DE2313563A1 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung von schadaromen, stinkstoffen od.dgl. aus kakao- oder kakaobuttermassen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur entfernung von schadaromen, stinkstoffen od.dgl. aus kakao- oder kakaobuttermassen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Schadaromen, Stinkstoffen od«, dglo aus Kakao- oder Kakaobuttermasseno
Beim Rösten von Kakao entstehen neben der gewünschten Aromenentwicklung gleichzeitig auch unerwünschte Geschmacksund Aromenbestandteile, die zur Erzielung eines geschmacklich hochwertigen Produktes, wie Schokoladenmasse und Kakaobutter durch geeignete Einrichtungen und Verfahren wieder entfernt werden müssen.
Bekannte Verfahren dieser Art sind bei der Sehokoladen-
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fertigung
das sogenannte Oonchieren- und bei der Kakaobutter- Herstellung das sogenannte Desodorieren«
.Der prozentuale Wassergehalt der Kakaomasse spielt nun sowohl beim Röstprozeß, als auch bei den anschließenden Behandlungsstufen bei der Geschmacksentwicklung eine entschei-' dende Rolle. Während beim Röstprozeß-der Wassergehalt'der Kakaomasse einen bestimmten Prozentbetrag nicht übersteigen soll, - um die Bildung unerwünschter Aromenbestandteile zu vermeiden - ist bei den anschließenden Behandlungsstufen ein höherer Wassergehalt der gerösteten Kakaomasse gewissermaßen als Schleppmittel zum Austreiben der unerwünschten Geschmacks- und Aromenbestandteile erwünscht.
Andererseits ist ein überhöhter Wassergehalt der Kakaomasse mit einem starken Anstieg der Viskosität verbunden, der die anschließenden Behandlungsstufen (Mischen, Walzen und Oonchieren) insofern erschwert, als die Energieaufnahme überproportional ansteigt, bzw. die Durchsatzleistung oder die Ohargenzeit erheblich negativ beeinflußt werden.
Obgleich durch Versuche und den Röstprozeß bekannt ist, daß mit dem Wasser und entsprechender Behandlung(Rösten,Belüften) Aromen überhaupt entfernt werden können und zwar soweit, daß auch das gewünschte Kakaoaroma an Intensität verliert, so ist es in der Praxis noch nicht unternommen worden, bewußt nach dem Rösten Wasser zuzusetzen, und zwar vermutlich deshalb nicht,
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weil man befürchtete den weiteren Energieaufwand unangemessen zu erh.oh.en und weil es nicht gelungen ist, das. Wasser durch, einfaches Rühren oder Mischen in der Masse zu verteilen.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, unter Ausnutzung der an sich bekannten Gegebenheit, daß Wasser gewissermaßen als Schleppmittel für das Entfernen von Schadaromen dienen kann, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um das Entfernen solcher Schadaromen mit Hilfe von Wasser zu ermöglichen und um damit die anschließenden Behandlungsstufen, insbesondere das Gonchieren von Schokoladenmassen, /und damit auch in ihrer Dauer !"bezüglich des Energieaufwandes reduzieren zu können«.
Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren für den genannten Zweck nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der im fließfähigen Zustand gehaltenen und kontinuierlich geförderten Masse kontinuierlich zusätzliches Wasser beigegeben und dieses Zusatzwasser während des Weitertransportes mit der Masse emulgiert wird, wonach die emulgierte Hasse in dünner Schicht ausgebreitet und bei ständigem Abhub der Masse aus der Schicht und Rückfluß in die Schicht durch Belüftung oder unter Vakuum entgast wird·
Entscheidend ist also; hierbei die Zumischung von Zusatzwasser in die kontinuierlich weitergeförderte Masse, die Beinstverteilung des Wassere durch Emulgieren während des
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!Transportes und die Verteilung der emulgierten Masse in eine dünne Schicht, wobei dann das Zusatzwasser mit den Schadaromen durch intensive Belüftung oder, insbesondere Kakaobutter, durch Anlegen eines Vakuums ausgetrieben wird.
