DE1152994B

DE1152994B - Verfahren zum Agglomerieren von Pulvern

Info

Publication number: DE1152994B
Application number: DEG27653A
Authority: DE
Inventors: Boleslaw Sienkiewicz; Richard Bruno Kohler; Marvin Schulman
Original assignee: General Foods Corp
Current assignee: General Foods Corp
Priority date: 1958-08-27
Filing date: 1959-08-05
Publication date: 1963-08-22
Also published as: US2977203A; FR1235626A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

G 27653 IVa/12 g

ANMELDETAGi 5. AUGUST 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 22. AUGUST 1963

Die Erfindung betrifft die Agglomeration von Pulvern, um z. B. ihre Schüttdichte zu erhöhen, ihr Stäuben zu vermindern und um ihre Verteilbarkeit insbesondere in Flüssigkeiten zu verbessern. Pulveragglomerate mit diesen Eigenschaften sind auf vielen Gebieten der Technik von Nutzen. Als Beispiele seien Düngemittel, Pharmazeutika, Industriechemikalien, Metalle und vor allem Nahrungs- und Genußmittelerzeugnisse genannt.

In der Nahrungs- und Genußmittelindustrie wird heutzutage die Pulveragglomeration zur Steigerung der Ausnutzbarkeit der verschiedensten wasserlöslichen Erzeugnisse, wie beispielsweise Kaffee- und ähnliche Getränkepulver, Gelatine, Pektin, Süßwarenpulver u. dgl., angewendet. Durch die Agglomeration werden nämlich Feinpulver, die normalerweise bei Zugabe zu einer Flüssigkeit unter Verklumpung auf ihrer Oberfläche schwimmen bleiben, schneilöslich und dadurch in kaltem Wasser oder anderen Flüssigkeiten leichter verteilbar und auflösbar.

Bisher wird die Agglomeration von Nahrungsmittelpulvern in der Weise durchgeführt, daß das Pulver mit Dampf befeuchtet und in diesem Zustand zu gegenseitiger Berührung gebracht wird. Ein bekanntes Agglomerationsverfahren dieser Art besteht darin, daß das pulverförmige Material in Form eines frei fallenden Vorhanges die Schnittlinie zwischen zwei konvergent gegeneinanderströmenden und sich schneidenden, dünnen, flächenartigen Dampfstrahlen durchsetzt, wodurch die Pulverteilchen oberflächlich befeuchtet und in einer begrenzten Turbulenzzone herumgewirbelt werden, um Agglomerate durch Selbsthaftung zu bilden. Dieses Verfahren erfordert eine dauernde Überwachung der Zustände in der Turbulenzzone und gibt erfahrungsgemäß keine vollständige Agglomeration.

Die Erfindung geht von diesem bekannten Behandlungsprinzip aus und beschäftigt sich mit seiner Verbesserung. Die Erfindung besteht demgemäß aus einem Verfahren zum Agglomerieren von pulverförmigem Material durch Behandeln eines flächigen Pulverstromes mit einem unter einem Winkel zur Stromrichtung auftreffenden Dampfstrahl und kennzeichnet sich in erster Linie dadurch, daß ein Dampfstrahl von der Stromkante her unter einem Winkel zwischen 45 und 135°, vorzugsweise von 90°, auf den Pulverstrom mit solcher Kraft auftrifft, daß die Pulverteilchen in Dampfstrahlrichtung beschleunigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich also vom Bekannten durch die Art der Pulverteilchenbeeinflussung durch den Dampf und die davon Verfahren zum Agglomerieren von Pulvern

Anmelder:

General Foods Corporation,
White Plains, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. phil. G. Henkel, Baden-Baden-Balg,

und Dr. rer. nat. W.-D. Henkel,
München 9, Eduard-Schmid-Str. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. August 1958 (Nr. 757 443)

