DE2013934B2 - Verfahren zum verpacken kleiner fluessigkeitsmengen und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens - Google Patents

Description

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einer zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungs- Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in

gemäßen Lösung, vorteilhaft, das Ausbringen der Fig. 3,

gefrorenen Flüssigkeitsmengen aus der Säule des Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 3, und zwar

Kühlmittels durch eine HilfsStrömung im Kühlmittel eines abgeänderten Ausführungsbeispieles,

zu unterstützen. 5 Fig. 6 einen Querschnitt in vertikaler Richtung

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durch- einer Vorrichtung nach F i g. 5.

führen des erfindungsgemäßen Verfahrens weist ein Gemäß Fig. 1 weist eine Vorrichtung zur Hersenkrechtes Rohr (Kolonne) auf, das das Kühlmittel stellung von Eis ein Rohr oder eine Kolonne auf, die enthält, ferner eine am unteren Ende des Rohres aus einem wärme-isolierten vertikalen Glasrohr beangeordnete Düse zur Abgabe der Flüssigkeitstropfen io steht, das einen Durchmesser von etwa 10 cm und und eine Überlaufvorrichtung zum Entfernen der im eine Höhe von ungefähr 2,4 m hat und mit einem Rohr nach oben schwimmenden Kugeln und zwei mit Gemisch von 1,1,1-Trichloräthan (ungefähr 60%>) diesen Kugeln beschickte parallele, benachbarte Be- und η-Hexan (ungefähr 40 °/o) mit einem spezifischen schichtungswalzen, deren eine in das Hüllmaterial Gewicht von 1,09 bei — 25° C gefüllt ist. Eine Vereintaucht und im wesentlichen in axialer Richtung 15 dampferspule 2 eines Kühlsystems weist einen Konangeordnete Vertiefungen aufweist und deren andere densationsteil 3 auf, und ist innerhalb der Wandung eine schneckenförmige Nut aufweist, wobei die ge- der Kolonne 1 angeordnet, wo sie in das Gemisch frorenen Kugeln dem Spalt zwischen den Walzen von eintaucht. Der Kondensationsteil wird mit Freon-22 oben zugeführt werden. Dieser Vorrichtung ist betrieben und ist für eine Leistung von 1 PS ausgezweckmäßigerweise ein Flüssigkeitsbehälter und ein 20 legt. Das Kühlsystem hält die Temperatur des GeTank mit Verdampfungsspulen zugeordnet, wobei misches in dem Rohr im wesentlichen auf — 25° C eine Hilfsströmung von einer mit einer Pumpe ver- konstant,
sehenen Zulaufvorrichtung erzeugt wird. Wasser mit einem Gehalt von IV2 % Glyzerin wird

Zum Durchführen des Verfahrens wird zweck- in Tropfen durch eine Düse oder ein Ansatzrohr von mäßigerweise in als solcher bekannter Weise ein 25 ungefähr 1,2 mm Durchmesser von der Sohle der Kühlmittel benutzt, das nicht nur auf Grund seiner Kolonne 1 her unter Überdruck gegen den Druck der geeignet gewählten Viskosität die Entstehung von Mischung zugeführt. Zu diesem Zwecke wird das unerwünschten Turbulenzen in den einzelnen Teil- Wasser aus einem Tank 6 der ungefähr 3,35 m obermengen der abzupackenden Flüssigkeit unterbindet halb der Sohle angeordnet ist zugeführt. Ein Nadelbzw, minimalisiert, sondern das darüber hinaus eine 30 ventil 7 steuert den Zufluß des Wassers in der Kowesentliche größere Dichte als die abzupackende lonne 1, wobei der Durchsatz mittels eines gebräuch-Flüssigkeit selbst aufweist, wodurch sowohl große liehen Strömungsmessers 8 gemessen wird. Die Durchlauf geschwindigkeit der einzelnen abzupacken- Düse 5 ist in einem Block 9 eingeschraubt, so daß sie den Teilmengen der Flüssigkeit durch das Kühlmittel, ersetzt werden kann. Dieser Block kann auf eine als auch ein weitestgehend luftfreier Flüssigkeitsinhalt 35 Temperatur von ungefähr 50° C mittels eines kleinen in der luftdicht verschlossenen Verkapselung erzielt elektrischen Heizgerätes 10 gehalten werden, so daß wird. das Wasser in der Düse nicht gefrieren kann. Das

Mit den vorstehend beschriebenen Walzen ist ein Heizelement kann auch dazu verwendet werden, um

großer Ausstoß an gleichförmig kugelig geformten zu Beginn des Betriebes Wasser in der Düse 5 nach

Kapseln konstanten Durchmessers erreichbar. 40 einer Betriebspause der Vorrichtung aufzutauen.