Für die Menge des zuzugebenden Wassers können an sich keine genauen Grenzen angegeben werden. In Rücksicht auf die von der Wasserzugabe abhängige Viskositätssteigerung, den dadurch bedingten Energieaufwand für die Massebewegungen und den anschließenden Austrieb des Wassers aus der Masse, wurden Zugabemengen in der Größenordnung von etwa 0,5 - 1»5% in Bezug auf die Gesamt durchsatzmenge für geeignet gefunden.
Testversuche haben gezeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Kakaomasse im Vergleich zu einer unbehandelten Kakaomasse eine deutliche Milderung der strengherben Geschmackano-te bewirkt und das kakao typische Aroma stärker hervortritt0
Bei diesen Testversuchen hat sich auch gezeigt, daß bspw,. ein nochmaliger Wasserzusatz in der gleichen Größenordnung zu bereits in gleicher Weise behandelter Masse-gewissermaßen zu einer Überschreitung des Geschmacksoptimums führt, d.h., eine solche Behandlung bewirkt bereits eine starke Ar omave rflachung.
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Die Anwendung der genannten Verfahrensschritte bei kontinuierlicher Förderung der Masse ist insofern von wesentlicher Bedeutung, weil eine Wasserzugabe im Ohargenbetrieb eine unverhältnismäßig längere Zeit für die Peinverteilung des Wassers in der Masse verlangt, wobei diese längere Zeit den an sich unerwünschten mit einer Viskositätssteigerung verbundenen Quellvorgang entgegenkommt. Durch die zur kontinuierlichen Masseförderung kontinuierliche Wasserzugabe, die in Rücksicht auf die relativ geringe Wassermenge eher als eine Impfung bezeichnet werden kann, ergibt sich vorteilhaft, daß (natürlich im Kontinuum) kleinste Mengen Wasser immer kleinen Mengen von Masse zugeteilt werden, wodurch kleine Mengen unmittelbar in die Emulgierstufe gelangen und diese, gewissermaßen bei strenger Strömungsführung mit optimalem Effekt passieren können«,
Itir die einzelnen Verfahrensstufen stehen an sich bekannte Vorrichtungen zur Verfügung, wobei sich bekannte Mischer und bspw. Dünnschichtverdampfer ohne weiteres in Zusammenschaltung für einen kontinuierlichen Betrieb im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens einrichten ließen.
Vorzugsweise werden jedoch ein sogenannter statischer Mischer nach der DT-PS 2 130 134 für den Emulgiervorgang und für die Endgasungsphase eine Vorrichtung nach der DT-PS 1 557 184 verwendet.
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Die Vorriclitung bzw,, der Mischer nach, der DT-PS 2 130 134 ist einerseits sowieso für einen kontinuierlichen Durchsatz bestimmt und führt zu einer ausgezeichneten Feinstverteilung des Wasserzusatzes in der Käkaomasse und die Vorrichtung nach der DTvPS 1 557 184 arbeitet ebenfalls im kontinuierlichen Durchlauf in dünner Schicht, wobei durch die spezielle Ausbildung der Bearbeitungselemente ein ständiger Masseabhub aus der Schioht und ein Zurückschlagen der Masse auf die Schichtträgerfläche bewirkt wird, so daß also sehr gute Voraussetzungen für eine intensive Entgasung entweder durch Belüftung oder durch Anlegen eines Vakuums (insbesondere bei der entsprechenden Behandlung von Kakaobutter) gegeben sind«
Der Kakaomasse wird in dieser Vorrichtung erwärmte luft durch den hohlen Rotor in den Ringraum zwischen Stator und Rotor geführt, wobei die luft im Gegenstrom von unten nach oben turbulent die Maasρpartikelohen bestreicht und mit den Schadaromen und Feuchtigkeit beladen abgeführt wird«.
