DE10101464C2 - Anlage zur Herstellung von Puderzucker aus Kristallzucker oder invertiertem Zucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Puderzucker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Sie geht von einer Anlage aus, die in dem Prospekt der Anmelderin "Mechanische Verfahrenstechnik-Wirbelstrommühlen" beschrieben ist. Aus dem Prospekt geht auch hervor, daß die Anlage für die Feinvermahlung von Zucker geeignet ist.

Die in dem Prospekt dargestellte Wirbelstrommühle entspricht baulich und funktionell im wesentlichen den Mühlen gemäß DE-AS 23 53 907 oder DE 196 03 627 C2. Derartige Mühlen haben einlaufseitig eine Öffnung, die den Zustrom von Luft ermöglicht. Durch einen mit Mahlwerkzeugen bestückten Rotor, der ähnlich wie ein Radialventilator wirkt, sowie gegebenenfalls durch ein vor- oder nachgeschaltetes Gebläse wird ein Luftstrom eingesaugt, der das Mahlgut durch die Mühle begleitet und in vielen Fällen - wie auch in dem erwähnten Prospekt dargestellt - im Anschluß an die Mühle den pneumatischen Abtransport des Feingutes bewirkt.

Bei der Feinvermahlung von Zucker ist die zerstörte Kristalloberfläche zunächst amorph. Der amorphe Zucker hat die Tendenz, sich in den kristallinen Zustand zurückzuverwandeln. Die amorphe Oberfläche ist stark hygroskopisch und nimmt selbst aus relativ trockener Luft, z. B. bei einer relativen Feuchte von 10%, Wasser auf. Das aufgenommene Wasser senkt die Aktivierungsenergie, die zur Einleitung der Rekristallisation erforderlich ist. Je höher die Luftfeuchte, desto schneller die Rekristallisation. Die von dem amorphen Zucker aufgenommene Feuchte übersteigt das Wasseraufnahme-vermögen des kristallinen Zuckers. Aus dem rekristallisierten Zucker wird daher überschüssige Feuchte freigesetzt. Dies führt zu einem Anstieg des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft, die in den Zwischenräumen eines aus feinvermahlenen Zucker gebildeten Haufwerks eingeschlossen ist. Die eingeschlossene Luft kann wesentlich feuchter sein als die Umgebungsluft im Lagerraum. Durch die erhöhte Feuchtigkeit wird die Oberfläche der Zuckerkristalle angelöst. Dadurch bilden sich zwischen den Zuckerkristallen Brücken, die nach dem Austrocknen des Zuckers verhärten, so daß sich die Kristalle zu Klumpen miteinander verbinden.

Um die Klumpenbildung zu vermeiden, ist man bestrebt, einerseits den Rekristallisationsvorgang zu steuern und andererseits einen möglichst unbehinderten Abtransport des frei werdenden Wassers zu ermöglichen. Nach einer konventionellen Methode wird der feinvermahlene Zucker in luftdurchlässige Säcke gefüllt, die in klimatisierten Räumen gelagert werden. Die relative Luftfeuchte wird darin so eingestellt, daß die Rekristallisation nach etwa 24 bis 48 Stunden abgeschlossen ist. Bei dieser langsamen Rekristallisation wird durch natürlichen Luftaustausch ein übermäßiger Anstieg der Feuchte innerhalb des Haufwerkes vermieden. Durch mehrfaches Umschichten der Säcke wird der Luftaustausch noch verbessert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der der feinvermahlene Zucker in rekristallisierter Form entnommen werden kann und ohne weitere Behandlung lager- und transportfähig ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche 2-6 gestalten den Gegenstand nach Anspruch 1 weiter aus.

