Minimal Processing

Minimal Processing

Publieke samenvatting / Public summary

Walsdrogen 2.0 bij algen

Een van de gangbare processen om vochtige processtromen te drogen is walsdrogen. Daarbij verdampt een verwarmde wals (of twee) het water uit een aangebrachte dunne productlaag. Het verdampen van water kost echter veel energie. Afnemers en technologieleveranciers werken samen aan verbetering van deze processen.

Het project

Algen zijn goedkope en zeer aantrekkelijke grondstoffen voor bijvoorbeeld voedingsmiddelen of chemie, en worden beschouwd als een belangrijk element van een groeiende bio-economie. Voor het winnen van de nuttige grondstoffen uit de natte algen geniet walsdrogen vooralsnog de voorkeur. Juist hier is een verbeteringsslag zeer gewenst: vanwege het energiegebruik, maar ook voor een hogere kwaliteit van de stoffen, die algen een betere marktpositie moet bezorgen. Daarnaast moeten de stoffen veilig zijn voor gebruik als grondstof voor voeding of veevoer.

In dit project heeft een algenproducent met succes en in samenwerking met een leverancier gewerkt aan het oplossen van deze problemen. Daarmee gaan niet alleen de kwaliteit en het volume van het eindproduct omhoog, maar gaat ook de kostprijs omlaag.

Voor wie?

Winnen van grondstoffen met hoge toegevoegde waarde uit algen is speciaal geschikt voor toepassing van deze verbeterde technologie, als alternatief van bijvoorbeeld het relatief dure vriesdrogen. Walsdrogen van natte processtromen is verder gebruikelijk in de industrie voor voedingsmiddelen en veevoer, in de fijnchemie en in de cosmetica.

Wat is nieuw?

In dit project wordt het te drogen product met een sproeivernevelaar in een dunne film op een wals aangebracht waarna de verdamping plaatsvindt. Dit project onderzocht de mogelijkheden van deze aanbrengmethode, de optimale dikte van die film, het sproeiprofiel, de wenselijkheid om met één wals te werken of met twee, en de mogelijkheid om onder lage druk te werken. Onder lage druk verdampt het water namelijk al bij lagere temperaturen, waardoor de kwetsbare stoffen minder te lijden hebben.

De beste opbrengsten, zo bleek empirisch, kwamen voort uit een ontwerp met een dunne film op twee tegen elkaar indraaiende walsen, met daartussen nog een dunne vloeistoflaag. De productiesnelheid ging met een factor 2,5 omhoog, met verbeterde kwaliteit en veiligheid van de droge stof en 15 tot 20% minder energiegebruik. De installatie kan bovendien veel compacter worden gebouwd, en dus tegen lagere kosten.

Belangrijkste onderzoekpunten

In dit project ging het vooral om het proof of principle en het empirisch toetsen van de theoretisch te behalen winsten in een geoptimaliseerde installatie. Laagdiktes (< 1 mm) zijn gevarieerd, en ook configuraties met een of twee walsen, temperaturen en druk en verschillende sproeimethodes. Kwaliteit en veiligheid van de eindproducten zijn daarbij nauwgezet gemonitord voor een optimaal resultaat.

Besparing binnen dit project

Het gasverbruik voor deze installatie kwam uiteindelijk 15 tot 20% lager uit dan bij de gebruikelijke walsdrooginstallatie.

Looptijd

Dit project liep van 2013 tot 2018

Volgende stappen

Er moeten nog wel ontwerpproblemen worden opgelost, zoals het beschermen van de gehele installatie tegen de vervuiling door vernevelde algen. De atmosferische variant is klaar voor de volgende stap, inclusief mogelijk opschaling naar een installatie die 20 keer zo groot is als de pilot en commercialisatie door de technologieleverancier.  

De vacuümvariant van de walsdroger wordt in een volgend project getest (niet met algen), met speciale aandacht voor het aan- en afvoeren van processtromen in de drukkamer.

Projectpartners

Phycom, Andritz, Vito, ISPT.


Roller drying 2.0 for algae

One of the common processes for drying humid process streams is roller drying. A heated roller (or two) evaporates the water from an applied thin product layer. However, the evaporation of water costs a lot of energy. Customers and technology suppliers are working together to improve these processes.

The project

Algae are cheap and very attractive feedstock for food or chemicals, for example, and are considered an important element of a future bio economy. For the recovery of the useful components from the wet algae, roller drying is still preferred. Improvement is very desirable, because of the energy consumption, but also for a higher quality of the end product, which should place algae in a better market position. In addition, the products must be qualified for use as feedstock in food or cattle feed.

In this project, an algae producer collaborated successfully with a technology supplier to solve these issues. This not only increases the quality of the end product and the volume, but also decreases the cost price.

For whom?

The extraction of raw materials with high added value from algae is especially suitable for the application of this improved technology, as an alternative to, for example, the relatively expensive freeze-drying. Roller drying of wet process streams is common in the food and feed industry, in fine chemicals and in cosmetics.

What's new?

A nozzle sprays the product to be dried on the roller, after which the evaporation of the thin film takes place. This project investigated the possibilities of this application method, the optimal thickness of the thin film, the nozzle profile, considering working with one roller or two, and the possibility of working under low pressure. Under low pressure, water evaporates at lower temperatures, which protects the vulnerable substances from degradation.

The best yields proved to be achieved in a design with two revolving rollers, with a thin liquid film between them. The production speed increased by a factor of 2.5, with improved quality and safety of the dry matter and 15 to 20% less energy use. Moreover, the installation can be built much more compactly, and therefore at lower costs.

Main research points

This project mainly focused on the proof of principle and on the empirical testing of the theoretically achievable gains in an optimized installation. Film thicknesses (<1 mm) are varied, as well as configurations with one or two rollers, temperatures and pressures and different spray methods. The quality and safety of the end products have been closely monitored for optimum results.

Saving in this project

This installation uses 15 to 20% less gas than a conventional roller drying installation.

Duration

This project ran from 2013 to 2018

Next steps

Design issues still have to be solved, such as protecting the entire installation against pollution caused by pulverized algae. The atmospheric variant is ready for the next steps, including upscaling to a 20 times bigger installation and commercialization by the technology supplier.

The vacuum version of the roller dryer is tested in a subsequent project (not with algae), with special attention for the supply and removal of process streams in the pressure chamber.

Project partners

Phycom, Andritz, Vito, ISPT.