Da am Ende dieses Arbeitsganges die einzelnen zu Weiterhin ist ein Absperrventil 11 in dem Block 9 Eiskugeln eingefrorenen Flüssigkeitsmengen wieder angeordnet, so daß die Düse entfernt werden kann, schmelzen, wird als Endprodukt jeweils eine luft- ohne daß die Kolonne entleert wird. Infolge ihres dicht verschlossene, leicht zu öffnende Kapsel mit geringeren spezifischen Gewichtes steigen die Wasserflüssigem Inhalt erzielt. 45 tropfen, die aus der Düse 5 austreten, durch das

Die Substanz für die zwischen den beiden Walzen Gemisch in der Kolonne 1 auf und gefrieren zu Eisvorgenommene Beschichtung kann in an sich be- kugeln 12. Diese Eiskugeln gelangen in eine Uberkannter Weise ein synthetisches Material oder ein laufvorrichtung 13 am oberen Rand der Säule 1 und natürliches Wachs sein, beispielsweise Paraffin oder werden mittels eines zweiten Umlaufsystems entfernt, plastisches Kunststoffmaterial oder aber auch eine 5° Im vorliegenden Fall wird das Gemisch der Lösungs-Mischung aus beiden. Dieses Material bildet auf den mittel in einem Tank 14 mit Wärmetauscher auf zunächst noch gefrorenen Flüssigkeitsmengen einen ungefähr — 30° C abgekühlt. Das Kühlen wird mitzusammenhängenden gleichmäßigen Überzug, der tels einer zweiten Verdampferspule 15 durchgeführt, unter Ausbildung eines aufreißbaren oder aufbrech- die von der Kondensationseinheit 3 gespeist wird, baren versiegelten Behälters erstarrt bzw. gegebenen- 55 Das abgekühlte Lösungsmittelgemisch wird aus dem falls ausgehärtet wird. In gleicher Weise kann die Tank 14 mittels einer Pumpe 16 entnommen, durch Substanz für die Beschichtung aber auch als Lösung, ein Filter 17 geleitet, um gefrorene Wasserteilchen zu als Suspension oder als Emulsion bzw. in geschmol- entfernen und an der Stelle 18 dem oberen Ende der zener Form aufgebracht werden. Kolonne 1 zugeführt. Das Gemisch fließt über die

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs- 60 überlaufvorrichtung 13, die einen Hahn 19 aufweist,

beispiels gemäß der Zeichnung näher erläutert. Dabei in einen kleinen oben liegenden Flüssigkeitsbehälter

zeigt 20, der mit dem Tank 14 verbunden ist. Die Eis-

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrich- kugeln 12 werden aus der Kolonne 1 über die Leitung zur Herstellung kleiner Eiskugeln, rung 13 mit dem Lösungsmittelgemisch transportiert

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Vor- 65 und in einem Sammelbecken21 oberhalb des oben

richtung zur Beschichtung dieser Kugeln mit Wachs, angeordneten Flüssigkeitsbehälters 20 zurückgehal-

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Teil der Vorrich- ten. Die Eiskugeln werden periodisch von Zeit zu

tung der F i g. 2, Zeit aus dem Sammelbecken 21 entfernt und in

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einem Tiefkühlteil, das auf einer Temperatur von tels kontinuierlich zirkulierender kalter trockener — 20° C gehalten wird, ausgefroren. Luft unterhalb des Gefrierpunktes gehalten ist. Auf

Die Durchmesser der so hergestellten Eiskugeln diese Weise wird ein Verstopfen der Röhre 38 durch stimmen überein und betragen ungefähr 6,0 mm, angehäufte Eisteilchen wirksam verhindert. Von der wenn der Innendurchmesser der Düse ungefähr 5 Sohle der Röhre aus werden die Kugeln zu den 1,2 mm beträgt. Eiskugeln von kleinerem oder grö- Walzei 22, 24 für die Beschichtung transportiert, und ßerem Durchmesser werden mittels Düsen von klei- zwar mittels einer rotierenden Scheibe 39, die auf nerem oder weiterem Durchmesser erhalten, der im einem Ring angeordnete Löcher 40 aufweist, allgemeinen im Bereich von 1,0 bis 1,5 mm liegt. Die Kugeln fallen der Reihe nach in die Löcher,