Bei der Anlage gemäß der Erfindung wird durch Einblasen von Wasserdampf in die pneumatische Förderleitung oder unmittelbar in die Mühle eine Luftfeuchte erzeugt, bei der die Rekristallisationszeit verkürzt wird, so daß die Rekirstallisiation im Sammelbehälter stattfindet und im wesentlichen abgeschlossen ist, wenn die maximale Füllhöhe erreicht ist. Die Einblasung in die Förderleitung oder direkt in die Mühle hat den Vorteil, daß sie an einer Stelle erfolgt, an der das feinkörnige Gut besonders intensiv von der feuchten Luft umspült wird. Während der Rekristallisation wird der feinvermahlene Zucker durch Druckluftstrahlen, die von unten eingeblasen werden, kontinuierlich oder taktweise aufgelockert. Dabei kann die frei werdende überschüssige Feuchte ungehindert entweichen und der feingemahlene Zucker durch die Verdunstungskälte auf Raumtemperatur abgekühlt werden.

Durch das Merkmal des Anspruchs 2 wird die Rückführung eines Teilstroms der Reinluft ermöglicht, die durch den Mahlvorgang eine erhöhte Temperatur und Luftfeuchtigkeit aufweist. Auf diese Weise wird die zur Verdampfung des bei der Rekristallisation frei werdenden Wassers erforderliche Energie reduziert.

Durch das Merkmal des Anspruchs 3 wird in dem Sammelbehälter eine rotierende Bewegung erzeugt. Dadurch werden Strömungstoträume vermieden.

Gemäß Anspruch 4 greift die Erfindung auf einen Mischkopf zurück, der sich in der Mischtechnik lange bewährt hat.

Durch das Merkmal des Anspruchs 5 wird eine programmierte Steuerung der zugeführten Druckluft ermöglicht, insbesondere eine Druckluftzufuhr in Form periodischer Luftstöße in vorgegebenen Zeitintervallen.

Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 5 sind an sich bei pneumatischen Mischern bekannt, z. B. durch DE-PS 10 70 905, DE-AS 11 04 801, DE-PS 11 52 877, DE-PS 11 72 934, DE-PS 14 32 030. Eine ausführliche Beschreibung findet sich auch in der DE 100 07 718 C1, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Mühle, sowie den Antrieb der Mühle (nicht geschnitten).

Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der Mühle im Querschnitt.

Fig. 4 zeigt eine andere Einzelheit perspektivisch.

Fig. 5 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Mischkopf

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Einzelheit des Mischkopfes.

Aus einem nicht dargestellten Silo wird mittels eines Austragorgans, z. B. einer Zellenradschleuse, Zucker entnommen, dessen Korngröße kleiner als etwa 2 mm ist. Der Zucker wird in gleichmäßigem Strom durch ein Förderorgan, z. B. eine Schnecke 1, über einen Einlaufkasten 2 einer Mühle 3 zugeführt, die weiter unten im einzelnen beschrieben wird. Ein Luftstrom, der Frischluft und im Kreislauf zurückgeführte Luft enthalten kann, wird über ein Ansaugrohr 4 und einen Schalldämpfer 5 in den Einlaufkasten 2 eingesaugt, begleitet den Zucker auf dem Weg durch die Mühle 3 und transportiert das anfallende Feingut über eine pneumatische Förderleitung 6 in einen Sammelbehälter 7. Mit einer Düse 8, die mit einem nicht dargestellten Dampferzeuger verbunden ist, wird in kurzem Abstand hinter der Mühle 3 trockener Dampf in die Förderleitung 6 eingeblasen. Die Düse 8 kann auch - abweichend von Fig. 1 - unmittelbar in die Mühle 3 gerichtet sein.

In dem Sammelbehälter 7 wird das Feingut teils durch die Schwerkraft, teils durch eine im zylindrischen Oberteil 9 des Sammelbehälters 7 untergebrachte Filteranordnung 10 aus dem Luftstrom abgeschieden. Die vom Feingut befreite Reinluft wird durch ein Radialgebläse 11 abgesaugt und zumindest teilweise über einen Kamin 12 in die Atmosphäre ausgestoßen. Mittels eines motorisch angetriebenen Stellorgans 13 kann ein Teilstrom der Reinluft über eine Zweigleitung 14 in das Ansaugrohr 4 zurückgeführt werden.

