Winkler Prins Encyclopedie

E. de Bruyne, G.B.J. Hiltermann en H.R. Hoetink (1947)

Gepubliceerd op 07-02-2022

DROGEN

betekenis & definitie

(1 fysische technologie). Het technologische begrip drogen omvat het verwijderen van een vloeistof, meestal water, door oppervlakte-verdamping.

Meestentijds is het te drogen materiaal een poreuze of fijn verdeelde vaste stof, soms echter een oplossing (verstuivingsdrogers).Methoden voor het verwijderen van water die op andere principes berusten, zullen, alhoewel in het spraakgebruik ook veelal drogen genoemd, hier niet nader worden besproken. Men kan nl. water ook verwijderen door: destilleren of verdampen (concentreren van alkohol, glycerine, zwavelzuur e.d.); adsorberen (drogen van lucht met bijv. silica-gel); absorberen (drogen van lucht met geconcentreerd zwavelzuur); kristalliseren (concentreren van oplossingen, die niet tegen verhitting bestand zijn, bijv. vruchtensappen, door uitvriezen) ; centrifugeren (verminderen van de hoeveelheid aanhangend water, bijv. uit een kristalbrij of uit wasgoed).

De droogprocessen vallen uiteen in twee groepen.

Bij die der eerste groep, welke de belangrijkste is, wordt gedroogd in een stroom van verwarmd inert gas, meestal lucht van atmosferische druk, waarbij dus de voor de verdamping van het water benodigde warmte door de lucht wordt geleverd. Ten einde de in de afgewerkte gassen nog aanwezige warmte en droogcapaciteit niet geheel verloren te laten gaan, wordt een zeker deel van de afgewerkte drooglucht vermengd met de verse, dus gerecirculeerd.

Bij die der tweede groep wordt de warmte toegevoerd door transmissie door een wand. Meestal wordt vacuum toegepast om de droging bij lager temperatuur te doen plaats vinden.

Het water is in het te drogen materiaal in verschillende toestanden aanwezig. Men kan onderscheiden: capillair vastgehouden water, d.i. water aanwezig in poriën, waarbij de oppervlaktespanning het uitzakken belet; geadsorbeerd water, d.i. water, dat aan het oppervlak van de vaste stof in een laag van enkele moleculen dikte wordt vastgehouden, maar dat ten gevolge van het enorm grote inwendige oppervlak bij sommige poreuze stoffen toch een aanzienlijke hoeveelheid kan uitmaken; geabsorbeerd water, bijv. aanwezig in gelen; chemisch gebonden water, bijv. in zouthydraten; ingesloten water, zoals de celinhoud van plantendelen. De grenzen hiertussen zijn niet zeer scherp.

Men zal het capillair vastgehouden water zoveel mogelijk verwijderen door uitzakken, uitpersen of centrifugeren. Deze werkwijzen zijn alle goedkoper dan drogen, dat veel warmte kost.

Voor het doel van het drogen is belangrijk de curve, waarin de partiële spanning van de waterdamp (z destilleren) is uitgezet tegen het watergehalte. De partiële spanning wordt gewoonlijk uitgedrukt in procenten van de dampspanning van zuiver water bij dezelfde temperatuur. Men noemt het aldus verkregen getal de relatieve vochtigheid. Het watergehalte kan worden uitgedrukt in gewichtsdelen per gewichtsdeel droge stof. Fig. i toont enkele van dergelijke curven.

Zolang het watergehalte van de te drogen stof zó hoog is, dat de bijbehorende partiële druk nog practisch gelijk is aan de dampspanning van zuiver water, gedraagt het te drogen materiaal zich als ware het oppervlak bedekt door water. Wordt nu warme lucht over een dergelijk wateroppervlak geleid, dan zal deze zich met water willen verzadigen. De voor de verdamping benodigde warmte wordt aan de lucht zelf onttrokken, m.a.w. de temperatuur daarvan daalt. De aldus bereikte temperatuur, welke tevens die van het wateroppervlak is, wordt aangeduid als de koelgrens. Men bepaalt de koelgrens met een thermometer, die met een vochtig gehouden lapje omwikkeld is en spreekt daarom ook wel van de temperatuur van de natte thermometer. Zijn de aanwijzingen van natte en droge thermometer gelijk, dan is de lucht geheel met water verzadigd.

Hoe groter het verschil, hoe droger de lucht. Verwezen wordt naar grafieken in de geciteerde werken. Stelt men zich bijv. voor, dat gedroogd wordt bij 150 gr. C., met lucht, die zoveel water bevat als overeenkomt met verzadiging bij 50 gr. C. (d.i. 0,086 kg per kg droge lucht), dan blijkt de koelgrenstemperatuur 55 gr. G. te zijn.

