DE69221166T2

DE69221166T2 - Methode zum überziehen von teilchen in einer sprühtrocknungsanlage

Info

Publication number: DE69221166T2
Application number: DE69221166T
Authority: DE
Inventors: Christensen Boerge Holm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2012-12-18
Also published as: US5487916A; DE69221166D1; AU3157393A; CA2125980A1; EP0641236A1; EP0641236B1; DK0641236T3; RU2102100C1; WO1993011844A1; ES2107001T3; NZ246148A; ATE155699T1; RU94031214A; DK201791D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Teilchen in einer Sprühtrocknungsanlage.
Das Beschichten von Pulverteilchen ist aus vielen verschiedenen Gründen wünschenswert. So kann z.B. ein Überzug die Teilchen gegen Feuchtigkeit und Oxidation schützen. In Verbindung mit Teilchen, die eingenommen werden sollen, kann die Freisetzung von Komponenten aus den Teilchen während der Passage der Teilchen durch das gastromtestinale System durch einen Überzug gesteuert werden, z.B. auf solche Weise, daß die fraglichen Komponenten erst nach der Passage durch den Magen freigesetzt werden. Die Beschichtung von Teilchen kann auch einen Weg darstellen, um eine langsamere Freisetzung von aktiven Substanzen aus den Teilchen zu erhalten. Der Überzug kann einen unerwünschten Geschmack, eine unerwünschte Farbe oder eine unerwünschte Struktur der Teilchen überdecken. Weiter kann der Überzug als Schutz gegen Licht und Gase wirken.
Wie es im folgenden erklärt wird, kann eine Beschichtung auch die Möglichkeit der Sprühtrocknung von Lösungen oder Dispersionen verbessern, welche andernfalls schwierig oder unmöglich sprühzutrocken sind, da das Beschichtungsverfahren verwendet werden kann, um die Lösungen oder Dispersionen in einer dünnen Schicht mit einer großen Oberfläche freizulegen, was demgemäß ein Verdampfen stark beschleunigt.
Die Beschichtung von Pulverteilchen kann die Handhabung von Mischungen von Pulverprodukten verbessern, in welchen die einzelnen Komponenten an einer Reaktion teilnehmen sollen, welche durch die Zersetzung der Beschichtung initiiert wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Eine bekannte Technik für die Beschichtung von Pulverteilchen umfaßt die Verwendung einer Fließbettanlage. Mittels dieses Ausrüstungstyps werden die Pulverteilchen in Luft fluidisiert, die Beschichtungszusammensetzung wird über den fluidisierten Pulverteilchen zerstäubt, und die beschichteten Teilchen werden durch anhaltendes Durchtreten durch die Fließbettanlage getrocknet.
Dieser Typ von Fließbettbehandlung ist nur geeignet, wenn man Pulverteilchen beschichtet, die eine Größe aufweisen, welche mehrere Male größer ist als die Tröpfchen der zerstäubten Beschichtungszusammensetzung. Wenn die Teilchen nur wenige Male größer als die Tröpfchengröße oder kleiner sind, findet eine Agglomeration statt, die zur Folge hat, daß die Teilchen in Anhäufungen mit großen Luftzwischenräumen zusammenkleben, was normalerweise ein unerwünschter Effekt in einem Beschichtungsverfahren ist.
Bei einer anderen Technik, die besonders für die Beschichtung von relativ schweren Teilchen in einer Fließbettanlage angepaßt ist, wird eine Sprühdüse am unteren Ende eines vertikalen Rohrs im Zentrum von fluidisierten Pulverteilchen angeordnet und zerstäubt die Beschichtungszusammensetzung nach oben durch das Rohr und im Gleichstrom mit den Pulverteilchen, wobei die Teilchen durch das gleiche Rohr mittels eines Luftstroms nach oben getragen werden. Wenn die Pulverteilchen beschichtet sind, werden sie nach oben getragen, getrocknet, fallen hinunter in die fluidisierten Pulverteilchen und in das Rohr und werden mit einer neuen Schicht der Beschichtungszusammensetzung beschichtet. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis die gewünschte Dicke der Überzugsschicht erhalten worden ist.
Ein Problem, das mit diesen zwei Verfahren verbunden ist, besteht darin, daß es normalerweise nur möglich ist, in jedem Auftragungsstadium eine sehr dünne Schicht einer Beschichtungszusammensetzung aufzubringen. Wenn auf einmal eine dickere Schicht an Beschichtungssubstanz aufgebracht wird, tendieren die Teilchen aufgrund von klebrigen Oberflächen dazu, zu agglomerieren.
Eine bekannte Technik für die Beschichtung von Teilchen ist es, die Pulverteilchen in einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung zu dispergieren und diese gemischte Dispersion sprühzutrocknen. Jedoch ist es in vielen Fällen nicht realistisch oder zumindest nicht optimal, diese Technik zu verwenden, insbesondere wenn die Dispersion der Teilchen in der flüssigen Beschichtungszusammensetzung die Viskosität zu einem solchen Ausmaß steigert, daß die Sprühzerstäubung der Dispersion schwierig oder sogar unmöglich wird.
Das US-Patent Nr. 3,615,723 beschreibt ein Sprühtrocknungsverfahren, in dem die Tröpfchen, die immer noch klebrig sind, an einem Sieb, wo eine Matte gebildet wird, ausgetragen und getrocknet werden. Zumindest Teile der Matte sind in teilchenförmiger Form (Feinteilchen) unterteilt und werden zu der Sprühtrocknungskammer zurückgeführt. Die zurückgeführten Feinteilchen werden durch ein Rohr zugesetzt, das in einer gewissen Entfernung von der Zerstäubungszone austritt. Die getrockneten, aber immer noch klebrigen Tröpfchen werden an dem Sieb ausgetragen, damit man eine Agglomeration der Teilchen erhält. Durch dieses Verfahren wird keine Beschichtung durchgeführt, und die Staubteilchen werden oft aufgrund mangelnder Verdampfung von den Oberflächen überhitzt.
Im US-Patent Nr. 3,949,096 wird versucht, dieses Problem zu lösen, indem man die Teilchen in einer Flüssigkeit dispergiert, die für die Teilchen neutral ist und die anschließend aus dem Zentralkanal einer Sprühdüse mit Drei-Kanal-Systemen sprühgetrocknet wird. Das Beschichtungsmittel wird aus dem äußeren Kanalsystem aufgesprüht, und die komprimierte Luft zum Zerstäuben beider Komponenten wird durch den dazwischenliegenden Kanal zugeführt.
Das US-Patent Nr. 3,615,723 offenbart in Verbindung mit Sprühtrocknung das Zurückführen der kleinsten Teilchen (Staub) von bereits getrocknetem Material zu der Sprühtrocknungskammer. Die Zugabe wird durch ein Rohr durchgeführt, dessen Ausgang von der Düse entfernt liegt. Der Zweck dieses Verfahrens ist eine Agglomeration des Staubs mit teilweise getrockneten Tropfen, um eine gleichförmige Agglomeratgröße im Endprodukt zu erhalten.
Die veröffentlichte Patentanmeldung DK Nr. 160809 offenbart eine Agglomeration von Substanzen in Verbindung mit Sprühtrocknen, wobei die Feinteilchen (die nicht-agglomerierten Teilchen) zum zentralen Teil der Zerstäubungszone zurückgeführt werden. Die Feinteilchen werden in einem kleineren Teil der trocknenden Luft dispergiert, und die Position zum Einführen der Feinteilchen wird auf solche Weise gesteuert, daß die durchschnittliche Entfernung von dem Sprührad zu dem Bereich, in dem die Feinteilchen auf die zerstäubten Tröpfchen oder teilweise getrockneten Teilchen stoßen, gesteuert wird. Es wird erwähnt, daß die Bildung von unerwünschten beschichteten Teilchen stattfinden kann, wenn eine sehr kurze Entfernung zwischen dem Zerstäuberrad und der Stelle für die Zugabe von Pulverteilchen vorliegt.
Die EP-A-0 344 375 offenbart ein Sprühtrocknungsverfahren und eine Sprühtrocknungsvorrichtung für eine gleichzeitige Teilchenbeschichtung. Das Verfahren besteht in einem Aufbringen einer flüssigen Substanz, z.B. Lecithin oder einer anderen nicht-oxidativen Substanz, auf Teilchen, die aus einer Mischung von festen Teilchen und Flüssigkeit herstammen, mittels der Sprühtrocknungsvorrichtung.
Die EP-A-0 423 701 beschreibt ein Verfahren zur Granulierung und Beschichtung mittels einer Ausrüstung, die trocknende Luftströme verwendet, um eine Granulierung, Beschichtung und Trocknung zu bewirken. Das Verfahren umfaßt die Bereitstellung eines zu beschichtenden Gegenstands und die Bereitstellung eines Beschichtungsmaterials, wobei die Bereitstellungen in solchen Lagen vorgesehen sind, daß der zu beschichtende Gegenstand und das Beschichtungsmaterial aufeinandertreffen, bevor der zu beschichtende Gegenstand und das Beschichtungsmaterial durch die trocknenden Luftströme dispergiert werden. Kalte Luft wird in einen Bereich eingeführt, in dem der zu beschichtende Gegenstand und das Beschichtungsmaterial aufeinandertreffen, und heiße Luft wird einem Bereich zugeführt, der weiter von den Düsen zur Bereitstellung des zu beschichtenden Gegenstands und des Beschichtungsmaterials entfernt liegt als der Bereich der Zufuhr kalter Luft.
