DE2828442A1 - Verfahren zum behandeln von waermeempfindlichen stoffen - Google Patents
Verfahren zum behandeln von waermeempfindlichen stoffenInfo
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Description
IJR. JNG. V. WtTKSTHf)KK
IUl.H. ν. IMCC1II ΜΛΚΧ
nil. inc;, η. iskiihknn
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I· AT JaNl1AN W Λ I.T E
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24 070
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1A-50 912
Pat entanmeldung
Anmelder: RHONE-POULENC INDUSTRIES
22, Avenue Montaigne, 75 Paris (8e*me), Frankreich
Titel: Verfahren zum Behandeln von wärmeempfindlichen Stoffen
809885/071 1
ti. TTf(J. V. WUICSTIIOFK
I)K-K. ν. PKCII M Λ Ν Λ'
I)Ii. ΙΝ(.\ I). HHHIfKiVS
DlPI-. INCi. H-(H)ICTZ 1>Α'Γ EN ΤΛ N W Λ LT V.
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."Oil WKK! BHSTHASSE 2 ύει.κγοχ (Ο.«3) B(S 20 51
TBiBt 5 24 070
ιμιοτι·:<ϊτι*λτκντ
1Α-50 912
Anm.: RhSne-Poulenc Ind.
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Behandeln von wärmeempfindlichen Stoffen.
Das Trocknen und Entwässern von wärmeempfindlichen Substanzen,
insbesondere auf dem Gebiet der Lebensmittel, ist bereits Gegenstand
zahlreicher Arbeiten und Veröffentlichungen gewesen. So wird bereits in der US-PS 860 929 (1906) beschrieben, daß
man die Feuchtigkeit bzw. den Wassergehalt von flüssigen, halbflüssigen oder festen Stoffen mittels Zerstäuben der Masse
und In-Berührung-Bringen mit einem kalten oder warmen Luftstrom
entfernen und auf diese Weise Trockenprodukte erhalten kann. Dieses Verfahren wurde zum Trocknen von Säften, Fruchtmark
oder -brei, Milch, Eiern und Medikamenten empfohlen, hat aber zwei Nachteile. Zunächst erfolgt bei diesem Verfahren
eine zufällige bzw. statistische Berührung von Volumelement mit Voluraelement, so daß die Behandlungszeit von einem Element
zum anderen variiert; deshalb muß die Verweilzeit der vorhandenen Phasen verlängert werden, um eine gute Wahrscheinlichkeit
für den Erfolg dieser Behandlung zu erreichen. Dieser erste Nachteil hatte einen zweiten Nachteile zur Folge:
es muß nämlich ein Arbeitsgas mit einer Temperatur nahe der des zu behandelnden Produktes verwendet werden, wenn man
nicht das Risiko eingehen will, das Produkt nachteilig zu verändern bzw. abzubauen.
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~*~ 2828U.2
Hieraus ergab sich einerseits eine schlechte Einheitlichkeit der Eigenschaften des erhaltenen Produktes und andererseits
eine schlechte Wärnienutzung. Während langer Zeit jedoch beruhten die Verfahren zum In-Berührung-Bringen von zu behandelnden
und behandelten Substanzen auf dem Prinzip eines zufälligen bzw. statistischen Kontakts, da man nicht in der Lage
war, einen systematischen Kontakt zu bewerkstelligen«
In der FR-PS 2 257 326 wird ein Verfahren zum In-Berührung-Bringen
und Behandeln von Substanzen in Form von mindestens zwei Phasen beschrieben, bei welchem mindestens eine Phase
eine schraubenförmige, achssymetrische Strömung und mindestens
eine zweite Phase in diese axial eingeführt wird, indem den Volumelementen der ersten Phase, bezogen auf die Volumelemente
der axialen Phase, eine solche Bewegungsgröße erteilt wird,
daß die aus der schraubenförmigen Strömung austretende Phase die Zerstäubung der axialen Strömung bewirkt und damit den
intensiven Kontakt der beiden Phasen sicherstellt. Vorteilhafterweise beträgt diese Bewegungsgröße mindestens das einhundertfache
der Bewegungsgröße der axialen Phase.Schließlich werden die erhaltenen Phasen voneinander getrennt.
In gleicher Weise gelingt eine gleichmäßige Dispersion und deren gleichförmige Behandlung von Volumelement zu Volumelement.
gleichzeitig
Man kann sagen, daß das bekannte System sich/wie ein Kolbenförderer
und Reaktor für Kurzwegdestillation verhält. Aufgrund dieser doppelten Eigenschaft ist es möglich, wärmeempfindliche
Stoffe in gleichmäßiger Weise und während sehr kurzer Zeit mit Hilfe von Gasen zu behandeln, die auf höhere Temperatur gebracht
worden sind als die Stoffe aushalten, weil die zu berücksichtigende Temperatur nicht die Temperatur dec behandelten
Gasphase, sondern die von der behandelten Substanz erreichte Temperatur ist.
— 3 —
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Dieses bekannte Verfahren hat zu ausgezeichneten Ergebnissen geführt. Es ist jedoch klar, daß die Behandlungszeit, beschränkt
auf die kolbenartige Zone der Strömung, außerordentlich kurz ist. In diesem Bereich ist daher die Abgabe von Feuchtigkeit
oder Wasser sehr groß und das sich daraus ergebende Medium in Richtung stromabwärts weist einen Feuchtigkeitsgrad auf, der
sich in der Nähe der Wände nur schlecht regeln läßt. Dieser
Nachteil wird noch verstärkt durch die Tatsache, daß die Substanzen nicht sofort abgetrennt bzw. isoliert werden; die
Trennung erfolgt im allgemeinen in einem Zyklon, der sich an die Kontaktzone anschließt.
Nachteil wird noch verstärkt durch die Tatsache, daß die Substanzen nicht sofort abgetrennt bzw. isoliert werden; die
Trennung erfolgt im allgemeinen in einem Zyklon, der sich an die Kontaktzone anschließt.
Um diesen Nachteil zu beheben, wird in dem älteren Vorschlag P 28 02 748.7 angegeben, daß in Strömungsrichtung und unmittelbar
aber der Misch- oder Berührungszone eine plötzliche
Änderung der Geschwindigkeit mindestens einer Phase hervorgerufen werden soll; diese Lösung ist aber nicht immer befriedigend, weil weder die Art des Milieus noch seine physikalischen Bedingungen geändert werden.
Änderung der Geschwindigkeit mindestens einer Phase hervorgerufen werden soll; diese Lösung ist aber nicht immer befriedigend, weil weder die Art des Milieus noch seine physikalischen Bedingungen geändert werden.
Es wurde nun erfindungsgemäß festgestellt, daß dieser Nachteil ausgeschaltet werden kann, indem man das Produkt der Wirkung
einer zweiten Zone für thermische Behandlung aussetzt. Bei wärmeempfindlichen Stoffen ist diese zweite Zone vorteilhafterweise
eine Kühlzone, die einen starken Temperaturgradienten gegenüber der ersten Zone aufweist, in der Art einer Kurzweg-Destillation
entsprechend dem Verfahren der FR-PS 2 257 326.
Auf diese Weise wird die Kondensation in der anschließenden
Zone vermieden. Außerdem kann - da dieser Abschreckeffekt unmittelbar im Anschluß an die erste Kurzweg-Wärmebehandlung
erfolgt - das behandelte Produkt ohne Abbau bzw. nachteilige Veränderung plötzlich auf eine Temperatur deutlich oberhalb
der üblichen Grenztemperaturen für wärmeempfindliche Stoffe
erhitzt werden. Darüberhinaus beobachtet man in überraschender Weise weitere Effekte, wie Änderung des Raumgewichtes, der
Porosität, des Habitus und anderes mehr.
Zone vermieden. Außerdem kann - da dieser Abschreckeffekt unmittelbar im Anschluß an die erste Kurzweg-Wärmebehandlung
erfolgt - das behandelte Produkt ohne Abbau bzw. nachteilige Veränderung plötzlich auf eine Temperatur deutlich oberhalb
der üblichen Grenztemperaturen für wärmeempfindliche Stoffe
erhitzt werden. Darüberhinaus beobachtet man in überraschender Weise weitere Effekte, wie Änderung des Raumgewichtes, der
Porosität, des Habitus und anderes mehr.
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Die zweite thermische Behandlung kann vor oder nach der Auftrennung
vorgenommen werden.
Praktischerweise wird bei Lebensmitteln, wie Eigelb oder Milch die erste Behandlung mit einer Eintrittstemperatur der Gase von
200 bis 7000C vorgenommen und das Produkt beim Austritt aus
der Anlage bei einer Temperatur von 20 bis 120°C behandelt;
anschließend wird die Substanz beispielsweise in einem Zyklon abgetrennt.
Diese zweite Behandlung kann mit Hilfe einergleichen Vorrichtung, wie sie für die erste thermische Behandlung angewandt
wird, vorgenommen werden. Man kann aber auch von einem Trennverfahren, entsprechend dem oben genannten älteren Vorschlag
Gebrauch machen. In diesem Falle erfolgt die zweite thermische Behandlung des Produkts vor oder nach dessen Trennung
vom Heißgas.
Wie bereits gesagt, findet das erfindungsgemäße Verfahren
vor allem auf dem Gebiet der Lebensmittelherstellung Anwendung, beispielsweise zur Behandlung von natürlichen Eiweißprodukten
oder deren Extrakten und insbesondere von pflanzlichen Produkten wie Stroh, Luzerne, Raps, Soja, kleinen Saubohnen,
Erbsen, Algen und anderen Gemüsen»
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung und die folgenden Beispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, die einen Kopf 1 entsprechend der FR-PS 2 257 326, einen Doppelkonus 2, der als Aufnahmebehälter
dient und in welchem die Behandlung stattfindet, einen weiteren Kopf 3 wiederum entsprechend der FR-PS 2 275 326,
einen zweiten Doppelkonus 4 und einem Zyklon 5, in welchem die abschließende Trennung stattfindet, enthält.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung mit einem schematisch gezeigten Kopf 1 nach Fig. 1, der jedoch
entsprechend dem oben genannten älteren Vorschlag nicht in
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einen Doppelkonus, sondern in einen zylindrischen Stutzen 6 übergeht, in welchem die Trennung der Phasen erfolgt. Hier
wird dann ein Behandlungsgas über das Rohr 7 zugeführt und im Zyklon 5 die behandelte Substanz abgetrennt und gewonnen,
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung, die aus einer ersten Zone für die thermische Behandlung nach
Fig. 1 und einer zweiten Zone nach Fig. 2 besteht.
Fig. 1 zeigt nun unter anderem die axiale Leitung 8, über die
die zu behandelnde Substanz als Paste oder Aufschlämmung zugeführt wird. Am Ausgang des Kopfes 1 wird der axiale Strom
von der schraubenförmigen Strömung aufgenommen, die durch eine tangential zugeführte Gasphase gebildet wird und ihre
Form dank eines perforierten Mantels 10 innerhalb des Kopfes 1 und sowie dank einer Einschnürung 11 enthält.
Die Behandlung erfolgt bei Austritt aus Kopf 1 im oberen Teil des Doppelkegels 2. Das Medium wird dann von einer zweiten
schraubenförmigen Strömung aufgenommen, die in einem zweiten Kopf 3 entsprechend Kopf 1 gebildet wird. Nach Verlassen des
Doppelkegels 4 werden die Phasen in dem Zyklon 5 getrennt.
Gemäß Fig. 2 erfolgt die Anfangsbehandlung in gleicher Weise; die zweite Behandlung findet hier nach der Trennung der Phasen
statt und zwar nur für die feste Phase und erfolgt durch die Wirkung eines wirbelnden Gemisches in der Rohrleitung 7.
Gemäß einer anderen nicht gezeigten Variante kann die Trennung
der heißen Phasen mit Hilfe eines Zyklons bewirkt werden.
Eine andere ebenfalls nibht gezeigte Ausführungsform sieht
vor, daß der Kopf 3 in Fig. 1 durch eine Vorrichtung entsprechend
der FR-AS 2 276 086 ersetzt wird. Eine derartige Vorrichtung umfaßt einen zylindrischen oder kegelstumpfartigen
Mantel um eine Kammer, welche an der Eintrittsseite durch eine Wand abgeschlossen und an der Austrittsseite zumindest
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teilweise offen ist. In den Ringraum zwischen einem perforierten Innenmantel und dem Außenmantel, die zueinander axial sind,
wird tangential die andere Phase eingeführt.
Fig. 3 zeigt die in den folgenden Beispielen angewandte Vorrichtung.
Der Innendurchmesser des Kopfes 1 beträgt 300 mm, seine Höhe 250 mm; die Einschnürung 11 hat einen Durchmesser
von 45 mm; dies entspricht dem Durchmesser des kleinsten Querschnitts
des perforierten Mantels 10. Der· Durchmesser der gradlinig strömenden, flüssigen Phase stromabwärts beträgt 8mm.
Der Doppelkegel 2 dient als Aufnahmebehälter; sein größter
Durchmesser ist 1m, sein oberer Scheitelwinkel 90 und sein unterer Scheitelwinkel 60 . Die Zuleitung.7 für Druckluft hat
einen Durchmesser von 100 mm.
In den folgenden Beispielen wurden nacheinander behandelt: Eiweiß, Vanille, Sonnenblumen, Luzerne und Kondensmilch und
zwar unter folgenden Bedingungen:
Bei- Produkt Luftmenge Druckluft Luftdruck Temperatur C
im Kopf 1 von 250C Eintr.Austr. Zyklon
Nm3/h Nm3/h Torr
spiel
1 | Eiweiß | 220 |
2 | It | Il |
3 | Il | Il |
4 | Vanille | |
5 6 |
Sonnen blumen Luzerne |
Il Il |
7 | Kondens milch |
Il |
1,3
Il Il
240 550 700 500 615
400 400
100
It It
120 108
105 105
75
Il
tt
80
80
80 80
Für die drei ersten Beispiele wurden Schaumtests entsprechend den Vorschriften von Institut voor Pluimveeonderzoek "Het
Spelderholt" Bericht Nr. 2872 durchgeführt, die sich auf das relative Volumen des maximalen Schaumvolumens notwendige Zeit
beziehen.
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Das Relatiwolumen des Schaums wurde bestimmt, indem 75 ml Ei
in ein Schlaggerät (in den Beispielen wurde jeweils der gleiche Hobart Schläger N 50 verwendet) eingebracht und das Maximalvolumen
des entstandenen Schaumes gemessen wird. Das Volumen beim Schäumen ist gegeben durch die Formel: Schaumvolumen -mn o/
75 ml /0
Dieser Test ergibt bei einem zum Vergleich herangezogenen Pulver (nicht erfindungsgemäß) ein Ergebnis zwischen 800 und 900.
Erfindungsgemäß hingegen wurden 1175 erzielt, was eine bemerkenswerte Verbesserung bedeutet.
Anschließend wurde die Beständigkeit des Schaumes gemessen und zwar indem nach 1 h das Gewicht des am Boden des Prüfgefäßes
wiedergebildete Produkt bestimmt wurde.
Q. , ·Ί ,· + y4. _ Anfangsgewicht - Gewicht des wiedergebildeten Produkte;
ötabiirtat - Anfangsgewicht
Gefunden wurden 75 % anstelle von 65 %, was das vorherige Ergebnis
bestätigte.
Schließlich wurde die Zeit für die Erreichung des maximalen Schaumvolumen bestimmt und zwar mit 7 min, was ganz normal ist.
Diese Zahlenwerte beweisen, daß die Qualität des erhaltenen Produktes nicht verschlechtert wird trotz der erhöhten Eintrittstemperatur
(des Arbeitsgases )· Andererseits wird bekanntlich beim Stand der Technik von einem üblichen
Trockner ausgegangen, bei dem die Eintrittsteraperatur eine kritische Grenze darstellt, weil die kritischen Austrittstemperaturen schneller erreicht werden als die Eintrittstemperaturen;
da die zu behandelnden Produkte eine niedere Temperatur erforderten, ergibt sich daraus eine schlechte Wärmenutzung
.
Die Beispiele 4, 5 und 6 mit anderen Substanzen zeigen die Möglichkeit der Durchführung des Verfahrens mit einer hohen
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Eintrittstemperatur.
Beispiel 7 schließlich zeigt eine weitere interessante Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich zum Konzentrieren
von Lösungen.
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AA
Leerseite
Leerseite
Claims (4)
1. Verfahren zur Reaktion oder zum Material- und/oder Wärmeaustausch
von wärmeempfindlichen Stoffen, indem zumindest zwei Phasen in Berührung gebracht, die Phasen getrennt und
die Produkte gewonnen werden, wobei mindestens eine erste Phase schraubenförmig und achssymetrisch und mindestens eine
zweite Phase coaxial dazu strömt, man die schraubenförmige Strömung in Bezug zur coaxialen Strömung so stark einschnürt,
daß die verliehene Bewegungsgröße die Zerstäubung der coaxialen Strömung bewirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine weitere thermische Behandlung vorgesehen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man als weitere thermische Behandlung
eine Abkühlung vornimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die weitere thermische Behandlung
vor oder nach der Phasentrennung vornimmt.
4. Verfahren zum Behandeln von Lebensmitteln, insbesondere von Eiweiß, Vanille, Sonnenblumenkerne, Luzerne und Kondensmilch,
nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet , daß man die 1. thermische Behandlung
bei 200 bis 700°C und die 2. thermische Behandlung bei 20 bis 120°C vornimmt.
81 7288
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Applications Claiming Priority (1)
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BR (1) | BR7804189A (de) |
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NZ (1) | NZ187736A (de) |
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