DE1567287A1

DE1567287A1 - Verfahren zum Entfernen des Haftwassers bei Zuckerwuerfeln

Info

Publication number: DE1567287A1
Application number: DE19641567287
Authority: DE
Inventors: Horst Ludewig; Martin Theis
Original assignee: Maschinenfabrik Buckau R Wolf AG
Current assignee: BWS Technologie GmbH
Priority date: 1964-04-18
Filing date: 1964-04-18
Publication date: 1970-12-10
Also published as: BE662746A; NL6504661A; GB1090063A; AT252151B

Description

Verfahren zum Entfernen des Haftwassers bei Zuckerwürfeln

Bei der Herstellung einzelner Zuckerwürfel in Formen wird der feuchte lose Zucker in die einzelnen Formen eingefüllt und einer Pressung oder einer Vibration unterworfen. Die von den Formen befreiten feuchten Zuckerwürfel gelangen auf eine Fördervorrichtung auf der sie vor Erreichen der Verpackungsmaschine von der Feuchtigkeit befreit werden. Der Feuchtigkeitsgehalt des losen Zuckers schwankt je nach dem Herstellungsverfahren zwischen o,8 und 2 %, um dem aus der Form ausgestoßenen Würfel die für den Transport während des Feuchtigkeitsentzuges nötige Festigkeit zu geben.

Diese Anfangsfeuchte von ca. 2 %, die man auch als Haftwasser bezeichnet, muß jedoch bis auf ca. o,3 bis o,5 % heruntergebracht werden, damit die Würfel die für die Verpackung erforderliche Festigkeit erhalten.

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Bisher war man der Auffassung, daß das Behandlungsmedium bzw. die Behandlungstemperatur 8o° C nicht überschreiten durfte, weil sonst die Gefahr der Karamellisierung und Verfärbung der diese Temperatur annehmenden Zuckerwürfel besteht. Die Zuckerwürfel wurden deshalb in einem Warmluftkanal etwa o,5 bis 6 Stunden einer Temperatur von 6o bis 8o°C ausgesetzt, um das Haftwasser zu entfernen. Um bei einer derart langen Behandlungszeit einen wirtschaftlichen Betrieb zu erreichen, wurden die bekannten Warmluftkanäle zum Unterbringen einer großen Zuckerwürfelmenge in mehrere enge Etagen unterteilt. Diese einzelnen Etagen liegen dabei so dicht übereinander, daß nur eine laminare Luftströmung der zum Feuchtigkeitsentzug erforderlichen Warmluft möglich ist. Die laminare Strömungsart hat jedoch den Nachteil, daß die Würfel ungleichmäßig beaufschlagt werden. Die Luvseite der Würfel wird stark und die Leeseite der Würfel nur geringfügig beaufschlagt. Auch eine zweiseitige Zuführung der Trocknungsluft kann hierbei keine Besserung bringen, weil nämlich die Würfel mit geringen Abständen auf dem Würfelträger abgelegt sind und die gegeneinandergerichteten Luftstrahl en nicht in die Zwischenräume gelangen können, weil sich die Behandlung«luft nur mit geringer Geschwindigkeit über die Formlinge hinwegbewegt·

Eine Steigerung der Luftgeschwindigkeit ist auch aus den Grunde nicht möglich, weil dann die Zuckerwürfel von ihrem Träger hinweggeblasen werden.

Bei den bekannten Langzeittrocknern mit laminarer Strömung nimmt der Würfel allmählich die gleiche ■"'

Temperatur wie das Behandlungsmittel an. Außer- ■,;,,·

•-rudern haben diese Langzeittrockner noch den Nach- ' ^V _N teil, daß sie sehr materialaufwendig sind, weil . zum Bewegen der Würfel durch mehrere Etagen und zum Herstellen der Etagen selbst komplizierte Einrichtungen und Antriebe erforderlich sind.

Es sind auch Kurzzeittrockner bekanntgeworden, bei denen die Zuckerwürfel mittels Hochfrequenz, d.h. im elektrischen Wechselfeld getrocknet werden, die jedoch sehr energieaufwendig sind und daher hohe Betrlebskosten verursachen und außerdem hohe Anlagekosten erfordern. Auch hierbei darf die Temperatur des zu erwärmenden Würfels nicht über 80⁰C betragen, weil die Trocknung von innen nach außen erfolgt und somit die Würfel die Behandlungstenperatur annehmen.

