera l'operazione di essiccazione.

L'essiccazione o il raffreddamento diretto sono meccanismi che aggiungono o rimuovono energia da un materiale miscelando intimamente il gas trattato con il materiale. Questo gas trattato trasferirà energia e liquido da e verso il materiale. La massa del processo entrerà in contatto diretto con il gas riscaldato o raffreddato facilitando il processo di essiccazione che rappresenta una valida alternativa all'essiccazione/raffreddamento indiretto.

L'essiccazione o il raffreddamento indiretto è un processo di trasferimento di energia in cui la massa del processo viene riscaldata indirettamente, tipicamente tramite vapore saturo o fluido termico o raffreddata tramite una miscela acqua/glicole. La massa del processo e i mezzi di riscaldamento/raffreddamento sono mantenuti separati da una barriera. Nella maggior parte dei casi per l'isolamento tra la massa e il mezzo riscaldante viene utilizzata una parete in acciaio inossidabile per la sua durabilità e resistenza alla corrosione. L'energia del mezzo riscaldante viene condotta attraverso la parete metallica dell'apparecchiatura al materiale sul lato processo del processore termico durante un processo di essiccazione e viceversa durante un processo di raffreddamento. Nel caso dell'essiccazione, il solvente nella massa di processo viene portato al punto di ebollizione e quando il materiale si asciuga, il liquido cambia fase ed entra nello spazio di vapore sopra la massa di processo. Il vapore lascia quindi l'essiccatore indiretto attraverso l'uscita dei gas di scarico. Un esempio di questa apparecchiatura è un essiccatore/raffreddatore a pale.

L'essiccatore/raffreddatore a pale è dotato di doppi agitatori controrotanti con pale cave a forma di cuneo che si intrecciano, garantendo un riscaldamento (o raffreddamento) uniforme e un trasferimento di calore ottimizzato. L'uso di pale cave riscaldate (o raffreddate) e di una vasca rivestita fornisce una grande quantità di area di trasferimento del calore in una macchina compatta. La miscelazione localizzata attorno a ciascuna pala autopulente crea una miscela omogenea.

In alcune applicazioni esistono restrizioni che limitano le capacità di essiccazione indiretta come la decomposizione termica alla temperatura di ebollizione dei solventi, tempo di permanenza, materiali a temperatura limitata con bassi requisiti di umidità residua, dimensioni del materiale di alimentazione, ecc. Questi tipi di applicazioni possono essere più adatti per apparecchiature di essiccazione/raffreddamento diretto come un essiccatore a letto fluido vibrante (VFBD).

Il VFBD è un sistema di essiccazione diretta utilizzato per un'ampia varietà di materiali. Fornisce un modo conveniente per trattare numerose paste, torte, polveri e granuli diversi utilizzando il trasferimento di calore diretto in modo altamente controllabile. Inoltre, il VFBD "fluidifica" il materiale mediante una combinazione di vibrazioni e aria che lo attraversa verso l'alto, consentendo un trasferimento uniforme di calore e massa.

Il VFBD può essere utilizzato in una varietà di applicazioni di riscaldamento, essiccazione e raffreddamento quali quelle farmaceutiche, alimentari, nutraceutiche, chimiche, pesticidi, plastica, materiale fibroso, biomassa e molte altre applicazioni. Il VFBD può gestire materiale con una dimensione particellare minima di 1 mm alimentato e lavorato nel VFBD.

Il VFBD è un design completamente chiuso che impedisce alla contaminazione esterna di entrare nel materiale di processo. Il materiale entra nell'essiccatore attraverso l'ingresso di alimentazione e viene trasportato lungo la zona vibrante di essiccazione in un movimento continuo. Il gas trattato viene fatto passare attraverso la piastra forata per il trasferimento diretto del calore e rimuove l'umidità dal materiale. Il VFBD raggiunge un contenuto di umidità del prodotto uniforme. Il gas trattato viene scaricato dall'uscita superiore dei gas di scarico del VFBD, mentre il materiale secco viene scaricato all'uscita del prodotto dell'unità. I gas di scarico e gli ultrafini trascinati nei gas di scarico vengono quindi inviati attraverso l'uscita dei gas di scarico a un ciclone e ad un filtro a maniche. Il ciclone consente alle particelle grossolane di cadere mentre il gas di scarico viene inviato a valle verso un filtro a maniche per la separazione finale prima dell'espulsione nell'atmosfera. Nel complesso, il VFBD è semplice da utilizzare, facile da pulire e richiede poca manutenzione.