<Desc/Clms Page number 1>
"Werkwijze en inrichting voor het produceren van zeeppoeder"
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het produceren van zeeppoeder.
Zeep is een verbinding ontstaan door het koken van oliën of vetten met loog. In dit geval gaat men uit van vetten of oliën, waarbij als nevenprodukten o. a. water en glycerine gevormd worden.
Men kan ook van vetzuren uitgaan. De reaktie wordt dan gevormd door het samenbrengen van vetzuren en een alkalische stof, bijvoorbeeld loog.
Zeep met water vormen het eindprodukt. Het tijdens de reaktie toegevoegde en gevormde water dient grotendeels verwijderd te worden. Als norm hanteert men ongeveer voor een eindprodukt 80 tot 86 % verzeepte vetzuren, wat er op neerkomt dat ongeveer 20 tot 14 % water aanwezig blijft in de zeep, evenals enkele onzuiverheden zoals carbonaten, vrij alcali, zout enzovoort. Afhankelijk van de wijze waarop zeep werd geproduceerd, bevat zeep meer of minder water.
Door additieven aan deze kernzeep te voegen, kan deze zeep verwerkt worden tot toiletzeep, poederzeep, medicinale zeep, scheerzeep, vlokkenzeep enzovoort. Om bruikbare zeep zoals toiletzeep of poederzepen te kunnen produceren, moet men het overtollige water uit deze kernzeep tot maximum 18 % water herleiden. Het verwijderen van het water uit zeep kan door verschillende methoden gerealiseerd worden.
Zeep is een relatief hygroscopische
<Desc/Clms Page number 2>
stof, dus een stof welke de neiging heeft van water uit de atmosfeer op te nemen. Zodoende zal zeer droge zeep streven naar een vochtgehalte van 12 tot 18 %.
Het drogen kan volgens verschillende werkwijzen worden gerealiseerd. Drie werkwijzen en hun nadelen worden hierna besproken : 1) Beide reaktieprodukten, vet of olie + loog, worden verzeept via een discontenu systeem in grote kuipen.
Het watergehalte dient van 40 ä 30 % naar maximum 20 % gebracht te worden. Dit gebeurt door de "natte zeep" over verwarmde walsen te draaien, waarna de bekomen vlokken worden gedroogd in een droogtunnel (het warme lucht procédé). Het verkregen droog materiaal kan nadien eventueel, indien gewenst, tot poeder gemalen worden.
2) Een andere werkwijze berust erin de zeep tot een soort "vermicelle" te persen om deze via een vacuumsysteem te ontdoen van het overtollige water. Dit alles gebeurt in verschillende stappen. Ook dit eindprodukt kan tot poeder vermalen worden.
3) Verder bestaat nog de atomiseermethode waarbij de zeep, na reaktie, vloeibaar wordt verstuifd in een kolom, onder vacuum waarbij het grootste deel van het water verdampt.
Al deze werkwijzen vergen evenwel aanzienlijk veel energie om een acceptabel eindprodukt te bekomen, zowel wat kwaliteit als uiterlijk aspekt betreft. Door uiterlijk aspekt wordt ondermeer verstaan een aanvaardbare korrel voor het gebruik van zeep in een waspoeder.
Het doel van de uitvinding is dus een werkwijze en een inrichting voor te schrijven die een aanzienlijke besparing aan energie toelaat zodat een gecontroleerd watergehalte in de zeep steeds kan worden opgevolgd. Zowel de uitvinding als de inrichting hebben
<Desc/Clms Page number 3>
verder tot doel, door gebruik te maken van technisch betrouwbare en eenvoudige middelen, zeepkorrels te produceren die alle eigenschappen vertonen om tot verschillende zeepprodukten te worden verwerkt.
