Verdunstung erhöht die Kapazität zum Trocknen von Käse
Ein neuartiger Einsatz der Verdampfung unter Verwendung der Wärmetauschertechnologie von HRS Heat Exchangers hat die Trocknungskapazität für einen großen europäischen Verarbeiter von Käseprodukten erhöht.
Herausforderungen
Der Kunde nimmt nicht spezifikationsgerechte Käseprodukte aus Produktionsstätten in ganz Europa an und wandelt sie in hochwertiges Protein für die Verwendung in Tiernahrung und Tierfutter um. Der Käse wird pasteurisiert und dann getrocknet, um einen pulverförmigen Zusatzstoff herzustellen.
Als der Kunde die Produktionskapazität erhöhen wollte, war sein erster Gedanke, einen zusätzlichen Trockner zu installieren; eine teure und energieintensive Lösung. Da die Kapazität des Trockners jedoch durch die Wassermenge bestimmt wird, die er pro Stunde entziehen kann, wäre eine andere Möglichkeit, den Gesamtdurchsatz zu erhöhen, die Reduzierung des Wassergehalts der Käseprodukte vor dem Trocknen, so dass eine größere Menge auf einmal getrocknet werden könnte.
Der Designprozess
Der Kunde wandte sich an HRS, weil das Unternehmen über fundierte Kenntnisse in der Verdampfungs- und Konzentrationstechnologie verfügt. Der erste Schritt bestand darin, festzustellen, ob der vorhandene Trockner mit einer konzentrierteren Käselösung zurechtkommen würde. HRS lieferte eine Versuchsverdampfungsanlage, mit der der Kunde alle Aspekte des überarbeiteten Produktionssystems, die Eigenschaften der Materialien und die möglichen Ergebnisse analysierte. Die Versuchsanlage bewies, dass das Konzept machbar war, und so entwarf HRS ein geeignetes Verdampfungssystem, das zwischen dem vorhandenen Pasteur und dem Trockner platziert wurde.
Die Versuche und Materialanalysen haben auch gezeigt, wie sich die physikalischen und thermischen Eigenschaften des Käses verändern, wenn er erhitzt wird und das Wasser entfernt wird. Zu Beginn des Prozesses ist das Produkt ziemlich flüssig und hat gute Wärmeübertragungseigenschaften, aber wenn das Wasser entfernt wird, wird es fester und konzentrierter und hat eine geringere Wärmeübertragung. Um eine angemessene Verarbeitung zu gewährleisten, müsste ein kontinuierlicher Behandlungsprozess auf die „schlimmsten“ thermischen Eigenschaften am Ende des Prozesses ausgelegt werden.
Man entschied sich daher für eine Batch-Behandlung, da diese insgesamt eine kleinere Wärmeübertragungsfläche, weniger Ausrüstung und weniger Energie benötigt. So sind ein kleinerer Verdampfer, kleinere Nebenaggregate und weniger Energie für den Betrieb erforderlich. Das Chargensystem mit zwei Tanks – von denen einer befüllt wird, während der andere behandelt wird – ist auch einfacher zu konstruieren und zu betreiben. Der Einsatz eines Zwei-Tank-Systems mit vollständiger Automatisierung führt außerdem zu einem kontinuierlichen Betriebsprozess.
Die Lösung
Erhitzter Käse ist ein stark verschmutzendes, extrem zähflüssiges Material. Daher wurde ein Verdampfer auf der Grundlage der HRS Unicus-Serie von hin- und hergehenden Schabewärmetauschern geliefert, um die Ablagerung von Käse und angebrannten Käserückständen an den Rohrwänden des Wärmetauschers zu verhindern. Um den Energiebedarf zu senken und die Betriebseffizienz zu verbessern, arbeitet der Verdampfer mit einem Vakuum von etwa 200 mbar, was bedeutet, dass das Wasser in der Käselösung bei 60°C verdampft.
HRS lieferte zwei komplette, auf einem Gestell montierte Systeme, von denen jedes den Unicus-Verdampfer, zwei Tanks, Pumpen, Steuerungen und Anschlüsse umfasste.
Fazit
Jedes auf einem Gestell montierte System kann 3,6 Tonnen Käseprodukt pro Stunde verarbeiten, wobei die Gesamtfeststoffkonzentration von 34 auf 45% erhöht wird und die Trocknerkapazität um einen ähnlichen Betrag steigt.