Verfahren und Apparatur zum Agglomerieren von teilchenförmigen Stoffen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Apparatur zum Agglomerieren von pulverförmigem Material mit einer verhältnismässig hohen Hydratationsfähigkeit.
Unter dem Begriff Agglomeration wird ein Verfahren verstanden, bei dem Ballen aus verhältnismässig kleinen Einzelteilchen durch Bildung eines Klebefilmes an der Oberfläche der Teilchen geformt werden, worauf die Teilchen in zufällige Berührung gebracht werden, während sie in einem gasförmigen Trägermedium freischwebend gehalten werden, und hierauf die Flüssigkeit aus den Zwischenräumen zwischen den auf diese Weise zusammengeklebten Teilchen entfernt wird. Die Teilchen werden in einer zufälligen Bewegung und in einem Fliesszustand gehalten, damit sie in Berührung miteinander gebracht werden. Die auf diese Art hergestellten Agglomeralte bestehen aus einem verhältnismässig lose zusammenhängenden traubenartigen Netzwerk mit einem hohen Anteil an offenem Raum zwischen den zusammengeklebten Teilchen.
Agglomerate dieser Art werden leicht benetzt, wenn sie in eine Flüssigkeit gebracht werden. Die gemäss der vorliegenden Erfindung hergestellten Agglomerate können leicht von Kugeln, Würfeln, Tafeln oder gesinterten Massen, die durch Trommeln, Rollen oder Zusammendrücken gebildet werden, durch die auffälligen Unterschiede bezüglich der Bindungsfestigkeit, Dichte und der offenen Fläche unterschieden werden.
Verschiedene Verfahren und Vorrichtungen sind bisher vorgeschlagen worden, um poröse Agglomerate zu erzeugen, eingeschlossen Agglomeratoren, welche eine horizontal angeordnete, längsgestreckte zylindrische Mischkammer verwenden, in der ein Läufer mit einer verhältnismässig langen Welle und eine Anzahl sich radial erstreckender Schaufeln, die sich entlang ihrer Länge verteilen, angeordnet ist, wobei eine Öffnung für das Einführen der unbehandelten Teilchen an einem Ende des Zylinders, eine Möglichkeit zum Einführen einer Flüssigkeit in den Zylinder in ungefähr seiner Mitte und eine Auslassleitung an dem entgegengesetzten Ende zur Entfernung des agglomerierten teilchenförmigen Materials aus dem Zylinder vorgesehen sind.
Materialteilchen, die in einen Mischer dieser Art gelangen, werden durch den Mischer auf einer Vielzahl von mehr oder weniger schraubenförmigen Bahnen vorwärtsgestossen. Diese Bahnen sind von unbestimmter Länge, da es kein bestimmtes Mittel zur Kontrolle der Anzahl Umdrehungen gibt, die ein bestimmtes Teilchen innerhalb des Gehäuses ausführt. In typischen Anwendungen ist die Verweilzeit im Gehäuse ungefähr 0,1 bis 0,5 sec. Entsprechend werden einige Teilchen während längerer Zeitperioden als andere behandelt, während sie von einem Ende zum anderen wandern. Diese Art Agglomerator ist z. B. in den US Patenten Nrn. 3 248 228 und 3 251 695 beschrieben.
Während die allgemeine Ausführung der darin beschriebenen Apparate für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ist, wurde im Falle bestimmter Materialien festgestellt, speziell solcher, die leicht Wasser absorbieren, dass ein kurzes Einwirken einer Flüssigkeit gummiartige oder klebrige Massen erzeugt, die nicht nur schwer zu trocknen sind, sondern auch dazu neigen, die Anlage zu verschmutzen und nach dem Trocknen zu verhältnismässig dichten und festen Körpern werden, die eine sehr geringe Rehydratationsfähigkeit aufweisen, so dass, wenn Wasser zugefügt wird, die Flüssigkeit sehr langsam absorbiert wird.
Mit den in den oben erwähnten Patenten beschriebenen Maschinen wurden Versuche durchgeführt, bei denen die Prozessvariablen, soweit die Bedingungen es zuliessen, verändert wurden, um Materialien zu agglomerieren, die leicht Wasser absorbieren. In manchen Fällen waren diese Versuche ohne Erfolg. Von besonderer Schwierigkeit war die Agglomerierung von Materialien, wie z. B. vorgelatinisierter Stärke und gewissen anderen Polysaccharide einschliesslich Pflanzenharzen. Vorgelatinisierte Stärke wird durch Erwärmen von Rohstärke in Wasser, um die Stärkezellen aufzuschlie ssen, und nachfolgendem Trocknen hergestellt.