Bei Behandlung von Kakaobutter wird demgegenüber der In— nenraum der Vorrichtung unter Vakuum gesetzt, um den Verdampfung svorgang des Wassers zu intensivieren. Das Anlegen eines Vakuums empfiehlt sich in diesem Falle deshalb, weil die Behandlungsatmosphäre bei Kakaobutter möglichst frei von Sauerstoff sein soll, um unerwünschte Veränderungen des Fettes zu vermeiden»
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• •/7
Die Vorrichtung zur Durchführung des Yerfahrens ist naoh der Erfindung gekennzeichnet durch die Kombination der an sich "bekannten Merkmale
a) eine förderleitung für die kontinuierliche Durchleitung der Masse vom Aufgabe zum Abnahmegefäß;
b) eine in die Förderleitung eingeschaltete Förderpumpe;
c) einen hinter der Förderpumpe in die Förderleitung eingeschalteten Durchlaufmischer mindestens
d) einen in die Förderleitung hinter dem Durchlaufmischer eingeschalteten belüft- oder evakuierbaren Dünnschicht belüfter— bzw. Verdampfer und
e) eine mit einem Wasservorratsgefäß in Verbindung stehende Dosierpumpe die dosierseitig vor oder hinter der Förderpumpe mit der Förderleitung verbunden ist«,
Der Durchlaufmischer ist dabei vorzugsweise gebildet aus mehreren in Strömungsrichtung hintereinandergeschalteten Einzelkammern, die durch Zufuhr- und Abfuhrkanäle miteinander verbunden sind, wobei die Einzelkammern die Form eines Doppelkegelstumpfes aufweisen und die Verbindungskanäle tangential in die Einzelkammern ein- bzw. ausmündend angebracht sind, derart,
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daß in Strömungsrichtung abwechselnd benachbarte Einzelkammern einmal im Bereich ihrer größten und dann im Bereich ihrer kleinsten Querschnitte miteinander verbunden sind und ferner ist der Dünnschichtverdampfer vorzugsweise gebildet aus einem senkrecht stehenden Rohr mit Massezu- und ablauf, wobei im Rohr koaxial eine drehbare Welle mit Schleuderelementen in Etagenanordnung vorgesehen ist, die mit der Rohrinnenwandung einen zylindrischen Ringraum begrenzt für den Durchlauf der Masse von oben nach unten und das Schleudern der Masse in Form eines Schleiers gegen die Rohrwandung wobei die Schleuder— und Schälelemente Schälmundstücke aufweisen, die durch Kanäle mit Sprühöffnungen in Verbindung stehen, welche Sprühöffnungen gegenüber den Schalmundstükken von der Wellen- bzw0 Rohrachse einen geringeren Abstand haben·
Pur diese speziellen und an sich bekannten Ausbildungen wird Schutz nur im Rahmen der Erfindung beanspruchte
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung werden nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert,,
In dieser Darstellung zeigen
Figo 1 schematisch die einzelnen Vorrichtungselemente in ihrer Zuordnung zur Förderleitung;
Fig. 2 einen Schnitt durch den bevorzugt benutzten Mischer;
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.p/9
_ 9 —
Fig, 3 schematisch. einen Schnitt durch den bevorzugt benutzten Dünnschicht belüfter und
Pig«, 4 einen Horizontalschnitt durch den Dünnschicht be lüfter längs Linie II - II in Pig. 3„
Fig. 1 verdeutlicht schematisch die genaue räumliche Anordnung der Einzelelemente der Vorrichtung zueinander, wobei mit 1 die Förderleitung, mit 2 das Aufgabegefäß, mit 3 das Abnahmegefäß, mit 4 die Förderpumpe, mit 5 der Mischer, mit 6 der in diesem Beispiel zweifach vorgesehene Dünnschichtbelüfter, mit 7 das Wasservorratsgefäß und mit 8 die Dosierpumpe bezeichnet sind.
Die Förderrichtungen von Masse und Wasser sind mit Pfeilen angedeutet· Die gestrichelte Linie, die hinter der Förderpumpe 4 in die Leitung 1 mündet, gibt lediglich an, daß die Zudosierung des Wassers auch hinter der Förderpumpe erfolgen kann.
