DD213359A1

DD213359A1 - DEVICE FOR PRODUCING PASTOESER EMULSIONS

Info

Publication number: DD213359A1
Application number: DD82245813A
Authority: DD
Inventors: Guntram Hoeger; Peter Demin; Gerhard Buntkowski; Dietrich Sperling; Erhard Buchner
Original assignee: Wittol Wittenberg Veb
Priority date: 1982-12-10
Filing date: 1982-12-10
Publication date: 1984-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen doppelwandigen zylindrischen Behaelter, der auf Grund eines speziellen Ruehrsystems zur Herstellung stabiler pastoeser Emulsionen geeignet ist. Das Ruehrsystem besteht aus zwei unabhaengig voneinander angetriebenen Wellen, die mit verschiedenen Ruehrelementen ausgeruestet sind. Die Ruehrelemente der mittigen langsam umlaufenden Welle, bestehend aus Ankerruehrer, Spiralruehrer und Blattruehrer, gewaehrleisten eine gute Waermeuebertragung, die Grobdurchmischung und die bei pastoesen Produkten problematische Selbstentleerung. Anker- und Spiralruehrer wirken im zylindrischen Teil des Behaelters bzw. am Behaelterboden und sind mit Abstreifern aus einem temperatur- und loesungsmittelbestaendigen Kunststoff ausgestattet, die durch ihre Anbringung vor allem die Funktionen der Waermeuebertragung und Selbstentleerung ermoeglichen. Der Blattruehrer im zentrischen gegebenenfalls beheizbaren Auslaufstutzen verhindert zusaetzl. Ablagerungen in diesem Bereich. Die zweite schnell umlaufende und exzentrisch eingebaute Welle ist mit einer Dispergierscheibe nach dem Rotor-Stator-Prinzip ausgeruestet und gleichzeitig winklig zur Vertikalen installiert. Ergaenzt wird die gesamte Vorrichtung durch ein Zirkulationssystem.The invention relates to a double-walled cylindrical container, which is suitable due to a special Ruehrsystems for the production of stable pastoeser emulsions. The stirrer system consists of two independently driven shafts equipped with different stirrers. The stirrers of the central, slowly rotating shaft, consisting of anchor tube, spiral stirrer and blade guide, guarantee good heat transfer, coarse mixing and problematic self-emptying of pasty products. Anchor and Spiralruehrer act in the cylindrical part of the container or on the bottom of the container and are equipped with scrapers made of a temperature- and solvent-resistant plastic, which allow by their attachment, especially the functions of heat transfer and self-emptying. The blade guide in the centric optionally heatable outlet spigot prevents additional. Deposits in this area. The second fast circulating and eccentrically installed shaft is equipped with a dispersing disk according to the rotor-stator principle and at the same time installed at an angle to the vertical. The entire device is supplemented by a circulation system.

Description

Description of the invention

0. Titel der Erfindung0. Title of the invention

Vorrichtung zur Herstellung pastöser Emulsionen B 01 f 7/16Apparatus for the preparation of pasty emulsions B 01 f 7/16

1. Anwendungsgebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die Erfindung betrifft eine beheiz- und kühlbare Vorrichtung zur Herstellung stabiler pastöser Emulsionen, vorsugsv/eise wachs-, paraffin- oder fetthaltiger Erzeugnisse·The invention relates to a heatable and coolable device for producing stable pasty emulsions, preferably waxy, paraffin or fat containing products.

2« Charakteristik der bekannten technischen Lösungen .... . Die Herstellung von Emulsionen erfolgt durch Mischen zweier ineinander nicht oder schwer lösbarer Flüssigkeiten, wobei die Teilchengröße der zerteilten Phase im Bereich von 0,01 jum bis Λ00 pn liegen kann« Die dazu aufzubringende Arbeit ist proportional dem Zuwachs der Grenzfläche zwischen beiden Phasen, die mit höherer Teilchenanzahl und fallender Teilchengröße steigt, und der Grenzflächenspannung zwischen den Phasen· Im allgemeinen sind Emulsionen thermodynamisch instabile Systeme, jedoch lassen sie sich in Abhängigkeit vom Zerteilungsgrad der inneren Phase, von der Qualität des Grenzflächenfilms, von der Viskosität der äußeren Phase, vom Phasenvolumenverhältnis und von der Differenz der spezifischen Gewichte beider Phasen über längere Zeit stabilisieren. 2 «Characteristics of the known technical solutions ..... Emulsions are produced by mixing two liquids which are not soluble or difficult to dissolve, the particle size of the divided phase being in the range from 0.01 μm to > 100 μm. The work to be performed is proportional to the increase in the interface between the two phases In general, emulsions are thermodynamically unstable systems, but they depend on the degree of separation of the inner phase, the quality of the interfacial film, the viscosity of the outer phase, the phase volume ratio, and from the difference of the specific weights of both phases over a longer period of time.