Sobald die Eiskugeln ausgehärtet sind, werden sie io werden jedoch durch eine fest angeordnete Platte 41 zu einer in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Vorrich- an dem gleichzeitigen Hindurchfallen durch die tung gebracht in der sie mit Wachs beschichtet wer- Löcher gehindert. Die Kugeln fallen von der Scheibe den. Die Vorrichtung zum Beschichten weist eine 39 in die schneckenförmige Nut der Walze 24 an der Walze 22 auf, mit einem Durchmesser von etwa Stelle 42, an der die Platte 41 nicht weitergeführt ist. 10 cm und einer Länge von etwa 7,5 cm. Die Walze 15 Sobald eine beschichtete Eiskugel 12 am Ende der weist niedrige Rillen in axialer Richtung auf und schneckenförmigen Nut angelangt ist, fällt sie über taucht in ein beheiztes Bad 23 aus heißem geschmol- eine Uberlaufkante 36 oder entlang einer Führung in zenem Wachs. Die Vorrichtung weist weiterhin eine eine niedrige Rinne 37, durch welche über Einlaßzweite Walze 24 von etwa 7,5 cm Durchmesser und öffnungen 57 kaltes Wasser fließt. Wie in der Zeichetwa 7,5 cm Breite mit einer schraubenförmigen bzw. 20 nung dargestellt ist, kann eine zweite Rinne 59 anschneckenförmigen Nut von halbkreisförmigem Quer- geordnet sein, zu der die Eiskugeln über eine Rinne schnitt auf, die den Eiskugeln angepaßt ist. In pas- 60 gelangen. Die Eiskugeln werden schließlich über sender Weise hat die schneckenförmige Nut einen eine weitere Rinne 61 gesammelt und gespeichert, Durchmesser von ungefähr 8 mm und erstreckt sich wobei das Wasser mittels eines Ablaufes 62 entfernt über vier oder mehr volle Windungen auf der Walze 25 wird. Bis zu diesem Verfahrensschritt hat sich die 24. Die beiden parallel zueinander und horizontal Wachsschicht verfestigt und ist ausgehärtet, so daß es angeordneten Walzen 22, 24 werden in der gleichen unwesentlich ist, ob die Eiskugeln bereits in den Richtung (und zwar in Fig. 2 in Richtung des Uhr- flüssigen Zustand zurückgekehrt sind oder nicht, zeigers) getrennt mittels Elektromotoren 25, 26 an- Mit der oben beschriebenen erfindungsgemäßen

getrieben, deren Geschwmdigkeitsstufen (bis zu 200 3° Vorrichtung können kugelförmige Wachskapseln von Umdrehungen pro Minute) durch Steuereinrichtun- gleicher Größe erhalten werden und zwar mit einer gen 27, 28 gesteuert werden. Die Walzen können Leistung von 120 Stück pro Minute mit Walzen 22, auch mittels eines einzigen Motors über ein Getriebe 24, die mit 120 Umdrehungen pro Minute rotieren, angetrieben werden. Das für die Schicht verwendete Material ist ein Ge-

Die Eiskugeln werden in einen gekühlten Trichter 35 misch aus 25 % eines Wachses bzw. Harzes, das 29 eingebracht, der nicht dargestellte Rührmittel auf- unter dem Warenzeichen »Sur-fo Wax 220 Η« (herweist, die ihrerseits von einem Motor 30 angetrieben gestellt von der Campbell Technical Waxes Ltd.) werden. bekannt ist und 75 % eines üblichen Paraffinwachses