Om dit volgens de uitvinding mogelijk te maken, onderwerpt men de zeepmassa die in een reaktor waarin vetzuren en een loogoplossing door een rotor tot een kernzeepmassa worden vermengd, bij het onder druk door een afvoerbuis verlaten van bedoelde reaktor, aan de intense werking van minstens een luchtwervelstroom, een en ander zodanig dat de zeepmassa bedoelde afvoerbuis onder vorm van zeeppoeder verlaat met een laag watergehalte, d. i. een watergehalte van maximum 18 %.
Steeds volgens de uitvinding onderwerpt men hogerbedoeld gedeeltelijk gedroogd zeeppoeder onmiddellijk bij het verlaten van hogerbedoelde afvoerbuis aan een laatste werking van meerdere luchtstromen.
De uitvinding betreft eveneens een inrichting die deze werkwijze in deze gewenste economische omstandigheden mogelijk maakt.
Andere details en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een werkwijze en een inrichting voor het produceren van zeeppoeder volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt uitsluitend bij wijze van voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet. De verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
Figuur 1 is een algemeen schema van de inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 2 is, op een fel vergrote schaal, een schematische voorstelling van een rotor te gebruiken in de reaktor volgens de uitvinding.
<Desc/Clms Page number 4>
Figuren 3,4 en 5 vertonen in langsdoorsnede drie mogelijke uitvoeringsvormen van de afvoerbuis uit de inrichting die stroomafwaarts van de reaktor uit deze inrichting is gemonteerd.
De werkwijze volgens de uitvinding die verder aan de hand van een gedetailleerde beschrijving van de inrichting die op het principe van deze werkwijze functioneert, zal worden beschreven, omvat het onder regelbare druk invoeren van vetzuren en een loogoplossing in een reaktor, in welke reaktor het mengsel door een sneldraaiende rotor tegelijkertijd op hoge temperatuur wordt gebracht en door een afvoerbuis wordt gejaagd waar het gedeeltelijk gedroogde mengsel vetzuur/loogoplossing dat reeds tot op een belangrijk niveau is gedroogd aan een intense werveling in meerdere luchtstromen wordt gebracht.
Onmiddellijk na deze laatste bewerking ontstaat een produkt in poedervorm dat voor verdere behandeling vatbaar is, ondermeer het inpakken, transporteren en het in de gewenste vorm tot een finaal produkt omvormen.
Ten opzichte van de tot nog toe bekende en toegepaste werkwijzen, biedt dus de werkwijze volgens de uitvinding het zeer grote voordeel dat geen "energiewarmte"moet worden toegevoegd om het watergehalte van de zeepmassa op peil te houden of op peil te brengen. De werkwijze volgens de uitvinding maakt het mogelijk de reaktiewarmte voor dit doeleinde aan te wenden. De zeepmassa die de reaktor verlaten heeft, vertoont dus een toelaatbaar watergehalte. Door aan de circulerende zeepmassa nu perslucht toe te voegen, bekomt men een tussenprodukt, t. w. zeeppoeder, dat in diverse industriële toepassingen kan aangewend worden.
Aan de hand van een beschrijving van de
<Desc/Clms Page number 5>
inrichting voor het uitvoeren van de geschetste werkwijze worden de voordelen van deze werkwijze en de structuren van de inrichting duidelijk gemaakt.
De inrichting volgens de uitvinding, zoals deze zeer schematisch door figuur l is voorgesteld, is aangesloten op een niet voorgestelde vetzuurtank en een evenmin in de figuur voorgestelde loogtank. Vetzuur wordt door een leiding 1 en de loogoplossing door een leiding 2 aangevoerd. De loogoplossing bereikt eerst een loogbuffertank 3 waarvan de inhoud in functie van de capaciteit van de ganse inrichting is berekend. Vanaf de loogbuffertank 3 wordt de loogoplossing door een leiding 4 door middel van loogpomp 5 naar een leiding 6 verpompt. Deze leiding 6 is vertakt in twee leidingen 6'en 6".
Stroomafwaarts van deze twee vertakkingen is een regelkraan 7 voorzien.
Een vetzuurpomp 8 waarop leiding 1 is aangesloten, verpompt het vetzuur naar een leiding 9.
Nog vóór de plaats waar de vertakkingen 6'en 6" in de leiding 9 uitmonden, is een terugslagklep 10 aangebracht. Stroomafwaarts van de plaats waar de vertakkingen 6'en 6" in de leiding 6 uitmonden, is een reaktor 11 ingeschakeld die vanaf een motor 12 wordt aangedreven. De aandrijving geschiedt op een gebruikelijke wijze via riemen 13 en riemschijven 14 en 15. De riemschijf 15 zit vast op de as 16 om de rotor 17 (figuur 2) van de reaktor 11 aan te drijven. De as 16 wordt in 18 door water gekoeld. Met 19 wordt verwezen naar twee kogellagers die de as 16 steunen.
De rotor 17 vertoont in doorsnede de vorm van een zeer afgeplatte kegel met ribben of nerven 20. De rotor 17 zit met zijn aslijn in de reaktor recht voor de opening 21 waar de leiding 9 voor het aanvoeren van het vetzuur uitmondt. De vertakkingen 6'en 6" van
<Desc/Clms Page number 6>
de leiding 6 waarmede loog naar de reaktor wordt toegevoerd, monden zijdelings van de openingen 21 in de reaktor uit. Met 22 wordt de plaats aangeduid waar de loogoplossing door de vertakkingen 6'en 6" de reaktor bereiken.
Door de hoge snelheid van de rotor 17 wordt het mengsel vetzuur/loogoplossing doorheen de afvoerbuis 23 gepropulseerd. In deze buis wordt het mengsel waarvan het watergehalte sterk is gedaald nog onderworpen aan twee stromen perslucht doorheen de leidingen 24 en 25.
In de afvoerbuis 23 wordt nog juist bij de ingang van deze buis, dus bij het verlaten van de reaktor 11, een geleidbaarheidsmeter voorzien die instaat voor het automatisch meten van de pH. Dankzij deze meting worden de doseerpompen 5 en 8 die zorgen voor het respectievelijk toevoeren van de loogoplossing en van het vetzuur computer gestuurd. Dit vindt dus plaats in een eerste compartiment onmiddellijk stroomafwaarts van de reaktor 11.
In de afvoerbuis 23 wordt nog, volgens drie mogelijke varianten, een interne buis gemonteerd die zorgt voor een verdere diepgaande vermenging met perslucht van de uit de reaktor gepropulseerde zeepmassa.
Deze drie mogelijke varianten worden, verwijzend naar de figuren 3,4 en 5, hierna beschreven :
In een eerste mogelijke uitvoeringsvorm (figuur 3) bemerkt men in de hartlijn van de afvoerbuis 23 de eerder genoemde leiding 24 aangebracht voor het toevoeren van perslucht onder druk. Leiding 24 is hier voor een groot deel een geperforeerde buis waarvan de verdeelkop 26 een diepgaande vermenging van de perslucht met de circulerende zeepmassa verzekert.
<Desc/Clms Page number 7>
Voorbij de buis 23 wordt deze buis verlengd met een cilindrische kamer 23'waarop de tweede leiding 25 voor perslucht is aangesloten. Aan het einde van het cilindrische kamer 23'ontstaat ter hoogte van het mondstuk 27 een finale doorgedreven vermenging van het zeeppoeder dat thans een vochtigheidsgehalte vertoont dat zo laag is dat het zeeppoeder voor verschillende verdere behandelingen vatbaar is.
In de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 loopt volgens de hartlijn van de afvoerbuis 23 nogmaals de leiding 24''voor perslucht met een gelijkaardige druk van nagenoeg 6 bar. Aan het einde van deze leiding 24'is een spuitkop 28 voorzien dankzij dewelke de perslucht onder een hevige wervelende beweging vermengd wordt met de circulerende zeepmassa. Voorbij de buis 23 is een cilindrische kamer 23" voorzien waarin de reeds genoemde leiding 25 voor perslucht uitmondt.