Boleslaw Sienkiewicz, Pearl River, N. Y.,

Richard Bruno Kohler, Tarrytown, N. Y.,

und Marvin Schulman, Brooklyn, N. Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

abhängige Änderung der Teilchenbewegung. Beim bekannten Verfahren fällt der vorhangartige Pulverstrom durch eine engbegrenzte Turbulenzzone hindurch, die sich im Gebiet der sich schneidenden Dampfstrahlen bildet und die Pulverteilchen herumwirbelt. Hierbei reicht aber die kurze Einwirkungszeit nicht zur Erzielung vollständiger Agglomeration aus, so daß eine nachträgliche Klassierung und wiederholte Behandlung der pulverförmig gebliebenen Masseanteile unvermeidbar sind. Außerdem ist besondere Überwachungsaufmerksamkeit erforderlich, um die beiden Dampfstrahlen so einzuregeln, daß sie eine agglomerisierend wirkende Turbulenzzone bilden. Im Gegensatz hierzu wird beim erfindungsgemäßen Verfahren der Teilchenvorhang nicht frontal, nämlich von der Breitfläche, sondern von der Kante her von nur einem einzigen Dampfstrahl etwa runden Querschnitts beaufschlagt, der den Pulverteilchen unter gleichzeitiger Befeuchtung eine seitliche Bewegungskomponente erteilt und den bisher lotrechten Vorhang in einen seitlich abgelenkten, kompakteren Teilchenstrom umwandelt. Dieser Vorgang ist in der Figur schematisch dargestellt. Die zu agglomerisierenden Pulverteilchen wandern in Form eines Vorhangs 1 in Richtung des Pfeils 2 und werden dabei im Gebiet 6 von einem Dampfstrahl 3 getroffen, der sich auf einem praktisch mit der Mittelebene des

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Teilchenvorhangs übereinstimmenden, zur Teilchen- Gelegenheit zum gegenseitigen Kontakt und Zusamwanderrichtung 2 aber um den beträchtlichen Winkel 5 menstoß haben, eine hohe Agglomerationsausbeute schrägen Weg bewegt. Dieser Dampfstrom nimmt die erzielt wird. Die Kraft des Dampfstrahls kann einzelnen Teilchen mit und erteilt ihnen dabei je nach so eingestellt werden, daß die Ausnutzung des Agglo-Einzelgröße und -masse unterschiedliche Geschwin- 5 merationsvorganges auf die Eigenschaften des ihm digkeit, so daß sie im Strahlweg einander gewisser- unterworfenen Produktes abgestimmt ist, und muß maßen einholen und dann infolge der ihnen durch in jedem Fall groß genug sein, um die Teilchen die Dampfbefeuchtung erteilten Klebrigkeit anein- innerhalb des Vorhanges abzulenken und so lange ander haften und agglomerieren. Dabei wird infolge auf einem einheitlichen, bleistiftförmigen Weg zu der über lange Wegstrecken und somit langzeitig io halten und fortzubewegen, daß die befeuchteten Teildauernden Einwirkung der Dampfenergie ein sehr chen die größtmögliche Gelegenheit zum gegenhoher Wirkungsgrad erzielt und zweitens eine gegen- seitigen Zusammenstoß und Kontakt bekommen, über dem bekannten Verfahren wesentliche Betriebs- Andererseits muß die Kraft des Dampfstrahls untererleichterung geschaffen, weil nur die Intensität eines halb der Größe liegen, bei der infolge auftretender einzigen Dampfstrahls als Regelgröße zu be- 15 Turbulenz eine Ablenkung und ein Zusammenstoßen achten ist. der Teilchen auf einem mit der Dampfstrahleinfluß-

Das erfindungsgemäße Verfahren gibt fernerhin zone übereinstimmenden Wegstrecke unmöglich geauf dem Gebiete der Nahrungs- und Genußmittel- macht wird. Der Vorhang aus Pulverteilchen muß technik die Möglichkeit, den Pulveragglomeraten dem Dampfstrahl in Form eines möglichst dünnen ohne Beeinträchtigung des Agglomerationsausmaßes 20 und breiten Stromes einzelner, voneinander getrenneinen höheren Feuchtigkeitsgehalt zu geben. Dies ist ter Teilchen zugeführt werden. Der Innendurchvor allem bei solchen Genußmitteln, wie sogenanntem messer des Dampfrohres sollte beträchtlich größer als löslichem Kaffee oder kaffeeähnlichen Getränke- die Dicke des Materialvorhangs sein. Erfahrungspulvern, von Vorteil, die bei höherem Feuchtigkeits- gemäß kann im allgemeinen ein Dampfrohr von 12,5 gehalt von beispielsweise 3% eine dunklere Färbung 25 bis 25 mm Echter Weite zur Agglomeration eines annehmen und dadurch beim Verbraucher den Ein- Materialvorhangs dienen, dessen Dicke von geringdruck kräftigerer und stärkerer Aromaeigenschaft als ster, noch vorhangbildender Größe bis zu 6,2 mm eine hellere, etwa nur IV? % Feuchtigkeit enthaltende beträgt.
Sorte erwecken. Der Materialvorhang sollte in bezug auf den

Beim erfindungsgemäßen Verfahren fällt auch die 30 Dampfstrahlaustrittsort so angeordnet werden, daß

Notwendigkeit fort, an den Agglomerationsvorgang die Dampfkraft wirksam zur Ablenkung und Agglo-

einen Trocknungsvorgang anschließen zu müssen. meration der befeuchteten Teilchen in einem blei-

Aus der vorstehenden Schilderung ist ersichtlich, stiftförmigen Strom ausgenutzt wird; bei zu weitem daß sich das erfindungsgemäße Verfahren von den Abstand vom Austrittsort wird die Dampfkraft verbenutzten Agglomerisierungsmethoden in vielfacher 35 geudet und die Betriebsleistung entsprechend herab-Beziehüng günstig unterscheidet: Es ist mit wesentlich gesetzt. Die Trennstelle zwischen Dampfstrahl und einfacherer Apparatur durchführbar, verlangt also der dampfbenachbarten Vorhangkante hängt weitgeringeres Anlagekapital und verursacht niedrigere gehend von der Dampfgeschwindigkeit und der Vor-Installations- und Betriebskosten. Es ist leicht, d. h. hangbreite ab. Bei Vorhängen beträchtlicher Breite im wesentlichen an Hand von Dampfnatur und 40 wird die dampfseitige Vorhangkante im allgemeinen -menge, an das jeweils zu verarbeitende Material und zweckmäßigerweise so dicht wie möglich am Dampfden gewünschten Zustand des Fertigproduktes an- strom angeordnet. Außerdem sollte die Vorhangbreite paßbar, das infolge seiner einstellbaren niedrigen nicht den Wert übersteigen, bei dem die Dampfstrahl-Feuchtigkeit keine Transport- und Lagerschwierig- leistung noch völlig und ohne Agglomerationsauskeiten bereitet, also insbesondere keine teuren pneu- 45 beuteverlust ausgenutzt werden kann,
matischen Fördermittel benötigt und gegebenenfalls Erfindungsgemäß können alle möglichen Mittel zur eine zusätzliche Trockenanlage völlig ersparen läßt. Schaffung des vorstehend beschriebenen Pulver-Dies gilt selbst für thermoplastische oder hygrosko- materialvorhanges benutzt werden. Das Pulver kann pische Materialien. beispielsweise vermittels Schwing- oder Bandförderer

Für die Verfahrensdurchführung gelten folgende 50 in Kaskadenform in den Dampfstrahl eingebracht

