Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBMit Wasserdampf trocknen
Kartoffelchips, Kürbiskerne und Apfelchips, Trockenfutter für Hunde und Katzen, aber auch Schlämme oder Baustoffe müssen getrocknet werden, bevor sie weiter verarbeitet oder verpackt werden und den Weg über den Handel zum Verbraucher finden. Üblicherweise wird mit Heißluft getrocknet. Dies dauert lange, benötigt große Trocknungsanlagen und verbraucht viel Energie. Oft so viel Energie, dass der Trocknungsschritt bis über 90 Prozent des Energiebedarfs der gesamten Produktionskette ausmacht.
Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart bieten ein Trocknungsverfahren an, das anstatt mit Luft mit überhitztem Wasserdampf arbeitet. Die Trocknungszeiten des Verfahrens sind dabei um bis zu 80 Prozent verkürzt, die Trocknung erfolgt homogener und die Trocknungsanlagen sind kompakter. Größter Vorteil ist, dass der Energiebedarf des Verfahrens wesentlich geringer als bei Heißlufttrocknern ist.
Überhitzter Dampf, Wasserdampf oberhalb der Siedetemperatur, enthält keine Wassertröpfchen und ist quasi trocken. Das Verfahren nutzt die Eigenschaft von überhitztem Wasserdampf, mehr Wasserdampfmoleküle aufnehmen zu können als gesättigter Wasserdampf. Wenn das zu trocknende Material überhitztem Dampf bei 120-180 °C ausgesetzt wird, erhitzt es sich und gibt seine Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf ab. Hierbei kühlt sich die Dampfatmosphäre durch die Abgabe der Verdampfungswärme ab. Diese Wärmeenergie wird dem Dampf wieder zugeführt, wodurch dieser auf seiner Solltemperatur gehalten wird und kontinuierlich eine weitere Wasseraufnahme möglich ist. Überschüssige Feuchtigkeit wird als gesättigter Dampf abgezogen oder kondensiert.
Zusätzlich ermöglicht die Rückgewinnung des Kondensates (und ggf. weiterer flüchtiger Stoffe) dessen weitere Nutzung, z. B. als demineralisiertes Wasser. Da der Prozessraum des Trockners ausschließlich mit Dampf gefüllt und so wegen fehlenden Luftsauerstoffs inert ist, können keine Oxidationen am Produkt auftreten. Ferner wird hierdurch das Risiko von Explosionen, insbesondere von Staubexplosionen, deutlich reduziert. Durch die dampfdichte Hülle des Trockners sind Abluftfilter nicht nötig. Bei einer günstigen Führung des Trockengutes ist es möglich, in einem kontinuierlichen Prozess unter Atmosphärendruck zu arbeiten. Dadurch kann auf Schleusensysteme verzichtet werden. Zur Beschickung und im Trockner selbst kann die Fördertechnik frei gewählt werden (Schwing-, Band- oder Paddelförderer, Trommel etc.). Die Prozesstemperaturen von über 120 °C führen zudem zu einer Hygienisierung des Trockengutes.
Das Verfahren wurde auf der diesjährigen ACHEMA vom 11.-15. Mai in Frankfurt / Main am Fraunhofer-Stand in Halle 4.2 Stand G15-F17 vorgestellt.