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Um die Zuckerwürfel mittels heißer Luft kurzzeitig und ohne Zwischenstapelung trocknen zu können, schlägt die Erfindung vor, daß die mit mehr als 1 % Feuchtigkeit geformten Zuckerwürfel mittels aus Düsen mit großer Geschwindigkeit senkrecht zur Unterlage der Würfel austretender Luftstrahlen von einer Temperatur über llo°C kurzzeitig beaufschlagt werden.

Hierbei wird die heiße Luft unter mäßigem Druck und hoher Geschwindigkeit durch gleichmäßig verteilte Düsen senkrecht auf die Würfel geführt. Dabei sind die Düsen mit geringen Abständen oberhalb der Würfel angeordnet, und erzeugen eine erzwungene Luftverteilung und ein gleichmäßiges, allseitiges Anströmen der Außenflächen der Würfel, wobei die Auflagefläche der Würfel ausgenommen ist. Zufolge des senkrechten Auftreffens des Behandlungsmittels auf die Würfel kann das Behandlungsmittel eine hohe Geschwindigkeit erhalten, weil hierbei die Würfel nicht fortgeblasen, sondern vielmehr durch den senkrechten Luftdruck fest auf ihre Unterlage gedrückt werden.

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Andererseits gestattet die große Luftgeschwindigkeit eine wesentlich höhere Temperatur, ohne dabei dem Zuckerwürfel zu schaden.

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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Heißlufttemperatur zwischen Ho und 22o° C betragen, wonach die Behandlungszeit nur zwischen einer und zwei Minuten beträgt. Ferner wird der apparative Aufwand für den Behandlungsapparat wesentlich verringert.

Das erfindungsgemäße Verfahren, das man auch als thermoair-shock bezeichnen kann, läßt sich wie folgt begründen. Der größte Teil des in den Zuckerwürfeln befindlichen Haftwassers ist als freies Wasser in den groben Poren des Würfels gelagert. Beim thermo-airshock, d.h. beim Auftreffen der heißen Luftdüsenstrahlen auf den Würfel wird zunächst das an der Oberfläche des Würfels befindliche Wasser in Dampf übergeführt, der den Würfel umhüllt. Die nachfolgenden heißen Düsenstrahlen fegen die an der Außenfläche des Würfels haftende Grenzschicht des gebildeten Dampfes durch Turbulenz hinweg, so daß sich keine sogenannte Dampfglocke um den Würfel bilden kann, womit die Außenfläche des Würfels immer dampffrei sind. Jetzt kann das im Würfel befindliche freie Wasser laufend an die Oberfläche gelangen, diese feucht halten und kühlen und dort von den nachfolgenden heißen Düsenstrahlen in Dampf übergeführt werden.

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Damit bleibt das Feuchtigkeitsgefälle zur Oberfläche der Würfel laufend erhalten. Außerdem läßt der thermoair-shock trotz der hohen Temperatur des Behandlungsmittels dem Zuckerwürfel keine Zeit sich zu erwärmen, weil der Würfel nur relativ kurze Zeit im Bereich der Düsenstrahlen verweilt, und zwar bis er seine für die Verpackung zulässige Restfeuchte von o,3 bis o,5 % und damit seine erforderliche Festigkeit erreicht hat. Bekanntlich wird der Zuckerwürfel erst dann unzulässig warm, wenn keine Feuchtigkeit mehr in ihm enthalten ist und somit keine Feuchtigkeit mehr an die Oberfläche gelangen kann.

Da das erfindungsgemäße Verfahren dafür sorgt, daß sich der Zuckerwürfel nur so lange im Bereich der heißen Düsenstrahlen aufhält, bis er seine Restfeuchte erreicht hat, können keine schädigenden Wirkungen an dem Zuckerwürfel auftreten. Das erfindungsgemäße Problem ist demnach darin zu sehen, die Zeit zum Entfernen des Haftwassers bei Anwendung hoher Temperaturen und hoher Geschwindigkeit des WärmemLttels wesentlich zu verkürzen, ohne dabei die bekannten Nachteile bei Verwendung hoher Temperaturen und hoher Geschwindigkeit des WärraemitteLs für den Würfel in Kauf zu nehmen.

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Vermutlich werden durch den thermo-air-shock auch noch mechanische Vorgänge innerhalb des Gefüges des Würfelzuckers hervorgerufen. Es ist nämlich denkbar, daß das Haftwasser teilweise aus den groben Poren des Würfels mittels der heißen Strahlen herausgeblasen wird? eine Maßnahme, die nur bei lotrechter Beaufschlagung des Würfels möglich ist. Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Erfindung darin, daß die von einer Formmaschine auf ein endloses Band, in gleichmäßigen Abständen und Zwischenräumen abgelegten Formlinge in einem geschlossenen Gehäuse mit geringem Abstand unterhalb einer mit heißer Luft beaufschlagten Düsendecke geführt und die Abluft seitlich oder unterhalb des Bandes abgezogen wird. Dabei kann die Trocknungsluft in günstiger Weise thermisch ausgenutzt und die Abluft bis zur maximal zulässigen Sättigung gebracht werden, wenn das Gehäuse in mehrere Temperaturzonen unterteilt ist, wobei in Förderrichtung des Würfelzuckers gesehen, die Abluft der vorhergehenden Zone mit oder ohne Zwischenerwärmung in die nachfolgenden Zonen geleitet wird. Es ist auch denkbar die Düsenluft in jeder Zone getrennt umzuwälzen und dabei nur einen geringen Teil durch Frischluft zu ersetzen.

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Vorteilhaft wird mit einem Luftüfrerscteuß veaa 1© % gearbeitet, der laufend ctearefo Frisctoltifte ermeuiert. wird»

Erf indungs gemäß' kann sich im Anschluß am d?Ie Troekens trecke auch eine Kühlstrecke an schließe*! * in welcher die Kühlluft der Atmosphäre entnommen wird und ebenfalls mittels Düsenstrahlen auf die® Zuckerwürfel aufgegeben wird. Dabei kann, die sfefo hierbei erwärmte Luft für den weiteren Betriefo bar gemacht werden, so daß der thermische grad gesteigert wird.

Ein Ausführungsbeispiel des

ist in der Zeichnung schematisch dargestellt,, uaad? zwar zeigt

Abb. 1 einen Längsschnitt durch die gesamte Anlage,

Abb. 2 einen Schnitt gemäß Linie A-I i Abb. 1,

Abb. 3 eine vergrößerte Einzelheit aas. Abb. 4 eine Draufsicht auf Abb. 3,

Abb. 5 eine Unterteilung des GeMteses in·

mehrere Zonen mit einer gemeinsamen Luf ttasawäil zung^,

Abb. 6 eine Unterteilung des Gehäuses in

mehrere Zonen mit jeweils getrennter

, Luftumwälzung. Ö Q 9 S 5 0 / σ 4 ® 6

Nach Abb.l werden die Zuckerwürfel 1 in einer vereinfacht dargestellten Formmaschine 2 einzeln hergestellt und auf das Obertrum 4 eines Bandes 3 abgelegt. Das Band kann als geschlossenes Stahlplattenband oder als Siebplattenband od. dgl. ausgebildet sein. Vorteilhafter ist jedoch das geschlossene Stahlplattenband zufolge der günstigeren Luftführung, weil die Luft hierbei seitlich des Bandes abgeführt werden muß. Das Band 3 mit seinem Öbertrum 4 und dem Untertrum 5 wird von den Umlenkrollen 6 und 7 geführt, die in den Stützen 8 und 9 gelagert sind. Am Ende des Bandes 3 ist ebenfalls in vereinfachter Form die Packstation Io dargestellt. Das Behandlungsgehäuse 11 ist durch eine Düsendecke 12 und einem Bodenblech 13 in die Druckkammer 14 und dem Behandlungsraum 15 unterteilt. Das Obertrum 4,des Bandes 3 ist durch den Behandlungsraum 15 geführt und bildet somit unterhalb des Obertrumes noch den Rückluftkanal 16. Zur Belüftung der Zuckerwürfel 1 ist auf der Decke des Gehäuses 11 ein Umluftventilator 17 und ein Luftvorwärmer 18 angeordnet. . Die für die Belüftung der Zuckerwürfel benötigte Luft wird über die Frischluftstutzen 21, die in den Seitenwänden des Gehäuses 11 angeordnet sind, angesaugt und über eine am Bodenblech 13 des Gehäuses 11 angeschlossene Leitung- 2o dem Ventilator 17 zugeführt.

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Von dort gelangt die Luft über den Luftvorwärmer 18 und der Leitung 19 in den Druckraum 14 des Gehäuses 11..Die sich im Druckraum 14 gleichmäßig verteilende Heißluft tritt nun durch die Düsen 23 der Düsendecke 12 als Düsenstrahl 24 mit hoher Geschwindigkeit aus und trifft auf die Oberfläche der Zuckerwürfel 1 auf, die mit geringem Abstand unterhalb der Decke 12 hinweggeführt werden. Damit die Heißluft nicht unzulässig hoch mit Feuchtigkeit übersättigt wird, ist am Ventilator 17 vor dem Luvo 18, also auf der Druckseite des Ventilator ein Austrittsstutzen 22 angeordnet, durch den vorteilhafterweise immer Io % der Umluftmenge abgeführt wird. Die gleiche Menge von Io % wird sodann durch die Prischluftstutzen 21 wieder angesaugt· Damit ist gewährleistet, daß sich während des Umwälzbetriebes der Heißluft keine Übersättigung der Heißluft einstellt. In den Leitungen 2o, 21, 22 sind Regelorgane eingebaut, die für eine einwandfreie Luftführung Sorge tragen.