Das abgeschiedene Feingut bildet in dem Sammelbehälter 7 ein Haufwerk. Sobald eine gewisse Füllhöhe erreicht ist, wird über einen Mischkopf 15, der am unteren Rand eines kegelstumpfförmigen, sich nach unten verengenden Unterteils 16 des Sammelbehälters 7 befestigt ist, in kurzen Zeitabständen von z. B. 20 Sekunden Druckluft stoßweise eingeblasen, wie bei den eingangs erwähnten pneumatischen Mischern an sich bekannt. Bei jedem Stoß wird das Feingut aufgelockert und an der Wand des rotationssymmetrischen Sammelbehälters 7 schraubenlinienartig nach oben gerissen. Dabei entsteht eine rotierende Staubfontäne, die im Anschluß an den Druckstoß zusammenbricht. Bevor sich das Feingut wieder zu einem ruhenden Haufwerk abgesetzt hat, folgt der nächste Druckstoß.

Die erforderliche Druckluft wird dem Mischkopf 15 über eine Druckluftleitung 17 aus einem Druckluftspeicher 18 zugeführt. Die Luftzufuhr wird über ein Stellorgan 19 gesteuert, welches durch ein Steuergerät 20 nach einem vorgegebenen Programm betätigt wird. Der Druckluftspeicher 18 wird durch eine nicht dargestellte Druckluftleitung oder durch einen Kompressor gespeist.

Wenn die maximale Füllhöhe des Sammelbehälters 7 erreicht ist, wird die stoßartige, periodische Druckluftzufuhr beendet. Anschließend wird der Sammelbehälter 7 entleert.

Um einen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen, ist zweckmäßig ein zweiter, in der Zeichnung nicht dargestellter Sammelbehälter vorgesehen, der ebenfalls im unteren Bereich mit Düsenkanälen zum Einblasen von Druckluft ausgestattet ist. Durch eine nicht dargestellte Rohrweide können die beiden Sammelbehälter abwechselnd aktiviert werden, so daß jeweils der eine Sammelbehälter das aus der Mühle kommende Feingut aufnimmt, während der andere entleert wird.

Die Mühle 3 ist auf einem Maschinengestell 21 montiert. Sie besteht aus einem Gehäuse 22, einem Stator 23, und einem Rotor 24. Das Gehäuse 22 hat einen Boden 25 und einen zylindrischen Mantel 26 mit senkrechter Zylinderachse. Der Mantel 26 ist mit einer Austragöffnung 27 versehen, an die sich tangential zu dem Mantel 26 die pneumatische Förderleitung 6 anschließt.

Der Stator 23 hat die Form eines sich nach oben verjüngenden Kegelstumpfes. Er sitzt deckelartig auf dem Gehäuse 22 und ist durch Schrauben 28 höhenverstellbar. Er ist durch eine Ringscheibe 29 abgedeckt, die eine Einfüllöffnung 30 für das zu vermahlende Gut und die eingesaugte Luft umschließt. Die Innenfläche des Stators 23 ist mit einer geriffelten Panzerung 31 ausgekleidet.