Aus dem Trichter 29 gleiten die Eiskugeln in mit einem Schmelzpunkt von 65 bis 68° C. einem Rohr 31 abwärts, von dessen unterem Ende 40 Statt des oben beschriebenen Gemisches kann eine sie einzeln und in Abständen zu einer Stelle oberhalb andere homogene Mischung von Lösungsmitteln verdes Spaltes zwischen den Walzen 22, 24 mittels eines wendet werden, beispielsweise von Tetrachlorkohlen-Verteilerstabes 32 gebracht werden, welcher mittels stoff und Petroläther mit einem spezifischen Gewicht eines auf einer Scheibe 34 befestigten Nockens 33 von 1,02 bis 1,20 bei Zimmertemperatur. Diese Gesynchron mit der Walze 34 mittels eines Motors 26 45 mische werden auf einer im wesentlichen konstanten angetrieben und mittels Rückstellfeder 35 in seine Temperatur gehalten, welche unterhalb des Schmelzursprüngliche Ausgangslage gebracht wird. Ein in punktes der einzukapselnden Flüssigkeit liegt. An F i g. 2 nicht eingezeichnetes Staublech 36 sorgt da- Stelle des Wärmetauschers 14,15 kann das Lösungsfür, daß jede Eiskugel dem Eingang der schnecken- mittelgemisch durch eine Kühlspule in Umlauf geförmigen Nut zugeführt wird. Die schneckenförmige 50 halten werden, welche ihrerseits mit festen Kohlen-Nut transportiert die Eiskugel zu dem Spalt zwischen dioxyd gekühlt wird. Die gefrorenen Flüssigkeitsden Walzen und zwar quer über die Oberfläche der kugeln können von dem Lösungsmittelgemisch mit-Walze 22, deren Rillen bzw. Furchen nicht nur das tels eines siebartigen Filters abgetrennt werden, der Wachs zu transportieren und auf der Oberfläche der vor der Kühleinheit des Kreislaufs für die Mischung Eiskugeln abzulagern haben, sondern auch eine Ro- 55 angeordnet ist.

tation der Eiskugel besorgen, so daß sie auf ihrer Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfin-

gesamten Oberfläche mit Wachs gut beschichtet wird. dungsgemäße Vorrichtung kann für das Einkapseln Eine andere Vorrichtung zum Transport der Eis- von anderen Flüssigkeiten als Wasser verwendet kugeln zu der Vorrichtung zum Beschichten ist in werden, beispielsweise von Salz- oder anderen Loden Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Eiskugeln werden 60 sungen, und zur Herstellung von Kapseln für eine mittels Vibration von einem Zubringer für Kugeln zu Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten, beispielseiner Röhre 38 geleitet, die in einem wärme-isolieren- weise für das Filtern von Tabakrauch u. dgl., sowie den Gehäuse angeordnet ist, dessen Temperatur mit- für die Geschmackverbesserung von Tabakrauch.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 keitsmengen führt. Ein ähnliches Verfahren ist durch Patentansprüche: die USA.-Patentschrift 2 492 861 vorbekannt, das eine mit einer Kühlflüssigkeits nicht mischbare Hüll-

1. Verfahren zum Verpacken von kleinen flüssigkeit in Form von Tropfen aus Flüssigkeits-Flüssigkeitsmengen, wobei diese durch Abkühlen 5 kernen mit darum herum angeordnetem Hüllmaterial in kugelförmige feste Körper umgewandelt wer- beschreibt.

den, und die Kugeln durch eine flüssig aufgetra- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein

gene, danach aushärtende Schicht eingehüllt wer- Verfahren — und eine Vorrichtung zum Ausüben den, dadurch gekennzeichnet, daß die des Verfahrens — der eingangs genannten Art anFlüssigkeit tropfenweise in den unteren Bereich io zugeben, nach dem es mit verhältnismäßig einfachen einer Säule eines flüssigen Kühlmittels eingeleitet konstruktiven Mitteln möglich ist, in einem einzigen wird, dort nach oben steigt und dabei ausfriert, Produktionsgang eine zu verpackende Flüssigkeit zu wobei das Kühlmittel auf einer wesentlich unter portionieren und mit einer leicht zu öffnenden (z. B. dem Schmelzpunkt der Flüssigkeit liegenden zerbrechbaren) Umhüllung zu versehen, die im End-Temperatur gehalten ist, eine wesentlich größere 15 ergebnis als hohlkugelförmige Kapsel die Flüssigkeit Dichte als die Flüssigkeit aufweist und mit dieser enthält; dabei ist insbesondere angestrebt, ein für die nicht mischbar ist und daß die Kugeln danach Massenproduktion geeignetes, kontinuierlich arbeivom Kühlmittel getrennt und die ausgebrachten tendes Verfahren anzugeben, bei dem Kapseln mit Kugeln durch Wälzen im flüssigen Hüllmaterial einem Durchmesser in der Größenordnung von 5 bis beschichtet werden. 20 8 mm hergestellt werden, wie sie z. B. in der Tabak-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- warenindustrie als Bestandteile von feuchtigkeitsaufkennzeichnet, daß das Ausbringen der gefrorenen nehmenden Filtern für Tabakrauch verwendet wer-Flüssigkeitsmengen (Kugeln 12) aus der Säule den.