Zur Ermöglichung der Herstellung von Emulsionen und ihrer Stabilisierung werden Emulgierhilfssittel stofflicher (Emulgatoren) und mechanischer Art eingesetzt. Während Emulgatoren die Grenzflächenspannung zwischen dan beiden Phasen herabsetzen, führen die mechanischen Smulgierhilfsmittel dem System die zum Verteilen der beiden Phasen erforderliche mechanische Energie zu.To enable the production of emulsions and their stabilization, emulsifying aids are used for material (emulsifiers) and mechanical types. While emulsifiers reduce the interfacial tension between the two phases, the mechanical emulsification aids add to the system the mechanical energy needed to disperse the two phases.

Dabei unterscheidet man in wesentlichen zwischen Misch- und Homogenisiervorrichtungen·. Zu den bekannten Mischvorrichtungen gehören in erster Linie die überwiegende Mehrzahl der Rührmaschinen einschließlich der kombinierten Mischer, daneben aber auch Schuttel- bzw» Schlagmaschinen, Mischpumpen, Vibratoren und statische Mischer» Als Hoaogenisierungs-Vorrichtungen werden vor allem hochtourige Scheibenrührer, Ultraschallgeräte, Kolloidmühle^ und Spalthomogenisatoren eingesetzt.A distinction is made essentially between mixing and homogenizing ·. The known mixing devices include primarily the vast majority of mixers including the combined mixers, but in addition also Schuttel »beaters, mixing pumps, vibrators and static mixer» As Hoaogenisierungs-devices are mainly high-speed disk stirrers, ultrasonic devices, colloid mill ^ and gap homogenizers used.

Da der Smulgatorgehalt bestimmte anwendungstechnische Eigenschaften von Emulsionen oftmals negativ beeinflußt, v/urden in der Vergangenheit vielfältige Anstrengungen unternommen, ihn zu Gunsten effektiverer mechanischer Mischvorrichtungen zu minimieren. Dazu zählt vor allem die Aneinanderreihung der verschiedensten Misch- und Hoffiogenisierungsvorrichtungen» Da daneben oftmals eine Schmelzung fester Rohstoffs verbunden mit einer Temperierung der Emulsion und anschließender Abkühlung erforderlich ist, ergibt sich ein hoher apparat θ technischer Aufwand unter Einsa,tz mehrerer Behälter einschließlich vermehrtem Platzbedarf _r hohes Bedienaufwand und entsprechenden Materialverlusten·Because the emulsifier content often adversely affects certain performance properties of emulsions, many attempts have been made in the past to minimize it in favor of more effective mechanical mixers. These include , in particular, the juxtaposition of the most diverse mixing and Hoffiogenisierungsvorrichtungen »Since often a melting of solid raw material associated with a tempering of the emulsion and subsequent cooling is required, resulting in a high apparatus θ technical effort under Einsa, tz several containers including increased space requirements _r high operating costs and corresponding material losses ·