Gesichtspunkte: werden. Das Material kann aber auch aus einem

Die Schichtebene der diskret angeordneten Teil- Trichter mit einem Schlitz passender Länge und chen besteht vorzugsweise aus einem fallenden Breite eingegeben werden, durch den hindurch das »Vorhang« im Sinne einer praktisch ebenen Teilchen- Pulver in den Dampfstrahlweg eintritt. An Stelle eines verteilung. Der Dampfstrahl wird in bezug auf die 55 Dampfstrahls können auch mehrere solcher mit je Vorhangbewegungsrichtung unter einem zwischen zugehörigem Pulverstrom verwendet werden.
45 und 135° liegenden Winkel eingeführt, wobei sein In bezug auf die Dampfquelle ist zu beachten, daß Weg praktisch in der Teilchenvorhangebene liegt und der Feuchtigkeitsgrad des verwendeten Dampfes die Teilchen durch ihn abgelenkt und befeuchtet etwas von der Art des zu agglomerierenden Materials werden. Auf diese Weise werden die Teilchen in 60 abhängt. Es kann sowohl Naß- als auch Troekeneinem mit dem Dampfweg praktisch zusammenfallen- dampf angewendet werden. Im Fall von Treckenden Strom abgelenkt und während ihrer Bewegung dampf bewirkt die beim Dampfzutritt zum Vorhang im Gebiet des Dampfstrahls längere Zeit hindurch auftretende Kühlung eine Feuchtigkeitskondensation in bezug auf ihn mehr oder weniger konzentriert. an den Teilchen, die dadurch befeuchtet werden und Infolgedessen werden die Teilchen beim Eintritt in 65 agglomerieren. Im allgemeinen ist jedoch zwecks den Dampfstrahl sofort befeuchtet und durch ihre Verkleinerung des Dampf-Pulver-Verhältnisses die Ablenkung in ihm zum gegenseitigen Kontakt ge- Verwendung von Naßdampf empfehlenswert. Weiterbracht, wobei durch die längere Zeitdauer, in der sie hin bestimmt auch das Material selbst in gewissem

Maße die Temperatur des eingeführten Dampfes. In all den Fällen, in denen das Material dazu neigt, bei höherer Temperatur zu schmelzen oder klebrig zu werden, ist die Verwendung einer unterhalb des Schmelzbereichs liegenden Temperatur erwünscht.

Ebenso ist der erforderliche Dampfdruck abhängig von der Art des zugeführten Materialvorhanges, von der lichten Weite der Dampfdüse, ihrem Verhältnis zur Vorhangdicke, vom Abstand des Vorhanges von der Düse, seiner Dicke und Breite, von der Materialzugabegeschwindigkeit und der Dichte des jeweils zu agglomerierenden Pulvermaterials. Im allgemeinen genügt ein Dampf mit einem Leitungsdruck in der Größenordnung von 1,05 kg/citf.

Die nachstehenden Beispiele beschreiben einige Ausführungsformen der Erfindung.

Beispiel 1

Der getrocknete und pulverisierte wäßrige Extrakt eines Röstproduktgetränkes aus Kleie, Melasse und Gerste wird aus einer 127 mm breiten Rinne in einer Menge von etwa 16,6kg/Std. in Form eines 1,5 bis 3,1mm dicken Vorhangs abgegeben. Die Rinne besaß gegen die Horizontale einen Neigungswinkel von 60°. In den herabfallenden Pulvervorhang wurde der Dampf vermittels eines Va-Zoll-Rohres eingeführt, dessen Öffnung etwa 25 mm unterhalb der Kante der Pulverzuführungsrinne und etwa 25 mm von der Vorhangkante entfernt angeordnet war. Der Dampfstrahl war etwa in der Vorhangebene und unter einem Winkel von 90° zur Vorhangkante angeordnet. Der Dampf war gesättigt, besaß einen Druck zwischen 1,05 und 2,10 kg/cm² und wurde dem herabfallenden Vorhang in einer Menge von etwa ll,2kg/Std. zugeführt. Die im Vorhang herabfallenden Teilchen wurden durch die Kraft des Dampfes innerhalb der Vorhangebene im Dampfstrahlweg fortbewegt und vom Vorhang weg auf einen 5 bis 91 cm entfernten Bandförderer übertragen. Das agglomerierte Produkt ließ man vor dem Aufsammeln etwa 2 Minuten lang ohne Trocknung auf dem Förderer abkühlen und sich setzen. Die Eigenschaften des Getränkepulvers vor und nach der Agglomeration waren die folgenden: zum nichtagglomerierten Pulver in etwa einem Viertel der Zeit. So bedurfte beispielsweise das Getränkepulver zum Auflösen in kalter Milch vor der Agglomeration etwa 4 bis 4V2 Minuten und im agglomerierten Zustand nur 1 Minute. Das kräftige Aussehen des Produktes wurde durch die bei der Agglomeration auftretende Farbverdunkelung beträchtlich verbessert. Das agglomerierte Produkt besitzt fernerhin eine solche Gefügefestigkeit, daß es bei den ίο normalen Abfüll- und Verpackungsvorgängen leicht und ohne merkliches Aufbrechen zu Staub gehandhabt werden kann.