Die Längsreihen- 25 der Düsenöffnungen 23 in der Düsendecke 12 sind gegenüber der Längskante des Gehäuses unter einem spitzen Winkel versetzt. Diese Anordnung sorgt für eine einwandfreie gleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Zuckerwürfel 1.

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Der aus den Düsenöffntingen 23 austretende Strahl erweitert sich In Richtung auf die Zuckerwürfel. Bei runden Düsen 23 erreicht der Düsenkegel 24 in der Nähe der Würfelzuckeroberfläche einen Durchmesser,, der in Abb. 3 mit 26 bezeichnet ist. Die Abstände der einzelnen Düsen 23 voneinander sind so gewählt,, daß diese Durchmesser 26 sich gegeneinander überschneiden_t wie Abb. 4 deutlich erkennen laßt«. ,

Die Formmaschine 2 arbeitet mit einem bestimmten vorgeschriebenen Takt. Die Geschwindigkeit des Bandes 3 muß diesem Takt genau angepaßt sein« Die Lange des Gehäuses 11 richtet sich nach dem Feuchtigkeitsgehalt der zu· behandelnden Zuckerwürfel, der Temperatur der Heißluft und der Bandgeschwindigkeit« Die Temperatur der aus den Düsen; austretenden Heißluftstrahlen; 24 kann zwischen lla und 2og° C betragen und eine Luftgescfewindigkeit bis zu 5o m/, sek aufweisen« Vbrtellhafterwelse wdurdi jedoch mJLfc einer Ltif tgeschwindigfcelLt:- zwischen: ZS und 3fo m/ sek und einer Luffctemperafccur zwischen IiSo und¹ 16©^Q<£ ge— arbeitet_t weil sich bei dieser Melücftumg die g£Ertstilg;ste thermische Behandlung; dear Zuckexwurfel erg;aß:·

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Zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades der Gesamtanlage kann auch mit einem sogenannten Stufenumluftbetrieb gearbeitet werden. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 11 mittels der Trennwände 3o und 31 in drei Zonen 27, 28 und 29 unterteilt» Jeder Zone ist ein gesonderter Ventilator 32 bis 34 und Luftvorwärmer 35 bis 37 zugeordnet. Die erforderliche Frischluft wird über einen Stutzen 38 und der Leitung 39 dem ersten Ventilator 32 zugeführt. Die Abluft entweicht durch den Stutzen 4o der am Ende der Anlage angeordnet ist.

Die Luftführung gemäß Abb. 5 ist folgende: Die vom Ventilator 32 angesaugte Frischluft wird im Luftvorwärmer 35 erwärmt und durch die Leitung 41 in die Druckkammer 14 der Zone 27 eingeführt. Die ausgenutzte Heißluft wird sodann aus dem Rückluftkanal 16 mittels der Leitung 42 abgesaugt und über dem Ventilator 33 und dem Luftvorwärmer 36 durch die Leitung 43 der Zone 28 zugeführt. Von hier aus wird die ausgenutzte Luft sodann über die Leitung 44, Ventilator 34, Luftvorwärmer 37 und Leitung 45 der Zone 29 und sodann nach weiterer Ausnutzung in der Zone 29 über eine Leitung 46 wieder dem Ventilator 32 zugeführt. Während der Umwälzung der Luft wird laufend ein geringer Teil der Luft aus dem Stutzen 4o entnommen und die gleiche Menge durcti

den Frischluftstutzen 38 ergänzt. 009850/CU06

Vorteilhafterweise liegt diese Lufterneuerung bei Io % der Gesamtumluftmenge.

Mit der Schaltung gemäß Abb. 5 ist auch eine stufenweise Erwärmung der Zuckerwürfel möglich· Zu diesem Zweck werden die Luftvorwärmer 36 und 47 ganz oder teilweise abgeschaltet. In diesem Falle ergibt sich folgende Luftführung;

Die mittels der Leitung 39 angesaugte Luft wird im Luftvorwärmer 35 beispielsweise auf l8o°C aufgewärmt. Nach Ausnutzung hat diese Luft nur noch 15o°C und wird mit dieser Temperatur durch die Leitung 42 angesaugt und zufolge der Abschaltung des Luftvorwärmers 36 mit diesen 15o° C in die zweite Zone 28 eingeführt. Aus dem Rückluftkanal 16 der Zone 28 verläßt die Abluft den Kanal mit einer Temperatur von 13o°C und wird mit dieser gleichen Temperatur in die Zone 29 eingeleitet. Hier hat nun die Abluft nach Ausnutzung eine Temperatur von Ho C erreicht und gelangt über die Leitung 46 mit dieser Temperatur wieder zum Ventilator 32 zurück· Nun 1st es auch denkbar, die Stufenerwärmung so vorzunehmen, daß der Zuckerwürfel in der Zone 27 mit einer geringeren Temperatur als in der Zone 28 erwärmt wird und die Zone 29 wieder die gleiche Temperatur, wie die Zone 27 aufweist.

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Diese Maßnahme gewährleistet mit Sicherheit, daß die »it großer Feuchtigkeit in die Zone 27 eingeführten Zuckerwürfel 1 an der Oberfläche nicht verkrusten können.

Abb. 6 zeigt ebenfalls die Unterteilung des Gehäuses 11 in drei Zonen 27 bis 29, jedoch mit dem Unterschied, daß jeder Zone ein gesonderter Luftumlauf zugeordnet ist. Hierbei zeigt jede Zone eine gesonderte Saugleitung 5o bis 52 bzw. gesonderte Frischluftleitungen 47 bis 49. Auch ist jeder Zone eine gesonderte Abluftleitung 53 bis 55 zugeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel wieder, wie in Abb. 1 vor den Luftvorwärmern 35 bis 37 angeordnet sind. Auch bei dieser Anordnung wird aus den Stutzen 53 bis 55 nur soviel Luft abgelassen, wie durch die Stutzen 47 bis 49 neu zugeführt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 6 kann die letzte Zone 29 auch als Kühlstrecke benutzt werden. Zu diesem Zweck wird der Luftvorwärmer 37 ausgeschaltet und durch den Frischluftstutzen 49 soviel atmosphärische Luft angesaugt, wie zur Behandlung, d*h. zur Kühlung der Zuckerwürfel 1 erforderlich ist.

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Zu diesem Zweck ist ein nicht dargestellter Abluftstutzen erforderlich, der ähnlich wie der Stutzen 4o in Abb. 5 angeordnet ist. Bei diesem Kühlprozeß wird dann soviel Frischluft angesaugt, wie Abluft abgegeben wird. Die angewärmte Abluft kann sodann für den weiteren Betrieb ausgenutzt werden, beispielsweise derart, daß sie in der ersten Zone 27 wieder dem Wärmeprozeß zugeführt wird.

Die Erfindung ist nicht an die dargestellten Ausführungsbeispiele gebunden, vielmehr ist auch jede andere Schaltung denkbar, um die Zuckerwürfel in thermisch günstigster Welse zu behandeln.

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Claims

P atentansprüche

1. Verfahren zum Entfernen des Haftwassers bei Zuckerwürfeln in einem Heißluftstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die mit mehr als 1 % Feuchtigkeit geformten Zuckerwürfel mittels aus Düsen mit großer Geschwindigkeit senkrecht zur Unterlage der Würfel austretenden Luftstrahlen von einer Temperatur über llo°C kurzzeitig beaufschlagt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welcher die Zuckerwürfel von einer Formmaschine auf ein endloses'Band in gleichmäßigen Abständen und Zwischenräumen abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuckerwürfel in einem geschlossenen Gehäuse mit geringem Abstand unterhalb einer mit heißer Luft beaufschlagten Düsendecke zur Packstation geführt sind und die Abluft seitlich oder unterhalb des Bandes abgezogen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmaschine und die Packstation außerhalb des geschlossenen Gehäuses angeordnet sind.

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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem in mehrere Temperaturzohen unterteilten Gehäuse in Förderrichtung der Zuckerwürfel gesehen, die Abluft der vorhergehenden Zone mit oder ohne Zwischenerwärmung in die nachfolgende Zone geleitet wird.

5»· Verfahren nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Zone die Düsenluft·getrennt umgewälzt und nur ein geringer Teil erneuert wird·

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Anschluß an die Trockenstrecke eine Kühlstrecke anschließt, in welcher die Kühlluft ebenfalls mittels Düsenstrahlen auf den Zuckerwürfel aufgegeben wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenlängsreihen in der Düsendecke gegenüber der Bandlängsachse unter einem spitzen Winkel angeordnet sind.

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