DE3832006A1 - Extruder zum granulieren einer formmasse und verwendung eines solchen extruders - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Extruder zum Granulieren einer unter Schwerkraft nicht fließfähigen, plastischen Formmasse, insbeson­ dere eines für Waschmittel einsetzbaren Enzymkonzentrats, zu Korn mit einer Korngröße von höchstens 1 mm, insbesondere höch­ stens 0,8 mm, mit einem Granulierkopf.

Heutige Waschmittel enthalten Enzymgranulate, z. B. Proteasen, Amylasen, Lipasen. Beim Herstellen solcher Enzymgranulate ist es wichtig, ein staubfreies, in der Zusammensetzung homogenes und im äußeren Erscheinungsbild gleichförmiges Produkt zu erhalten. Dabei umfaßt der Begriff äußeres Erscheinungsbild sowohl Form, Farbe und sonstiges Aussehen. Da sich solche Granulate im Wasch­ mittelpulver nicht entmischen sollen, müssen diese Enzymgranulate vergleichbare Korngrößen wie das übrige Granulat haben. Daher ist beim Granulieren mit einem Extruder der Einsatz von Düsen­ platten mit Lochdurchmessern von weniger als 0,8 mm erforderlich.

Diese Enzymgranulate bestehen nicht nur aus den flüssigen Enzymkonzentraten, sondern auch aus Stellmitteln, die Zeolithe, Tripolyphosphate, Stärke, Zellulose, Methylzellulose, Carboxy­ methylzellulose, Wachse, wasserlösliche Polymere usw. enthalten.

Ein weiteres Problem stellt die gleichmäßige Verteilung der zu verarbeitenden Masse auf den gesamten Querschnitt der Düsenplatten enthaltenden Formgebungsplatten dar. Besonders groß ist das Problem, wenn der Querschnitt der Formgebungs­ platte mit z. B. 3000 bis 6000 Einzelbohrungen wesentlich größer als der Querschnitt der Austrittsöffnung der Formmasse am Ende der Extruderschnecke ist. Wird keine gleichmäßige Ver­ teilung der zu verarbeitenden Formmasse über den gesamten Quer­ schnitt der Formgebungsplatte erreicht, so tritt die Masse aus den einzelnen Öffnungen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus. Damit werden aber die austretenden Stränge von dem vor der Formgebungsplatte rotierenden Messer in unterschiedlich lange Granulate geschnitten. Ein gleichmäßiges Produkt kann so nicht erhalten werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Extruder der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher eine gleich­ mäßige Verteilung der zu verarbeitenden Formmasse über den ge­ samten Querschnitt der Formgebungsplatte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Extruder der eingangs genannten Art der Granulierkopf einen außen angeordneten, Lochscheiben tragenden Düsenplättchen­ träger, einen dahinter angeordneten Verdrängerkegel und einen zwischen Düsenplättchenträger und Verdrängerkegel angeordneten, als Lochplatte ausgebildeten Vorverteiler aufweist, daß der Dü­ senplättchenträger Durchgangsbohrungen mit jeweils einer an de­ ren vorderem Ende angeordneten Lochscheibe aufweist, deren Bohrungen einen hinteren Bereich mit größerem und einen vorderen Bereich mit kleinerem Querschnitt aufweist, wobei der Übergangsbereich zwischen dem hinteren und vorderen Bereich gegen die Längsachse der Bohrungen mit einem Winkel von 55° bis 65° geneigt ist.

Erfindungsgemäß wird erreicht, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser beim Granulat über den gesamten Querschnitt der Formgebungsplatte, die hier Düsenplättchenträger genannt ist, gleich ist.

Als eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung hat sich herausgestellt, wenn die Durchgangsbohrungen im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Lochscheiben haben. Hier, wie in der nachfolgenden Beschreibung bedeuten die Begriffe "im wesentlichen gleich" und "in etwa gleich", daß die Abweichungen höchstens 10% betragen.

Besonders günstig zum gleichmäßigen Verteilen der Formmasse ist ferner eine hinter dem Verdrängerkegel angeordnete Umlenkplatte mit einer axialen Bohrung, die sich im wesentlichen vom Durchmesser der Extruderschnecke bis im wesentlichen zum Durchmesser des Vorverteilers nach vorn hin vergrößert. Durch diese Umlenkplatte wird ein geordneter Weg der Formmasse über den Verdrängerkegel auf die Querschnittfläche des Vorverteilers erreicht.

Um Störungen im Fluß der Formmasse im Bereich des Verdrängerkegels zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß die inneren Flächen der Umlenkplatte ausschließlich abgerundete Kanten aufweisen.

Um ein gleichmäßiges Fließen der Formmasse von der Extruderschnecke zwischen der Umlenkplatte und dem Verdrängerkegel zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, daß der Abstand zwischen der nach hinten weisenden Fläche des Verdrängerkegels und der dieser gegenüberliegenden inneren Fläche der Umlenkplatte im wesentlichen konstant ist. Ein gleichmäßiger Fluß ermöglicht nämlich auch eine gleichmäßigere Verteilung der Formmasse auf die nach hinten weisende Querschnittsfläche des Vorverteilers.

Damit die Drücke, mit denen die Formmasse in die Bohrungen des Vorverteilers gepreßt wird, sich möglichst wenig voneinander unterscheiden, wird vorgeschlagen, daß der Verdrängerkegel der­ art ausgebildet ist, daß die Längen der Wege der zu granulieren­ den Formmasse zu den der Längsachse des Granulierkopfes am näch­ sten und zu den am weitesten entfernt liegenden Bohrungen des Vorverteilers in etwa gleich sind.

Ferner ist es für einen gleichmäßigen Einpreßdruck der Formmasse in die Bohrungen des Vorverteilers günstig, wenn der Abstand zwischen der nach hinten gerichteten äußeren Querschnittsfläche des Vorverteilers und der dieser Fläche gegenüberliegenden Fläche des Verdrängerkegels mindestens 3% des Durchmessers des Vorverteilers beträgt.

Besonders günstig ist es für eine gleichmäßige Verteilung der Formmasse, wenn der Extruder ein Doppelschneckenextruder mit einer Länge von 12- bis 16fachem Schneckendurchmesser und mit Homogenisierzonen einer Länge von 3- bis 6fachem Schnecken­ durchmesser ist. Insbesondere hat sich eine solche Anordnung beim Granulieren von Enzymmassen bewährt.

Die Formgestaltung der Kapillaren in der Lochscheibe ist für das Herstellen von gleichmäßigen Granulaten wichtig. Dazu wird vor­ geschlagen, daß der Durchmesser des vorderen Bereichs der Bohrungen in der Lochscheibe zwischen 0,5 und 1,0 mm liegt. Vorteilhaft ist auch, wenn die Länge der Bohrung in der Lochscheibe zwischen dem 1,5- und 2fachen des Durchmessers des vorderen Bereichs liegt. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß der Durchmesser des hinteren Bereichs der Bohrung in der Lochscheibe zwischen dem 1,7- und 3fachen des Durchmessers des vorderen Bereichs liegt.

Die Erfindung betrifft auch das Verwenden eines Extruders der obengenannten Art zum Granulieren von Enzymkonzentraten für Waschmittel. Für eine solche Anwendung ist ein solcher Extruder nämlich besonders gut geeignet. In diesem Fall wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Enzymkonzentrat mit Drücken von 80 bis 200 bar, insbesondere von 110 bis 150 bar, durch den Granulier­ kopf gepreßt wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Granulierkopf eines Extruders gemäß der Erfindung und

Fig. 2 den Längsschnitt einer Bohrung in der Lochscheibe gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist der Querschnitt eines Granulierkopfes entsprechend der Erfindung dargestellt. Bei (17) ist die Längsachse des Gra­ nulierkopfes eingezeichnet. Die Formmasse tritt bei (20) in den Granulierkopf ein, durchläuft die Umlenkplatte (11), fließt entlang dieser Platte und dem Verdrängerkegel (2) auf den hinteren Querschnitt (18) des Vorverteilers (3). Durch dessen Öffnungen, den Bohrungen (16), wird die Formmasse in einen freien Bereich (21) zwischen dem Vorverteiler (3) und dem Düsenplättchenträger (1) gepreßt. Dieser Düsenplättchenträger (1) ist an anderer Stelle als Formgebungsplatte bezeichnet. Er enthält an seiner vorderen Stirnseite eine Vielzahl von Lochscheiben (5), welche Bohrungen (6) mit einem Längsschnitt gemäß Fig. 2 aufweisen. Hinter dem Düsenplättchenträger (1) ist ein in der Zeichnung nicht dargestelltes rotierendes Messer angeordnet, das die austretenden dünnen Stränge zu Granulaten zerschneidet.

Der Düsenplättchenträger (1) weist eine Vielzahl, in konzen­ trischen Kreisen um die Längsachse des Granulierkopfes angeord­ nete Durchgangsbohrungen (4) auf, an deren nach vorne zeigen­ den Öffnungen die Lochscheiben (5) angebracht sind. Der darge­ stellte Düsenplättchenträger enthält 75 solcher Durchgangsboh­ rungen (4), von denen jede stirnseitig durch Lochscheiben (5) mit je 87 kapillarartigen Bohrungen (6) verschlossen sind.

Diese, in Fig. 2 dargestellten Bohrungen (6) haben einen stirnseitigen, engen Bereich, den sogenannten vorderen Bereich (8) und einen hinteren Bereich (7). Die Längenangaben in Fig. 2 haben als Maßeinheit mm. Der vordere Bereich (8) hat einen Durchmesser von 0,7 mm, der hintere Bereich (7) einen Durchmesser von 1,2 mm. Die Länge des vorderen Bereichs (8) beträgt 1,4 mm, die Länge des hinteren Bereichs (7) 4,5 mm. Im Übergangsbereich (9) beträgt die Neigung der Wand gegenüber der Längsachse (10) 60°.

Wenn die Formmasse, aus dem Extruder kommend, durch die axiale Bohrung (12) fließt, trifft sie auf den Verdrängerkegel (2) und fließt zwischen der nach hinten weisenden Fläche (15) des Verdrängerkegels (2) und der dieser gegenüberliegenden inneren Fläche (13) der Umlenkplatte (11) auf den nach hinten zeigenden Querschnitt (18) des Vorverteilers (3) zu. Dieser Kanal darf sich weder verengen noch erweitern. Damit ein ungestörter Fluß gewährleistet ist, haben die inneren Flächen (13) der Umlenkplatte (11) ausschließlich abgerundete Kanten (14).

An der nach hinten gerichteten äußeren Querschnittsfläche (18) des Vorverteilers (3) tritt dann die Formmasse durch die Öffnungen (16) in den Raum (21) zwischen dem Vorverteiler (3) und dem Düsenplättchenträger (1) ein. Bei (19) ist die der äußeren Querschnittsfläche (18) des Vorverteilers (3) gegenüberliegende Fläche des Verdrängerkegels (2) dargestellt.

Der Durchmesser der Gesamtplatte beträgt 30 cm, der Verdrängerkegel (2) ist bei (22) durch ein Schraubgewinde fest mit dem Vorverteiler (3) verbunden.

Claims (13)

1. Extruder zum Granulieren einer unter Schwerkraft nicht fließfähigen, plastischen Formmasse, insbesondere eines für Waschmittel einsetzbaren Enzymkonzentrats, zu Korn mit ei­ ner Korngröße von höchstens 1 mm, insbesondere höchstens 0,8 mm, mit einem Granulierkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Granulierkopf einen außen angeordneten, Lochschei­ ben (5) tragenden Düsenplättchenträger (1), einen dahinter angeordneten Verdrängerkegel (2) und einen zwischen Düsen­ plättchenträger (1) und Verdrängerkegel (2) angeordneten, als Lochplatte ausgebildeten Vorverteiler (3) aufweist, daß der Düsenplättchenträger (1) Durchgangsbohrungen (4) mit jeweils einer an deren vorderem Ende angeordneten Lochschei­ be (5) aufweist, deren Bohrungen (6) einen hinteren Bereich (7) mit größerem und einen vorderen Bereich (8) mit kleine­ rem Querschnitt aufweist, wobei der Übergangsbereich (9) zwischen dem hinteren und vorderen Bereich gegen die Längs­ achse (10) der Bohrungen (6) mit einem Winkel von 55° bis 65° geneigt ist.

2. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrungen (4) im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Lochscheiben (5) haben.

3. Extruder nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine hinter dem Verdrängerkegel (2) angeordnete Umlenkplatte (11) mit einer axialen Bohrung (12), die sich im wesentlichen vom Durchmesser der Extruderschnecke bis im wesentlichen zum Durchmesser des Vorverteilers (3) nach vorn hin vergrößert.

4. Extruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Flächen (13) der Umlenkplatte (11) ausschließlich abgerundete Kanten (14) aufweisen.

5. Extruder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der nach hinten weisenden Fläche (15) des Verdrängerkegels (2) und der dieser gegenüberliegenden inneren Fläche (13) der Umlenkplatte (11) im wesentlichen konstant ist.

6. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkegel (2) derart ausgebildet ist, daß die Längen der Wege der zu granulierenden Formmasse zu den der Längsachse (17) des Granulierkopfes am nächsten und zu den am weitesten entfernt liegenden Bohrungen (16) des Vorverteilers (3) in etwa gleich sind.

7. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der nach hinten gerichteten äußeren Querschnittsfläche (18) des Vorverteilers (3) und der dieser Fläche (18) gegenüberliegenden Fläche (19) des Verdrängerkegels mindestens 3% des Durchmessers des Vorverteilers (3) beträgt.

8. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Extruder ein Doppelschneckenextruder mit einer Länge von 12- bis 16fachem Schneckendurchmesser und mit Homogenisierzonen einer Länge von 3- bis 6fachem Schneckendurchmesser ist.

9. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des vorderen Bereichs (8) der Bohrungen (6) in der Lochscheibe (5) zwischen 0,5 und 1,0 mm liegt.

10. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Bohrungen (6) in der Lochscheibe (5) zwischen dem 1,5- und 2fachen des Durchmessers des vorderen Bereichs (8) liegt.

11. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des hinteren Bereichs (7) der Bohrung (6) in der Lochscheibe (5) zwischen dem 1,7- und 3fachen des Durchmessers des vorderen Bereichs (8) liegt.

12. Verwendung eines Extruders nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Granulieren von Enzymkonzentraten für Waschmittel.

13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzymkonzentrat mit Drücken von 80 bis 200 bar, insbesondere von 110 bis 150 bar, durch den Granulierkopf gepreßt wird.