Verfahren zum Eindampfen von Losungen, Emulsionen, Suspensionen oder dergleichen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindampfen von Losmgen, Emulsionen, Suspensionen oder dergleichen und bezieht sich auf solche Verfahren, bei denen die Flüssigkeit in zerstäubtem Zustand in eine von einem gasförmigen Troekenmittel, vorzugs- weise warmer Luft, Rauchgasen oder der gleiehen durehströmte Troekenkammer eingespritzt wird.
Vorrichtungen zur Ausfüh- rung soleher Verfahren sind bekannt, bei denen die Flüssigkeit mittels verschiedener ZerstÏubungsapparate, wie beispielsweise Düsenmundstücke oder rotierender Verteilerscheiben, zerstäubt wird und die Flüssigkeitspartikel mit sehr grosser Geschwindigkeit aus- geschleudert und mit der die Trockenkammer durehströmenden warmen Luft vermischt werden, wodurch der Wassergehalt der Partikel unter Aufnahme der WÏrme der Luft eingedampft wird : Das Trockenmittel wird dabei der Trockenkammer vorteilhaft in der Weise zugeführt, dass dasselbe dazu gezwungen wird, die Kammer längs sphraubenlinienförmiger Bahnen zu durchströmen.
Beim Eindampfen und Trocknen gema¯ dieser Methode ist es von besonders grosser Bedeutung, dass die Flüssig'keitspartikel nicht zur Trockenkam- merwand oder zu andern festen Gegen- ständen gelangen, bevor sie eingetrocknet sind, da sonst die mehr oder minder klebrigen ungetrockneten Partikel an der Wand haften und der Einwirkung der warmen Luft auch nach vollzogenem Eintrocknen ausgesetzt bleiben würden, wodurch die Qualität des Produktes bedeutend schlechter wird, ja sogar r kann dasselbe ganz zerstört werden, wie dies beispielsweise mit Milch der Fall ist.
Es sind nun versehiedene Anordnungen und Verfah- ren bekannt, die dazu bestimmt sind, die Flüssigkeitspartikel daran zu hindern, dass sie die Trockenkammerwände erreichen und sieh dort niederschlagen. Dabei hat man vor allem angestrebt, die Flüssigkeitspartikel in der eigentlichen Trockenzone, das heisst in dem Abschnitt der Troekenkammer, wo die Partikel aus dem üblicherweise zentral gelegenen Verteiler ausgeschleudert werden und wo daher der Feuchtigkeitsgehalt der Partikel am grössten ist, daran zu hindern, dass sie bis zu den WÏnden gelangen k¯nnen.
In dieser Absicht hat man bisher die Trockenkammer mit einem so grossen Durchmesser ausgeführt, dass die Flüssigkeitspartikel zufolge der kinetisehen Energie, die sie in der Zerstäubungs- zone besitzen, nieht bis zu den Wänden gelangen können, indem diese Partikel durch den Luftstrom in eine von der ursprüng- lichen, üblicherweise direkt gegen die WÏnde zu gerichteten Aussehleuderungsrichtung ab weichende Richtung abgelenkt werden. Es war hierbei notwendig, Troekenkammerdurehmesser in der Grössenordnung von 5 m oder noch mehr anzuwenden.
Bei grossen Leistungen kann somit der Durchmesser der Troekenkammer bis zu 10 m waehsen, indem die kinetische Energie der Partikel von der Leistung, das heisst von der Menge der in der Zeiteinheit einzuspritzenden Menge abhängig ist.
Aber selbst wenn durch Anwendung von sehr grossen Troekenkammerdurchmessem erreicht werden konnte, dass die Partikel in ungetroeknetem Zustande nicht zur Trockenkammerwand gelangen, muss man bei dieser Anordnung einen in betriebswirtschaftlicher Hinsicht sehr schwerwiegenden Nachteil in Kauf nehmen. Die der jeweiligen Leistung betriebswirtschaftlich entsprechende Luftmenge wird nämlieh bei gewohnlichen Trockentemperaturen nicht zur Herbeiführung einer wirksamen Strömung durch die ganze Quer- schnittflÏche der Trockenkammer ausreichen.
Das Trockenmittel durchströmt somit die Trockenkammer mit verhältnismässig niedri ger Geschwindigkeit ; dies führt wiederum zum Nachteil, da¯ bedeutende Mengen des Troekenmittels überhaupt nicht mit den Flüssigkeitspartikeln in Berührung kommen. Bei solehen Anordnungen kann man durch llessungen feststellen, dass grosse Gebiete in der Trockenkammer von Rücklaufwirbeln und Luftstromen eingenommen werden, die ganz frei von Flüssigkeits-oder Pulverpartikeln sind. Diese Luftstrome und Wirbel geben ihre Wärme an die Trockenkammerwände ab, wodurch grosse Wärmeverluste entstehen.
