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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von sofortlös-1 hohen Produkten
Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Herstellung von besonders
schnell und einfach in Flüssigkeiten löslichen oder aufnehmbaren Trockenprodukten
insbesondere Nahrungs- und Genussmitteln als Ausgangsstoffen,! die bei der Behand,ungstemperatur
flüssige und feste Eestandteile gemischt miteinander in Form von Lösungen Dispersionen,
Pasten oder dergleichen enthalten Nach einem älteren Verfahren, das in der belgischen
Fatentschrift 686 560 beschrieben ist, wird ein sofortlösliches Produkt, insbesondere
Trockenpulver, aus flüssigkeits haltigen Ausgangsmaterialien dadurch erhalten, dass
man das zu trocknende Gut auf einem festen porösen Träger anordnet und von unten
nach oben durch den porösen Träger und durch das zu trocknende Gut ein gasförmiges
Trocknungsmittel leitete Arbeitet man mit einer Flüssigkeit als Ausgangsmater.ial.,
dann bildet sich zunächst oberhalb des porösen Trägers eine dispergierte Flüssigkeitsschicht
aus die nach einiger Zeit von unten beginnend zu einer porösen Masse erstarrt, die
bei weiterer Durchströmung mit dem Trocknungsgas durch und durch tlocltnetO Das
dabei anfallende Material zeichnet sich durch hervorragende und verbesserte Eigenschaften
gegenüber
bekannten vergleichbaren Produkten aus Bei der weiteren
Bearbeitung dieses Trocknungsverfahrens hat sich heraus -, gestellt, dass gelegentlich
Schwierigkeiten auftreten können So kann es geschehen dass bei der Erstarrungsphase
die Struktur der auf den: Träger erstarrenden Schicht derart un regelmässig ausgebildet
wird5 das eine gleichmässige ein heitliche Trocknung aller Bereiche der auf dem
Träger angeordneten Masse schwierig wird. oder mit einem zusätzlichen Arbeits- und
Energieaufwand verbunden ist. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass es eine. Reihe
von Ausgangsmaterie Mien gibt die sich nach dem bekannten Verfahren nur schwer in
eine dispergierte mit dem Trocknungsgas durch und durch vermischte Masse versetzen
lassen so dass auch hier zusätzlicher Arbeitsaufwand notwendig ist, um das Ziel
des Verfahrens zu erreichen Die vorliegende erfindung baut auf neuen Erkenntnissen
auf die beim Trocknen eines flüssigkeitshaltigen Ausgangsgutes in einer porösen
Schicht auf einem porösen Träger erhalten worden sind: und erfasst dadurch in einfacher
Weise auch alle die Fälle, die bisher vielleicht Schwierigkeiten bereitet haben.
Das neue Verfahren erwitert darüber hinaus die Möglichkeiten, die schon mit dem
genannten älteren Verfahren gegeben sind und führt dabei zu Trockenprodukten, die
denen des älteren Verfahrens noch überlegen sind Das neue erfindungsgemässe Verfahren
zur Herstellung von sofortlöslichen trockenprodukten aus einem feuchten bis flüssigen
Ausgangsmaterial unter Verwendung eines entfeuchteten gasförmigen Trocknungsmittels
ist dementsprehend dadurch gekennzeichnet, dass man das Ausgangsmaterial
in
einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden dünnen, gasdurchlässigen Schichten auf einen
gasdurch lässigen, porösen Träger aufbringt, durch die darauf aufgebrachten Schichten
des zu trocknenden Materials einen vorzugsweise von der Seite des Materials her
den porösen Träger durchströmenden Trockengasstrom leitet und dabei das Aufbringen
des Materials derart regelt, dass jeweils die zuvor aufgebrachte Schicht wenigstens
soweit vorgetrocknet ist, dass sie als poröser Träger für die neu auf zubringende
Schicht dient, und dass das Material nach dem Auftragen de letzten Schicht in einer
Endtrocknung bis zur gewünschten Restfeuchtigkeit getrocknet wird Das neue Verfahren
unterscheidet sich von dem äLteren Verfahren in wesentlichen Punkten Ein wesentliches
Merkmal des neuen Verfahrens ist der sichere Aufbau einer durch und durch porösen,
gasdurchlässigen Schicht des zu trocknenden Materials Hierdurch wird sichergestellt,
dass das Trocknungsgas während des gesamten Verfahrenzeitraumes alle Bereiche des
zu trocknenden Gutes gleichmässig erreicht und dort die gewünschte Trocknungswirkung
hervorruft. Der Aufbau der porösen Schicht gelingt dadurch dass man das zu trocknende,
flüssigkeitshaltige Material in unten Einzelschichten unter Teiltrocknung mit dem
Trockengasstrom auf den porösen Träger aufbringt und mit diesem Ausgangsmaterial
nach und nach die Gesamtschichtstärke des zu trocknenden Gutes aufbaut Die jeweils
frisch aufgebrachte Schicht wird so weit vorgetrocknet, dass sie eine ausreichende
mechanische Festigkeit gewinnt, um ihrerseits als Träger und poröse, Plüssigkeit
aufsaugende Umterlage.
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für die nächste Schicht des aufzubringenden Gutes zu dienen Durch
den be-im Verfahren eintretenden Flüssigkeitsentzung und insbesondere durch das
scbichtweise Aufbringen des zu
trocknenden Materials gelingt es,
eine Verklebung der Materialschichten zu einer undurchlässigen geschlossenen Schicht
zu verhindern. Das Ergebnis des erfindungsgemäßen Handelns ist somit die ausbildung
einer Vielzahl von dünnen, aufeinander aufgebauten Schichten, die wie ein feinstes
poriges Gewebe den Träger überziehen und den Durchtritt des Trocknungsgesstromes
gestatten Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren getrockneten Materialien fallen
in pul.verförmiger oder grobkörniger, poröser Form an und lassen sich durch Zugabe
von Flüssigkeiten sofort wieder zu Lösungen, Suspensionen oder breiartigen Massen
auflösen, ohne daß dabei eine Verklebung von einzelnen Teilchen stattfindet. Darüber
hinaus sind in den so getrockneten Materialien sämtliche natürlichen Eigenschaften
des Ausgangsmaterials erhalten geblieben.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor
allem darin zu sehen, daß bei der Trocknung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
das Aroma des AusgSngsmaterials praktisch völlig erhalten bleibt Dies ist wohl dadurch
zu erklären, daß ein evtl. verflüchtigtes Aroma durch die tieferliegenden Schichten
des auf den Träger aufgebrachten Materials wieder adsorbiert wird. Hinsichtlich
der Art der zu trocknenden Ausgangsmaterialien ist die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen
Verfahrens praktisch unbegrenzt. Es können Lösungen oder Dispersionen mit einem
Feststoffgehalt von ca. 1 bis 90% sowie auch breiartige Massen und Schäume getrocknet
werden.
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Die besondere Bedeutung des erfindungsgemäßen Verfahrens Wiegt in
der Trocknung von Mahrungs- und Genussmitteln, wie Milchprodukten, z.B. Mil.ch selbst
und Joghurt, Früchten und Fruchtsäften, beispielsweise Bananen und Orangensaft Gemüsebreien,
Kartoffelbrei, Kaffee, Tee in gelöster Form sowie auch Lösungen von Zucker, Glukose
und Melasse. Andererseits
können auch Lösungen oder Dispersionen
von Chemikalien getrocknet werden. Flüssigkeiten und Dispersionen können in besonderen
Fällen vor dem Auf bringen auch mit einem Gas dispergiert und in dieser Form auf
den Träger aufgebracht werden, Erfindungsgemäss ist es bevorzugt das zu trocknende
Ausgangsmaterial intermittierend in dünnen Schichten mit gleichzeitigen und/oder
dazwischen liegenden Trocknungsphasen aufzutragen, d. h. das Verfahren derart stufenweise
zu gestalten, dass sich an eine Phase des AuStragens einer dünnen Schicht des zu
trocknenden Materials eine Troeknungsphase zur ausreichenden Verfestigung der aufgetragenen
Schicht anschliesstD Dieses Vorgehen ist nicht zwingend notwendig. Bei einer ausreichend
langsamen Beschickung des Trägers mit zu trocknendem Material und gleichzeitig kontinuierlicher
Führung des Trockengases kann auch ein stufenloses Arbeiter. ermöglicht werden Für
das vorher geschilderte Arbeiten in aufeinanderfolgenden Stufen von Beschichtung
und Trocknung ergeben sich aber zahlreiche erhebliche Vorteile0 Der Strom des Trocken
gases kann bei der intermittierenden Be.adung ebenfalls absatzweise oder vorzugsweise
kontinuierlich geführt werden0 Das Auf tragen des zu trocknenden Materi-als auf
den Trager kann au verschiedene Weise erfolgen, wobei jedoch darauf zu achten ist7
dass das bereits auf dem trager befindliche vorgetrocknete Gut durch das Aufbringen
von weiterem Gut nicht zusammengedrückt wird, d. h. das Aufbringen des Gutes wird
vorzugsweise im wesentlichen' drucklos oder mit einem zu vernachlässigenden Druck
erfolgen. Beim der Schicht -ist auch darauf zu achten, dass- die aufgetragene Schicht
noch ausreichend porös ist, um den Trocknung dienencen Gasstrom durch die Schicht
durchströmen zu lassen.