Dieses Produkt absorbiert Flüssigkeit verhältnismässig leicht und, wenn es in eine bisher bekannte Anlage eingebracht wurde, neigte es dazu, pappige oder gummiartige Massen zu bilden, die auf den Oberflächen abgelagert wurden und dazu neigten, Leitungen, Öffnungen und andere Teile zu verstopfen. Die Bildung von gummiartigen Massen oder Anhäufungen von klebrigem Material stört nicht nur die Produktion der betreffenden Agglomerate, sondern verringert auch wesentlich die Materialm,enge, die in einer bestimmten Zeitperiode verarbeitet werden kann. Dazu werden die gummiartigen Massen oft angekohlt, brechen auf und werden in das Endprodukt als schwarze Flecken übergeführt, wobei sie sich in ungünstiger Weise auf die Qualität des Endproduktes auswirken. Zudem erfordert die Bildung von Ablagerungen ein häufiges Entfernen, Reinigen und Ersetzen von Teilen.
Es ist besonders unangenehm im Fall von zähen oder schwer zu entfernenden Ablagerungen sowie im Fall von giftigen Chemikalien, die eine Gefährdung der Sicherheit für das Betriebs- und Unterhaltspersonal, hervorrufen kann.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist die Unmöglichkeit, im Falle gewisser Materialien die Charakteristiken des Endproduktes innerhalb der vor geschriebenen Grenzen wirksam und zuverlässig aufrechtzuerhalten. Es wurde z. B. festgestellt, dass in manchen Fällen ein so grosser Bereich an Teilchengrössen resultierte, von dem nur ein kleiner Teil verwendbar war. Der Rest musste wieder für eine neue Verarbeitung zurückgeführt werden.
Im Hinblick auf die Unzulänglichkeiten, die den bisherigen Anlagen anhaften, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein unverbessertes Verfahren und eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die für die Agglomerierung von Materialien, die leicht Wasser absorbieren, geeignet ist.
Das Verfahren kennzeichnet sich durch a) Einrichten eines linear geführten turbulenten Gas stromes von bestimmter Länge, b) Einbringen und Zerstreuen des pulverförmigen Ma terials in den Gasstrom an einer bestimmten Ein führstelle, c) Einführen einer agglomerierenden Flüssigkeit in den
Strom an einem Punkt stromabwärts des Einbring punktes, wobei die Flüssigkeit und das pulver förmige Material in dem turbulenten Gasstrom ge mischt werden, um poröse Agglomerate zu formen und d) Überführung der Agglomerate direkt in eine Trock nungsatmosphäre, um die Agglomerate zu trocknen und zu festigen.
Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt:
Fig. 11 ein Schaltschema, das den Materialfluss darstellt,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Behandlungszone und des Weges, der von den Teilchen zurückgelegt wird, wenn sie durch die Behandlungszone zur Trocknungszone wandern,
Fig. 3 eine Frontansicht des Mischers,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Mischers,
Fig. 5 einen Längsschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5,
Fig. 6 einen Teilschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6 und
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Düse.
Gemäss Fig. 2 und 3 wird eine bogenförmige und Linearstrom-Behandlungszone einschliesslich Beschleunigungs- und Mischungszonen vorgesehen. Das teilchenförmige Festmaterial, das agglomeriert werden soll, wird in die Behandlungszone an einem ausgewählten Einbringpunkt eingeführt. Vorzugsweise wird die Behandlungszone durch einen Teil des Umfanges eines verhältnismässig engen zylindrischen Gehäuses und durch einen verhältnismässig engen, im Gehäuse angeordneten Läufer bestimmt. Material wird der Behandlungszone kontinuierlich in einer konstanten Menge eingeführt. Innerhalb der Behandlungszone ist das teilchenförmige Festmaterial in einem Gasstrom zerstreut.
Das Gas ist vorzugsweise der Behandlungszone zum grössten Teil durch einen von den Festteilchen getrennten Einlass eingeführt. Der Läufer erzeugt eine turbulente, aber linear verlaufende Gasströmung durch eine ringförmige Mischzone am Umfang des Gehäuses. An einem ausgewählten Punkt innerhalb der ringförmigen Behandlungszone und stromabwärts des Einbringpunktes wird eine agglomerierende Flüssigkeit, wie z. B.
Wasser, eingeführt und mit den Festteilchen vermischt.
Fest- und Flüssigmaterial werden aus der Mischzone durch einen Auslass, der in einem gewählten Abstand vom Punkt, wo die Flüssigkeit eingebracht wird, angeordnet ist, ausgestossen. Es wurde festgestellt, dass durch Regelung der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors und der Länge des Bogens zwischen dem Flüssigkeitseinbringpunkt und dem Ausstosspunkt die Zeitdauer, während welcher die Teilchen der turbulenten Mischung mit der agglomerierenden Flüssigkeit ausgesetzt sind, genau und zuverlässig eingestellt werden kann, und es wurde deswegen möglich, poröse Agglomerate hoher Qualität mit einigen Materialien zu erzeugen, die eine grosse Affinität für Wasser besitzen, einschliesslich vorgelatinisierter Stärke. Dazu können die Agglomerate ohne Aufbau gummiartiger und verkohlter Ablagerungen an den Wänden des Gehäuses hergestellt werden.
Gemäss Fig. 2 ist der Weg, den die Teilchen durch die turbulente Mischungszone zurücklegen, anstelle schraubenförmig zu sein, wie es bisher allgemeine Praxis war, von dem Punkte an, an dem sie zuerst der Flüssigkeit ausgesetzt sind, bis zu dem Punkt, an dem sie in die Trocknungsatmosphäre ausgestossen werden, verhältnismässig linear, und es ist zum grössten Teil durch diese Massnahme, dass eine Anzahl Unzulänglichkeiten der vorbekannten Technik vermieden werden.
Durch den Ausdruck linear oder Linearstrom , wie er hier verwendet wird, wird längs einer Linie wie beim Fliessen von Flüssigkeiten durch eine enge Leitung oder einen engen Kanal verstanden. Der Fluss durch den Mischer ist turbulent, jedoch in hohem Masse gerichtet, und zwar infolge der unmittelbaren Nähe zwischen der zylindrischen Gehäusewand und gewissen Läuferschaufeln, wie noch nachstehend erläutert wird.
Die allgemeine Form der Behandlungszone ist bogen- oder ringförmig. Mit dem Ausdruck ringförmig wird eine Behandlungszone verstanden, die im wesentlichen Ringform aufweist. Zum Beispiel beträgt in einem typischen Apparat gemäss der Erfindung die ringförmige Behandlungszone ungefähr 355 mm, etwa
89 mm in der Breite und ungefähr 1.59 mm in der Dicke. Der Weg der Teilchen in der Behandlungszone, in einer Richtung parallel zur Achse betrachtet, ist gebogen. Aus einer Richtung senkrecht zur Achse betrachtet erscheint dagegen der von den Partikeln zu rückgelegte Weg als eine im wesentlichen gerade Linie.
Die Behandlungszone ist von bestimmter Länge und umfasst einen Bogen von weniger als 3600. Zum Bei spiel betrug in einer Maschine mit den vorgenannten Dimensionen die Länge der Behandlungszone vom Eintrittspunkt der Teilchen bis zum Punkt, bei dem die Agglomerate in die Trocknungsatmosphäre ausgestossen wurden, etwa 305 mm. An einem ausgewählten Punkt innerhalb dieses Bogens von 305 mm wurde Flüssigkeit in den turbulenten beschleunigten Teilchenstrom eingeführt.
Der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die Flüssigkeit eingeführt wurde und dem Punkt, an dem die Teilchen ausgestossen wurden, war auch von bestimmter Länge und durch dieses Mittel wurde festgestellt, dass der Zeitabschnitt, während welchem die Festteilchen mit Wasser gemischt wurden, genau kontrolliert und auf eine relativ kurze Zeitperiode vorzugsweise in der Grössenordnung von etwa 1 bis 20 ms mit 4 bis 8 ms als typischen Wert begrenzt werden konnte.
Wie aus Fig. 2 und 6 ersichtlich, treten die Teilchen in die mit A bezeichnete Beschleunigungszone in die Behandlungskammer ein und werden durch die Spitzen der an der Gehäusewand anliegenden Läuferschaufeln beschleunigt, wenn sie durch die bogenförmige Behandlungszone wandern. Dann treffen sie auf Wasserteilchen, die durch eine Düse C (Fig. 2 eintreten, auf und gelangen in eine turbulente Mischungszone B, in der sie in regelloser Bewegung gehalten und kräftig mit den Wasserteilchen gemischt werden. Indem sie in der Zone miteinander in zufällige Berührung kommen, werden die Teilchen an ihren Berührungspunkten zusammengeklebt und bilden so stark poröse Agglomerate.
Obwohl in der Mischungszone ein gewisser Turbulenzgrad herrscht, ist der Strompfad als Ganzes durch diese Zone im allgemeinen linear. Wenn das Ende der turbulenten Mischungszone B erreicht ist, werden die Teilchen direkt in die Trocknungsatmosphäre ausgestossen, die warme Luft oder ein warmes inertes Gas enthält.
Die Breite der bogenförmigen Mischungszone kann entsprechend der Grösse des Mischers und des behandelten Materialanteiles und der Materialart beträchtlich verändert werden. Die Breite des Einlasses und des Auslasses sollte angenähert der Breite des Rotors entsprechen. Wenn die Breite des Rotors viel grösser als der Einlass oder der Auslass ist, neigen die Teilchen dazu, wesentliche Strecken eher spiralförmig als ringförmig zu durchwandern und die hieraus entstehenden Änderungen im axialen Fluss würden die Behandlungszeit verändern. Aus dem gleichen Grund ist es wünschbar, dass das in die Mischungszone eingeführte Material gleichmässig über die Breite der Zone verteilt ist.
So ist die Mischerbreite durch die Fähigkeit der Eintragvorrichtung, das Material quer über die Breite der Mischungszone zu verteilen, begrenzt.
Es ist naheliegend, dass unter Preisgabe eines Teiles der Wirkung eine Maschine gemäss der Erfindung hergestellt werden könnte, in der die Beziehung zwischen der Rotorbreite und Lage des Einlasses und Auslasses etwa von den bevorzugten, vorgehend beschriebenen Abmessungen abweichen könnte.
Das Spiel zwischen dem Rotor und den zylindrischen Wänden der Mischkammer wird nicht als wesentlich betrachtet, aber sollte im allgemeinen verhältnismässig schmal sein. Abstände in der Grössenordnung von etwa 0,63 bis 0?8 mm werden bevorzugt verwendet.
Wird ein wesentlich grösseres Spiel verwendet, tritt eine Neigung zu ungleichmässigem Mischen auf und der Gasfluss durch die Kammer wird durch Reibung an der Wandung verzögert.
Die Läuferdrehzahl kann beträchtlich verändert werden. Eine Rotorspitzengeschwindigkeit von ungefähr 30 m/sec wurde für diejenigen Materialien, mit denen die Versuche gefahren wurden, als genügend gefunden.
Wenn der Läufer mit zu geringer Geschwindigkeit läuft, bewirkt dies eine ungenügende Gaszirkulation und Bildung von Ablagerungen. Ist die Geschwindigkeit zu hoch, kann die Anlage beschädigt werden oder es zeigt sich eine Neigung, dass das Produkt verbrannt wird.
Im allgemeinen ist eine Umfangsgeschwindigkeit von annähernd 15 bis 150 m/sec und vorzugsweise zwischen 24,4 und 36,6 m/sec genügend.
Schaufeln, z. B. in der Form radial und parallel zur Drehachse ausgerichteter Platten werden vorzugsweise im Läufer angeordnet. Die Schaufeln werden vorzugsweise behandelt, so dass die verarbeiteten Materialien nicht daran ankleben. Sie können z. B. mit Polytetrafluoräthylen oder anderem ähnlichem Material überzogen werden.
Gas kann in die Mischungszone teilweise durch den Einlass, durch den die zu agglomerierenden Teilchen eingeführt werden, zugeleitet werden. Es ist indessen vorteilhaft, dass ein wesentlicher Gasanteil in den Mixer durch einen an der Läuferwelle anstossenden axialen Einlass eingebracht wird und zu diesem Zweck werden vorzugsweise Öffnungen in den Stirnwänden des Mischers vorgesehen, die als Lufteinlässe dienen. Die Luft fliesst somit innen vom Zentrum der Seitenwände aus und hierauf durch die Mischkammer, wobei sie das Auswandern von Teilchen aus der ringförmigen Mischungszone verhindert, und wird zusammen mit dem agglomerierten Produkt in die Trocknungsatmosphäre ausgestossen.
Die für das Einspritzen von Wasser oder anderen agglomerierenden Flüssigkeiten in den Mischer verwendete Düse verteilt die Flüssigkeit gleichmässig über die Breite der Mischungszone und kann z. B. aus einem verhältnismässig engen Schlitz bestehen, der sich über die ganze Breite der ringförmigen Behandlungszone erstrecken kann. Der Schlitz hat eine geeignete Form, um die Flüssigkeit durch den Schlitz mit genügend Ge schwindigkeit auszustossen, um selbst teilweises Verstopfen des Schlitzes durch Teilchen zu verhindern.
Die Länge der Mischzone kann beträchtlich ge ändert werden und hängt von der Natur und dem Grad der Aufnahmefähigkeit des Produktes und der Geschwindigkeit des Gasstromes ab, der durch die Mischungszone geht. Bei grösseren Geschwindigkeiten sollte die Länge der Gaszone vergrössert und bei grösserer Aufnahmefähigkeit sollte die Länge der Mischzone verringert werden. Die Zeit der turbulenten Mischung ist direkt in Abhängigkeit von der Länge der Mischzone und umgekehrt mit der Geschwindigkeit des Rotors zu verändern. Deshalb kann durch Beeinflussung der Länge der Mischzone und der Läufergeschwindigkeit die Zeitperiode der turbulenten Mischung der Festund Flüssigphasen zuverlässig eingestellt werden.
Wie bereits erwähnt, werden die agglomerierten Teilchen direkt in die Trocknungsatmosphäre ausgeschleudert. Das Trocknen wird in herkömmlicher Weise durch das Inschwebehaften der agglomerierten Teilchen in einem Strom von erwärmtem Gas, z. B. heisser Luft, ausgeführt. Die erwärmte Luft kann durch eine Leitung zugeführt werden, die vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, vertikal angeordnet ist. Es ist wichtig, die agglomerierten Teilchen davon abzuhalten, dass sie dicht aneinander gepackt werden, während die Agglo merate noch klebrig sind, da dies zur Erzeugung eines verhältnismässig dichten, nichtporösen Klumpens anstatt der gewünschten Agglomerate mit verhältnismässig klei- ner und gleichmässiger Grösse führen würde.
In den Fig. 1 bis 5 ist im Sinne eines Beispiels eine bevorzugte Form der praktischen Anwendung der Erfindung dargestellt. Gemäss Fig. 1 wird ein wasserabsorbierendes pulverförmiges Material, wie z. B. vorgelatinisierte Stärke, von einem Vorratskasten 10 in einer passenden Menge durch einen Zuführapparat 12 bekannter Konstruktion mit einem einstellbaren Schieber 14 zum Einstellen der Höhe der Schicht 16 des pulverförmigen Materials auf dem Förderband 18 zugeführt, das mit konstanter Geschwindigkeit läuft und damit einen konstanten gleichförmigen Strom von Stärke zum Einlass 22 eines Mischers fördert.
Die bogenförmige Linearstrom-Behandlungskammer und der Mischer werden anhand der Fig. 4, 5 und 6 beschrieben. Der Mischer ist zusammengesetzt aus einem Gehäuse 26, das eine zylindrische Wand 28 mit Flanschen und zwei parallele Stirnwände 30 und 32 umfasst. Die zylindrische Wand 28 ist zwischen den Stirnwänden 30 und 32 durch Schrauben 34 befestigt.
Bei den Wänden 30 und 32 sind Lager 36 und 38 angeordnet. In diesen Lagern 36 und 38 ist ein horizontal angeordneter Läufer 40 rotierbar zur Achse der zylindrischen Wand 28 gelagert, welcher Läufer eine Welle 42 und ein Schaufelrad 44 aufweist, das aus zwei im Abstand angeordneten Scheiben 44a und 44b mit radial sich erstreckenden Schaufeln 48 hergestellt ist, die an den Scheibenaussenflächen befestigt sind. Öffnungen 49 sind in den Gehäusewänden 30 und 32 in der Nähe der Welle 42 angeordnet. Der Luftstrom durch die Öffnungen 49 in das Gehäuse ist durch Anschläge 51 geregelt, die einstellbar auf der Welle 42 angeordnet sind. Eine zentral am Umfang sich erstreckende Ausnehmung 50 ist durch den Raum zwischen den Platten 44a und 44b bestimmt.
Der Einlass 22 für das zu agglomerierende Produkt wird vorteilhaft in die Wand 28 des Gehäuses 26 oder unmittelbar benachbart zu diesem, angeordnet. Anderseits, aber weniger günstig kann der Einlass 22 in einer oder beiden Seitenwänden 30 oder 32 sein, in welchem Fall der Einlass vorzugsweise eher bei oder nahe bei dem Umfang sein sollte, der durch die innere Fläche der Wand bestimmt ist, als an einer Stelle zwischen der Wand 28 und der Welle 42. Falls das Material tatsächlich in einem wesentlichen Abstand einwärts vom Umfang des Gehäuses eingeführt würde, würden verschiedene Teilchen verschiedene Strecken zwischen dem Einlass und dem Auslass zurücklegen. Dazu würden einige der Teilchen einen grösseren Bogen als 3600 zurücklegen, was unerwünscht ist.
Die inneren Kanten der Ausnehmung 50 (Fig. 6) sind mit radial sich erstreckenden ausgerichteten Nutenpaaren 52 versehen, die als Halterungen für die Aufnahme von im Umfang mit Abstand angeordneten, radial sich erstreckenden, axial ausgerichteten Schaufeln 54 dienen. Die Schaufeln 54 sind in ihrer Lage durch Halteringe 56 gehalten, die ihrerseits mit dem Schaufelrad durch Schrauben 58 befestigt sind. Die Platten 54 sind teilweise mit Polytetrafluorätthylenplatten 60 bedeckt.
Die untere Lage der zylindrischen Wand 28 des Gehäuses 26 besteht aus einer Anzahl gebogener, wegnehmbarer Abschnitte 62 mit überlappten Stössen 64 zwischen benachbarten Abschnitten (Fig. 6), zwischen denen eine Einspritzdüse 68 für eine agglomerierende Flüssigkeit befestigt ist. In Fig. 7 ist gezeigt, dass bei Entfernen der Düse 68 aus ihrer in Fig. 6 dargestellten Lage und durch Schieben der Abschnitte 62 entweder nach rechts oder nach links die Düse 68 an irgendeine der verschiedenen Stellungen zwischen Einlass 22 und Auslass 82 versetzt werden kann.
Die Düse 68 umfasst zwei im wesentlichen rechteckige Gehäuseteile 70 und 72, von denen eines mit einer zentralen Ausnehmung 74 versehen ist, welche durch eine Beschickungsleitung 76 mit einer Quelle agglomerierender Flüssigkeit, z. B. Wasser, verbunden ist. Während des Betriebs fliesst Wasser durch die Leitung 76 in die Ausnehmung 74 und wird durch eine Auslassöffnung oder Auslassdüse 78 ausgestossen, die dadurch gebildet wird, dass ein verhältnismässig dünnes Messingblech 80 zwischen den Gehäuseteilen 70 und 72 mit einem Teil davon in die Ebene zwischen der Ausnehmung 74 und dem Gehäuse 26 angeordnet ist, das weggeschnitten ist, um den Auslass 78 zu bestimmen.
Gemäss Fig. 6 und 7 werden Teile der Düse 68 mit geeigneten Rücksprüngen 79 versehen, die mit den Wandteilen 62 in Eingriff stehen. Auf der Innenfläche der Gehäusewand befindet sich anliegend an die Platte 62 zwischen der Düse 68 und dem Auslass 82 eine Auskleidung 84. Die Auskleidung 84 besteht aus Material, an dem die verarbeiteten Materialien nicht ankleben. Ein geeignetes Material für diesen Zweck ist Polytetrafluoräthylen.
Der Einlass 22 bildet eine Tangente zur zylindrischen Wand des Mischers 24. Auf der anderen Seite des Gehäuses ist die Ausgangsleitung 82 angeordnet, die sich auswärts erstreckt und vorzugsweise tangential an die Gehäusewand in Flussrichtung der Teilchen vom Einlass 22 zur Düse 68 verläuft. Entsprechend muss der Läufer gegen den Uhrzeigersinn, wie in Fig. 6 dargestellt, drehen.
Gemäss Fig. 1 tritt das trockene, feinkörnige Material beim Eingang 22 ein und wird durch die Drehung des Schaufelrades und der Schaufeln 44 beschleunigt.
Bei der Düse 68 werden die Teilchen in Berührung mit der agglomerierenden Flüssigkeit gebracht, die durch die Düse 68 zugeführt wird. Zwischen der Düse 68 und dem Auslass 82 werden die Teilchen in einem ringförmigen Linearstrom geführt und innig mit der Flüssigkeit in einem hochturbulenten Luftstrom gemischt.
Wenn die Auslassleitung 82 erreicht ist, werden die Teilchen teilweise durch Zentrifugalwirkung und teilweise wegen der strömenden Luft durch die Leitung 82 ausgestossen und werden durch die Leitung 82 in eine Trocknungsatmosphäre geführt, die in diesem Fall aus einer Säule von erwärmter, in einem verhältnismässig weiten Rohr 90 aufsteigender Luft besteht. Eigentlich macht keines der Teilchen einen vollständigen Umlauf im Gehäuse. Die Luft im Rohr 90 kann zwischen 21 und 4270 C betragen, liegt aber vorzugsweise zwischen ungefähr 191 und 2090 C. Die Luft, die aufwärts durch das Trocknungsrohr 90 fliesst, bestimmt eine Trocknungszone 92.
Sie wird in herkömmlicher Weise durch einen Gaserwärmer 94 erwärmt und wird durch einen passenden Ventilator oder Gebläse 96 getrieben, der mit dem Ende der Leitung 90 durch einen für die Entfernung der getrockneten Agglomerate aus dem Gasstrom verwendeten Sammler 98 in Verbindung steht. Die Agglomerate in dem Sammler 98 werden durch ein drehbares Auslassventil 100 entfernt. Die getrockneten Agglomerate fliessen vom Ventil 100 durch die Leitung 102 zu einem Siebapparat von bekannter herkömmlicher Konstruktion 104 und von dem Siebapparat gegen die groben Teilchen durch eine Leitung 106 zu einer Mühle 108 (z.B. eine unter dem Namen Filzmill bekannte Mühle), um die Teilchen auf die gewünschte Grösse zu verringern.
Die Teilchen gelangen aus der Mühle durch eine Leitung 110 zu einem zweiten Siebapparat 112, ähnlich dem Apparat 104, der übereinanderliegende Siebe mit abgestuften Maschenweiten enthält. In diesem Fall werden die groben Teilchen durch eine Leitung 114 zur Mühle 108 zurückbefördert, während die feinen Anteile durch eine Leitung 116 zu dem Beschickungsgerät 10 rückgeführt und das Endprodukt, das sich aus Agglomeraten der gewünschten Grösse zusammensetzt, durch eine Leitung 118 zu einem Behälter 120 für das Endprodukt befördert wird. Die feinen Anteile aus dem Siebapparat 104 werden durch eine Leitung 105 zum Vorratsbehälter 10 des Aufgabegerätes 12 geführt. Das Endprodukt, das durch das Siebgerät 104 geht, fliesst durch eine Leitung 107 zum Behälter 120.
Während das Verfahren in Verbindung mit vorgelatinisierter Stärke und Carrageen-Gummi und einer Anzahl anderer wasseraufnehmender pulverförmiger Stoffe, wie z. B. Guar Gummi, Gummi-Arabikum und ähnliche nützlich ist, ist es auch in Verbindung mit anderen Stoffen als hydrophilen Kolloide, wie z.B. Natriumtripolyphosphat anwendbar. Die Erfindung wird noch durch die nachfolgenden Beispiele erläutert.
Beispiel 1
Vorgelatinisierte Stärke wurde gemäss der Erfindung unter Benützung der Apparatur gemäss Fig. 1 bis 7 agglomeriert. Das Förderband 18 wurde so eingestellt, dass die vorgelatinisierte Stärke mit einer Menge von 408 kg/h in den Mischer eingebracht wurde. Der Mischer hatte einen Innendurchmesser von 355 mm, eine Breite von 89 mm und das Spiel zwischen dem Rotor 40 und der Gehäusewand betrug 1,59 mm. Die Rotordrehzahl betrug 1800 U./min. Der Abstand der Düse 68 von den Austragsöffnungen 82 betrug 254 mm und die resultierende Mischungszeit wurde mit 8 ms berechnet. Als agglomerierende Flüssigkeit wurde Wasser verwendet, das durch die Düse 68 mit einer Menge von 50 kg/h zugeleitet wurde. Die Ausstossleitung 82 wies ungefähr 305 mm Länge auf. Das Trocknungsrohr 9 hatte einen Durchmesser von 254 mm und war knapp 23 m hoch.