Die Aufgabe=- und Abnahmegefäße 2,3 sind als fahrbare und an die Förderleitung anschließbare Massebehälter ausgebildet« Die Dosier- und die Förderpumpe bedürfen keiner speziellen Beschreibung, da hierfür ohne weiteres handelsübliche Pumpen zur Verfugung stehen»
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- ίο -
Der vorzugsweise zu benutzende Mischer 5 benötigt keinen motorischen Antrieb, da die Masse,, von der Pumpe 4 gefördert, durch diesen statischen Mischer hindurchgedrückt wird.
Ein solcher Mischer 5 ist im Schnitt in Pig. 2 dargestellt, obgleich an sich bekannt, sei er der Vollständigkeit kurz beschrieben»
In Figo 2 sind mit 9 die Einzelkammern, mit 10 die Verbindungsleitungen , mit 11 und 12 die größten bzw« kleinsten
Querschnitte der Mischkammern und mit 13 die Abschlußscheibe für die Einzelscheiben 14, in die die Kegelstümpfe als Hälften der Einzelkammern und die Yerbindungsleitungen 10 eingeschnitten sind, bezeichnet» Die Scheiben 13, 14 bilden stapelartig zusammengefaßt und entsprechend zusammengespannt das Gehäuse (Mg. 5 und 6), dem durch Zufuhr leitungen 15 das Mischgut unter Druck zugeführt wird und das es nach Passage der Einzelkammern 9 über die Abflußleitung 16 wieder verläßt.
In Fig» 2 sind die Einzelkammern 9 hintereinandergeschaltet, wobei das Mischgut zunächst im Bereich des kleinsten Querschnittes in die Kammer einströmt und diese im Bereich des
größten Querschnittes wieder verläßt und im Bereich des größten Querschnittes in die nächste Einzelkammer gelangt, die
es dann im Bereich des kleinsten Querschnittes verläßt usw0
Der Yollständigjkeit halber sei auch der Dünnschichtbelüfter nach Pig· 3f4 kurz beschrieben.
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Gemäß Fig. 3 besteht die Vorrichtung aus einem Rohr 17, das mit einem warmwasserf uhrenden Mantel 18 umgeben sein kann, und aus einer konzentrisch dem Rohr zugeordneten stehenden Welle 19t die in diesem Beispiel im eigentlichen Arbeitsbe- reich als Hohlwelle■ausgebildet ist. Im unteren Bereich geht das Rohr 17 in eine Auslaufsehräge 20 für die behandelte Masse über.
Die Antriebselemente für die Welle 19 können im Maschinensokkel untergebracht sein. Die flüssige Masse wird durch eine Zuleitung beispielsweise in eine Überlaufrinne geleitet, aus der sie bei entsprechender Massezufuhr über den Überlaufrand als PiIm auf die Rohrinnenwandung gelangt«
An dieser Innwand streichen ständig mit relativ hoher Geschwindigkeit auf dem Umfang der Hohlwelle verteilt angeordnete Schäl- un Schleuderelemente 23 entlang, die auf die gesamte länge der Welle etagenförmig übereinander verteilt angeordnet sind β Diese Schäl- und SehleudeusLemente 23 haben einerseits in ihrer Frontfläche ein Schälmundstück 24 und in ihrer unteren horizontalen Begrenzungsebene Sprühöffnungen 25, die gegenüber der Außenkante des Schälmundstückes etwas radial nach innen versetzt sind. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die als Film längs der Rohrinnenwandung nach unten laufende Masse von den Schälmundstücken aufgenommen und im Sinne der Richtung des Pfeiles 26 durch den Kanal 27 auf Grund des sich einstellenden Staudruckes zur nach unten weisenden Sprühöffnung gedrückt und von dort wieder gegen die Rohrinnen-
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wandung abgeschleudert wird, wobei die Masseteilchen einen etwa spiralenförmigen Weg nehmen, bis sie auf die Wandung auftreffen· Durch diesen Torgang wird also die Masse ständig von der Rohrinnenwandung abgehoben und etwas tiefer wieder gegen die Rohrinnenwandung geschleudert, was mit einer ständigen Durchmischung, Zerteilung und Umschichtung der Masse verbunden ist, aber auch mit einer intensiven Belüftung, da ,ständig durch den zylindrischen Ringraum Luft hindurchgesaugt oder -gedruckt wird.
Diese Vorrichtung wird jeweils durch Anordnung einer Absaughaube mit Gebläse für eine Belüftung eingerichtet oder als Vakuumkammer entsprechend abgedichtet, wobei für den Masseauslauf eine Schleuse vorgesehen werden muß«,
Nachfolgend werden Ergebnisse von durchgeführten Vergleichsversuchen angeführt, wobei der Versuch A allein mit dem Dünnschichtbelüfter 6 ohne zusätzliche Wasserzugabe gefahren wurden, während bei dem Versuch B Wasser zugesetzt und mittels des Mischers 5 mit der Masse emulgiert wurde«
Kakaomasse = Mischung aus drei verschiedenen Kakaosorten, konventionell geröstet und Vermählen auf 70 ·<>· 90/um als Aus gang s produkt. 7- .
./13
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Untersucht wurden:
A) Einfluß der Yerweilzeit (ein-bzw. mehrfacher Durchsatz durch den Dünnsehiehtbelüfter 6)
B) Einfluß der künstlichen Wasseranreicherung der Kakaomasse vor Eintritt in den Dünnschiehtbelüfter 6 auf die stofflichen und sensorischen Eigenschaften der Kakaomasse
Gefahren wurde hei beiden Versuchsreihen (A u. B) mit einem Durchsatz von 660 kg/h Hasse und einer mittleren Temperatur der Hasse von« 80°0; hierbei betrug die Sintrittstemperatur der Hasse in den Dünnschiehtbeläfteri^65°O. Die mittlere Verweilzeit pro einmaliger Passage durch den Dunnsehichtbelüfter betrug =^* 2 min.
ZuA) Die gleiche Kakaomasse wurde drei mal hintereinander durch den Dünnschichtbelüfter durchgesetzt und dabei folgende Ergebnisse registriert! Wassergehalt der Ausgangsmasse = 1,51 Gew.^ Änderung des Wassergehaltes in Gew. 56 des Ausgangswertes nach der 1· Passage von 1, 51 auf 0,63 = 58, nach der 2· Passage von 0, 63 auf 0,47 = 6 nach der 3· Passage von 0, 47 auf 0,38 = 5 Die Reduzierung der leichtflüchtigen Stoffe änderte sich etwa im gleichen prozentualen Verhältnis wie die Wasserabnahme.
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Sensorische Beurteilungi
Die schlechten Geruchs- und Geschmacksstoffe nahmen nach dem Io Durchgang durch den Dünnschichtbelüfter am stärksten ab, wobei das typische Kakaoaroma aus— · geprägter hervortritt.
Beim 2. Durchgang wurde ein harmonisches, kakaoty— pisches Geschmacksprofil erreicht.
Der 3* Durchgang hingegen brachte bereits eine starke geschmackliche Abflachung der Kakaomasse· Der 2» Durchgang lieferte unter den gegebenen Voraussetzungen also das geschmacklich optimale Ergebnis.
Zu B) 1) Die gleiche Ausgangsmasse wie unter A) wurde über den Statischen, Mischer um=?-0,5?S HpO angereichert (von 1,51$ auf 2,05$) und in den Dünnschichtbelüfter eingespeist·
Ergebnis:
Änderung des Wassergehaltes in Grew.jS des Ausgangawertes von 2,0 auf 0,49 = 75»5?S.
2) Die gleiche Ausgangsmasse wie unter A) wurde wie vor' um«** l»0?£ HpO angereichert (von 1,51 auf 2,5?O und in den Dünnschichtbelüfter eingespeist·
Ergebnis:
../15 409840/0052
Ergebnis:
Änderung des Wassergehaltes in Gew« $ des Ausgangswertes von 2,5 auf 1,16 = 53»6$
Sensorische Beurteilung;
Die schlechten Geruchs-- und Geschmacksstoffe nahmen bei beiden Behandlungen (Bl u„B2) stark ab.