Beispiel 2

Die bei der Druckkochung einer Mischung von Gerste, Getreidesirup und .Stärke in wäßrigem Medium bei höherer Temperatur bis zur Aromaentstehung gewonnene, überstehende Flüssigkeit wurde abgezogen, getrocknet und ergab in gemahlenem Zustand ein Kaffee-Ersatzprodukt. Das gemahlene Produkt besaß eine ursprüngliche Schüttdichte von 0,47 g/cm³ und hellbraune Farbtönung. Es wurde in einer Apparatur ähnlich der gemäß Beispiel 1 agglomeriert, wobei jedoch die lichte Weite der Dampfstrahldüse 19,05 mm, die Materialmenge 13,60 kg/Std. und bei gleichem Dampfdruck wie im Beispiel 1 die Dampfmenge 13,60 kg/Std. betrug. In diesem Falle waren die Eigenschaften des Kaffee-Ersatzproduktes vor und nach der Agglomeration die folgenden:

	Vorher	Nachher
Teilchengröße, °/o,
durch ein Sieb von 0,177 mm
Maschenweite hindurchgehend	93,5
durch ein Sieb von 0,125 mm
Maschenweite hindurchgehend	78,5
durch ein Sieb von 0,71 mm
Maschenweite hindurchgehend		53
durch ein Sieb von 0,21 mm
Maschenweite hindurchgehend		13
durch ein Sieb von 0,149 mm
Maschenweite hindurchgehend		6
Schüttdichte, g/cm³	0,56	0,12
Feuchtigkeit in Gewichtsprozent	4,3	6,2
Färbung	hell	dunkel

	Vorher	Nachher
35 Teilchengröße,⁰/», durch ein Sieb von 0,30 mm Maschenweite hindurchgehend		25
durch ein Sieb von 0,21 mm ₄o Maschenweite hindurchgehend	100	5
durch ©in Sieb von 0,125 mm Maschenweite hindurchgehend	90
Schüttdichte, g/cm³	0,47	0,14
45 Feuchtigkeit in Gewichtsprozent	1,5	3
Färbung	hell braun	dunkel braun

Beispiel 3

Lösliches Kaffeepulver wurde unter den Arbeitsbedingungen und mit der Apparatur gemäß Beispiel agglomeriert. Die Eigenschaften des Kaffeepulvers vor und nach der Agglomeration waren die folgenden:

Wie festgestellt wurde, löst sich das agglomerierte Produkt in kaltem Wasser oder Milch im Vergleich

	Vorher	Nachher
Teilchengröße, °/o, durch ein Sieb von 0,30 mm Maschenweite hindurchgehend		15,4
durch ein Sieb von 0,21 mm Maschenweite hindurchgehend	100	6,0
durch ein Sieb von 0,125 mm Maschenweite hindurchgehend	96	4,4

I 152

(Fortsetzung)

Teilchengröße, %,
durch ein Sieb von 0,074 mm Maschenweite hindurchgehend

Schüttdichte, g/cm³

Feuchtigkeit in Gewichtsprozent Färbung

Vorher

80 0,52 2

mittelbraun

Nachher

0,23 3,5

dunkelbraun

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Agglomerieren von pulverförmigem Material durch Behandeln eines flächigen Pulverstromes mit einem unter einem Winkel zur Stromrichtung auftreffenden Dampfstrahl, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dampfstrahl von der Stromkante her unter einem Winkel zwischen 45 und 135°, vorzugsweise von 90°, auf den Pulverstrom mit solcher Kraft auftrifft, daß die Pulverteilchen in Dampfstrahhichrung beschleunigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfstrahl mit einem Leitungsdruck von 1,05 kg/cm² zugeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1023 960.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen