NIEUWE DROOGTECHNOLOGIE VOOR NIEUWE …...NIEUWE DROOGTECHNOLOGIE VOOR NIEUWE PRODUCTEN Agro meets...
Transcript of 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]
VACUÜM VRIESDROGEN
STATE OF THE ART
Vacuüm vriesdrogen
Snelle afvoer van damp door vacuüm
Gelimiteerd door warmteoverdracht
Hoge kwaliteit
Kapitaalintensief
Energie-intensief
Batchgewijs
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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.
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
VRIESDROGEN
VACUÜM / ATMOSFERISCH / INTENSIEF
Vacuüm VriesdrogenAtmosferisch
Vriesdrogen
Intensief
Atmosferisch
Vriesdrogen
Waterdamp
Lucht
Radiation / conduction / convection
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
ATMOSFERISCH VRIESDROGEN
PILOT PLANT BESCHIKBAAR BIJ EBBENS
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
INTENSIEF ATMOSFERISCH VRIESDROGEN:
REKENMODELLEN BESCHIKBAAR
Resultaten 4.5 kg verse vis:
Dikte 4 mm, 80% water, constant inlaat luchtcondities
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
INTENSIEF ATMOSFERISCH VRIESDROGEN:
MEETOPSTELLINGEN BESCHIKBAAR
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
INTENSIEF ATMOSFERISCH VRIESDROGEN:
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
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
INTENSIEF AVD: TKI GOEDGEKEURD
DOEL EN DELIVERABLES (START 2016)
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
NIEUWE NOZZLES VOOR SPROEIDROGERS
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
RAPID MANUFACTURING, HIGH VISCOSITY
DROPLET FORMATION, PLASTICS, METALS
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
DRUPPEL PRINTEN, POEDER PRINTEN
monodisperse
druppels
monodisperse
poeders
drogen
printenPiezo tot 20,000 HzViscositeit tot
500 mPa s
Druppelgrootte20-180 mu
Stroboscoop
Beeld
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
11-5-2016Agro 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
Agro Meets Hightech |
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
Agro Meets Hightech |
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
Agro Meets Hightech |
ADSORPTIE DROGEN / PROCESSEN
INDIRECT CONTACT: EET PROJECT
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
Open Kring
Open Kring
Kringsluiting
EET SORPTIE DROGER PROJECT
Installatie op basis van bestaande units
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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%
11-5-2016Agro Meets Hightech | [email protected]
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
Agro Meets Hightech |
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
Agro Meets Hightech |
SHS IN PROCESSEN VOOR VOEDING
O.a. mooiere kleur van wortelpoeder
(links SHS, rechts lucht)
Vetvrije geëxpandeerde (links SHS,
rechts lucht)
11-5-2016
Agro Meets Hightech |
SHS DROGEN / PROCESSING:
CONCLUSIES
Nieuwe mogelijkheden voor productontwikkeling
Gecontroleerde wateractiviteit:
Betere kwaliteit
Hogere opbrengst
Groot energie besparingspotentieel:
Zuurstofvrij proces
11-5-2016
Agro Meets Hightech |
BEDANKT VOOR
UW AANDACHT