Die Lufttemperatur 90 betrug am Punkt, wo die Agglomerate eingebracht wurden, ungefähr 375 bis 4050 C. Die eingeführte Luftmenge durch die Leitung 90 betrug 2200 Fuss3/min. Das Endprodukt war sehr befriedigend und bestand aus verhältnismässig gleichmässigen Agglomeraten, die hochporös waren und eine Vielzahl von sich zwischen den Teilchen verlaufenden Poren und Kanälen aufwiesen. Es trat kein Ankohlen oder die Bildung von gummiartigen Rückständen im Mischer 24 oder im Trocknungsrohr 90 auf. Die Agglomerate konnten, wenn Wasser zugefügt wurde, leicht befeuchtet werden.
Beispiel II
Ein Gummi, bekannt als wasserlösliches Calziumcarrageen, der aus roten Meerpflanzen der Gattung Gigarlinales extrahiert, wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel I agglomeriert, jedoch mit folgenden Unterschieden. Die Rotordrehzahl betrug 2400 U./min., die Lufttemperatur betrug 1490 C und die Beschickung 272 kg/h.
Der fertig agglomerierte, wasserlösliche Calzium carrageen-Gummi war sehr gleichmässig in seinem Zusammenhang. Die Agglomerate waren hochporös und zeigten ausgezeichnete Dispergiereigenschaften, wenn Wasser zugegeben wurde, d. h. es war möglich, dieselben leicht zu befeuchten. Auch hier formten sich keine dichten gummiartigen Rückstände im Mischer 24 oder an anderen Teilen der Apparatur und das Endprodukt war nicht durch angekohlte Gummiteilchen oder durch andere Verunreinigungen verschmutzt.
Beispiel III
Nichtfette, sprühgetrocknete Milchteilchen wurden unter Verwendung eines vorbeschriebenen Agglomerators agglomeriert. Der Agglomerator hatte einen Durchmesser von 355 mm, war 102 mm weit und lief mit 1800 U./min. An Wasser wurden 0,295 kg/min eingeführt. Der Düsenschlitz wies eine Weite von 0,076 mm auf. Die eingeführte Milchmenge betrug 4,54 kg/min.
Die Trocknungsluft hatte im Mischer eine Gefässtemperatur von 1320 C. Der Agglomerator belegte sich nur leicht, die Agglomerate waren gut ausgebildet, hatten genügende Festigkeit und waren in Wasser hoch dispergierbar. 30 % wiesen einen Durchmesser zwischen 110 und 600 u auf. Die Agglomerate waren besonders befriedigend im Hinblick auf die Dispersionsstabilität, welche besser war als bei handelsüblich erhältlichen Milchpulvern.
Beispiel IV
Getrocknetes Eiweisspulver wurde in Beispiel III agglomeriert, mit Ausnahme, dass die Lufttemperatur im Agglomerator 1420 C betrug und Wasser in einer Menge von 0,317 kg/min eingeführt wurde. Die Agglomerate hatten befriedigende Festigkeit und die Dispergierbarkeit der Agglomerate mit einem Grössenbereich von 153 bis 860 ,u war wesentlich besser als beim unagglomerierten Produkt.
Beispiel V
Gelatine wurde wie im Beispiel III agglomeriert, mit Ausnahme, dass die Lufttemperatur im Agglomerator 1320 C betrug. Es wurde 0,385 kg/min Wasser zugefügt. Die Agglomerate mit Grössen zwischen 130 und 295 y hatten ein wesentlich verbessertes Hydratationsmass in heissem Wasser und dispergierten leicht in kaltem Wasser im Vergleich mit dem Ausgangsmaterial.
Beispiel VI
Wasserfreie Natriumpolyphosphatteilchen wurden wie in Beispiel III agglomeriert, mit Ausnahme, dass die Lufttemperatur im Mischer 115,50 C betrug. Die Produktmenge betrug 6,8 kg/min. Es wurde eine Wassermenge von 0,59 kg/min. beigefügt. Es bildeten sich Agglomerate mit befriedigender Festigkeit. Sie konnten leicht in Wasser dispergiert werden.
Es ist klar, dass eine grosse Anzahl Anpassungen in der Konstruktion ausgeführt werden können. Zum Beispiel kann das Produkt direkt aus dem Staubsammler abgezogen werden. Wenn anderseits weitere Trocknung erforderlich ist, kann ein zusätzlicher Trockner verwendet werden. Weitere Anderungen sind möglich, ohne dass man sich hierbei von der Erfindung entfernt.