DE1300515B

DE1300515B - Verfahren und Vorrichtung zum Agglomerieren von pulverfoermigen Produkten

Info

Publication number: DE1300515B
Application number: DES107174A
Authority: DE
Inventors: Hodel Theodore
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1965-12-07
Filing date: 1966-11-29
Publication date: 1969-08-07
Also published as: ES334200A1; BE690370A; JPS4936868B1; AT283879B; ES334201A1; FR1504175A; NO120225B; NL6616370A; CH448031A; DE1300515C2; US3549336A; GB1096559A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Agglomerieren von pulverförmigen Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln und Diätprodukten, um deren Mischbarkeit zu verbessern.

Es gibt bereits mehrere Verfahren zur Verbesserung der Mischbarkeit von pulverförmigen Produkten. Eine gute Mischbarkeit ist besonders für Nahrungsmittel oder Diätprodukte erforderlich.

Erfindung. Diese Vorrichtung besteht in bekannter Weise aus einem vorzugsweise vertikal angeordneten, im oberen Teil zylindrisch und im unteren Teil konisch verengt ausgebildeten Behälter, über welchem sich eine Zugabeeinrichtung für das pulverförmige Produkt befindet und der oben mit einem Absauggebläse und unten mit einem Trockner verbunden ist, und kennzeichnet sich dadurch, daß an der zylindrischen Behälterwand mindestens eine Düse zum

Um deren Mischbarkeit zu verbessern, ist es wichtig, io Einspritzen der Flüssigkeit angeordnet ist.

die Abmessungen der Teilchen zu vergrößern und den Teilchen eine poröse Struktur zu verleihen.

Eines der am häufigsten angewendeten Verfahren zur Verbesserung der Mischbarkeit besteht darin, daß man die Produktteilchen agglomeriert. Hierfür ist es bekannt, die Teilchen des pulverförmigen Trockenprodukts z.B. in einem Wasserdampf strom zu fördern, so daß sie nach dem Befeuchten die Neigung haben, aneinanderzuhaften und Agglomerate zu bilden. Ferner ist es möglich, beim Herstellen von pulverförmigen Erzeugnissen durch Trocknen einer sie enthaltenden Flüssigkeit in einem Trockenturm die Trocknung nicht vollständig durchzuführen, so daß die aus dem Trockenturm austretenden Teilchen noch genügend heiß und feucht sind, um agglomerieren zu können.

Diesen Verfahren ist gemeinsam, daß die Produkte infolge der aufgenommenen Wärme beim Agglomerieren in einen Zustand kommen, bei dem Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausbildung einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung und vergleichende Erzeugnisbilder, und zwar zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens,

F i g. 2 in der Vergrößerung die nach einem bekannten Agglomerierungsverfahren erhaltenen Agglomerate und

F i g. 3 im gleichen Maßstab die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Agglomerate.

In der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung befindet sich das pulverförmige Produkt in einer Vibrations-Zugabevorrichtung 4 an sich bekannter Bauart. Die Vorrichtung enthält an ihrem Austritt ein Grobsieb 5, mit dessen Hilfe das Produkt regelmäßig über den ganzen Querschnitt des Austritts verteilt wird.

Die Vorrichtung enthält weiterhin einen Trichter 6, in den der Austritt der Zugabevorrichtung 4 und eine

ein geringer Feuchtigkeitsüberschuß genügt, um sie 30 Düse 3 münden. Diese Düse ist über eine Leitung

verhältnismäßig klebrig zu machen. Das erhaltene Produkt ist instabil und hat die Neigung, an den Wänden der Vorrichtungen haftenzubleiben, was zu schwerwiegenden Nachteilen führen kann. Ferner erfolgt beispielsweise bei Pulvermilch durch die Erwärmung eine Kristallisation der Laktose. Diese Kristallisation vermindert aber die Löslichkeit des Pulvers, wodurch die mit der Agglomerierung erstrebte verbesserte Mischbarkeit beeinträchtigt wird.

mit einer Pumpe 2 verbunden, die selbst wieder mit einem Vorratsbehälterl für Befeuchtungsflüssigkeit verbunden ist. Die Temperatur der Befeuchtungs-Atissigkeit_l liegt nicht höher als 30° C Der Druck der Pumpe ist so groß, daß die Anfangsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls aus der Düse mindestens 8 m/sec beträgt. Die Form dieser Düse ist vorzugsweise so gewählt, daß ein flacher Strahl erhalten wird. Dieses Ergebnis wird mit Hilfe einer bekannten

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie geht 40 Düse erhalten, deren kreisförmige Öffnung mit klei-

davon aus, die pulverförmigen Produkte gleichfalls durch Benetzen mit einer Flüssigkeit und anschließendes Trocknen zu agglomerieren, und kennzeichnet sich dadurch, daß das Produkt in mindestens einen vorzugsweise flachen und/oder fächerförmigen Flüssigkeitsstrahl, der eine Anfangsgeschwindigkeit von mindestens 8 m/sec und eine Temperatur von höchstens 30° C, vorzugsweise 5 bis 15° C, besitzt, eingetragen wird.

