Agrarisch Encyclopedie

Veerman (1954)

Gepubliceerd op 17-11-2021

Drogen

betekenis & definitie

(algemeen) De verwijdering van water uit een vaste stof, door het water in dampvorm te brengen en de waterdamp te scheiden van de vaste stof, hetzij met behulp van een inert gas of lucht, hetzij door afzuiging en condensatie, wordt d. genoemd. Verschillende andere werkwijzen worden echter ook nog tot d. gerekend.

De te verwijderen vloeistof (water) kan b.v. in de vaste toestand (ijs) worden overgebracht en daarna in damp worden overgevoerd (gesublimeerd). Men spreekt dan van sublimatie-droging of freeze-drying. Dikwijls wordt water langs mechanische weg verwijderd, b.v. met behulp van een centrifuge, een schroefpers of een wals. Ook in dit geval spreekt men van d. Het verwijderen van een kleine hoeveelheid water uit een homogeen mengsel van een vloeistof met water door ontleding van het water, door chem. binding (b.v. aan ongebluste kalk), door adsorptie (b.v. aan silicagel) of door uitvriezen wordt eveneens d. genoemd.

De scheiding van een oplossing van een vaste stof en water wordt d. genoemd, wanneer deze scheiding zover doorgevoerd wordt, dat de vaste stof in handen wordt verkregen (verstuivings-d., wals-d.).

Het doel van het d. is meestal het verkrijgen van een goed houdbaar, gemakkelijk te verpakken, te transporteren en te verhandelen product. Het begin-watergehalte van vele producten ligt tussen 60 en 90%; dgl. producten zijn slechts gedurende zeer korte tijd houdbaar.

Verlaging van het watergehalte is een goede conserveringsmethode (z. Conserveren). Om een goede houdbaarheid te verkrijgen moet het watergehalte zover worden verlaagd, dat het product in evenwicht is met lucht van minder dan 70 % relatieve vochtigheid (z. Dampdruk-isotherm).

Aangezien de evenwichtswatergehalten bij een bepaalde relatieve vochtigheid van verschillende producten sterk uiteenlopen, moet het ene product veel scherper worden gedroogd dan het andere om houdbaar te zijn; het gaat hierbij niet om het watergehalte, doch om de waterdampspanning.

D. schept de mogelijkheid producten in tijden van relatieve overvloed om te zetten in houdbare artikelen, die bewaard kunnen worden tot minder gunstige tijden. Het droogproces wordt gekenmerkt door de grote invloed, welke het kan uitoefenen op de kwaliteit van de producten en door het feit dat de droogsnelheid in hoge mate wordt beheerst door de aard van het materiaal. Voor een goede uitvoering van de droging is daarom niet alleen een gedegen kennis van machinebouw, warmtetechniek, luchtbehandeling en aërodynamica nodig, doch ook een uitgebreide kennis van de eigenschappen van het betreffende product.

Bij het d. speelt allereerst de wijze, waarop het water in het materiaal aanwezig is een belangrijke rol. Dit water kan zich b.v. in capillairen en poriën bevinden, doch het kan ook physisch en chem. gebonden zijn. Van groot belang is o.a. of het materiaal levend dan wel dood is. Wanneer een product geheel bedekt is met vrij water en blootgesteld wordt aan een niet geheel met water verzadigde luchtstroom, verdampt het water in de lucht. De verdampingswarmte wordt aan de directe omgeving onttrokken, zodat de oppervlakte-temp. van het product daalt en warmte uit de lucht naar dit oppervlak wordt getransporteerd. Er ontstaat een evenwichtstoestand, waarbij de aangevoerde warmte gelijk is aan de verdampingswarmte.

De evenwichtstemp. noemt men de nattebol-temp. (z. Luchtbehandeling). Zo'n geheel met water bedekt product droogt in een luchtstroom van constante toestand met een constante snelheid. Deze droogsnelheid is evenredig aan het temperatuursverschil tussen de lucht en het oppervlak van het materiaal, en is voorts afhankelijk van de luchtsnelheid.

Het verdampende water moet uit het inwendige van het te d. product worden aangevoerd. Geschiedt dit aanvoeren niet snel genoeg dan valt het oppervlak droog. De temp. van het oppervlak stijgt dan boven de natte-bol-temp. van de lucht, de dampspanning van het oppervlak wordt lager dan de verzadigde waterdampspanning. De droogsnelheid blijft echter evenredig aan het temperatuursverschil.

Naarmate de droging voortschrijdt, daalt de waterdampspanning aan het oppervlak van het materiaal voortdurend, hetgeen tot gevolg heeft dat de droogsnelheid onder constante droogomstandigheden geleidelijk en voortdurend afneemt. Uiteindelijk wordt een evenwichtstoestand bereikt, waarbij de waterdampspanning van het materiaal gelijk is geworden aan die van de lucht. De droogsnelheid is dan gelijk aan 0. Het is i.h.a. niet mogelijk de droogsnelheid van een materiaal onder bepaalde omstandigheden te berekenen. De reden hiervan is dat het mechanisme van hel watertransport in het materiaal meestal zeer gecompliceerd is.

Men moet zich daarom baseren op experimenteel bepaalde droogkrommen (verband tussen watergehalte en tijd).

In het begin van de droging is de weerstand tegen de verdamping aan het oppervlak de belangrijkste factor; de droogsnelheid kan dan worden vergroot door hogere temp. en grotere luchtsnelheden. In een later stadium van de droging is de weerstand, die het watertransport in het materiaal ondervindt, de beperkende factor. Die weerstand kan door temperatuursverhoging worden verkleind, doch de luchtsnelheid heeft in dat stadium niet veel invloed meer. De invloed van het d. op de kwaliteit van de producten wordt bepaald door een combinatie van

de factoren temp., tijd en watergehalte, waarbij bedacht moet worden, dat de materiaal-temp. in het begin van de droging veel en later steeds minder beneden die van de lucht ligt.

Dikwijls zijn natte producten gevoeliger voor hogere temp. dan drogere. de wijze van droging hangt hiermede ten nauwste samen. Alle plantaardige en dierlijke materialen zijn min of meer temperatuurgevoelig. Om econ. redenen moet bij de hoogst toelaatbare temp. worden gedroogd: het warmte-rendement is dan

het gunstigst. Welke droogomstandigheden een zeker product kan verdragen dient experimenteel te worden vastgesteld.

De technische uitvoering van drogers hangt behalve van de aard van het te d. materiaal (dus van de toelaatbare droogomstandigheden en de te verwachten droogsnelheid) af van de vorm van het te d. materiaal (korrels, stukken, poeder, vellen, e.d.). Voorts speelt een rol of men continu of niet continu wil d. Continu werkende apparaten worden gebruikt wanneer het gaat om grote hoeveelheden van een betrekkelijk constant, niet te langzaam drogend product. Ladingsgewijs werkende apparaten past men toe voor kleine hoeveelheden van uiteenlopende, langzaam drogende stoffen.

Men onderscheidt verder drogers werkend bij gewone druk en vacuum-drogers. Verreweg de meeste drogers werken bij gewone druk; hierbij maakt men onderscheid tussen hete-luchtdrogers, waarbij de warmteoverdracht in hoofdzaak door convectie plaatsvindt, indirecte drogers, waarbij de warmteoverdracht in hoofdzaak door geleiding geschiedt en infra-rood drogers, waarbij de warmteoverdracht in hoofdzaak door straling plaatsvindt.

Tot de hete-luchtdrogers behoren:

Eesten; dit zijn drogers met een of meer geperforeerde vloeren boven elkaar waarop het te d. materiaal wordt uitgespreid en waardoorheen een verwarmde luchtstroom al of niet met geforceerde trek wordt gevoerd (toepassing o.a. voor mout, koffie, fruit, groente en groenvoeder).

Kastdrogers, kamerdrogers, droogkuizen e.d. Hiervan bestaan zeer vele variaties, o.m. in verband met de aard van het te d. materiaal.

Droogkuizen worden toegepast voor rubber, leder, theebladeren, tabak, e.d. ; droogkamers voor hout, vlees, vis, enz. ; droogkasten voor fruit, groente, kruiden e.d. Al deze drogers werken ladingsgewijs.

Continu-werkende heteluchtdrogers zijn:

Kanaal- of tunneldrogers, waarbij het transport van het te d. materiaal door de droger geschiedt op lorries. Deze drogers kunnen in gelijkstroom dan wel in tegenstroom werken. Zij worden gebruikt voor grote hoeveelheden van dezelfde materialen, die in kleine hoeveelheden in droogkasten of droogkamers worden verwerkt.

Banddrogers, waarin het product op een of meer banden zonder eind door de droger wordt getransporteerd. De lucht kan over, dan wel door het materiaal strijken. Deze drogers worden in het bijzonder voor losse materialen gebruikt (groenvoedergewassen, granulaire materialen, groenten, e.d.).

Torendrogers, schachtdrogers, en cascade-drogers kunnen worden beschouwd als continu-werkende, verticaal geplaatste eesten. Granulaire producten als graan en zaden zakken in deze drogers onder invloed van de zwaartekracht naar beneden, terwijl tegelijkertijd lucht door het materiaal stroomt.

Trommeldrogers: dit zijn langzaam draaiende, meestal enigszins hellend staande trommels, geschikt voor granulaire materialen. Het droogmedium stroomt in gelijkstroom of tegenstroom door de cylinder. Er zijn ook trommeldrogers met

geperforeerde cylinders, waarbij de lucht dwars door het materiaal stroomt.

Pneumatische drogers; dit zijn drogers waarin het te d. product met behulp van een luchtstroom tegelijkertijd wordt getransporteerd en gedroogd. Zij zijn alleen bruikbaar voor zeer snel drogende materialen, zoals groenvoedergewassen en zetmeel. De droogtijd is in dit soort drogers kleiner dan 1 min.

De belangrijkste indirecte drogers zijn de cylinderdrogers, welke bestaan uit een groot aantal inwendig met stoom verwarmde cylinders, waarover banen van weefsels, carton, papier e.d. worden geleid. Meestal geschiedt dit zo dat afwisselend beide zijden van de baan in contact gebracht worden met de hete oppervlakken.

Verstuivingsdrogers; dit zijn kamers waarin een oplossing of suspensie tot fijne druppels wordt verstoven en wordt blootgesteld aan een stroom van hete lucht. Men verkrijgt dan onmiddellijk een droog poeder. De droogtijd is zeer kort (toepassing o.a. bij melkpoeder).

Walsdrogers; dit zijn inwendig verwarmde cylinders waarop een te d. vloeibaar product wordt uitgespreid. De cylinders draaien langzaam rond, het droge product wordt afgeschraapt. De meeste walsdrogers bestaan uit 2 cylinders.

Vacuum-drogers worden toegepast voor zeer temperatuurgevoelige stoffen. Meestal gebruikt men vacuum-kasten, waarin hel te d. materiaal op verwarmde platen wordt uitgespreid. Verschillende van de hierboven genoemde drogers kunnen echter ook als vacuum-drogers worden uitgevoerd (vacuurn-trommeldrogers, vacuum-walsdrogers, vacuüm-torendrogers .

Een bijzondere vorm van vacuum-d. is de z.g. sublimatie-droging, waarbij het product gedroogd wordt in bevroren toestand. Het ijs gaat in dampvorm over (sublimeren). Deze werkwijze wordt alleen voor zeer temperatuurgevoelige materialen toegepast, zoals bloedplasma. Bijzondere droogmethoden zijn voorts het infrarood d. (d. met stralingswarmte) en hoogfrequent d. (verwarmen van het product door diëlektrische verhitting). Deze werkwijzen hebben een beperkt toepassingsgebied.

Het aantal typen van drogers is bijzonder groot.

I.h.a. wordt voor elk geval een speciale droger ontworpen. Men streeft naar een goede gelijkmatigheid van droging, naar een zo gunstig mogelijk warmte-rendement (een zo laag mogelijk warmteverbruik per kg verdampt water) en naar een gemakkelijke bediening, controle, reiniging, e.d.

Vooral bij niet continu-werkende droogapparaten is het noodzakelijk bijzondere aandacht te besteden aan het warmte-rendement. Men kan dit verbeteren door toepassing van recirculatie en herverwarming van de lucht.

H. A. LENIGER.