In einem am Boden 25 befestigten Lagergehäuse 32 ist eine Welle 33 des Rotors 24 gelagert. Sie trägt am unteren Ende eine Riemenscheibe 34 und ist über Keilriemen 35 durch einen Motor 36 mit hoher Drehzahl antreibbar, der neben der Mühle auf dem Maschinengestell 21 sitzt. Das obere Ende der Welle 33 ist mit dem Rotor 24 verbunden. Dieser hat einen Grundkörper, bestehend im wesentlichen aus einer Nabe 36, einem daran befestigten Tragring 37, einer Abdeckscheibe 38, die durch einen Stützzylinder 39 an dem Tragring 37 abgestützt ist, einen Zylinder 40, der an der Unterseite des Tragringes 37 befestigt ist, und eine ringförmige Bodenplatte 41, die mit dem Zylinder 40 verbunden ist und das Lagergehäuse 32 umschließt. Auf der Abdeckscheibe 38 sind Rippen 42 befestigt, an der Unterseite der Bodenplatte 41 Ventilatorflügel 43. An der Außenseite des Zylinders 40 sind etagenartig übereinander zwei ringförmige Werkzeugträger 44, 45 befestigt. In der Mitte dazwischen sitzt ein Zwischenring 46, der ebenfalls mit dem Zylinder 40 verbunden ist. Bodenplatte 41, unterer Werkzeugträger 45, Zwischenring 46, oberer Werkzeugträger 44 und Abdeckscheibe 38 sind in gleichen Abständen übereinander angeordnet. Die Außendurchmesser sind dem kegelstumpfförmigen Stator 23 angepaßt. Jeder Werkzeugträger 44, 45 ist mit einer Vielzahl - z. B. dreißig bis vierzig - Mahlwerkzeugen 47 bestückt, die sowohl auf der Unterseite als auch auf der Oberseite kranzartig in gleichen Abständen am Umfang angeordnet sind. Jedes Mahlwerkzeug 47 hat eine an dem Werkzeugträger 44, 45 anliegende rechteckige Grundplatte 48. An den beiden annähernd radialen, kurzen Seiten ist mit der Grundplatte 48 je ein senkrechter Mahlsteg 49 verbunden. Die Mahlstege 49 sind rhomboidförmig. Der Winkel α zwischen aneinanderstoßenden Kanten ist dem Konuswinkel des Stators 23 angepaßt. Die Mahlwerkzeuge 47 sind paarweise mit Schrauben 50 unverrückbar an den Werkzeugträgern 44, 45 befestigt, so daß jedem auf der Oberseite sitzenden Mahlwerkzeug 47 auf der Unterseite ein Mahlwerkzeug 47 genau gegenüber angeordnet ist. Die Außenkanten der Mahlwerkzeuge 47 bilden mit der Innenfläche der Panzerung 31 einen engen Spalt, den sogenannten Mahlspalt. Die Breite des Mahlspaltes ist mit Hilfe der Stellschrauben 28 veränderbar.

Fig. 5 zeigt einen ringförmigen Mischkopf 15, der an dem nur angedeuteten kegelstumpfförmigen Unterteil 16 des Sammelbehälters 7 befestigt ist. Der Mischkopf 15 hat eine ringförmige, im Querschnitt rechteckige Druckkammer 52, die über einen Anschlußstutzen 53 oder über mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte derartige Anschlußstutzen mit der Druckluftleitung 17 verbunden ist. Die Druckkammer 52 ist nach Art eines Torus von Wänden umschlossen, und zwar von einem Bodenring 54, einer Außenwand 55, einem Abdeckring 56 und einer achsnahen Wand 57.

Diese ist schichtartig aufgebaut. Auf einer inneren Zone des Bodenringes 54 liegt ein Düsenring 58 auf. Er umschließt eine kreisrunde Öffnung, die mit der Öffnung des Bodenringes 54 deckungsgleich ist. Auf dem Düsenring 58 sitzt ein Zwischenring 59, dessen Profil einem umgekehrten U ähnlich ist. Ein Flansch 60, der am unteren Rand des Unterteils 16 angeschweißt ist, überdeckt sowohl den Abdeckring 56 als auch den Zwischenring 59. Zwischen dem Flansch 60 einerseits und dem Abdeckring 56 und dem Zwischenring 59 andererseits liegt eine ringförmige Dichtung 61 aus elastischem Material. Der Abdeckring 56 ist durch nicht dargestellte Schrauben mit dem Flansch 60 verbunden. Der Düsenring 58 und der Zwischenring 59 sind zwischen Bodenplatte und Flansch 60 eingespannt.

