Zusammenfassung:
In vielen Branchen wie der Lebensmittel-, Chemie-, Baustoff- und Pharmaindustrie ist die Trocknung ein unverzichtbares Prozessglied. Von der Dörrung von Obst und Gemüse über die Konservierung von Getreide und Gewürzen bis hin zur Herstellung von Milchpulver, Instantkaffee, Düngemitteln, Textilien und Arzneimitteln ist die Trocknung unverzichtbar. Allerdings ist die derzeit weit verbreitete Heißlufttrocknung mit einem hohen Energieverbrauch verbunden, und die benötigte Energie stammt noch immer überwiegend aus der Verbrennung von Erdgas, was nicht nur erhebliche CO2-Emissionen mit sich bringt, sondern auch dazu führt, dass viel Abwärme direkt verloren geht.
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Biotechnologie, Deutschland Forscher am IGB erforschen Alternativen: Nutzung von Strom zur Erzeugung von überhitztem Dampf, Trocknung Es wird in einem geschlossenen System verarbeitet und die Wärme wird zurückgewonnen und recycelt, um die Energieeffizienz und Nachhaltigkeit industrieller Trocknungsprozesse zu verbessern.
Der sogenannte überhitzte Dampf bezieht sich auf trockenen Dampf, der auf eine Temperatur erhitzt wird, die über seiner Verdampfungstemperatur liegt, nachdem Wasser kocht und verdampft. Das vom Forschungsteam vorgeschlagene System nutzt hocherhitzten Dampf, um Feuchtigkeit aus nassen Materialien zu entfernen und anschließend überschüssigen Dampf zu erzeugen, der Feuchtigkeit enthält. Anstatt diesen Teil des Dampfes im herkömmlichen Verfahren direkt in die Luft abzulassen, kühlt das neue System ihn zunächst ab und kondensiert ihn zu Wasser, während die Wärmeenergie bei einer Temperatur von etwa 90 bis 100 Grad Celsius für die Nutzung in anderen industriellen Prozessen zurückgewonnen wird.
Um die Effizienz weiter zu verbessern, fügten die Forscher dem Trocknungsgerät außerdem eine spezielle Wärmepumpe hinzu. Wärmepumpen komprimieren überschüssigen Dampf und erhöhen dessen Temperatur, sodass die Wärme zurückgewonnen und für die anschließende Trocknung genutzt werden kann. Verglichen mit dem herkömmlichen Modell, die Frischluft kontinuierlich zu erwärmen und dann einen Teil der Wärme entweichen zu lassen, kommt diese Lösung einer wiederholten „Wiederverwendung“ der gleichen Wärmeenergie in einem geschlossenen System gleich.
Das System integriert außerdem intelligente Steuerfunktionen, um die beste Betriebszeit der Trocknungsausrüstung zu ermitteln. Für produzierende Unternehmen, die auf erneuerbare Energiequellen wie Windkraft und Photovoltaik angewiesen sind, bedeutet dies, dass die Anlagen in Zeiten betrieben werden können, in denen ausreichend Ökostrom vorhanden ist und die Strompreise niedriger sind, wodurch die Betriebskosten weiter gesenkt werden.
Die Heißdampftechnologie kann an eine Vielzahl von Trocknungsgeräten angepasst werden, darunter Bandtrockner, Trommeltrockner und Sprühtrockner. Ziel des Forschungsteams ist es, den Energieverbrauch beim Trocknen im Vergleich zu herkömmlicher Technologie auf die Hälfte bis ein Viertel zu reduzieren. Der tatsächliche Effekt wird durch Faktoren wie Trocknungsmethode und Temperaturniveau beeinflusst.
Forscher haben Labortests zu mineralischen Rohstoffen, Baustoffen und Lebensmitteln durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass diese neue Trocknungstechnologie in Kombination mit einer Wärmepumpe und einem intelligenten Steuerungssystem den Energieverbrauch um bis zu 80 % senken kann. Derzeit wurde eine Pilotanlage zur Sprühtrocknung mit überhitztem Dampf in Betrieb genommen, was darauf hindeutet, dass die Technologie der praktischen industriellen Anwendung einen Schritt näher kommt.
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