¯blicherweise wird der Wärmebedarf einer solehen Trockenkammer in der Weise ausgedrüekt, dass die zur Aufwärmung der Troekenluft erforderliche Dampfmenge in kg f r 1 kg in der Trockenkammer abgedampftes Wasser angegeben wird. Dieser Wert wird beim Eintrocknen beispielsweise von Vollmileh in Reklamen mit 2, 3 kg Dampf pro kg Wasser angegeben ; bei gelegentlich in Apparaten im Betriebe vorgenommenen Messungen fand man jedoch üblicherweise einen Wert von 3-3, 5 kg Dampf pro kg Wasser.
Bei der Untersuchung der Betriebsverhältnisse findet man, da¯ aus der zugeführten Wärmemenge etwa 20-30 /o als reine Wärmeverluste zufolge der obenerwähnten Umstände und der enormen Wandfläehen bei solchen Trocken- kammern verlorengehen. Die Anwendung von Trockenkammern mit gro¯em Durchmesser ist somit mit einer sehr schlechten Betriebswirt- sehaftliehkeit verbunden.
Die oben angedeuteten Nachteile lassen sieh beim Verfahren nach vorliegender Erfindung- vermeiden. Diese bezieht sich auf ein Verfahren zum Eindampfen von L¯sungen, Emulsionen, Suspensionen oder der ; leichen, bei welchem die Flüssigkeit in zerstäubtem Zustand in der Nähe des einen Endes einer von einem gasförmigen Troekenmittel clurch strömten Trockenkammer in einer Richtung eingespritzt wird, die eine gegen die Trocken- kammerwand gerichtete Komponente hat, wobei das gasformige Troekenmittel an dem jenigen Ende der Trockenkammer zugeführt wird, wo das Einspritzen der Flüssigkeit stattfindet, und wobei das Trockenmittel am andern Ende der Trockenkammer abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet,
dass das Trockenmittel mit so hoher mittlerer axialer Strömungsgeschwindigkeit (V) in m/s durch die Trockenkammer geschickt wird, dass der Ausdruck ti-tu/tu. V/G, in welchem ti die Ein tu G tritts- und tu die Austrittstemperatur des Troekenmittels in OC und G die in der Trockenkammer abgedampfte Wassermenge in kg/s bedeutet, einen Zahlenwert von min destens 5 aufweist. In der Praxis kann man auch mit Werten von 6, 7, 8, 9, 10 oder noch h¯her arbeiten.
Bei normalen Eintrittstemperaturen des Trockenmittels von etwa 150 C bedeutet das eine wesentlicheVergr¯¯erungder Str¯mungsgeschwindigkeit des Trockenmittels im Vergleich mit den Verhältnissen bei früher gebräuehliehen Trockenkammern. Dadurch wird eine bessere Vermischung der Luft und der Flüssigkeitspartikel erreicht, wodurch die Ab dampfung beschleunigt wird und dabei die WÏrme der Luft wirksamer ansgenützt werden kann. Zufolge der grossen Bewegungs- energie des Luftstromes werden die Partikelstr¯me aus ihrer radialen Laufbahn wirksamer abgelenkt und die Partikel in radialer Richtung kräftig abgebremst.
Dieser Umstand, zusammen mit dem schnellen Trocknen, ermöglicht, dass der Durchmesser der Trocken- kammer bedeutend verringert werden kann, ohne dass die Gefahr entsteht, dass die Partikel sich an den Wänden niedersehlagen.
Durch Verringerung der Trockenkammer- Dimensionen werden auch die durch Ableitung durch die WÏnde entstehenden WÏrmeverluste bedeutend vermindert.
Der wärmewirtschaftliche Gewinn kann durch Vergleich des Wärmebedarfs f r eine Anordnung, welche naeh dem Verfahren gemäss der Erfindung betrieben wird, mit dem bei früher bekannten Anordnungen bei übereinstimmenden Betriebsverhältnissen beleuchtet werden. Bei bekannten Anordnungen ist im allgemeinen eine Dampfmenge in der Gr¯¯enordnung von 3 kg Dampf pro kg Wasser erforderlieh, wogegen die entsprechende Menge f r eine erfindungsgemäss arbeitende Anordnung 1, 7 kg Dampf pro kg abgedampftes Wasser beträgt.
Keinesfalls wird der WVärmeverbraueh 2 kg Dampf pro kg in der Trockenkammer abgedampften Wassers übersteigen,
Das Einströmen von Luft in die Trocken- kammer kann mittels Leitorganen, die um die Trockenkammer herum in einem ringf¯rmigen Raum angeordnet sind, beeinflusst werden, so dass die einströmende Luft mehr oder weniger auf die zentralen Teile der Kammer gerichtet werden kann. Dadureh wird eine Regelungs- möglichkeit teils zur Herbeiführung einer mögliehst wirksamen Vermischung von Luft und Fl ssigkeitspartikeln, teils zum Zu standebringen der erforderlichen Ablenkung des Partikelstromes bei versehiedenem spezifrischem Gewicht, versehiedener Viskosität oder dergleichen erreicht.
An Hand der Zeichnung, die einen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Apparat zeigt, soll das Verfahren nach der Erfindung nachfolgend beispielsweise erläutert werden.
Fig. l ist ein Vertikalsehnitt durch den Apparat,
Fig. 2 ein Querschnitt nach Linie A-A von Fig. 1 und
Fig. 3 ein Querschnitt nach Linie B-B von Fig. 1.
Der Apparat besitzt eine die Trocken- kammer umgebende, vorzugsweise zylindrische Trommel 1 mit einem Boden 2 und einem Deckel 3. Die Zerstäubung der Flüssigkeit erfolgt durch die Verteilungsvorrichtung 4, die von einem im GehÏuse 5 eingebauten Motor angetrieben wird. Die Flüssigkeit wird durch die Robre 6 zugeführt, die in die Ver teilungsvorrichtung 4 mündet. Die Trocken- luft wird in den Ringraum 7 eingeführt, der den Oberteil der Trommel 1 umschliesst und mit dem Innern der Trockenkammer über eine in der Trommelwand angebrachte, ring- f¯rmige Íffnung 8 kommuniziert.
In dieser ringförmigen Öffnung sitzen Leitorgane 9, die um vertikale Achsen drehbar und verstellbar sind, so dass sie in verschiedenen Winkellagen im Verhältnis zu dem zu dem betreffenden Leitorgan gezogenen Radius eingestellt werden können. Durch diese Verstellbarkeit der Leitorgane 9 kann der eintretende Luftstrom mehr oder weniger auf den zentralen Teil der Trockenkammer hin gerichtet werden, um unter versehiedenen Betriebsverhältnissen die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen.
Gleich zeitig wird hierdurch der Luftstrom um die Achse der Trockenkammer herum in zirku- lierende Bewegung versetzt ; diese Bewegung setzt sieh mit der Bewegung in axialer Rich tung zusammen, so dass die Luft die Trocken- kammer entlang schraubenlinienf¯rmiger Bahnen durchstr¯mt. Das Luft-Wasserdampfgemisch zieht durch einen in der NÏhe des Bodens angeordneten, an eine Leitung 10 angesehlossenen Abzug 11 ab, in dem Leitorgane 12 sitzen, die-ebenso, wie die Leitorgane 9-in versehiedene AVinkellagen einstellbar sind, um eine wirksame Pulverabsonderung aus dem Luftstrom zu gewährleisten.
Die getrockneten Partikel sammeln sich am Boden 2 und von dort werden sie durch die im Boden vorgesehenen Íffnungen 13 mit Hilfe eines rotierenden Schabers 14 entfernt.
Das Verfahren soll nachstehend durch ein Beispiel näher erläutert werden.
Die bei einem vorgegebenen Wert von G erforderliehe Dampfmenge bedeutet die total aufzuwendende Wärmemenge, in der somit sowohl die zur Abdampfung erforderliehe Wärme als auch die Wärme inbegriffen ist, die in Form von Verlusten, teils durch die Troekenkammerwände, teils durch den WÏrmeinhalt der abziehenden Trockenluft abgeht. Diese Wärmemenge wird mittels der eingeführten Trockenluft zugeführt.
Normalerweise wird das Temperaturver- hältnis gegeben sein, da man die Temperaturen mit Rüeksieht auf die gegebenen Erwärmungsmögliehkeiten wählen wird. Normale Werte sind dabei beispielsweise ti = etwa l GO C und tu = etwa 80 C. Das Temperatur- verhältnis in der Formel wird somit gleich 1.
Wenn man von einem gegebenen Wert des Faktors G ausgeht, ist lediglich der Wert des Faktors V zu bestimmen. Je kleiner der Trockenkammerdurchmesser gewählt wird, desto grosser wird der Faktor V, da ja die Luftmenge, die erforderlieh ist, um beim festgesetzten Temperaturverhältnis die zum Abdampfen der Wassermenge G erforderliehe Wärmemenge zuzuführen, durch den Wert von G bestimmt ist. Der Trockenkammerdurchmesser ist somit so zu wÏhlen, dass der Zahlenwert der Formel den angegebenen Wert von mindestens 5 erreicht.