Der Düsenring 58 ist - wie aus Fig. 6 ersichtlich - mit insgesamt acht gleichmäßig über den Umfang verteilten Bohrungen versehen. Sie verlaufen waagerecht und erstrecken sich zwischen der achsfernen und der achsnahen zylindrischen Hüllfläche des Düsenringes 58. In jeder Bohrung sitzt ein Röhrchen 62. Es ist außen zylindrisch und hat eine für Lavaldüsen typische Innenfläche 63. Diese umschließt einen Düsenkanal 64, der sich von der Einströmöffnung 65 in Richtung auf die Mündung 66 zunächst trompetenartig verengt und hinter einer Engstelle konisch erweitert. Die Achse 67 eines Düsenkanals 64 schließt mit einer zugeordneten radialen Linie 68 einen spitzen Winkel β ein. Die Richtung der Düsenkanäle 64 hat daher sowohl eine radiale als auch eine tangentiale Komponente. Die tangentiale Komponente hat für alle Düsenkanäle 64 die gleiche Größe und in Bezug auf die Achse des Mischkopfes 15 den gleichen Drehsinn. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Düsenkanäle 64 waagerecht angeordnet sind, können sie auch eine aufwärts gerichtete Komponente aufweisen.

An der Unterseite des Bodenringes 54 ist ein Auslaufstutzen 69 angeflanscht. In seinem Inneren ist an Tragarmen 70 koaxial ein Zylinder 71 angeordnet. Darin sitzt ein Kolben 72. Dieser ist mit einem Schließkegel 73 verbunden. In der in Fig. 5 veranschaulichten Schließstellung liegt der Mantel des Schließkegels 73 dicht an dem abgeschrägten unteren Innenrand des Bodenringes 54 an. Durch Absenken des Schließkegels 73 wird der Auslauf freigegeben.

Claims (6)

1. Anlage zur Herstellung von Puderzucker aus körnigem Kristallzucker oder invertiertem Zucker
mit einer Mühle,
mit einem rotationssymmetrischen Sammelbehälter mit kegelstumpfförmigem, sich nach unten verengenden Unterteil, dessen unterer Rand eine absperrbare Auslauföffnung umschließt,
mit einer von der Mühle ausgehenden, in den Sammelbehälter mündenden pneumatischen Förderleitung,
mit einem im oberen Teil des Sammelbehälters untergebrachten Abscheider für das Feingut, insbesondere einer Filteranordnung,
und mit einem Gebläse zum Absaugen der vom Feingut befreiten Reinluft aus dem Sammelbehälter,
gekennzeichnet durch Düsen (8) zum Einblasen von Wasserdampf in die pneumatische Förderleitung (6) und/oder in die Mühle (3)
und durch Düsenkanäle (64), die in der Nähe des unteren Randes des kegelstumpfförmigen Unterteils 16 angeordnet sind, zum Einblasen von Druckluft in das Innere des Sammelbehälters (7).

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ansaugrohr (4) für Frischluft, welches in einen Einlaufkasten (2) der Mühle (3) mündet, und durch eine in die Ansaugleitung (4) einmündende Zweigleitung (14) zur Rückführung von Reinluft.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkanäle (64) zumindest im Bereich ihrer Mündung (66) eine tangentiale Richtungskomponente aufweisen, die bei allen Düsenkanälen (64) in Bezug auf die Achse des Sammelbehälters (7) den gleichen Drehsinn hat.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnt durch einen am unteren Rand des Unterteils (16) befestigten Mischkopf (15)
mit einer ringförmigen Druckkammer (52), von der die Düsenkanäle (64) ausgehen
und mit einem heb- und senkbaren Schließkegel (73), der durch eine an der Unterseite des Mischkopfs (15) angebrachte Tragvorrichtung (69, 70) abgestützt ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (52) über eine Leitung (17) mit einem Druckluftspeicher (18) in Verbindung steht und daß die Leitung (17) mit einem Stellorgan (19) ausgestattet ist, welches durch ein Steuergerät (20) nach einem vorgegebenen Programm betätigt wird.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen zweiten Sammelbehälter (7), der ebenfalls mit Düsenkanälen (64) zum Einblasen von Druckluft ausgestattet ist.