要約:
食品、化学薬品、建材、医薬品などの多くの業界において、乾燥は不可欠なプロセスリンクです。果物や野菜の脱水、穀物や香辛料の保存から、粉乳、インスタントコーヒー、肥料、繊維製品、医薬品の製造まで、乾燥は不可欠です。しかし、現在広く使われている熱風乾燥法はエネルギー消費量が高く、必要なエネルギーは依然として天然ガス燃焼が主であり、多量の炭素排出をもたらすだけでなく、大量の廃熱が直接失われます。
ドイツ、フラウンホーファー界面工学・バイオテクノロジー研究所 IGB の研究者は、電気を使って過熱蒸気を生成し、乾燥させるという代替案を検討しています。閉鎖システムと熱の回収とリサイクルにより、工業用乾燥プロセスのエネルギー効率と持続可能性が向上します。
いわゆる過熱蒸気とは、水が沸騰して蒸発した後、蒸発温度を超える温度に加熱された乾燥蒸気を指します。研究チームが提案したシステムは、高温の過熱蒸気を使って湿った材料から水分を除去し、その後水分を含んだ余分な蒸気を生成する。従来のプロセスで蒸気のこの部分を空気中に直接放出するのではなく、新しいシステムではまず蒸気を冷却して水に凝縮し、同時に他の工業プロセスで使用するために摂氏約 90 ～ 100 度の温度で熱エネルギーを回収します。
効率をさらに向上させるために、研究者らは乾燥装置に特殊なヒートポンプも追加しました。ヒートポンプは過剰な蒸気を圧縮して温度を上昇させ、熱を回収してその後の乾燥に使用できるようにします。外気を継続的に加熱し、熱の一部を逃がすという従来のモデルと比較すると、このソリューションは、閉じたシステム内で同じ熱エネルギーを繰り返し「再利用」することに相当します。
このシステムには、乾燥装置の最適な動作時間を決定するためのインテリジェントな制御機能も統合されています。風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギー源に依存している製造企業にとって、これは、グリーン電力の供給が十分で電気料金が安い期間に機器を稼働させることを選択できることを意味し、それによって運用コストがさらに削減されます。
過熱蒸気技術は、ベルト乾燥機、ドラム乾燥機、スプレー乾燥機などのさまざまな乾燥装置に適用できます。研究チームの目標は、乾燥エネルギー消費量を従来の技術に比べて半分から4分の1に削減することだ。実際の効果は乾燥方法や温度レベルなどの要因に影響されます。
研究者は、鉱物原料、建築材料、食品について臨床検査を実施しました。結果は、この新しい乾燥技術がヒートポンプおよびインテリジェント制御システムと組み合わせることで、エネルギー消費を最大 80% 削減できることを示しています。現在、過熱蒸気を用いた噴霧乾燥のパイロットシステムが稼働しており、実用的な産業応用に一歩近づいています。
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