des Kühlmittels durch eine HilfsStrömung im In der kanadischen Patentschrift 747 319 ist da-

Kühlmittel unterstützt wird. 25 gegen kein kontinuierlich arbeitendes Herstellungs-

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfah- verfahren angegeben und insbesondere ist das dort rens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein beschriebene Verfahren zum Erstellen von Kapseln senkrechtes Rohr (Kolonne 1), das das Kühl- größeren Formates als Miniaturkapsehi nicht geeigmittel enthält, eine am unteren Ende der Ko- net, ganz abgesehen von erheblichen aufwandslonne(l) angeordnete Düse (5) zur Abgabe der 30 bedingten apparativen Nachteilen einer zum Ausüben Flüssigkeitstropfen, eine Überlaufvorrichtung zum des dort beschriebenen Verfahrens geeigneten Vor-Enrfernen der in der Kolonne (1) nach oben richtung. Auch durch die USA.-Patentschrift schwimmenden Kugeln (12) und zwei mit diesen 1 434 397, in der die Möglichkeit der Umhüllung Kugeln (12) beschickte, parallele, benachbarte erstarrter Flüssigkeitstropfen erwähnt ist, ist kein Beschichtungswalzen (22, 24), deren eine in das 35 praktikables Herstellungsverfahren für eine Ver-Hüllmaterial (Bad 23) eintaucht und im wesent- packung der eingangs genannten Art angegeben, das liehen in axialer Richtung angeordnete Vertiefun- die vorstehend charakterisierte Aufgabenstellung zu gen aufweist und deren andere eine schnecken- erfüllen in der Lage wäre.

förmige Nut aufweist, wobei die gefrorenen Ku- Die zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungs-

geln (12) dem Spalt zwischen den Walzen von 40 gemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit tropfen-

pben zugeführt werden. weise in den unteren Bereich einer Säule eines flüs-

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 zum Aus- sigen Kühlmittels eingeleitet wird, dort nach oben üben des Verfahrens nach Anspruch 2, gekenn- steigt und dabei ausfriert, wobei das Kühlmittel auf zeichnet durch einen Flüssigkeitsbehälter (20), einer wesentlich unter dem Schmelzpunkt der Flüseinen Tank (14) mit Verdampferspulen (15), eine 45 sigkeit liegenden Temperatur gehalten ist, eine Pumpe (16) und eine Zulaufvorrichtungen (18) wesentlich größere Dichte als die Flüssigkeit aufweist zum Erzeugen der Hilf sströmung. und mit dieser nicht mischbar ist und daß die Kugeln

danach vom Kühlmittel getrennt und die ausgebrachten Kugeln durch Wälzen im flüssigen Hüllmaterial

50 beschichtet werden.

Zwar ist durch die USA.-Patentschrift 2 492 861 grundsätzlich schon eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wachsüberzuges bekannt; jedoch handelt es

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ver- sich dabei lediglich um eine bestimmte Vorrichtung packen von kleinen Flüssigkeitsmengen, wobei diese 55 zum Herstellen eines Wachsüberzuges, die nicht bedurch Abkühlen in kugelförmige, feste Körper um- stimmt und auch nicht dazu geeignet ist, einen gewandelt werden und die Kugeln durch eine flüssig Flüssigkeitsvorrat zwecks Verpacken» in einzelne aufgetragene, danach aushärtende Schicht eingehüllt kleine Kapseln zu portionieren, einzufrieren und zum werden. Abschluß dieses Herstellungsprozesses mit zunächst

Insbesondere ist bei der Verpackung an kleine 60 flüssigem und dann zu einer Kapsel aushärtendem Kapseln gedacht, die schnell und unkompliziert, Material zu umgeben.

nämlich einfach durch z. B. von Hand ausgeübten Vielmehr ist durch die erfindungsgemäße Lösung

Druck, geöffnet — beispielsweise gesprengt — wer- ein auch für die Massenfertigung mit einfachen appaden können. rativen Mitteln realisierbares, funktionstüchtiges Ver-

Durch die kanadische Patentschrift 747 319 ist 65 fahren zum Verpacken relativ kleiner Flüssigkeitsschon ein Verfahren der/ eingangs genannten Art mengen durch leicht zu öffnende Kapseln angegeben, bekannt, das zur Herstellung sogenannter Miniatur- Für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verkapseln für darin eingehüllte, äußerst kleine Flüssig- fahrens in der Massenfertigung ist es dabei, nach