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Das zu trocknende Material kann auf den Träger bzw.
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die vorgetrockneten Schichten, beispielsweise aufgestrichen" oder
unter Verwendung von mit dem zu trocknenden Material beladenen Walzen aufgetragen
werden, dabei die Walze selbst vorzugsweise in einer feinen rasterförmigen Anordnung
mit dein zu trocknenden Material beladen ist Eine besonders bevorzugte Auf bringungsart
ist das AufSprühen des zu trocknenden Materials auf den Träger, Hierzu können Düsen
verwendet werden, die zweckmässigerweise in einem Abstand von 0,5 bis 15 m, vorzugsweise
2 bis 5 m, vom porösen Träger angeordnet sind0 Das Auf sprühen gewährleistet eine
gleichmässige Verteilung und gute Dosierung des auf den Träger aufzubringenden Materials,
Im erfindungsgemässen Verfahren sind die einzelnen aufgetragenen Schichten so dünn,
dass niemals die Gefahr eines Verklebens und damit Verschliessens der Poren besteht3
Die Dicke der Einzelschichten ist der physikalischen B-eschaffenheit des jeweiligen
Ausgangsmaterials anzupassen, In der Rege ist sie nicht stärker als höchstens 1
mm, wobei die'Schichtstärke im allgemeinen im Bereich von 20 bis 500/u n vorzugsweise
50 bis 200µ liegt, Die nächste Schicht wird erst nach dem ausreichenden Vortrocknen
der vorher aurgebrachten Schicht aufgetragen Die Gut partikel der einzelnen Schichten
agglomerieren beim Trocken aneinander Es erfolgt somit beim Trocknen zugleich ein
Instantisieren durch Agglomeration und poröse Granulation,und es fällt am Verfahrensende
ein Trocken produkt an, das sich leicht zu einzelnen agglomerierten Granulatkörpern
mit Instantcharakter auseinanderbröcke,Ln oder pulverisierten lässt. Die Struktur
der Teilchen des neuen Verfahrens unterscheidet. sich deutlich von der eines aufgeblähten
Zerstaubungstroclsnungspulvers und auch von
der eines gefriergetrockneten
Pulvers0 Das neue Material zeichnet sich durch eine besonders hohe Bereitschaft
aus Wasser wiederaufzunehmen und sich gegebenenfalls darin zu lösen, soweit lösliche
Bestandteile vorliegen Von dieser Erscheinung wird schon während des Verfahrens
sinnvoll Gebrauch gemacht. Im intermittierenden Verfahren mit dem abwechselnden
Stufen der Beschichtung und der Vortrocknung wirkt die auf dem Träger bereits vorliegende
angetrocknete Masse gegenüber der in der nächsten Be schichtungsstufe aufgebrachten
feuchten Masse wie eine Art Löschpapier, das die Feuchtigkeit aus der frisch aufgebrachten
Schicht ansaugt und damit zu einer raschen mechanischen Verfestigung dieser Schicht
in poröser Struktur beiträgt0 Der ausreichende Verfestigungsgrad einer gerade vorher
aufgebrachten neuen Schicht des zu trocknenden Gutes lässt sich durch manuelle oder
visuelle Ermittlungen leicht feststellen. Bei zahlreichen Materialien kündigt er
sich durch ein "Glitzern" der neu gebildeten -Oberfläche an, so dass die Abstimmung
der einzelnen Verfahrens zyklen aufeinander ohne Schwierigkeit möglich ist. In dem
Verfahren können diese Stufen des Aufbringens und Trocknens solange wiederholt werden
bis allgemeine Überlegungen einen Abbruch des Schichtaufbauens wünschenswert erscheinen
lassen, Ein Beispiel. hierfür kann sein. dass die Gasdurchlässigkeit der immer stärker
werdenden Schicht des Trocknungsgutes zu stark abnimmt oder dass die TrocknungsgeschlsindigReit
zurückgeht. Es hat sich gezeigt, dass man durch den schichtweisen Aufbau des Materials
bis zu Materialst1iPken von caO Ioo mm kommen kann, wobei damit aber keine Begrenzung
nach oben gegeben sein soll, In der Regel arbeitet man mit Schicht stärken von ca,
5 bis zu 25 mmO
Das hier geschilderte neue Verfahren unterscheidet
sich von dem in der belgischen Patentschrift beschriebenen Verfahren in einer bevorzugten
Ausführungsform weiterhin dadurch, dass erfindungsgemäss jetzt der Trockengasstrom
wenigstens bei der Teiltrocknung von der Seite der jeweils frisch aufgetragenen
feuchten Schicht her durch das zu trocknende Gut geleitet wird Ordnet man den porösen
Träger er horizontal an, was im allgemeinen zweckträssig ist, dann kann das zu trocknende
Gut in dünnen Schichten- an der Oberseite des Trägers aufgetragen, insbesondere
aufgesprüht, und der trockene Gasstrom gleichzeitig im Parallelstrom von oben nach
unten durch das Material und den Träger geführt werden0 Hierdurch gelingt eine besonders
gleichmässige Trocknung der .Gesamtschicht0 Möglicherweise hängt das damit zusammen,
dass die tieferliegenden Schichten durch die immer wieder frisch aufgesprühten Materialien
stets neu befeuchtet werden und sich die Feuchtigkeit innerhalb der gesamten Schicht
im wesentlichen gleichmässig verteilt Ein weiterer Vorteil dieser Verfahrensführung.
liegt darin, dass während der Stufe des Aufsprühens des zu trocknenden Materials
f.eine Gutpartikel mit Sicherheit auf den Träger getragen werden Das Austragen oder
Mitreissen feiner Gutpartikel in andere Teile der Apparatur wird vermieden, da die
unteren Schichten des Trockengutes zusammen mit dem porösen Träger eine Fi,lterlitrkung
auf. das Gas ausüben Die kontinuierliche Gasführung von der Seite der-feuchten Schicht
her ist aber nicht notwendig und kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
auch durch eine umw gekehrte Gasführung ersetzt werden0 Bevorzugt ist die umgekehrte
Gasführung beispielsweise bei der Endtrocknung0 alkan kann dann etwa mitgerissene
Gutpartikel dadurch wieder ausfiltern, dass man das Gas anschliessend in einem anderen
Bereich
von der Seite der aufgebrachten Schicht her durch die Gutschicht leitet Dies hat
noch den Vorteil dass die feinen Gutpartikel die poröse Granulatbildung auf.der
zu trocknenden Gutschicht fördern.
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Es hat sich beim Arbeiten nach der Erfindung in der Fraxis gezeigt,
dass man einen Arbeitsrhythmus mit rascher Folge der Verfahrensschritte aufbauen
kann0 So kann man z. B.
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1/2 bis 1 Minute Sprühen und dabei eine Schicht von etwa 0,1 bis 0,3
mm Stärke aufbauen, die dann anschliessend in etwa S bis 3 3 Minuten oder weniger
soweit-getrocknet wird, dass eine neue Sprühschicht aufgebracht werden kanne sind
dann genügend Schichten übereinander aufgebaut, dann kann das vorgetrocknete Material
in der Endtrocknungsstufe bis zur gewünschten Endfeuchtigkeit, das ist unter Umständen
die notwendige Restfeuchtigkeit, getrocknet und dann gegebenenfalls zerkleinert
werden0 Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das zu
trocknende Material in mehreren dünnen Schichten mit gleichzeitiger und/oder dazwischen
liegender Vortrocknung auf den Träger aufgebracht und dann einer schärferen und/oder
längeren Zwischentrocknung mit einem Trockengasstrom unterworfen, bevor wieder neue
Schichten auf den Träger aufgetragen werden Wendet man diese Zwischentrocknung an,
dann wird ein Endprodukt mit einer besonders guten Löslichkeit erhalten, Auch kann
man beim intermittierten Verfahren mit den abwechseln den. Verrahrensschritten der
Beschichtung und der Vortrocknung den Zeitraum zwischen Zwei Beschichtungsphasen
verkürzen, da der Materialschicht dann in der Zwischentrocknung immer wieder grössere
Feuchtigkeitsmengen entzogen werden Man kann auf diese Weise auch grössere Gesamtschichten
erhalten Der
Trockengasstrom wird bei der Zwischentrocknung vorteil
hafterweise von der Schichtseite her durch das zu trocknende Material und den porösen
Träger geführt. Hierdurch wird, wie schon bei der Vortrocknung erwähnt, eine besonders
gleichmässige Trocknung der Materialschichten gewährleistet Die Zwischentrocknung
führt man zweckmässigerweise innerhalb einer gleichen Zeitspanne durch wie sie für
das Auftragen und die Vortrocknung der einzelnen Materialschichten zwischen zwei
Zwischentrocknungen erforderlich ist0 Diese Arbeitsweise eignet sich besonders zur
kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens Die Vor- oder Teiltrocknung,
gegebenenfalls in Verbindung mit der Zwischentrocknung, kann auch als lo Haupttrocknung
und die rd- oder Schlusstrocknung als 2 Haupttrocknung bezeichnet werden Die Einleitung
des Verfahrens, d.h. das Aufbringen der ersten Gutschicht auf den porösen Träger
kann durch eine einfache Massnahme besonders gefördert werden die nicht nur die
gewünschte vert die textilartige Granulatstruktur in dem Trockengut sicherstellt,
sondern auch ein unerzMnschtes Ankleben der Masse an dem Trägerband verhindert.