Bei diesem Verfahren wird die Befeuchtung kalt durchgeführt, wodurch die Nachteile der bekannten Verfahren weitgehend beseitigt werden. Dabei benutzt das Verfahren nach der Erfindung zum Agglomerieren die infolge der Oberflächenspannung eines sehr dünnen Flüssigkeitsfilms nach der Befeuchtung auftretenden Haftkräfte sowie die Kapillarkräfte nach der Trocknung.

Bei der Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung wird der Flüssigkeitsstrahl vorzugsweise nem Querschnitt in einen Spalt mündet, der etwa die gleiche Größe wie der Durchmesser der Öffnung hat.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist der Strahl in einer praktisch horizontalen Ebene ausgerichtet. Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens kann der Strahl leicht nach oben gerichtet sein.

Die Austrittsöffnung 7 des Trichters mündet in eine Vorrichtung 8 an sich bekannter Bauweise zum kontinuierlichen Trocknen in einer Wirbelschicht. Diese Trockenvorrichtung enthält im wesentlichen ein Gehäuse mit einem Sieb 9, das durch die Federn 10 und 11 gehalten wird, einen Schwingungserzeuger 12, beispielsweise einen Motor, dessen Welle eine exzentrische Masse trägt, die das Gehäuse hin- und herbewegt, einen Erhitzer 13, der die von unten nach oben durch das Sieb strömende Luft erwärmt, einen Sammler 14 zum Abzug der feuchten Luft und ein

Ansauggebläse 16. Ein Abscheider 17 ist zwischen horizontal geführt oder aus dieser Lage leicht nach 60 den Sammler 14 und das Gebläse 16 geschaltet. Das oben geneigt. Als Flüssigkeit kann Wasser oder eine Gebläse 16 ist auch mit dem Trichter 6 verbunden, wäßrige Lösung oder Dispersion des pulverförmigen Die Arbeitsweise ist wie folgt:
Produkts eingesetzt werden. Zweckmäßigerweise Das pulverförmige Produkt fällt gleichmäßig wird die Flüssigkeit mit einer solchen Menge pulver- durch das Sieb 5 in den Trichter 6. Durch die förmigen Produkts in Berührung gebracht, daß die 65 Pumpe 2 wird die im Behälter 1 befindliche Flüssiggesamte Flüssigkeit absorbiert wird. keit angesaugt und zu der Düse 3 gefördert. Die Die Erfindung betrifft weiterhin auch eine Vor- Flüssigkeit tritt hier in einer praktisch horizontalen richtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Ebene aus und bildet einen flachen Strahl, der an

Claims

der Austrittsöffnung die Form eines Fächers und dann eine konstante Breite hat. Auf Grund seiner verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit bildet der Strahl gewissermaßen einen Schleier, der auf seiner Oberfläche die Produktteilchen mitführt, die durch die Zugabevorrichtung im Strahl verteilt wurden. In einer sehr kurzen Zeit, d. h. in einem Bruchteil einer Sekunde bis höchstens einigen Sekunden, werden die Teilchen nur oberflächlich befeuchtet und ballen sich zusammen, wobei Agglomerate gebildet werden, die in den unteren Teil des Trichters 6 fallen. Man muß die zugeführte Menge an Befeuchtungsflüssigkeit in Abhängigkeit von der zugeführten Menge an pulverförmigem Produkt so regeln, daß die gesamte Flüssigkeit durch die Teilchen fortgenommen wird. Da weiterhin die Temperatur der Flüssigkeit am Sättigungspunkt sehr niedrig ist und da das Gebläse 16 die gesamte Feuchtigkeit, die sich im Trichter 6 bilden kann, entfernt, befinden sich die Teilchen, anders als bei den bekannten Verfahren, nicht in einer feuchten Atmosphäre. Die befeuchteten Agglomerate fallen durch die Austrittsöffnung 7 des Trichters in die Trockenvorrichtung 8, in der sie in an sich bekannter Weise auf dem Sieb 9 durch einen warmen Luftstrom, der durch den Erhitzer 13 geliefert wird, im Schwebezustand gehalten werden, worauf sie durch die durch den Schwingungserzeuger 12 auf das Sieb ausgeübten Stöße zum Austritt 15 bewegt werden. Die mit Feuchtigkeit beladene, von den Agglomeraten befreite Luft wird durch das Gebläse 16 angesaugt und auf ihrem Weg mit Hilfe des Abscheiders 17 von den feinen, im Luftstrom mitgeführten Produktteilchen befreit. Diese Teilchen können wieder in die Zugabevorrichtung 4 geleitet und dort wieder verwendet werden. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Agglomerate größer und besser mischbar sind als die nach den bekannten Verfahren erhaltenen. F i g. 2 zeigt in der Vergrößerung die Agglomerate von Teilchen eines Mischpulvers, die nach einem bekannten Agglomerationsverfahren mit Wasserdampf erhalten wurden. Zum Vergleich sind die Agglomerate des gleichen Pulvers, die mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung erhalten wurden, in der gleichen Vergrößerung in Fig. 3 dargestellt; sie sind eindeutig größer und zeigen auch eine stark verzweigte Struktur, die eine gute Mischbarkeit begünstigt. So Schließlich haben Versuche gezeigt, daß die erfindungsgemäß erhaltenen Agglomerate mechanisch widerstandsfähiger sind als die nach den bekannten Verfahren erhaltenen Produkte. Diese bessere Widerstandsfähigkeit ist von Vorteil, da das Agglomerat beim Transport und bei der Bearbeitung sowie beim Trocknen nicht so leicht zerkleinert wird. Die Flachstrahldüse kann durch eine Reihe von Düsen ersetzt werden, die auf einer Rampe angeordnet sind. Diese Düsen erzeugen mehrere Sprühstrahlen, die praktisch parallel zueinander liegen. Die Flüssigkeit kann Wasser sein. Sie kann mindestens teilweise Substanzen enthalten, die sich in das pulverförmige Produkt einbauen, beispielsweise Milch, wenn man die Teilchen eines Milchpulvers agglomerieren will. Sie kann auch aus einer Lösung oder einer wäßrigen Dispersion dieses Produkts bestehen. Die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung bietet besondere Vorteile bei der Herstellung von Nahrungsmitteln und Diätprodukten, beispielsweise Milchpulver, Schokoladengetränke, Bouillons usw., infolge der niedrigen Temperatur, die bei der Agglomerierung herrscht. Ebenso kann das Verfahren auch zur Agglomerierung von anderen pulverförmigen Produktteilchen angewendet werden, beispielsweise von pharmazeutischen Produkten. Beispiel Man füllt den Vorratsbehälter mit einer Dispersion von 10% Magermilchpulver in erhitztem und auf 6° C abgekühltem Wasser. Die Flüssigkeit wird mit Hilfe einer Schneckenpumpe mit einer Leistung von 6 kg/Std. bei einem Druck von 20 kg/cm2 in die Düse gepumpt und aus dieser gespritzt. Die Düse besitzt eine öffnung mit einem Durchmesser von 0,23 mm und erzeugt einen flachen Strahl mit einer Anfangsgeschwindigkeit von etwa lOm/sec. Dieser Strahl hat Fächerform mit einem öffnungswinkel von 40° am Austritt, dann in einem Abstand von etwa 35 cm von der Düse eine normale Breite von etwa 25 cm bis zu einem Abstand von etwa 1,20 m. In diesem Strahl werden etwa 6 cm vom Austritt Magermilchpulverteilchen verteilt, die durch die Zugabevorrichtung in einer Menge von etwa 45 bis 65 kg/Std. ausgetragen werden. Die agglomerierten Produkte fallen nach unten in den Trichter; sie enthalten 10 bis 15 % Wasser. Nach dem Trocknen in einem Luftstrom mit einer Temperatur von 90° C erniedrigt sich der Feuchtigkeitsgehalt des agglomerierten Pulvers auf 3 %, und sein spezifisches Gewicht beträgt ungefähr 0,3 g/cm3. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Agglomerieren von pulverförmigen Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln und Diätprodukten, durch Benetzen mit einer Flüssigkeit und anschließendes Trocknen, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt in mindestens einen, vorzugsweise flachen und/oder fächerförmigen Flüssigkeitsstrahl, der eine Anfangsgeschwindigkeit von mindestens 8 m/sec und eine Temperatur von höchstens 30° C, vorzugsweise 5 bis 15° C, besitzt, eingetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrahl horizontal geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrahl leicht nach oben geneigt geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeit Wasser einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeit eine wäßrige Lösung oder Dispersion des pulverförmigen Produktes einsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit mit einer solchen Menge pulverförmigen Produktes in Berührung bringt, daß die gesamte Flüssigkeit absorbiert wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, bestehend aus einem

vorzugsweise vertikal angeordneten, im oberen Teil zylindrisch und im unteren Teil konisch verengt ausgebildeten Behälter, über welchem sich eine Zugabeeinrichtung für das pulverförmige Produkt befindet und der oben mit einem Ab-

sauggebläse und unten mit einem Trockner verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der zylindrischen Behälterwand mindestens eine Düse (3) zum Einspritzen der Flüssigkeit angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen