DE2363334A1

DE2363334A1 - Verfahren und einrichtung zur herstellung eines trockenen, granulatfoermigen produktes aus einer fluessigen phase

Info

Publication number: DE2363334A1
Application number: DE2363334A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Kuelling
Original assignee: KUELLING HANS PETER
Current assignee: KUELLING HANS PETER
Priority date: 1972-12-28
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1974-07-04
Also published as: DE2363334B2; JPS4998380A; CH569513A5

Description

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines-trockenen, granulatförmigen Produktes aus einer flüssigen Phase Das Trocknen flüssiger Substanzen, das im vorliegenden Zusammenhang in erster Linie die Entziehung von Flüssigkeit durch Verdunsten undgoder Verdampfen umfasst, spielt in zahlreichen Herstellungsvorgängen von Verbrauchsgütern eine wichtige Rolle.
Unter den bekannten Verfahren haben sich zur Herstellung granulat- bzw. pulverförmigen Trockengutes insbesondere die Zerstäubungstrockner für kontinuierlich und die Wirbelschicht-Sprühgranulatoren fur chargenweise arbeitenden Betrieb bewährt. Beim ZerstäubungstrocKner wird die Flüssigkeit mittels Pumpe oder.
Fliehkraftzerstäuber am Oberteil einer zylindrischen Kammer eingesprü,ht und mit einem Heissluftstrom in Berührung gebracht. Die Flüssigkeit wird dabei sofort verdampft und das Trockengut kontinuierlich abtra,nsportiert.
Beim Wirbelschicht-Sprühgranulator wird in einem zylindrischen Behälter eine bestimmte Menge Trockensubstanz eingefiillt, dieselbe mittels eines Ventilators in den Wirbelzustand versetzt und auf dieses Wirbelbett die zu trocknende Flüssigkeit aufgesprüht, Die verdunstete Flüssigkeit gelangt mit der Abluft ins Freie, währenddem die Feststoffe mit den bereits getrockneten Substanzen agglomerieren. Mit der Dauer des Arbeitsprozesses wird also der Feststoffanteil immer grösser, so dass in periodischen Abständen eine Teil-Entleerung des Trockengutes und demzufolge eine Unterbrechung des Arbeitsprozesses erforderlich ist, Diese beiden Systeme weisen vielfach folgende Nachteile auf: a) Zerstäubungstrockner 1. Die gewünschte Granulatgrösse wird nicht erreicht, so dass eine Nachbe#handlung im Wirbelschicht-Sprühgranulator erforderlich ist, 2, Der Produkt-Endfeuchtigkeitsgehalt ist zu gross, was eine Nachtrocknung im Wirbelschichttrockner zur Folge hat.
3. Bei Nahrungsmittel-Produkten wird kein Instant-Effekt erzielt, eine nachträgliche Instantisierung im Wirbels schicht-Spriibgranulator ist deshalb notwendig.
4. Die Produkt-Temperatur ist zu gross, so dass eine Abkühlung in einem Fliessbett-Trockner erforderlich ist.
b) Wirbelschicht-Sprllhgranulator 1. Es ist nur ein Chargenbetrieb möglich, weil die Festsubstanzen nach einer gewissen Zeit ausgetragen werden den müssen.
2. Die Leistung eines Chargen-Trockners ist reduziert, weil während des Entleervorganges der Trocknungsprozess unterbrochen werden muss.
Diese Nachteile werden dank der vorliegenden Erfindung behoben.
Gegenstand dieser Erfindung ist somit zunächst ein Verfahren zur Herstellung eines trockenen, granulatförmigen Produktes aus einer flüssigen Phase, beispielsweise einer Emulsion, Suspension, Lösung oder Schmelze, durch Trocknung nach dem Wirbelschichtprinzip, wobei die das zu trocknende Produkt enthaltende Flüssigkeit in eine Trockenkammer eingesprüht wird, in welcher ein Teil einer Vorlage des granulatförmigen Produktes durch Einblasen von Trocknungsluft in einer kontinuierlichen Wirbelbewegung gehalten wird.
Dieses Verfahren ist erfindungsgemass dadurch gekennzeichnet, dass das Versprühen der flüssigen Substanz sowie das gleichzeitige Einblasen der Trocknungsluft längs einer Bewegungsbahn erfolgt, auf der das Trocknungsgut die Trockenkammer durchwandert.
-Da sich die Menge des in die Trockenkammer zurücklaufenden Gutes ohne weiteres mit bekannten Mitteln regulieren lässt, arbeitet dieses Verfahren kontinuierlich und die durch die Einbringung der einzelnen Chargen bedingten Betriebsunterbrechungen entfallen.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Einrichtung weist eine Trockenkammer auf, in welcher einerseits eine Anzahl mit der zu versprühenden flüssigen Substanz beschickter Sprühdüsen, andererseits ein unterhalb der Vorlage des Granulats befindlicher, der Warmluftzufuhr dienender Lochboden angeordnet sind. Diese Einrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenkammer ein langgestrecktes, zur Aufnahme der Vorlage dienendes Wirbelbett aufweist, wobei in dessen unterem Bereich der Lochboden und oberhalb desselben#die Sprühdüsen angeordnet sind und dass das Wirbelbett über eine Rückführ].eitung mit einer in den vorderen Bereich der Trockenkammer mündenden Einfüllvorrichtung verbunden ist.
Die beiliegende Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel sowie eine Konstruktionsvariante der erindurlgsgemässen Einrichtung.
Figur 1 ist eine schematisierte Schnittdarstellung einer Einrichtung zur Herstellung eines trockenen, pulverförmigen Produktes aus einer flüssigen Phase nach dem Wirbelschichtprinzip, Figur 2 ist eine vereinfachte Schnittdarstcllung längs der Linie.IT;II in Figur 1, Figur 3 ist ein schematisierter Längs schnitt einer Konstruktionsvariante der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anlage und Figur 4 ist ein Schnitt längs der Linie EV-IT in Figur 3.
Die in den Figuren 1 und 2 unter Verzicht auf unwesentliche Einzelheiten dargestellte Einrichtung weist ein Gehäuse 1 aufs innerhalb dessen sich eine langgestreckte Trocknungskammer 2 befindet. Die Seitenwände der Trocknungskammer 2 sind im unteren Teil, wie Figur 2 zeigt, so geneigt, dass ein sich nach oben erweiterndes Wirbelbett entsteht, das. nach unten durch eine Lochplatte 3 abgegrenzt wird. Mittels eines Zentrifugalventilators 4 wird die zum Trocknen erforderliche, Luft durch einen Stutzen 5 von aussen angesaugt und gelangt über einen Filter 6 und einen mit einer Regelklappe versehenen Lufterhitzer 8 in die untcre Kammer 9, von wo aus die angewärmte Luft durch die Lochplatte 3 nach oben steigt, eine Vorlage 10 des pulverförmigen Materiales durchdringt, und die einzelnen Pulverpartikel dabei durchwirbelt und innerhalb der Katrlrner 2 in einem Schwebezustand hält.
Das flüssige Ausgangsmaterial, aus welchem das trockene, pulverförmige bzw. granulatförmige Produkt hergestellt werden soll, ist bei dem gewählten Ausführungsbeispiel in fünf verschiedenen Behältern 11 oberhalb der Trocirnungskammer angeordnet. Eine Pumpe 12a fördert die Flüssigkeit aus den Behältern 11 durch Rohrleitungen 12 zu den innerhalb der Trocknungskam#r.er 2 angeordneten Sprühdüsen 13, wo die Flüssigkeit fein versprüht wird. Durch diese Aufteilung der Flüssigkeit in mehr oder weniger feine Tröpfchen wird einerseits der Wärmeübergang beträchtlich verbessert, andererseits die Granulatbildung begünstigt.
Nach dem Durchtritt durch die Trocknungskammer 2 passiert die Luft die im oberen Teil der Kammer 2 aufgehängen Abluftfilter 14 und gelangt dann durch die Umstellklappe 15 sowie den Abluftstutzen 16 ins Freie.
Da die bis jetzt beschriebene Einrichtung nicht nur zur Trocknung, sondern auch zur Bildung eines mehr oder weniger feinkörnigen Granulates dienen soll, ist es ohne Produktvorlage erfahrungsgemäss nicht möglich, die in der Trocknungskammer 2 versprühte flüssige Substanz einfach mit der ein str ömenden Warmluft zu durchwirbele und den getrockneten Festkörperanteil kontinuierlich auszutragen. Bei einem solchen Vorgehen- ergibt sich, wie die Erfahrung zeigt, ein mehr oder weniger fester Kuchen, der von Zeit zu Zeit von seiner Unterlage abgekratzt und einer Nahivorrichtung zugeführt werden müsse. -Ein trockenes Granulat lässt sich, wie dem Fachmann bekannt ist, in derartigen Einrichtungen nur dann herstellen, wenn die Trocknungskammer 2 während des Betriebes stets eine gewisse Mindestmenge bereits fertigen Granulates enthält. Bei den bekannten#Einrichtungen dieser Art füllt man daher in die Troclcnungskammer 2 vor deren Inbetriebnahme eine gewisse Vorlage fertigen Granulates ein, worauf die Einrichtung eine gewisse Zeit lang, beispielsweise 30 bis 50 Minuten, in Betrieb gehalten werden kann.I-#ach Ablauf dieser Zeit setzt dann jedoch die unerwünschte Klümpchenbildung ein, das Material ballt sich zusammen und es erweist sich als notwendig, die Trocknungskammer zu entleeren und eine neue Charge trockenen Granulates einzufüllen.
Die auf der Zeichnung dargestellte Einrichtung arbeitet jedoch im Gegensatz zu den bekannten Anlagen kontinuierlich. Zu diesem Zwecke wird das Granulat, das die Kammer 2 in Richtung des Pfeiles 17 durchwandert, durch einen Stutzen 18, eine Schleuse 20, einen Trichter 21 und eine Rückführleitung 22 in einen Einfülltrichter 24 zurückgeleltet, in dessen oberem Teil eine Garnitur Abl#ftfilter mit automatisch arbeitender Abblasvorrichtung 25 sowie ein motorisch angetriebener Ventilator 26 angeordnet sind. Die durch die Leitung 22 mitgeführte, mittels des Ventilators 26 angesaugte Luft wird nach entsprechender Filterung durch einen Stutzen 27 ins Freie abgeblasen.
Das Granulat 28 gelangt durch eine Schleuse 29 und den Schacht 31 in die Trocknungskammer 2,,während eine bestimmte, nach Belieben regulierbare Teilmenge des Fertigproduktes mittels einer Dosiervorrichtung 30 ausgetragen und in einem luftdichten Behälter 32 aufgefangen wird.
Auf diese Weise ist gewährleistet, dass sich innerhalb der Trocknungskammer 2 stets eine bestimmte, nach Belieben einstellbare Vorlage trockenen Granulates befindet, so dass eine Betriebsunterbrechung nicht mehr erforderlich ist.
Wie die Erfahrung gezeigt hat, ist bei bestimmten Substanzen der Korngrösse des Granulates eine untere Grenze gesetzt, so dass in manchen Fällen das aus der Trocknungskammer 2 ausgetragene Produkt noch einem Granuliervorgang unterworfen werden muss. Zu diesem Zwecke it in die Leitung 22 eine mit 33 bezeichnete Granuliervorrichtung eingeschaltet, welche mittels entsprechender, nicht dargestellter Ventile-durch eine by-pass-Leitung 3>1 umgangen werden kann.
Wie Figur l zeigt, ist der urjterhalb der Trocknungskammer 2 befindliche Teil der Einrichtung in drei Abschnitte Aj B und C unterteilt. Jeder dieser Abschnitte ist mit separat einstellbaren Luftregulierklappen und einer Temperaturregulieranlage versehen, so dass sowohl die Luftmenge als auch die Lufttemperatur in jedem Kammerabschnitt nach Belieben eingestellt werden kann.
In dem letzten, mit C bezeichneten Kamtnerabschnitt erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kein Einsprühen flüssiger Substanzmenge, sondern dieser Abschnitt dient ausschliesslich der Trocknung oder Kühlung des Granulates.
Die Sprühdüsen l3 können sowohl in seitlicher Richtung als auch bezüglich ihrer jeweiligen Höhenlage verstellt werden.
Im Vergleich zu den bekannten Anlagen dieser Art, welche im allgemeinen eine kreiszylindrische#Trocknungskammer mit Chargenbetrieb aufweisen, kann die Trocknungskammer 2 der beschriebenen Einrichtung je nach Flenge und Art der zu granulierenden Substanz beliebig lang#ausgebildet werden.
Muss dem getrockneten Produkt noch eine Aroma-Substanz zugeführt werden, so wird das als Vorlage dienende Granulat durch eine Schleuse 37 entnommen und im Abschnitt C eine Aromatisierungsdüse 35 angeordnet.
Das getrocknete aromatisierte Produkt wird in diesem Fall durch den Stutzen 18 mittels Schleuse 3 aus dem Apparat ausgetragen, Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Für die unverändert gebliebenen Einzelteile dieser Einrichtung wurden wieder die gleichen Bezugszahlen verwendet. Die Leitung 36 kann selbstverständlich auch wieder eine mit einem by-pass umgehbare Granuliervorrichtung aufweisen.
Die vorzeitige Absaugung des in die Trocknungskammer 2 zurückzuführenden Granulatanteiles ist nicht auf die Herstellung aromatisierten Granulates beschränkt. So wäre es beispielsweise auch möglich, in das Granulat mittels der Sprühdüse 35 ein gelöstes Hüllmaterial einzusprühen, das die einzelnen Granulatpartikel umhüllt und damit der Verflüchtigung bestimmter. Substanzen entgegenwirkt. Auch wäre es selbstverständlich ohne.weiteres möglich, im Bereiche des Kammerabschnittes C zwei oder mehrere Spezialdüsen 35 anzuordnen, durch welche.beispielsweise zunächst eine Aromatisierung und anschliessend eine Ummantelung der aromatisierten Granulatpartikel erfolgen könnte.
Beispiel 1: Herstellung eines Instant-Cacao-Granulates Ein in Puderform vorliegendes Cacaopllver wird durch den Einfülltrichter 24 mittels der Schleuse 29 in die Trockenkammer eindosiert. Dabei wird der Einfülltrichter 24 immer gefüllt gehalten, um den kontinuierlichen Verlauf des Prozesses zu gewährleisten. Gleichzeitig wird die Zuluft mit einer maximalen Temperatur von 50 bis 60 ~"C eingeblasen. Sobald die Trocknungskammer auf ihrer ganzen Länge ein gleichmässiges Wirbelbett aufweist, kann das Einsprühen des flüssigen Mediums beginnen. Durch die erste der Düsen 13 wird eine Lösung aus 50 % Zucker und 10 ß Dextrose in Wasser auf das Cacaopuder gesprüht. Das sich bildende Granulat durchwandert die Trocknungsbahn und kurz vor dem Austritt wird durch eine zweite Düse Oleumcacao, gelost in Alkohol (ca. 2 %), auf das austretende Gut versprüht.
Die Staubanteile, welche bei dieser Cacao-Herstellung dank der automatischen Filterreinigung nur ca. 5 # betragen, werden kontinuierlich wieder in den Einfülltrichter 24 zurückgebracht und mit dem ständig in die Einrichtung einfliessenden Cacaopuder granuliert. -Das fertiggestellte Granulat wird am Austritt 23 kontinuierlich abgeführt.
Beispiel 2: Herstellung von Trockenblut Pulverförmiges Trockenblut wird zunächst über den Einfülltrichter 24 in die Trocknungskammer 2 eingeleitet, worauf zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Betriebes schon jetzt die Abzugsschleuse 20 in Betrieb genommen wird. Nun wird die auf ca. 60 °C erwärmte Zuluft eingeblasen und aus. einer oder mehreren Düsen 13 flüssiges Blut auf die sich bewegende Vorlage gesprüht. Die Korngrösse, des Granulates nimmt dadurch zu und das Fertigprodukt kann kontinuierlich entnommen werden.
Beispiel 3: Herstellung von Trockenmilch Pulyerförmige Trockenmilch wird über den Einfülltrichter 24 in die Trocknungskammer eingeleitet. Um einen kontinuierlichen Verlauf zu gewährleisten, wird bereits jetzt die Rückführung über die Schleuse 20 bedient.
Sobald der erforderliche "Rundlauf" eingestellt ist, wird die auf 70 OC erwärmte Zuluft in zwei Kammern eingeblasen.
Nun wird durch eine erste Düse 13 flüssige Vollmilch auf die Vorlage gesprüht. Die Korngrösse des Granulates wächst nun an und die Höhe des Wirbelbettes steigt entsprechend.
Das Fertigprodukt kann kontinuierlich entnommen werden.
In ähnlicher Weise lassen sich auch Fruchtsaftgranulate, Instant-Trockentee und Instant-Kaffee herstellen.

Claims

Q Verfahren zur Herstellung eines trockenen, granulat-

förmigen Produktes aus einer flüssigen Phase durch Trocknung nach dem Wirbelschichtprinzip, wobei die das zu trocknende Produkt enthaltende Flüssigkeit in eine Trocknungskammer eingesprüht wird, in welcher ein Teil einer Vorlage des granulatförmigen Produktes durch Einblasen von Trocknungsluft in eineckontinuierlichen Wirbelbewegung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Versprühen der flüssigen Substanz sowie das gleichzeitige Einblasen der Trocknungsluft längs einer Bewegungsbahn erfolgt, auf der das Trocknungsgut die Troclcnungskammer durchwandert.
2) Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Vorlage des -granulatförmigen Produktes durch einen Bruchteil des aus der Trocknungskammer austretenden Granulat es kontinuierlich ergänzt wird.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Trocknungskammer #zurückzuführende Granulatmenge vor dem Eintritt in die Trocknungskammer durch eine mechanische Granuliervorrichtung geleitet wird.
4) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Trscknungskammer zurückzuführende Granulatmenge nach dem Verlassen der Trocknungskammer von der Gesamtmenge des Granulats abgezweigt wird..
5) Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Granulat innerhalb der Trocknungskammer noch einer zusatzlflchen Behandlung, beispielsweise einer Aromatisierung P å t e n t a n s p r ü c h e oder Ummantelung, unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Trocknungskammer zurückzuführende Granulat vor dem für die.genannte Behandlung dienenden Trocknungskammerabschnitt aus der Trocknungskammer abgesaugt wird.
6) Binrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Trocknungskammer, in welcher einerseits eine Anzahl mit der zu versprühenden flüssigen Substanz beschickter Sprühdüsen, andererseits ein unterhalb der Vorlage des Granulats befindlicher, der Warmluftzufuhr dienender Lochboden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungskammer ein langgestrecktes, zur Aufnahme der Vorlage dienendes Wirbelbett aufweist, wobei in dessen unterem Bereich der Lochboden und oberhalb desselben die Sprühdüsen angeordnet sind und dass das Wirbelbett über eine Rückführleitung mit einer in den vorderen Bereich der Trocknungskammer mündenden Einfül1vorrichtur#g#verbunden ist.
7) Einrichtung nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rückführung des Granulats in die Trocknungskammer (2) eine an einen Ventilator (26) angeschlossene Leitung (22) vorgesehen ist, in welche eine mechanische, durch eine Umgehungsleitung (34) umgehbare Granuliervorrichtung (33) eingeschaltet ist.

Leerseite