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Hierzu wird auf den noch unbeladenen porösen Träger einfach eine dünne
Schicht des vorher getrockneten Gutes aufgestreut und das erste feuchte Material
dann in dünner Schicht darauf aufgetragen.
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Bezüglich der sonstigen Einzelheiten des Verfahrens kann auf die genannte
Veröffentlichung des älteren Verfahrens verwiesen werden, das den Ausgangspunkt
für die vorliegende Erfindung darstellte. So wird es auch erfindungsgewäss bevorzugt,
als porösen Träger ein Gewebe, Gewirke oder Vlies aus Monofilen oder Multifilen
und zwar vorzugsweise aus
synthetischen Monofilen oder Multifilen
einzusetzen Beispiele für ein geeignetes poröses Trägermaterial sind Flächengebilde
in beliebiger Weh oder Wirkart aus snthetischen Monofilen oder Multifilen, wie Polyäthylen
fäden oder Fäden aus Polystyrol, PVC, Polyester, Polyamiden oder Polyvinylchlorid,
Es wird hieraurch die optimale Erftillung der verschiedenen Wünsche an den porösen
Trägern sichergestellt, namlich einerseits ausreichende mechanische Festigkeit verbunden
mit gleichzeitiger ausreichender Porosität und Gasdurchlässigkeit Ganz besondere
Bedeutung hat die Verwendung der Träger aus multifilen und insbesondere aus monofilen
Materialien» weil hierdurch das Verkleben des Trägers mit dem zu trocknenden Gute
mit fast völliger Sicherheit ausgeschaltet werden kann Das ist für ein kontinuierliches
grosstechnisches Verfahren natürlich von erheblicher Bedeutung. Das rasche Erstarren
des zu trocknenden Gutes wenigstens in dünner Schicht auf diesen Trägern führt dazu,
dass bezüglich der Poren grösse keine sehr engen Grenzen gegeben sind Es ist lediglich
zuzusehen, dass das Trägermaterial in der C.nfangsstufe des Verfahrens eine ausreichende
Tragfähigkeit und Filterwirkung für das aufgebrachte Gut besitzt Als Trockengasstrom
wird zweckmässigerweise ein scharf vorgetrockneter Gasstrom eingesetzt, wobei man
Inertgase wie reinen Stickstoff oder C02 verwenden kann, die zweck mässig einen
so niedrigen Feuchtigkeitsgehalt wie 0,02 bis 0,01 g/m³, entsprechend einem Taupunkt
von -72 bs -76°C aufweisen. Für oxydationsempfindliches Gut sollte Zweckmässig ein
Inertgas verwendet werden, dessen Reinheitsgrad frei von Sauerstoff 99,99 % beträgt
Als Trocknung mittel fttr nicht oxydationsanfälliges Gut lässt sich vor teilhaft
reinen zweckmäsig feinst filtrierte Luft benutzen Im Verlauf der Verfahrensausführung
wird das
Inertgas mit Feuchtigkeit beladen und durch Adsorber wieder
entfeuchtet.
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Auch im erfindungsgemäßen Verfahren kann zunächst beim Aufbau der
Schicht mit einem Trocknungsmittel gearbeitet werden, das einen vergleichsweise
höheren Feuchtigkeitsgehalt besitzt, während das scharf getrocknete Gas erst, zur
vollständigen Austrocknung der aufgebauten Nasse, d. h.
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in der Endtrocknung, verwendet wird. Die Gasgeschwindigkeit ergibt
sich sehr weitgehend aus den gewählten sonstiger Verfahrensbedingungen. Durch Arbeiten
bei erhöhten Drucken kann man die durch die zu trocknende Schicht gepresste Gasmenge
erhöhen Selbstverständlich bedarf es im erfindungsgemäßen Verfahren einer Kontrolle
derart, daß die trocknenden Schichten, insbesondere in der Anfangsstufe ihrer Entstehung,
nicht zu undurchlässigen Schichten zusammengepresst werden. Normalenweise wird das
Verfahren nach der Erfindung unter geringem Druck, etwa einem Gasdruck von 50 bis
500 mm Wassersäule, durchgeführt.
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Die Höhe der Gastemperatur hängt von der Empfindlichkeit des zu trocknenden
Gutes ab. Im allgemeinen arbeitet n:an bei Gastemperaturen unterhalb 80°C, vorzugsweise
ca 5 bis Bei temperaturemfindlichen Materialien kommen Temperaturen bis eta 350C
zur Anwendung Die Gastemperatur kann in den einzelnen Stufen verschieden seino Für
die Vortrocknung verwendet man zweckmässigerweise ein Gas mit einer Temperatur von
ca 10 bis 60°C, vorzugsweise ca. 20 bis 25°C, und einer relativen Feuchtigkeit von
maximal 30%, vorzugsweise 2 bis 20%. Wegen der starken Wasserverdampfung bei der
Vo-,-trocknung erreicht die
Temperatur des zu trocknenden Gutes
im allgemeinen ne die Temperatur des Gases, mit der es eingeführt wird Dies ist
besonders dann der Fall, wenn das Gas von der Seite der aufgetragenen Schicht her
durch das zu trocknende Gut und den Träger geführt wird0 Wird das Auftragen der
einzelnen Schichten und die Vortrocknung durch eine Zwischentrocknung unterbrochen»
dann wird für die Zwischentrocknung zweckmässigerweise ein Trockengas mit einer
Temperatur von 20 bis 50°C, vorzugsweise 25 bis 300C, und einer relativen Feuchtigkeit
von maximal 20 * vorzugsweise 2 bis 15 %, verwendet. Bei der Endtrocknung kommt
zweckmässigerweise ein Gas mit einer Temperatur von ceO 15 bis 300C, vorzugsweise
18 bis 20°C, und einer relativen Feuchtigkeit von 0,5 bis höchstens 5 % zur Anwendung
Im einzelnen werden die zur Anwendung kommenden Temperaturen und Feuchtigkeitsgehalte
des Trocknungsgases je nach der Empfindlichkeit des zu trocknenden Materials und
der Art und Dauer der einzelnen Verfahrensstufen gewählt Bei geeigneter Abstimmung
der übrigen Verfahrens bedingungen kann der von der Endtrocknung kommende Gasstrom
nach einer gegebenenfalls vorhergehenden Erwärmung zur Vortrocknung weiterverwendet
werden Ist eine Zwischentrocknungsstufe vorgesehen, so kann das Trockengas vor de
Verwendung für die Vortrocknung auch noch für die Zwischentrocknung ausgenützt werden0
Die Entfeuchtung des mit Feuchtigkeit beladenen Trocknungsgas es kann dann in der
in dem genannten älteren Schutzrecht geschilderten Weise erfolgen, Entsprechendes
gilt für die chemische Aufarbeitung des Trocknungsgases. Zur Entfeuchtung von als
Trocknungsgas verwendetem Inertgas wird vorzugsweise Silikagel verwendet, das teilweise
mit einwertigem
Kupfe-rchlorid getränkt ist Das einwertige Kupfer
bindet Sauerstoffspuren, die iröglicherweise durch das zu trocknende Material eingeführt
werden können. Die Regenerierung erfolgt dann durch Erwärmung in Gegenwert von Wasserstoff.