Deshalb wurden bereits einige Mischvorrichtungen entwickelt, die diese Aufgaben in einem einzigen Behälter erfüllen» Diese Maschinen werden jedoch sehr aufwendig durch ihren komplizierten Aufbau, da zu langsamlaufenden Rührwerken mit Abstreifern hochtourige Scheibenrührer und zum Teil Kolloidmühlen sowie Versprüheinrichtungen eingebaut wurden» Um die Entleerung der Behälter vor allem bei pastösen Emulsionen zu gewährleisten, wurden sie fahr- oder kippbar gestaltet, wodurch gleichseitig die Anbringung des gesamten Rührsystems einschließlich des Behälterdeckels an einem beweglichen Tragearm erforderlich wurde, falls nicht aine s-chnel-Ie Montage und Demontage des Rührsystems ermöglicht worden war» Gleichzeitig werden Beheizung und. Kühlung erschwert, da die Zu- und Abführung von ^ärrne- und Kälteträgern sehr problematisch ist» Weiterhin treten Dichtungsprobleme vor allem zwischen Eehälter und Deckel bei Arbeiten mit Unter- oder Überdruck auf»Therefore, some mixing devices have already been developed, which perform these tasks in a single container. "However, these machines are very complicated due to their complicated construction, since slow-running stirrers with scrapers have incorporated high-speed disk stirrers and, in part, colloid mills as well as spraying devices To ensure everything with pasty emulsions, they were designed to be driven or tilted, whereby the same side the attachment of the entire stirring system including the container lid on a movable support arm was required, if not a s-chnel-Ie assembly and disassembly of the stirring system has been enabled Be heating and. Cooling makes it difficult, as the supply and discharge of oil and coolant is very problematic. "Furthermore, sealing problems occur, in particular, between the container and the lid when working with underpressure or overpressure."

Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Entleerung von Behältern mit pastösem Gut ist die Anwendung von Druckluft· Das erfordert jedoch das Vorhandensein dieses zusätzlichen Energieträgers und eine entsprechende apparatetechnische Auslegung, während der Entleerungsgrad nicht sonder« lieh hoch ist·A further known possibility for emptying containers with pasty material is the use of compressed air. However, this requires the presence of this additional energy carrier and a corresponding technical apparatus design, while the emptying rate is not particularly high.

Sin weiterer wesentlicher Nachteil aller bisher bekannten Emulgiersysteme zur Herstellung pastö'ser Emulsionen ist ferner, daß auf Grund der begrenzten konstruktiven Möglichkeiten und der Vielzahl der eingesetzten Misch- und Horaogenisierungsvorrichtungen einzelne Eniulgiervorrichtungen nicht voll wirksam werden, da sis nicht im optimalen Bereich arbeiten.Sin further significant disadvantage of all previously known emulsifying systems for the preparation pastö'ser emulsions is further that individual Eniulgiervorrichtungen not fully effective due to the limited design options and the variety of mixing and Horaogenisierungsvorrichtungen used, since sis not working in the optimum range.

3· Ziel der Erfindung3 · Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache beheiz- und, kühlbare, selbstentleerende und selbstreinigende "Vorrichtung zur Herstellung stabiler . pastöser Emulsionen zu schaffen, deren Rührelernente im optimalen Bereich arbeiten und eine gute Wärnieübertragung zur Behälterwandung gewährleisten·The aim of the invention is to provide a simple heatable, coolable, self-emptying and self-cleaning device for producing stable, pasty emulsions whose stirring elements operate in the optimum range and ensure good heat transfer to the container wall.

,.4j« ,.Darlegung des ..Wesens, der Erfindung , .4 j ", .Deviation of the ..Wesen, the invention

Erfind ung sg eraäß bildet ein stationärer doppelwand ige r zylindrischer Behälter (1) mit mittiges Auslaufstutzen (2) und festen Anschlüssen für Kühl- und Heizmedien am Doppeltnantel sowie einen noch näher zu charakterisierenden Rühr- und Sirkulationssystern die Grundlage für die erforderliche Emulgiervorrichtung. Das Rührsystem besteht aus zv/ei mit unterschiedlichen Rührelementen ausgestatteten Wellen sit zwei unabhängig voneinander wirkenden Antrieben«. Die Exttige Welle (3) ist in Behälterdeckel (4) und im vorgegebenen Abstand darüber gelagert. Sie ist mit drei Rühreiesenten ausgerüstet, die langsam im Drehzahlbereich von ca. 10 ¹/min bis 100 ¹/min umlaufen und die Aufgaben der bei pa.ptösen Produkten problematischen Selbstestleerung, Reinigung, Wärmeübertragung und Grobdurchmischung übernehmen* According to the invention, a stationary double-walled cylindrical container (1) with a central spout (2) and fixed connections for cooling and heating media on the double jacket and a stirring and circulation system to be characterized form the basis for the required emulsifying device. The stirring system consists of two shafts equipped with different agitating elements and two independently acting drives «. The exttige shaft (3) is stored in the container lid (4) and at a predetermined distance above. It is equipped with three scrambled eggs, which slowly circulate in the speed range from approx. 10 ¹ / min to 100 ¹ / min and perform the tasks of problematic self-emptying, cleaning, heat transfer and coarse mixing of pa.ptösen products *

Im zylindrischen ™eil des 3ehälters wirkt ein Ankerrührer (5) mit in Drehrichtung in Winkel von 10 bis 40 nach vorn geneigten Abstreifern (6) aus einem temperatur- und lösungsmittelbeständigen Kunststoff. Die Abstreifer sind an beiden Armen des Ankerrührsrs versetzt angeordnet und bewirken einen axialen Stoff transport a,n der Behälterwandung nach unten· Dadurch wird ein guter »'arme üb er gang beim. Herstellungsprozeß sowie die Selbstentleerung und -reinigung in dieses Bereich gewährleistet. Im Bereich des Behälterbodens werden diese Funktionen durch einen spiralfermigen ein- oder mehrblättrigen Rührer (7) mit mindestens einer Windung erfüllt, der ebenfalls niit versetzt angeordneten Abstreifern (6) ausgestattet ist. Dabei befindet sich die offene Seite der Spirale inIn the cylindrical part of the tank, an anchor stirrer (5) with scrapers (6), which are inclined forwards in the direction of rotation at an angle of 10 to 40, is made of a temperature- and solvent-resistant plastic. The scrapers are staggered on both arms of the armature stirrer and cause axial transport of the container down the wall. This results in a good, poor grip on the tank. Manufacturing process and the self-emptying and cleaning guaranteed in this area. In the area of the container bottom, these functions are fulfilled by a spiral-shaped single- or multi-blade stirrer (7) with at least one turn, which is likewise equipped with staggered spacers (6). The open side of the spiral is in

Drehrichtung, so daß der Stoff-transport von den Seiten zum mittigen Auslaufstutzen (2) erfolgt. Die Stabilität des Spiralrührers (7) wird durch die Befestigung an der Welle (3) sowie, an den Armen des Ankerrührers (5) gewährleistet. Gleichzeitig können seine Rührflügel mit versetzt angeordneten Aussparungen versehen sein, um die Belastung beim Rühren herabzusetzen· Das dritte Rührelement der nittigen Welle ist ein Blattrührer. (8) im Auslaufstutzen (2)_t der gegebenenfalls auch gedreht geformt sein kann. Bis Punktion dieses Rührelements, dessen 7/irkung bis zum Absperrorgan reicht» besteht in der Verhinderung von Ablagerungen und Verstopfungen in diesem Bereich· Sie kann falls erforderlich durch eine separate Beheizung des Stutzens (2) und des Absperrorgans (9) verstärkt werden«Direction of rotation, so that the material transport from the sides to the central outlet spout (2). The stability of the spiral agitator (7) is ensured by the attachment to the shaft (3) and, on the arms of the anchor agitator (5). At the same time, its stirring vanes can be provided with staggered recesses to reduce the stress on stirring. The third agitator of the ninth wave is a blade stirrer. (8) in the outlet pipe (2) _t which may possibly also be formed rotated. Until the puncture of this agitating element, which reaches to the shut-off device, consists in the prevention of deposits and blockages in this area. If required, it can be reinforced by a separate heating of the nozzle (2) and the obturator (9). "

Die zweite Welle ist exzentrisch angeordnet und arbeitet im Drehzahlbereioh bis zu 3 000 7min.· Rührorgan ist dabei eine Dispergisrscheibe (Ή)» die sich wie die gesamte Welle in einem ortsfesten Stator (12) befindet» Durch die Anordnung in einen ortsfesten Stator (12) kann die Welle (10) in der Uähe des Rührorgans gut gelagei-t .werden· Zusätzlich ist der Stator (12) im Bereich der Dispergierscheibe (11) mit Schlitzen verseher.· Dadurch lassen sich nach dem Rotor-Stator-Prinzip bei der- Emulsionsherstellung in diesem engen Raum hohe Schlag-, Prall- und Scherkräfte mit überdurchschnittlicher EmulgierT/irkung erzeugen. Durch unterschiedliche Schrägsteilung der Arbeitsflächen der Dispergierscheibe (11). läßt sich dieser Effekt noch verstärken, und es wird gleichzeitig ein bestimmter Produktstrom erzeugt» lieben der exzentrischen Anordnung wird dieses Rühraggregat gleichzeitig im Winkel von 5 bis 20 zur es eine optimale Wirkung entfalten kann«The second shaft is arranged eccentrically and operates within a speed range of up to 3,000 7 min. Stirring element is a dispersing disk (Ή) "which, like the entire shaft, is located in a stationary stator (12)» By being arranged in a stationary stator (12 In addition, the stator (12) is provided with slits in the area of the dispersing disk (11). This makes it possible to use the rotor-stator principle in the case of the rotor - produce emulsion in this narrow space high impact, impact and shear forces with above-average emulsification / irkung. By different oblique division of the working surfaces of the dispersing disk (11). This effect can be increased even further, and at the same time a certain product flow is generated. "The eccentric arrangement of this agitator unit is at the same time at an angle of 5 to 20 for it to have an optimal effect."

gleichzeitig im Winkel von 5 bis 20 zur "Vertikalen installiert, so daßinstalled simultaneously at an angle of 5 to 20 to the vertical, so that

Die Reinigung des Smulgisrbehälters (1) erfolgt grundsätzlich mit dem Lösungsmittel, das in der Emulsion die äußere Phase darstellt. Um die erforderliche Lösungsrsittelmenge gering zu halten, ist eine entsprechende Zirkulationsieitung (13) vorgesehen, die von der unmittelbar am Auslaufstutzen angeschlossenen Förderpumpe (14-) zum Behälterdeckel (4) führt und dort in einem Sprühteiler (15) endet» Im Bedarfsfall kann diese Zirkulationsleitung auch während der Produkthersteilung mit eingebauten Zusatz-" einrichtungen (16) wie Kolloidmühle oder Schabkühler im Kreislauf betrieben werden»The cleaning of the Smulgisrbehälters (1) takes place in principle with the solvent, which is the outer phase in the emulsion. In order to keep the required Lösungsssittelmenge low, a corresponding circulation line (13) is provided, which leads from the directly connected to the outlet nozzle pump (14-) to the container lid (4) and ends there in a spray divider (15) »If necessary, this circulation line can also be circulated during product production with built-in auxiliary equipment (16) such as colloid mill or scraper cooler »

Claims

Claim

1. A device for producing pasty emulsions in the form of a doppelwandigeη cylindrical container (1) equipped axt ax. Stirring and circulation system, connections for cooling and heating media on the double nail and a central outlet nozzle (2), characterized in that the stirring system consists of two separately driven shafts (3 »10), wherein on the one hand the centric, low-speed shaft (3) in Container lid (4) and stored above and for the cylindrical part of the container (1) with an anchor stirrer (5), for the region of the container bottom with a direction of rotation open spiral stirrer (7) with at least one turn and for the outlet nozzle (2) a blade stirrer (8) is provided as on. On the other hand, the eccentric high-speed shaft (10) including a dispersing disk (11) is mounted in a stator and mounted at a total angle of 5 to 20 ° to the vertical.

2 »Device according to claim 1, characterized in that the anchor agitator (5) with in the direction of rotation at an angle
inclined scrapers (6) is provided ·

Stirrer (5) with in the direction of rotation at an angle of 10 to 40 after

3 * Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that _t the spiral stirrer (7) is also provided with scrapers, which are arranged offset like the anchor stirrer (5) and made of a temperature "and solvent-resistant plastic are"

4 »Device according to claim 1, characterized in that the dispersing disk (11) is provided with working surfaces which are inclined in different directions and the stator (12) is provided with slot-shaped openings in the area of the dispersing disk (11).

5 ". Apparatus according to claim 1, characterized in that a circulation line (13) leading to the container lid (4) from the feed pump (14) connected directly to the optionally heatable outlet nozzle (2) terminates in a spray plate (15) in the container, and which can be installed in case of need additional units (16) «

Here are the drawings