Der sensorische Befund zeigte im Falle B 1 eine deutliche Milderung der streng herben Gesehmaoksnote und ein Hervorheben des kakaotypischen Aromas. Bei B2 hingegen war das Geschmacksoptimum bereits geringfügig überschnitteno
Ein Wasserzusatz von> 0,5 < 1$ ist demnach hinsichtlich Geschmacksverbesserung etwa äquivalent der Behandlung gemäß A - 2. Passage.
Auf die Praxis bezogen heißt dies, daß bei Fahrweise B die doppelte Kapazität gegenüber Fahrweise A (2 Durchgänge) zur Verfügung stehen bzwe nur die halben Investitionskosten anfallen. Da die Gesamtenergieaufnahme in beiden Fällen (A u. B) pro Passage in gleicher Größenordnung liegen, halbieren sieh in etwa auch die Energiekosten im Falle B0
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Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    ,T) Verfahren zur Entfernung von Schadaromen, Stinkstoffen od. dgl. aus insbesondere Kakao- oder Kakao"buttermassen, dadurch gekennzeichnet, daß der im fließfähigen Zustand gehaltenen und kontinuierlich geförderten Masse kontinuierlich zusätzliches Wasser "beigegeben und dieses Zusatzwasser während des Weitertrans-, portes mit der Masse emulgiert wird, wonach die emulgierte Masse in dünner Schicht ausgebreitet und bei ständigem Abhub der Masse aus der Schicht und Rückfluß in die Schicht durch Belüftung oder unter Vakuum antgast wird.
    2ο Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch !,gekennzeichnet durch die Kombination der an sich bekannten Merkmale«
    a) eine Förderleitung (1) für die kontinuierliche Durchleitung der Masse vom Aufjgabe (2)- zum Abnahmegefäß (3);
    b) eine in die Förderleitung ("I) eingeschaltete Förderpumpe (4);
    c) einen hinter der Förderpumpe (4) in die Förderleitung (1) eingeschalteten Durchlaufmischer (5);
    d) mindestens einen in die Förderleitung (1) hinter
    dem Durchlaufmischer (5) eingeschalteten, belüft- oder evakuierbaren Dünnschichtbelüfter- bzw. Verdampfer (6) und
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    e) eine mit einem Wasservorratsgefäß (7) in Verbindung stehende Dosierpumpe (8) die dosierseitig vor oder hinter der Förderpumpe (4) mit der Förderleitung (1) verbunden ist«
    β Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne t, daß der Mischer gebildet ist aus mehreren in Strömungsrichtung hintereinandergeschalteten Einze!kammern, die durch Zufuhr- und Abfuhrkanäle miteinander verbunden sind, wobei die Einzelkammern die Form eines Doppelkegelstumpfes aufweisen und die Verbindungskanälu tangential in die Einzelkammern ein- bzw. ausmündend angebracht sind, derart, daß in Strömungsrichtung abwechselnd benachbarte Einzelkammern einmal im Bereich ihrer größten und dann im Bereich ihrer kleinsten Querschnitte miteinander verbunden sinde
    Torrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtbelüfter - bzwo Verdampfer gebildet ist aus einem senkrecht stehenden Rohr mit Massezu- und ablauf, wobei im Rohr koaxial eine drehbare Welle mit Schleuderelementen in Etagenanordnung vorgesehen ist, die mit der Rohrinnenwan— dung einen zylindrischen Ringraum begrenzt für den Durchlauf der Masse von oben nach unten und das Schleudern der Masse in Form eines Schleiers gegen die Rohrwandung
    409840/0052 ~~"/3
    wobei die Schleuder- und Schälelemente Schälmundstücke auf* weisen, die durch Kanäle mit Sprühöffnungen in Verbindung stehen, welche Sprühöffnungen gegenüber den Schälmundstücken von der Wellen- bzw«, Rohrachse einen geringeren Abstand haben·
    9840/0052
    Leerseite
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