Die technische Durchführung des neuen Verfahrens macht eine kontinuierliche Verfahrensführung
wunschenswert Man kann ohne Schwierigleiten das intermittierend arbeitende Verfahren
kentinuierlich gestalten Ein Beispiel hierfür sei im folgenden geschildert: Der
poröse Trager wird als ein endloses umlaufendes Förderband ausgestaltet, das auch
durch eine endlose ununterbrochene Reihe umlauf ender Siebrahmen ersetzt sein kann
Über Wenigstens einen Bereich, nicht aber über der gesamten Oberfläche des umlaufenden
Trägers, wird dann wenigstens eine Aufgabevorrichtung für das zu trocknende Gut,
beispielsweise also eine entsprechende Sprühvorrichtung, angeordnet. Im Verfahrensbetrieb
wird die Fördergeschwindigkeit des umlaufenden Trägerbandes oder der Siebrahmen
unter Abstimmung auf die in der Zeiteinheit durch die Aufgabevorrichtung abgegebene
Materialmenge so eingestellt, dass die jeweils als letzte obere Schicht aufgesprühte
Masse erst dann wieder unter der Aufgabevorrichtung ankommt, wenn sie den Antrocknungszustand
erreicht hat, der die Aurgabe einer neuen Schicht as zu trocknenden Ausgangsmaterials
gestattet, Man kann statt dessen zum gleichen Zweck auch eine Aufgabevorrichtung
beweglich über einem ortsfesten oder nur mit einer geringen Vorschubgeschwindigkeit
umlaufenden Träger anordnen und die Aufgabevorrichtung wahrend-des Aufgeben des
zu trocknenden Gutes unter gleichzeitigem Durchströmen mit dem Trockengas umlaufen
lassen oder hin und her bewegen, od.er man verwendet mehrere an verschiedenen Stellen
befindliche Düsen,
die intermittierend auf sprühen. Bei der hin-
und hergehenden Bewegung der Sprühvorrichtung ist zu berücksichtigen.
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dass sich im Bereich der Umkehrstellen der Zeitraum verkürzt, der
zwischen dem Besprühen des Trägers mit zl:ei aufeinanderfolgenden Schichten liegt
Eine Umkehr der Strömungsrichtung des -Trocknungsgasstrcn:es kann in einfacher Weise
dadurch erzielt werden, dass man das Förderband oder das Endlosband aus Siebbodenrahmen
durch mehrere Kammern leitet, welche in unterschiedlicher Richtung von dem Trocknungsgas
durchströmt werden Man kann also beispielsweise in einer ersten Aufgabekairmer bei
einem horizontal angeordneten Träger das zu trocknende Ausgangsmaterial von oben
aufsprühen und gleichzeitig oder unmitelbar anschliessend, vorzugsweise in der gleichen
Kammer, lurch einen von oben nach unten gerichteten Gasstrcm eine Fixierung und
Antrocknung der frisch aufgestrühten Schicht auf der porösen Unterlage bewirken.
Das derart behandelte Stück des Trägerbandes bzw der entsprechende Siebboden rahmen,
wird dann in eine oder mehrere zusätzliche Trocknungs kammern eingeführt, in denen
das Trocknungsgas in umgekehrter Strömungsrichtung geführt Ist. Hier wird diC angetrocknete
Schicht von unten nach oben durchströmt Gewünschtenfalls kann diese Umkehr wiederholt
werden» bis schliesslich der entsprechende Abschnitt des Trägerbandes bzw der entsprechende
Siebbodenrahmen wieder der gleichen oder einen anderen Aufgabevorrichtung für eine
neue Schicht des zu trocknenden Gutes zugeführt wird Selbstverständlich kann man
die Führung der Trockengasströme durch die jewelligen Trocknungskammern so miteinander
verbinden, dass eine optimale Ausnutzung der Trocknungskapazität des Gases erreicht
wird. Man kann also beispielsweise den Gasstrom im Gegenstrom zu der Bewegungsrichtung
des endlosen Tragers
durch die einzelnen Kam!r,ern leiten Es empfiehlt
sich im allgemeinen, das Material nach der Vortrocknung oder nach der Zwischentrocknung
vom porösen Trager abzulösen und die Endtrocknung, gegebenenfalls in dickeren Schichten,
auf mindestens einem anderen gesdurchlässigen Träger, insbesondere einem. Siebboden,
durchzuführen Dies empfiehlt sich deshalb, weil der Schicht höhe auf dem porösen
Träger je nach Art des zu trocknenden Materials mehr oder weniger enge Grenzen gesetzt
sind und das Material nach dem Erstarren auf dem porösen Träger nur noch relativ
wenig FeuchtigReit an das Gas abgibt, so dass dieses nur eine geringe Sättigungszunahme
erfährt.
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Die Endtrocknung nimmt im allgemeinen auch erheblich mehr Zeit in
Anspruch, so dass es von Vorteil ist, den porösen Träger wieder zur erneuten Aufnahme
von zu trockn-endem Material freizumachen Normalerweise haftet das Material nach
der Vor- bzw. Zwischentrocknung verhältnismässig fest am porösen. Träger Das Ablösen
erfolgt in vorsichtiger Weise, da das feinporige Material vor der Endtrocknung noch
plastisch verformbar ist und durch eine starke Verformung seine Löslichkeitseigens
chaften ver3 leren kann Wird als poröser Trager ein flexibles Materials beispielsweise
ein Gel;ebe, verwendet, dann kann das Ablösen des Materials in einfacher Weise dadurch
erfolgen, dass man den Träger, vorzugsweise in schneller Folge, verforirit, insbesondere
entspannt und wieder spannt Es gibt aber auch noch weitere vorteilhafte Möglichkeiten
das Material vom Träger abzulösen, worauf später eingegangen wird Im folgenden wird
eine besonders bevorzugte Durchfb1hrungsart des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben,
wobei die hierin beschriebenen einzelnen Merkmale der Erfindung
jeweils
für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein
können0 Erste Stufe (Auftragen des Materials und Teil- oder Vortrocknung). Von einer
Höhe von 1 bis 15 m, vorzugsweise 2 bis 5 m, wird mit Hilfe von Düsen ein flüssiges
oder pastenförmiges Produkt mit 1 bis 90 % Trockensubstanz im Gleichstrom mit einem
vorgetrockneten Gas mit einer Temperatur von ca, 20 bis 2500 und einer relativen
Feuchte von ca, lo bis 20 % in sehr dünnen, porösen Schichten auf eine siebartige
Unterlage gesprühte Jeweils nach Erreichen einer gewünschten Schichtstärke von ca,
5o bis 500µ wird das Versprühen des Materials unter Aufrechterhaltung des Gasstromes
solange ausgesetzt» bis der in diesem Augenblick vorhandene Feuchtigkeitsgehalt
des Gutes um ca 20 bis 40 ffi verringert ist» worauf erneut aufgesprüht wird0 Zweite
Stufe (Zwischentrocknung) Nach mehrmaligem Aufsprühen und Vortrocknen wird die Feuchtigkeit
der Gutschicht mit Hilfe eines bis zu einer relativen Feuchtigkeit von ca 5 bis
15 % getrockneten Gases mit einer Temperatur von ca, 20 bis 30°C oder weniger um
etwa weitere 5 bis lo % verringert0 Die Stufe 2 wird etwa innerhalb des gleichen
Zeitraumes wie die Stufe 1 durchgeführt0 In der Folge werden die erste Stufe und
die zweite Stufe dann abwechselnd solange wiederholt, bis die Schicht auf der Unterlage
eine vorbestimmte Endschichthöhe von maximal ca 0,1 m erreicht hat0 Dritte Stufe
(Endtrocknung). Mit einem noch höher entfeuchteten-Gas mit einer relativen Feuchte
von ca 0,5 bis 5 % und einer Temperatur von ca. 8 bis 20°C wird die
Schlusstrocknung
bis zu der gewünschten Endfeuchtigielt des Produktes durchgeführt0 Vorteilhafterweise
wird das nach der Zwischentrocknung erhaltene Material vor der Endtrocknung von
dem porösen Träger abgenommen und auß einem besonderen Träger, beispielsweise auf
einer siebartigen Unterlage oder auf Fingerwalzen bis zu Schichten von caO 4 Metern
gelagert Das Trockengas wird in dieser Stufe vorzugsweise von unten nach oben durch
das zu trocknende Material hindurchgeführt. Diese Strömungsrichtung ist besonders
für eine kontinuierliche Trocknung geeignet, weil hierbei das dem porösen Träger
am nächsten liegende Material vollständig getrocknet und weggeführt werden kann,
auch wenn die oberen Schichten des Materials noch feucht sind0 Die Trocknungszeit
in dieser Stufe hangt von der Trockenbarkeit des Materials ab und kann bei hygroskopischen
Materialien bis zu lco Stunden und mehr dauern.
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Die Abstufung der Gasfeuchtigkeit kann in der oben keschriebenen Verfahrensweise
auch anders erfolgen, zB-, in der ersten Stufe 15 %, in der zweiten Stufe lo ß und,
in der dritten Stufe 2 bis 5 %. Es kann. auch mit niederen, ähnlich abgestuften
Temperaturen gearbeitet werden0 Jede Stufe kann einen eigenen Temperaturkreislauf
haben. Je nach Art des zu trocknenden Materials kann in der ersten und zweiten Stufe
auch mit einer höheren Gas temperatur z. B. bis 60°C, gearbeitet werden Insbesondere
in der ersten Stufe vermeidet die grosse Wasserverdampfung infolge der Verdampfungskälte,
dass das Produkt dieselben Temperaturen erreicht, wie das Gas0
Bei
bevorzugten Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist
der poröse Träger. verschiebbar und/oder um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert
und mit einer Ablösevorrichtung für das vorgetrocknete Gut,versehen Für die Endtrocknung
ist dann mindestens ein Siebboden vorgesehen. Eine geeignete Ablesevorrichtung wird
von abhebbaren oder abschwenkbarcn siebartigen Gewebelagen oder -platten gebildet.
die auf den porösen Trager gelegt sind und eine Maschenweite haben, die grösser
als die Porengrösse des Trägers ist, vorzugsweise im Bereich von ca, 1,5 bis lo
mm liegt Beim Abheben oder Abschwenken der Gewebelagen vom Träger wird das vorgetrocknete
Material vom porösen Träger abgelöst Von den Gewebelagen selbst lässt sich das Material
leicht ablösen» da die Bindung zwischen den Gewebelagen und dem Material wegen der
groben Maschenweite der Gewebelagen verhältnismässig schwach ist. Für die schon
erwähnte Möglichkeit der Verformung eines flexiblen Trägers kann ein von zueinander
bewegbaren Rahmenteilen gehaltener Träger verwendet werden Werden die Rahmenteile
zueinander und voneinander weg bewegt, dann wird der poröse Träger entspannt und
wieder gespannt, wobei sich das Material vom Träger löst In einigen Fällen, besonders
dann» wenn vor dem Ablösen die Materialseite des porösen Trägers nach unten eist,
kann an der der Materialseite gegenüberliegenden Seite des Trägers eine Rüttelvorrichtung,
vorzugsweise ein in Schwingung versetzbares Gitter angeordnet sein Die Rüttelvorrichtung
schlägt dann gegen den Träger und löst hierbei das Material vom Träger ab Als Träger
wird auch in dIesem Falle vorzugsweise ein engmaschiges Gewebe ver-' wendet. Allgemein
werden Gewebe mit einer Maschenweite von ca 0,005 bis 1 mm bevorzugte
Eine,sehr
vorteilhafte Form von Endtrocknern weist in einem Abstand über ihrem Siebboden einen
Zwischenträger auf, der von parallel zueinander gelagerten Fingerwalzen gebildet
wird, obei die Finger benachbarter Walzen gegeneinander versetzt und so lang sind,
dass sie ineinander greifen, Beim Drehen der Walzen wird das daraufliegende Gut
zerkleinert und gleichzeitig dem cder den darunterliegenden Siebböden zugeführt0
Bei einer einfachen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
ist in einem vorzugsweise zylinderischen Trockner ein aus flexiblem Material bestehender,
um eine horizontale Achse schwenkbar gelagerter poröser Träger angeordnet, der von
einem System von stabförmigen Rahmenteilen, die in Richtung zueinander und voneinander
weg belegbar sind, gehalten wird Unterhalb des Trägers sind als Endtrockner jeweils
in einem Abstand übereinander mindestens zwei Siebböden angeordnet, deren oberer
vorzugsweise mit einer Rütteleinrichturg versehen ist, während an den unteren eine
Gutabführeinrichtung angeschlossen ist Der Raum unter dem unteren Siebboden ist
mit einer in den Raum über dem oberen Siebboden oder dem porösen Träger führenden
Überführungsleitung für Pulver verbunden, Gaseintrittsöffnungen sind unter und gegebenenfalls
auch über dem unteren Siebboden und Gasaustrittsöffnungen über dem porösen Träger
vorgesehen0 Bei dieser Vorrichtung strömt das Gas also stets von unten nach oben0
Soll das vorgetrocknete Material von dem porösen Träger abgelöst und auf die Siebböden
gebracht werden, dann wird der poröse Träger um ca 180° um seine horizontale Achse
geschwenkt, worauf das Material vom Träger durch Entspannen und ruckartiges Spannen
des Trägers abgelöst wird0 Das vorgetrocknete Material füllt
dann
in Form von verhältnismässig grossen Brocken auf den oberen Siebboden und zerfällt
auf-diesem langsam während des Trocknens, wobei das Feingut durch den Siebboden
hindurch auf den unteren Siebboden rieselt, von dem es dann abgezogen wird0 Dieser
Rieselvorgang wird durch kurzzeitiges Rütteln des oberen Siebbodens gefördert0 Die
Maschenweite des unteren Siebbodens ist so gehalten, dass weniger erwünschtes Feinstgut
durch den Siebboden hindurch nach unten gelangt, von wo es dann, vorzugsweise pneumatisch,
der Materialschicht auf dem porösen Träger oder dem oberen Siebboden wieder zugeführt
werden kann0 Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens wird ein in zwei übereinander angeordneten Ebenen umlaufender
Band-.
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trockner mit stets im wesentlichen in horizontaler Lage umlaufenden
porösen-Trägern, beispielsweise Siebrahmen" verwendet Zwischen den beiden Ebenen
des Bandtrockners ist mindestens eine nach unten gerichtete Düse zur Aufgabe des
zu trocknenden Materials auf den in der unteren Ebene befindlichen porosen Träger
angeordnet Der Bandtrockner ist von einem Gehause umgeben, in dem oberhalb der oberen
Bandebene Gaseintrittsöffnungen. und unterhalb der unteren Bandebene Gasaustrittsöffnungen
vorgesehen sind Somit strömt das Trocknungsgas in beiden Bandebenen von der Materialseite
her durch den porösen Träger, Die Gase in trittsöffnungen sind im Gehäuse vorzugsweise
im wesentlichen über die gesamte Länge des Bandtrockners verteiltQ An einer Umkehrstelle
des Bandtroclmers, zweckn:.ässigerweise an der Umkehrstelle, an der die einzelnen
porösen Träger, in Bewegungsrichtung des Bandes gesehen, von der oberen in die untere
Bandebene geführt werden, kann ein schacht-
-artiger Endtrockner
angeordnet sein Zur Übeführung des Materials von den einzelnen porösen Trägern in
den Endtrockner können die porösen Träger an der Umkehrstelle über den Endtrockner
bis um ca, 180° schwenkbar gelagert sein Zum Ablösen des Gutes vom Träger kann an
dessen Rückseite ein rhythmisch gegen den Träger schlagendes Gitter vorgesehen sein
Die einzelnen porösen Träger können auch mit den schon-erwähnten w'eitmaschigen
Gel;ebeplatten belegt sein die durch eine über dem Endtrockner ange ordnete Abhebevorrichtung
über den Endtrockner schüenkbar sind, Bei einer anderen Ausführungsform ist in einem
Trceknergehäuse ein sich im wesentlichen über dessen gesamten Querschnitt erstreckender»
gegebenenfalls in Segmente aufgeteilter Zwischenboden angeordnet, der um eine horizontale
Achse, gegebenenfalls um mehrere horizontale Segmentachsen, schwenkbar gelagert
ist, Der Zwischenboden weist eine luftundurchlässige Zwischenplatte bzw.
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Plattensegmente und in einem Abstand über und unter der Zwischenplatte
je einen porösen Träger bzw. Trägersegmente auf, Oberhalb de-s Zwischenbodens ist
mindestens eine nach unten gerichtete Gutzerstäubungsaüse angeordnet Unterhalb des
Zwischenbodens befindet sich der mindestens einen Siebboden aufweisende Endtrockner.
Gaseintrittsöfnungen sind oberhalb des Zwischenbodens vorzugsweise oberhalb der
Düsen, sowie unterhalb des unteren Siebbodens des Endtrockners vorgesehen0 Gasaustrittsöffnungen
befinden sich jeweils zwischen den beiden porösen Trägern und der Zwischenplatte
des Zwischenbodens. Bei dieser Ausführungsform strömt das Trocknungsgas .von der
Materials seite her durch die porösen Träger, Im Endtrockner verläuft der Gasstrom
von unten nach oben
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung von zwei Trockenvorrichtungen in Verbindung mit der
Zeichnung Es zeigen Figur leinen Längsschnitt durch einen Bandtrockner, Figur 2
einen Schnitt durch einen anderen Trockner und Figur 3 einen Querschnitt des Trockners
entlang der.
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Linie III - III nach Figur 2 Bei der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung
ist in einem tunnelartigen Gehäuse 1 aus Eisenblech oder Plastikmaterial ein in
zwei horizontalen Ebenen laufendes Förderband 2 angeordnet, das aus einzelnen stets
in horizontaler Lage bewegbaren als porös er Träger dienenden Siebrahmen 3 zusammengesetzt
ist Die Siebrahmen sind mit einem feinmaschigen Kunststoffgewebe bespannt. Über
der oberen Ebene des Förderbandes 2 wird durch ein gelochtes B2nd 4 ein Raum abgetrennt,
der eine gleichmässige Verteilung des im oberen Gehäuseteil zuströmenden Trocknungsgases
ermöglicht Unter der oberen Bandebene sind vier nach unten gerichtete Düsen 5 in
einem solchen Abstand voneinander angeoranet, dass sich die Sprühkegel nicht überschneiden,
sondern sogar noch einen von ihnen nicht erfassten Zwischenraum lassen Das von den
Düsen 5 verserühte, zu trocknende Gut 6 ist gleichmässig auf den porösen Trägern
3 verteilt An der Stirnseite des Gehauses 1 ist ein schachtartiger Endtrocner 7
angeordnet Im unteren Teil des Endtrockners 7 befinden sich vier übereinander angeordnete
Siebböden 8. Über dem obersten Siebboden ist ein Zwischenträger 9 befestigt, der
von mehreren ineinander greifenden Fingerwalzen gebildet wird0, Auf den
Fingerwalzen
lagert grobstückiges Material 10, das durch die Fingerwalzen zerkleinert und den
Siebboden 8 zugeführt wird Die porösen Träger 3 sind mit in der Zeichnung nicht
dargestellten Gewebeplatten aus weitmaschigem Gewebe belegt Am oberen Teil des Endtrockners
ist eine Abhebevorrichtung II für die Gewebeplatten angeordnet Mit Hilfe dieser
Abhebevorrichtung und den Gewebeplatten kann das auf den porösen Trägern gelagerte
Material von diesen abgelöst und in den Endtrockner überführt werden.
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An der dem Endtrockner 7 gegenüberliegenden Stirnseit.e des Gehäuses
1 ist unterhalb der unteren Bandebene eine Ga,saustrittsöffnung 12 und oberhalb
des gelochten Bandes 4 eine GaseintrittsörSnunN vorgesehen Eine weitere Gaseintrittsöffnung
14 befindet sich an der Unterseite des Endtrockners 7 unterhalb des untersten Siebbodens
8. Im Bereich der Abhebevorrichtung 11 befindet sich zumischen dem Endtrockner und
dem das Förderband 2 enthaltenden Teil des Gehäuses 1 eine Offnung 15 zum Einführen
des vorgetrockneten Materials in den Endtrockner und zum Überführen des aus dem
Endtrockner kommenden Trockengases in den über dem' Lcchband ),i befindlichen Raum
des Gehäuses 1 Unterhalb des untersten Siebbodens 8 ist im Endtrockner 7 eine Auslassöffnung
für das getrocknete Gut vorgesehen, die mit einer Abfüllvorrichtung 16 verbunden
ist0 Zur Durchführung der Trocknung wird durch die Einlassöffnungen 13 und 14 ein
standiger Gasstrom eingeführt wobei der durch Einlassöffnung 14 dem Endtrockner
7 zuge führte Gasstrom scharf vorgetrocknet ist und eine Temperatur von ca. 18 bis
20°C hat Dieser Gasstrom beträgt nur ca, 5 bis lo % des GesamtgasstromesO Der durch
die
Einlassöffnung 13 zugeführte Gasstrom hat eine höhere Temperatur
und ist weniger scharf getrocknet In dem das Förderband enthaltenden Gehäuseteil
strömt im gesamten Querschnitt das Trocknungsgas gleichmässig von oben nach unten
Die Düsen 5 versprühen kontinuierlich das zu trocknende Material auf die in der
unteren Bandebene befindlichen porösen Träger 2. Wenn eine einzelne Träger platte
unter der ersten Düse durchgeführt wird, wird auf diese Platte eine ca 100µ dicke
Schicht des zu trocknenden Materials aufgesprüht. Nach Verlassen des Sprühkegels
der ersten Düse wird das Material zunächst durch eine Zone geführt, in der es nicht
von einem Sprühkegel erfasst wird, sondern lediglich von dem Trockengas durchspült
wird, In dieser Zone trocknet die áufgesprühte Schicht solfeit, dass sie als Unterlage
für die durch die zweite Düse aufzusprühende Material schicht dienen kann Aufsprühen
und Vortrocknen wechseln sich dann solange ab, bis die einzelne Trägerplatte den
Umkehrpunkt des Förderbandes erreicht. fort wird die Platte in horizontaler Lage
in die obere Bandebene befördert, in der sie in der ganzen Bandlänge standig mit
dem Trockengas durchspült wird Diese Phase, in der sich die einzelne Platte in der
oberen Bandebene bewegte ist die Zwischentrocknung0 An dem beim Endtrockner 7 befindlichen
Umkehrpunkt des Förderbandes wird die Platte dann wieder in die untere Bandebene
bewegt, worauf sich.
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die Sprüh- und Vortrocknungsphasen erneut abwechseln, Wenn das zu
trocknende Material in einer Gesamtstärke von eta 2 bis lo cm auf dem porösen Träger
aufgesprUht ist, greift die Abhebevorrichtung 11 an den einzelnen Seite maschigen
Gewebeplatten auf den porösen Trägern an und schwenkt diese über den Endtrocliner
7, Hierbei löst sich das Material von der. weitmaschigen Gewebeplatte ab und fällt
auf
die Fingerwalzen des Zwis-chenbodens 9 Im Endtrockner wird das Material dann zerkleinert
und bis zur gewünschten Restfeuchte getrocknet Wenn bei dem in Figur 1 dargestellten
Trockner die Bandlange und die Oberfläche und Höhe des Endtrockners auf den Gutaurchsatz
entsprechend abgestimmt werden, kann man die Gasströme, hintereinander durch die
einzelnen Schichten führen, ohne dass besondere Trennwände im Trockner erforderlich
sind Strömt beispielsweise ein auf 5 % entfeuchtetes Gas mit einer Temperatur von
250 C in den über dem Lochband befindlichen Raum des Gehäuses 1 ein, und von dort
aus durch die auf der oberen Bandebene gelagerte Materialschicht, dann kommt es
In dem Zwischenraum zwischen der oberen und unteren Bandebene etwa mit einer Temperatur
von 20°C und einer Feuchtigkeit von 15 bis : 20 an.
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Der in den Figuren 2 und 3 dargestellte Trockner eist ein zylinderisches
Gehäuse 21 auf, an dessen oberem Ende eine Gaseintrittsöffnung 22 und unterhalb
dieser eine Lochplatte 23 zur Verteilung des Gases vorgesehen sind, Unterhalb der
Lochplatte 23 ist eine näch unten weisende eine Düse 24 angeordnet, die als rotierende
Düse ausgebildet ist Etwa in der Mitte des Gehäuses 21 erstreckt sich über den gesamten
Querschnitt des Gehauses ein kreisförmiger Züischenboden 25, der in einzelne Segmente
aufgeteilt ist, Der Zwischenboden besteht aus Plattensegmenten 26 und in einem Abstand
über und unter diesen Segmenten angeordneten porösen Trägersegmenten 27 und" 28
aus über einzelne Rahmen gespannten Geweben. Die einzelnen Segmente des Zwischenbodens
25 sind jeweils um 180° um horizontale Achsen 29 schwenkbar. Im Bereich der Zwischenraume
zwischen
den porösen Trägern 27 und 28 und der Platte 26 sind im Gehäuse 1 Gasaustrittsöffnungen
30 und 31 vorgesehen, wobei die Gasaustrittsöffnung 31 Zwischen der Platte 26 und
dem Träger 28 mit der Gaseinlassöffnung 22 im oberen Gehäuseteil verbunden ist.
Unterhalb des Zwischenbodens 25 befinden sich drei übereinander angeordnete Siebboden
32, die den Endtrocl;ner bilden, Mindestens der oberste Siebboden 32 ist als aufgekantete
Lochblende ausgebildet und mit einer Rüttelvorrichtung versehen, Durch gelegentliches
Rütteln werden die Zerkleinerung und der Siebvorgang gefördert, Unterhalb des.untersten
Siebbodens ist eine Gaszuführung 73 vorgesehen Bei dieser Vorrichtung strömt das
Gas kontinuierlich von unten ein, durch die drei Siebboden 32 hindurch und dann
durch den unter der Zwischenplatte 26 befindlichen porösen Träger 28 Vc-n dort wird-das
Gas dann durch die Öffnungen 31 und 22 in den oberen Gehäuseteil überführt und durch
den gelochten Boden 23 nach unten durch den porösen Träger 27 hindurchgeleitet,
worauf es die Vorrichtung bei 5o verlässt.
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Die Düse 24 sprüht intermittierend Sobald eine gewünschte Zwischenschichthöhe
erreicht ist, werden die Segmente des Zwischenbodens 25 um leo° gedreht Hierbei
kann das in Figur 3 gezeigte zentrisch angeordnete Segment zusammen mit einem anderen
Segment gedreht werden0 In der nunmehr nach unten weisenden Materialschicht erfolgt
jetzt die Zwischentrocknung, wobei gleichzeitig auf den zweiten jetzt oben liegenden
porösen Träger intermittierend Material. aufgesprüht wird Sobald die gewünschte
Endschichthöhe erreicht ist, werden die aus dem Gewebe bestehenden porösen Träger
27 bzw, 28 an der Unterseite,des Zwischenbodens durch bewegliebe Rahmenteile entspannt
und ruckartige wieder gespannte
Hierbei löst sich das Material
vom porösen Trager ab und fällt nach unten auf den oberen Siebboden» von dem e-s-
dann unter Zerkleinerung und völliger Trocknung zu den weiteren Siebböden nach unten
geführt wird Das Ablösen von poren Träger kann auch hier durch Aufstreuen von pulverisiertem
Trockengut auf den porösen Träger vor dem ersten Aufsprühen erleichtert werden0
Es sollte aber nicht zu viel Pulver aufgestreut werden, da-sich die zu trocknende
Gutschicht sonst unter Umständen bereits schon bei der Zwis chentrocknung ablösen
kann0 Die Erfindung ist nicht auf die beiden hier speziell-beschriebenen Ausführungsformen
von Trockenvorrichtungen und Verfahrensweisen beschränkt, sondern es sind eine Reihe
von Abänderungen möglich, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird
Bei der in Figur 1 beschriebenen Ausführungsform sind die Düsen so angeordnet» dass
es zwischen zwei Sprühkegeln der.in Längsrichtung des Bandes angeordneten Düsen
jeweils ein freier Zwischenraum bleibt, Die Düsen können aber auch so angeordnet
werden, dass sich die Sprühkegel berühren. Wenn nun die Düsen bei einer solchen
Anordnung ununterbrochen sprühen, gegebenenfalls bei einer verminderten Sprühleistung,
erfolgt die Vor- bzw. Teiltrocknung zusammen mit dem Aufsprühen. Die Phase der alleinigen
Vor- bzw Teiltrocknung zwischen zwei Aufsprühvorgängen fällt bei einer solchen Anordnung
wegO Es ist , auch möglich , die Düsen intermittierend sprühen zu lassen, und die
Vor- bzw. Teil trocknung zwischen zwei Sprühvorgängen stattSinden zu lassen, In
beiden Fällen wird dann in der oberen Bandebene» wie vorbeschrieben, die Zwischentrocknung
durchgeführt.
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Auch bei der für Figur 2 beschriebenen Verfahrensweise sind Variationen
möglich. Auch hier kann die Düse kontinuierlich sprühen, so daß der Aufsprühvorgang
und die Vertrocknung gleichzeitig vorgenommen werden und die reine Vortrocknung
zwischen den Sprühintervallen wegfällt Bevorzugt sind jedoch die zusammen mit den
Vorrichtungen beschriebenen Verfahrensweisen Allgemein variierbare Verfahrensbedingungen
sind die F]ächenausmasse des porösen Trägers, das Gesamtgasvo]umen, die Gastemperatur,
das Ausmass der Gasentfeuchtung, der Gesamtdruck und die Strömungsgeschwindigkeit
des Gases, die Gasdurchi"ässigkeit des porösen Trägers, beispielsweise die Maschenweite
der als poröser Träger verwendeten Gewebe, die Sprühleistung der Düsen und beim
Bandtrockner noch die Bandgeschwindigkeit selbst Durch einfache Abstimmung dieser
Variablen aufeinander ist es möglich, die günstigsten Trocknungsbedingungen für
jedes Ausgangsmaterial zu schaffen Die folgenden Beispiele zur Trocknung von Nahrungs-
und Genußmitteln zeigen die breite Anwendbarkeit -der Erfindung Beispiel 1 1 Kartoff)pür'ee:
Ein verhältnismässig trockener Brei von gekochten Kartoffeln, dem eine für den Genuß
ausreichende Menge an Milch und Gewürzen zugesetzt ist, wird in einer Trocknungskammer,
die von oben nach unten mit getrocknetem Stickstoff durchströmt ist, auf einen Siebrahmen
aufgesprüht. Die Siebfläche wird durch ein Tuch aus Polyäthylenmonofilen gebildet,
das zuvor mit einer dünnen Schicht eines Kartoffeltrockenproduktes beschichtet worden
war Es wird in einer Verfahrensstufe eine Schicht einer Dicke von 0,3 mm aufgesprüht,
Das Auf sprühen benötigt einen Zeitraum einer knappen Minute, Anschließend wird,
die Aufgabevorrichtung abgestellt und der Siebrahmen für 3 Minuten von oben nach
unten' mit getrocknetem
Stickstoff durchstült t. Scnr wird die
nächste Schicht des Kartoffelbreis wiederum in einer Schichtsstärke von etwa 0,3
mm aufgesprüht. Das Verfahren wird wiederholt, bis sich eine Gesamtschichtstärke
von ca 2o ere ergeben hat0 Daraufhin wird das Produkt noch für weitere 20 Minuten
von unten nach oben mit getrocknetem Stickstoff durch spült und dann von dem PoLiyäthylentuch
abgenommen Durch Zerbröseln wird ein krümeliges Produkt erhalten, das sich in Sekundenschnelle
in kaltem Wasser auflöst und dabei wieder einen Kartoffelbrei liefert, der im Geschmack
vol dem frisch hergestellten Produkt entspricht.
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Die folgenden Beispiele 2 bis 10 werden in dem kontinuierlich arbeitenden
Bandtrockner nach Figur 1 in der dort heschriebenen Arbeitsweise durchgeführt Beispiel
2 - Kaffee: 400 kg Kaffeextrakt mit 50 % Trockensubstanz werden stündlich durch
zwei rotierende Düsen in einer Tropfengrösse von ca, 20 bis 30 µ auf den kontinuierlich
unter den Lüsen vorbei bewegten porösen Träger aufgesprüht, wobei der Kaffeeextrakt
in einer Vielzahl von dünnen poröser Schichten mit einem stündlichen Zuwachs von
etwa 1,2 bis 2 mm au-'ge tragen wird0 Der Abstand zwischen den Düsen ist so gehalten,
dass jede von den Sprühkegeln nicht erfasste Flache der unteren Bandebene etwa gleich
gross ist' wie jede von einem Sprühkegel erfasste Fläche des porösen Trägers. Wenn
ein Kaffeepulver mit einer helleren Farbe gewL-nscht ist, dann kann der Kaffeextrakt
vor dem Versprühen mit einem Inertgas dispergiert werden oder es wird eine Düse
verwendet, die Inertgas ansaugt und hierbei eine Dispersion des Inertgases in dem
Kaffeextract bewirkt. Wird auf die Farbe des
Kaffees keinen besonderen
Wert gelegt und kann auch das Schüttgewicht schwer seine dann wird ohne eine Vordispersion
versprüht.
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Stündlich werden 50 000 m³ Inertgas mit einer Restfeuchtigkeit von
2 bis lo , und eier Eintrittstemperatur von 260% kontinuierlich von oren nach -unten
durch die obere und die untere Bandebene hindurchgeleitet. Hierbei kühlt sich das
Gas durch Verdampfungskühlung auf etwa 18,5°C ab und nimmt pro m³ etwa 4 g Wasser
auf.
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Der Feuchtigkeitsgehalt der feinporigen Kaffeeschicht auf dem porösen
Träger liegt nach der in der oberen Bandebene erfolgenden Zwischentrocknung bei
etwa 8 bis 10 %. Durch das Aufsprühen von neuem Kaffeextrakt erhöht er sich auf
etwa 15 bis 20 %. Während der zwischen zwei Sprühphasen erfolgenden Teiltrocknung
wird der Feuchtigkeitsgehalt dann auf etwa lo bis 15 % gesenkt Hierbei bewirkt die
Saugwirkung der feinporigen Kaffeeschicht zusammen mit dem von oben' nach unten
durch die Schicht strömende Trockengas jeweils eine im wesentlichen gleichmässige
Feuchtigkeitsverteilung in der Schicht Nach etwa 5 bis 10 Stunden beträgt die Gesamtschichthöhe
etwa lo cm Das Material wird dann im Anschluss an eine Zwischentrocknung in den
Endtrockner überführt, in dem es in einer Schichthöhe von einem Meter und n:ehr
gelagert wird Ohne Unterbrechung des Verfahrensablaufes wird auf die frei gewordenen
porösen Träger dann wieder Kaffeextrakt aufgesprüht
Der Endtrockner
wird mit dem gleichen Inertgas, jedoch in wesentlich geringerer Menge und mit einer
Feuchtigkeit von nur 0,5 bis 2 % entsprechend einem Taupunkt von 80°C bis -40°C,
von unten nach oben durchströmt. Die Temperatur dieses Gasstromes beträgt 18 bis
20°Co Der den Endtrockner verlassende Gasstrom wird mit dem Haupt gasstrom über
der oberen Bandebene vereinigt, Das Materis wird im Endtrockner also im Gegenstrom
getrocknet und solange gelagert, bis seine Feuchtigkeit auf etwa 3 % verringert
ist, was ca, 8 bis lo Stunden dauert, Im Endtrockner wird das Material auch bis
zur gewünschten Korngrösse zerkleinert und gesiebt. Im Anschluss an den Endtrockner
wird der getrocknete Kaffeextrakt dann unter Inertgas verpackt.
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Bei der Zerkleinerung entstehendes, zu feines Kaffeepulver wird über
einen Ventilator auf die untere oder obere Bandebene zurückgeführt. Auf die untere
Bandebene kann das feine Pulver als Pulvervorlage vor dem ersten Aufsprühen auf
den porösen Träger aufgebracht werden, was bei der Trocknung von Kaffeextrakt meistens
nicht notwendig ist0 Auf die obere Bandebene kann es zusammen mit dem Gasstrom aufgebracht
erden, wobei es die Trocknung und Granulatbildung des Materials fördert Die Instantlöslichkeit
des auf diese Weise gewonnenen Kaffeepulvers entspricht mindestens der von durch
Gefriertrocknung erhaltenem Kafneepulv-er Das Kaffeepulver hat einen seh hohen Gehalt
an Aromastoffen, da diese bei der erfindungsgemässen Trocknung nicht verloren gehen
bzw.
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zurückgewonnen werden müssen.
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Ohne wesentliche Änderung der Verfahrensbedingungen kann die oben
beschriebene Trocknung auch in der Trockenvor richtung nach Figur 2 und 3 durchgeführt
werden0
Beispiel 3 -Tee: In ähnlicher Weise wie in Beispiel 2 werden
stündlich 25o kg Teextrakt mit, einer Trockensubstanz von lo bis 2o ß versprüht.
Da der Teextrakt infolge seines geringeren Feststoffgehaltes etwa die gleiche Wassermenge
enthält wie die in Beispiel 2 beschriebenen 400 kg Kaffeextrakt, werden zur Auftrocknung
des Teextraktes wiederum etwa 50000 m³ pro Stunde entfeuchtetes Inertgas verwendet.
Der Teextrakt wird vor dem Versprühen intensiv mit Inertgas dispergiert, um ein
möglichst geringes Schüttgewicht des Teepulvers zu erreichen da ein geringes Schüttgewicht
die spätere Dosierung des Teepulvers bei der Herstellung von Tee erleitchert. Trotz
des geringeren Schüttgewichtes ist die Schichthöhe auf dem porösen Träger wegen
der geringeren Trockensubstanz des Teextraktes weniger hoch als bei Kaffee Die Verweilzeit
des Teematerials im Endtrockner beträgt ebenfalls etwa 8 bis lo Stunden, Beispiel
4 - Banane: 270 kg Bananenpulpe mit einem Trockengehalt von 25 % werden stündlich
versprüht. Dieses Material hat zwar eine grössere Hygroskopizität als Kaffee und
Tee doch wird die Trocknung durch den hohen Cel1'ulosegehalt des Materials geförsert.
Die Verweilzeit des Bananenmaterials im Endtrockner ist allerdings wesentlich höher
als bei den vorherigen Beispielen und liegt bei eta 48 bis Eo Stunde Das bei der
Absiebung im Endtrockner anfallende Feinmaterial wird jeweils vor dem ersten Aufsprühen
der Bananenpulpe' auf den porösen Trager als Pulvervorlage in die untere Bandebene
überführt,
Beispiel 5 - Apfelpürée: Auch bei mit Zucker versetztem
Apfelpüree kann trotz der grossen Hygroskopizität des Materials unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 eine Verdampfungs leistung von 200 1 Wasser pro Stunde
erreicht werden, Es werden daher 245 kg Apfelpürée mit einer Trockensubstanz von
18 % stündlich versprüht. Die Verweilzeit in der End trocknung beträgt ca 24 Stunden
Eine Pulvervorlage jeweils vor dem ersten Aufsprühen des ApSelpürees auf den porüsen
Träger ist zweckmässig Beispiel 6 - Orangen, Zitronen, Citruskonzentrate: Wegen
der enorm hohen Hygroskopizität dieser Produkte ist die Wasserverdampfung in diesem
Beispiel bei sonst im wesentlichen gleichen Bedingungen gegenüber Beispiel 1 geringer
und beträgt nur ca, loo 1 pro Stundec Sa cas Inertgas pro m3 dieselbe Feuchtigkeitsmenge
aufnehmen kann.
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werden dementsprechend auch nur 25 000 bis 30 000 m³ Inertgas pro
Stunde durch die Bandebene geführt Es werden stündlich 150 kg Orangensaft mit einer
Trockensubatanz von 12 ,% 108 kg Zitronensaft mit einer Trockensubstanz von 8% oder
260 kg Citruskonzentrate mit einer Trockensubstanz von 60 % versprüht Eine Pulvervorlage
jeweils vor dem ersten Aufsprühen ist zweckmässig. Die Endtrocknung dauert ca 120
Stunden und mehr0 Die Früchtepulver lassen sich sehr schnell wieder auflösen und
ergeben einen Fruchtsaft mit natürlichem Geschmack.
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Beispiel 7 - Kartofellpürée: Bei Kartoffelpürée ist die stündliche
Verdampfungsleistun bei sonst gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wesentlich
grösser. Es können etwa 400 1 Wasser stündlich verdampft werden0 Dementsprechend
wird stündlich auch eine grössere
Inertgasmenge durch die beiden
Bandebenen hindurchgeführt, Da man bei der Trocknung von Kartoffelpürée das Inertgas
mit einer Feuchtigkeitsmenge von 5 bis 6 g pro m³ pro Stunde beladen kanne werden
etwa 80 oco bis 9o 000 m3 Inertgas pro Stunde durchgesetzt. Versprüht werden stündlich
500 kg eines milchhaltigen Kartoffelpürées mit einer Trockensubstanz von 18 %. Die
Verweilzeit in der Endtrocknung betragt ca, 5 bis 6 Stunden. Eine Pulvervorlage
vor dem ersten Aufsprühen erübrigt sich0 Beispiel 8 - Spinat: Bei der Trocknung
von püriertem Spinat liegen die Verhältnisse ähnlich wie bei Kartoffelpürée. Es
werden stündlich 432 kg pürierter Spinat mit einer 'Trockensubstanz vcn 7,5 ;; versprüht.
Eine Pulvervorlage ist nicht erforderlich Beispiel 9 - konzentrierte Voll- oder
Magermilch: Eei diesen Erzeugnissen liegen die Verhältnisse ähnlich wie bei der
Trocknung von Kaffee und Tee, Stündlich werden 340 kg Vollmilchkonzentrat mit einer
Trockensubstanz von 40 % oder 524 kg Magermilchkonzentrat mit einer Trockensubstanz
von 6o % versprüht. Die Endtrocknung beansprucht nur 2 Stunden Eine Pulvervorlage
jeweils vor dem ersten Aufsprühen ist zweckmässig In ähnlicher Weise wie Kaffee-
und Teextrakte können auch Extrakte aus Hopfendo1den getrocknet werden Aus solchen
Extrakten erhaltene Pulver sind wertvolle Ausgangsmaterialien für die Bierherstellung
Beispiel
lo - Pektin-Zuckermischung: Ein Pektinextrakt mit einer Trockensubstanz von 60 %
Zucker und etwa 1,2 ß an hoch verestertem Pektin (Methoxylgehalt 9 bis 12 %, bezogen
auf Galakturonsäure wird in ähnlicher Weise wie bei den obigen Beispielen versprüht
und getrocknet, wobei eine sofortlösliche Pektin-Zuckermischung erhalten wird. Als
Trocknungsgas kann bei diesem Beispiel auch trockene Luft verwendet werden0 Sofern
der Zuckergehalt des hergestellten Trockenrektins für eine spätere Verwendung z.
B. zur Herstellung von Marmelade, nicht ausreicht, kann das Trockenpektin vor der
Verpackung noch mit der gewünschten Menge an gewöhnlichem Zucker versetzt werden.
Die in diesem Beispiel hergestellte Pektin-Zuckermischung ist dem bekannten Gelierzucker
aus mittel-verestertem Pektin in ihren Geliereigenschaften weit überlegen.
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Weitere Beispiele für Nahrungsmittel, die mit Vorteil ge trecknet
werden können, sind Vollei, Eigelb und Eiweiss.