In de uitvoeringsvorm volgens figuur 5 loopt hier ook volgens de hartlijn van de afvoerbuis 23 de leiding 24" voor het toevoeren van perslucht steeds onder een druk van nagenoeg 6 bar. Aan het einde van deze leiding 24" is een deflector 29 gemonteerd die zorgt voor een spreiding van de perslucht doorheen de circulerende zeepmassa. De afvoerbuis 23 wordt verlengd met een cilindrische kamer 23"'. Hierin mondt de leiding 25 uit voor het toevoeren van perslucht. Ter hoogte van het mondstuk 27 ontstaat een intense wervelende beweging van lucht en zeeppoeder zodat ook hier stroomafwaarts van het mondstuk 27 een produkt ontstaat dat voor verdere verwerking vatbaar is.
In de drie hierboven beschreven gevallen komt de uitstromende zeepmassa in contact met de wervelende hogedruklucht waardoor een intense vermenging van lucht en zeep verzekerd wordt.
In de praktijk wordt het uit de
<Desc/Clms Page number 8>
afvoerbuis 23 onder druk gespoten zeeppoeder in een gesloten ruimte over een afstand van nagenoeg 10 m en met een valhoogte van nagenoeg 5 m gespoten zodat een volledig droog produkt door een afvoerband of door een trog kan opgevangen worden.
Uit de hierboven gegeven beschrijving van de werkwijze en de daarbijhorende inrichting volgens de uitvinding blijkt dat waar vorige beschreven werkwijzen energie toevoegen om het watergehalte in de zeep op peil te houden en te brengen, wordt volgens de aanvrage van de ontstane reaktiewarmte gebruik gemaakt om deze aan te wenden tot dit doeleinde. Bij het verlaten van de inrichting volgt een finale ontspanning van de zeepmassa, waardoor deze zieh ontdoet van zijn grootste hoeveelheid vochtigheid en deze afgeeft aan de omringende atmosfeer. Men bekomt aldus een zeepmassa met een toelaatbaar watergehalte. In combinatie met perslucht welke op een proefondervindelijke manier wordt toegevoegd, bekomt men tevens een zeeppoeder welke zo kan gebruikt worden in diverse industriële toepassingen.
Deze twee aspekten zijn essentieel voor een goed begrip van de uitvinding.
<Desc / Clms Page number 1>
"Method and device for producing soap powder"
This invention relates to a method and an apparatus for producing soap powder.
Soap is a compound created by cooking oils or fats with lye. In this case, fats or oils are used, whereby by-products are, inter alia, water and glycerine.
One can also start from fatty acids. The reaction is then formed by bringing together fatty acids and an alkaline material, for example lye.
Soap with water forms the final product. The water added and formed during the reaction must be largely removed. The standard is approximately 80 to 86% saponified fatty acids for an end product, which means that approximately 20 to 14% water remains in the soap, as well as some impurities such as carbonates, free alkali, salt and so on. Depending on how soap was produced, soap contains more or less water.
By adding additives to this core soap, this soap can be processed into toilet soap, powder soap, medicated soap, shaving soap, flake soap and so on. In order to be able to produce useful soap such as toilet soap or powder soap, the excess water from this core soap must be reduced to a maximum of 18% water. The removal of the water from soap can be achieved by various methods.
Soap is relatively hygroscopic
<Desc / Clms Page number 2>
dust, so a substance that tends to absorb water from the atmosphere. Thus, very dry soap will aim for a moisture content of 12 to 18%.
Drying can be accomplished by various methods. Three methods and their drawbacks are discussed below: 1) Both reaction products, fat or oil + lye, are saponified via a discount system in large tubs.
The water content should be increased from 40 to 30% to a maximum of 20%. This is done by rotating the "wet soap" over heated rollers, after which the obtained flakes are dried in a drying tunnel (the warm air process). The resulting dry material can optionally be ground to powder if desired.
2) Another method is to press the soap into a kind of "vermicelle" in order to rid it of the excess water via a vacuum system. All this is done in several steps. This end product can also be ground into powder.
3) In addition, there is the atomization method in which the soap, after reaction, is sprayed in liquid form in a column, under vacuum, whereby most of the water evaporates.
However, all of these processes require considerable energy to obtain an acceptable end product, both in quality and appearance. By appearance it is understood, among other things, an acceptable grain for the use of soap in a washing powder.
The object of the invention is thus to prescribe a method and an apparatus which allows a considerable saving of energy so that a controlled water content in the soap can always be followed up. Both the invention and the device
<Desc / Clms Page number 3>
further aim, by using technically reliable and simple means, to produce soap granules which have all the properties to be processed into different soap products.
In order to make this possible in accordance with the invention, the soap mass, which in a reactor in which fatty acids and a lye solution are mixed by a rotor into a core soap mass, is subjected to the intense action of at least one of the reactors under pressure through a discharge tube. air vortex flow, such that the soap mass leaves the intended discharge tube in the form of soap powder with a low water content, d. i. a water content of maximum 18%.
In accordance with the invention, the above-mentioned partially dried soap powder is subjected to a final action of several air flows immediately upon leaving the above-mentioned discharge tube.
The invention also relates to a device which makes this method possible in these desired economic conditions.
Other details and advantages of the invention will become apparent from the following description of a method and apparatus for producing soap powder according to the invention. This description is given by way of example only and does not limit the invention. The reference numbers refer to the attached figures.
Figure 1 is a general diagram of the device according to the invention.
Figure 2 is, on a greatly enlarged scale, a schematic representation of a rotor to be used in the reactor according to the invention.
<Desc / Clms Page number 4>
Figures 3, 4 and 5 show in longitudinal section three possible embodiments of the discharge pipe from the device mounted downstream of the reactor from this device.
The process according to the invention, which will be further described by a detailed description of the apparatus operating on the principle of this process, comprises the introduction of fatty acids and a caustic solution into a reactor under adjustable pressure, in which reactor the mixture is simultaneously brought to a high temperature by a rapidly rotating rotor and is passed through a discharge tube where the partially dried mixture of fatty acid / caustic solution which has already been dried to an important level is brought to an intense vortex in several air flows.
Immediately after this last processing, a powdered product is formed which is suitable for further treatment, including packing, transporting and converting it into a final product in the desired shape.
Thus, compared with the methods known and used hitherto, the method according to the invention offers the very great advantage that no "energy heat" has to be added to maintain or maintain the water content of the soap mass. The method according to the invention makes it possible to use the heat of reaction for this purpose. The soap mass which has left the reactor thus shows a permissible water content. By now adding compressed air to the circulating soap mass, an intermediate product is obtained, t. w. soap powder, which can be used in various industrial applications.
On the basis of a description of the
<Desc / Clms Page number 5>
device for carrying out the outlined method, the advantages of this method and the structures of the device are made clear.
The device according to the invention, as represented very schematically by Figure 1, is connected to a non-represented fatty acid tank and a leaching tank not represented in the figure either. Fatty acid is supplied through a line 1 and the lye solution through a line 2. The caustic solution first reaches a caustic buffer tank 3, the contents of which are calculated in function of the capacity of the entire device. The lye solution is pumped from the lye buffer tank 3 through a line 4 by means of lye pump 5 to a line 6. This line 6 is branched into two lines 6 and 6 ".
A control valve 7 is provided downstream of these two branches.
A fatty acid pump 8 to which line 1 is connected pumps the fatty acid to a line 9.
Even before the location where the branches 6 'and 6 "open into the line 9, a non-return valve 10 is arranged. Downstream of the location where the branches 6' and 6" open into the line 6, a reactor 11 is switched on which is operated from a motor 12 is driven. The drive is effected in a usual manner via belts 13 and pulleys 14 and 15. The pulley 15 is fixed on the shaft 16 to drive the rotor 17 (figure 2) of the reactor 11. The shaft 16 is cooled by water in 18. Reference number 19 refers to two ball bearings that support shaft 16.
The rotor 17 has in cross-section the shape of a very flattened cone with ribs or veins 20. The rotor 17 sits with its axis in the reactor directly in front of the opening 21 where the conduit 9 for supplying the fatty acid opens. The branches 6'and 6 "of
<Desc / Clms Page number 6>
the line 6 with which lye is supplied to the reactor opens laterally from the openings 21 in the reactor. 22 indicates the place where the caustic solution reaches the reactor through the branches 6 'and 6 ".
Due to the high speed of the rotor 17, the fatty acid / caustic solution mixture is propelled through the discharge tube 23. In this tube, the mixture whose water content has fallen sharply is still subjected to two flows of compressed air through the pipes 24 and 25.
A conductivity meter is provided in the discharge tube 23 just at the entrance of this tube, i.e. when leaving the reactor 11, which is capable of automatically measuring the pH. Thanks to this measurement, the metering pumps 5 and 8 which ensure the supply of the lye solution and of the fatty acid computer are controlled. This therefore takes place in a first compartment immediately downstream of the reactor 11.
According to three possible variants, an internal tube is mounted in the discharge tube 23, which ensures a further in-depth mixing with compressed air of the soap mass propelled from the reactor.
Referring to Figures 3, 4 and 5, these three possible variants are described below:
In a first possible embodiment (figure 3), in the center line of the discharge pipe 23, the aforementioned pipe 24 is provided for supplying compressed air under pressure. Line 24 here is largely a perforated tube, the distribution head 26 of which ensures a thorough mixing of the compressed air with the circulating soap mass.
<Desc / Clms Page number 7>
Beyond the tube 23, this tube is extended by a cylindrical chamber 23 to which the second compressed air line 25 is connected. At the end of the cylindrical chamber 23 'a final thorough mixing of the soap powder occurs at the level of the nozzle 27, which now has a moisture content so low that the soap powder is susceptible to various further treatments.
In the embodiment according to figure 4 the conduit 24 '' for compressed air runs again along the center line of the discharge tube 23 with a similar pressure of approximately 6 bar. At the end of this conduit 24 ', a nozzle 28 is provided, thanks to which the compressed air is mixed with the circulating soap mass under a violent swirling movement. Beyond the tube 23, a cylindrical chamber 23 "is provided into which the aforementioned compressed air line 25 opens.
In the embodiment according to Fig. 5, the conduit 24 "for supplying compressed air always runs along the center line of the discharge tube 23 under a pressure of approximately 6 bar. At the end of this conduit 24" a deflector 29 is mounted, which ensures a spread of the compressed air through the circulating soap mass. The discharge tube 23 is extended by a cylindrical chamber 23 ". Herein, the conduit 25 opens for the supply of compressed air. At the nozzle 27 an intense swirling movement of air and soap powder is created, so that here too a product flows downstream of the nozzle 27 that is susceptible to further processing.
In the three cases described above, the outflowing soap mass comes into contact with the swirling high-pressure air, thereby ensuring an intense mixing of air and soap.
In practice it gets out of the
<Desc / Clms Page number 8>
discharge pipe 23 sprayed soap powder under pressure in a closed space over a distance of approximately 10 m and with a drop height of approximately 5 m so that a completely dry product can be collected by a discharge belt or by a trough.
From the description given above of the method and the associated device according to the invention it appears that where previously described methods add energy to maintain and bring the water content in the soap up to standard, according to the application of the resulting reaction heat, use is made to turn to this purpose. When leaving the device, a final relaxation of the soap mass follows, as a result of which it removes its greatest amount of moisture and releases it into the surrounding atmosphere. A soap mass with a permissible water content is thus obtained. In combination with compressed air which is added in an experimental way, a soap powder is also obtained which can thus be used in various industrial applications.
These two aspects are essential for an understanding of the invention.