In de eerste stadia van het drogen met warme lucht is de temperatuur van het te drogen materiaal gelijk aan die van de natte thermometer. Komt men binnen het bereik van de curven in fig. 1, dan gaat de temperatuur oplopen tot die van de droge thermometer. Bij zeer vochtige materialen duurt dit eerste stadium zeer lang, bijv. bij groente en gras. Pas in de laatste stadia dreigt oververhitting.

Het drogen kan nodig zijn om zeer verschillende redenen, bijv.:

1. om reden van hanteerbaarheid, transportkosten en verkoopbaarheid (drogen van zouten);
2. om reden van houdbaarheid (drogen van levensmiddelen);
3. om reden van verwerkbaarheid als onderdeel van een of ander fabricageproces.

Levensmiddelen, zoals granen, vruchten, groenten, worden in vochtige toestand door micro-organismen (bacteriën, gisten, schimmels) aangetast en voor consumptie ongeschikt gemaakt. Bovendien vinden in levende organismen (bijv. graan) levensprocessen plaats, waardoor vocht en warmte ontstaan en de houdbaarheid nog verder daalt. Door drogen worden beide werkingen onderdrukt. Granen worden zo nodig gedroogd tot ca 14 pet vocht (op totaal), waarbij evenwicht heerst met lucht van ca 75 pet relatieve vochtigheid. Bij groente gaat men tot 5 pet. De droogapparaten zijn van velerlei type. De meeste er van werken continu.

Voor het drogen van vaste stoffen worden gebruikt:

1. Eestdrogers. Het materiaal ligt op een geperforeerde droogvloer, waardoor lucht geperst wordt.
2. Horrendrogers. Het materiaal ligt op horren, die in een droogkast geplaatst worden. Over en tussen de horren stroomt de drooglucht. Fig. 2 toont een dergelijke droger met stoomverwarming en recirculatie.
3. Vacuumdrogers. In een gesloten droogkast bevinden zich met stoom of heet water verwarmde etages, waarop het materiaal ligt. De waterdamp wordt afgezogen. Met dit type droger kan bij zeer lage temperatuur gewerkt worden.
4. Tunneldrogers. Wagentjes, waarop het te drogen materiaal bijv. op horren is uitgespreid, worden door een droogtunnel gereden. Fig. 3 toont een installatie, waarin tegenstroom wordt toegepast.
5. Banddrogers. Het materiaal wordt uitgespreid op een horizontaal lopende transportband van gaas. De drooglucht wordt door de laag geblazen. Gewoonlijk gebruikt men enkele heen en weer gaande banden in serie om het apparaat niet te lang te maken. Het tussentijds omwerken komt bovendien de regelmaat van de droging ten goede.
6. Roterende drogers. Deze bestaan uit een zwak hellende roterende cylinder, inwendig voorzien van ribben of schrapers, waardoor het materiaal telkens opgetild wordt en geleidelijk doorgeschoven. De drooggassen lopen in gelijk- of tegenstroom ten opzichte van het te drogen materiaal, naarmate men al dan niet oververhitting te vrezen heeft. Fig. 4 toont een dergelijke droger.
7. Pneumatische drogers. De hete drooggassen en het te drogen materiaal worden te zamen met grote snelheid door een verticale droogbuis gevoerd, die een opgaande en een neerdalende tak heeft. Ze worden daarna in een cycloon gescheiden. Fig. 5 geeft het schema van een door de faStork gebouwde grasdroger, waarbij nagedroogd wordt in een roterende trommel.

Voor het drogen van vloeibare materialen — oplossingen en suspensies — worden gebruikt:

1. Trommeldrogers. Een inwendig verhitte cylinder draait door een bak met de te behandelen vloeistof en neemt een dun laagje er van mee. Het gedroogde product wordt door een mes afgeschraapt.
2. Verstuivefdrogers. Fig. 6 toont een droger voor de bereiding van melkpoeder. De melk wordt zeer fijn verstoven in een stroom hete lucht en valt als poeder neer.

DR IR A. KLINKENBERG

Lit.: M. Hirsch, Die Trockentechnik (1932); A. Eucken en M. Jakob, Der Chemie-Ingenieur (1933); J. H. Perry, Chemical Engineers’ Handbook (1941); W.

H. Walker, W. K. Lewis, W. H. McAdams en E.

R. Gilliland, Principles of Chemical Engineering (1937); D. A. de Fremery, Grasdroogapparaten, Publ. no. 3 van: Commissie voor het kunstmatig drogen van gras, Dept. v. Landbouw en Visscherij (1942); U. S. Dept. of Agriculture, Misc. Publ .540, Vegetable and fruit dehydration (1944).