Die EP-A-0 406 903 offenbart ein Granulierungs- und Beschichtungsverfahren, in welchem komprimierte Luft zur Bereitstellung eines flüssigen Beschichtungsmaterials für zu beschichtende Teilchen verwendet wird.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Wie oben erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung von Teilchen in einer Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungsanlage. Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet die Beschichtung von Teilchen eine Überziehen der gesamten Oberfläche der Teilchen mit einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung. Die Trockenmaterial-Zusammensetzung der Beschichtungszusammensetzung kann gleich der Zusammensetzung der Teilchen oder von dieser verschieden sein.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Erzeugung eines freifließenden Pulvers, das Teilchen aus einem Trägermaterial umfaßt, welche unter Verwendung einer Anlage, die eine Kammer und eine Zerstäubereinrichtung umfaßt, beschichtet werden, umfaßt:
- Zuführen der Beschichtungszusammensetzung in flüssiger Form zu der Zerstäubereinrichtung der Anlage und das Zerstäuben der flüssigen Beschichtungszusammensetzung zu einem Tröpfchenstrom,
- Zuführen eines Transportgasstroms, welcher die Teilchen aus dem Trägermaterial darin dispergiert umfaßt, zu der Sprühtrocknungskammer, getrennt von der Beschichtungszusammensetzung,
- Zuführen eines Stroms von Trocknungsgas zu der Kammer, wobei das Trocknungsgas eine Temperatur hat, die dazu führt, die flüssige Beschichtungszusammensetzung zu verfestigen,
- Gestatten, daß Tröpfchen in dem Strom von flüssigen Tröpfchen der Beschichtungszusammensetzung mit den in dem Transportgas dispergierten Teilchen aus dem Trägermaterial kollidieren,
- dann Gestatten, daß die so aufgebrachte zusammenhängende Überzugsschicht auf den Teilchen mindestens teilweise durch Kontakt mit dem Trocknungsgas trocknet,
- und Entnahme der beschichteten Teilchen aus der Sprühtrocknungskammer,
und das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage eine Sprühtrocknungsanlage ist, die Kammer eine Sprühtrocknungskammer ist, die Zerstäubereinrichtung aus einer Hochdruck-Zerstäuberdüse und einem Zerstäuberrad, angeordnet in der Sprühtrocknungskammer, ausgewählt ist, die Richtung und Fließgeschwindigkeit des Transportgases so angepaßt sind, daß ein Kontakt zwischen dem Trocknungsgas und den Tröpfchen im wesentlichen verhindert wird, so daß die flüssige Beschichtungszusammensetzung, bevor sie nennenswert trocknet, eine im wesentlichen zusammenhängende flüssige Überzugsschicht auf den Teilchen bildet, und der Transportgasstrom mit den darin dispergierten Teilchen aus dem Trägermaterial und der Trocknungsgasstrom im wesentlichen parallel zueinander gerichtet und so reguliert sind, daß sie eine deutlich ausgeprägte Grenzfläche mit einer im wesentlichen konstanten Form in einem Bereich bilden, der stromaufwärts von und angrenzend an den Bereich liegt, in dem die Kollision zwischen den flüssigen Tröpfchen und den Teilchen stattfindet. Normalerweise werden der Transportgasstrom mit den darin dispergierten Trägerteilchen und der Trocknungsgasstrom so reguliert, daß die deutlich ausgeprägte Grenzfläche mit im wesentlichen konstanter Form auch in dem Bereich vorherrscht, in dem die Kollision zwischen den flüssigen Tröpfchen und den Teilchen stattfindet, und in einigen Fällen auch stromabwärts bezüglich des Bereichs, in dem die Kollision zwischen den flüssigen Tröpfchen und den Teilchen stattfindet.
Die ausgeprägte Grenzfläche mit im wesentlichen konstanter Form (in diesem Zusammenhang bedeutet "konstant" konstant im Verlauf der Zeit; es können Schwankungen z.B. in der Querschnittsform oder den Abmessungen entlang des Wegs von der Einlaßbildung der Grenzfläche und stromabwärts auftreten) kann durch irgendein geeignetes Mittel, z.B. einfach visuell, beurteilt werden.
Der Trocknungsgasstrom und der Transportgasstrom werden normalerweise so reguliert, daß sie beide im wesentlichen laminar sind, bis die Teilchen mit der Beschichtungszusammensetzung beschichtet worden sind.
In besonders geeigneten Ausführungsformen wird der Transportgasstrom mit den darin dispergierten Trägerteilchen in einer im wesentlichen ringförmigen Querschnittsform um die Zerstäubereinrichtung herum geleitet, wie es in den Zeichnungen veranschaulicht ist und in größerer Einzelheit im folgenden besprochen wird. Insbesondere wird der Transportgasstrom mit den darin dispergierten Trägerteilchen in einer im wesentlichen kreisförmigen Querschnittsform um die Zerstäubereinrichtung herumgeleitet, wobei die Zerstäubereinrichtung im wesentlichen mittig in dem Kreis angeordnet ist.
Während das Verfahren der Erfindung auf solche Weise durchgeführt werden kann, daß die Teilchen im wesentlichen trocken sind, während sie in der Sprühtrocknungskammer durch Luft getragen werden, in welchem Fall sie beispielsweise durch Absaugen aus der Sprühtrocknungskammer entfernt und zu einem Zyklon getragen werden können, ist eine wichtige Ausführungsform der Erfindung eine solche, in der nur eine teilweise Verfestigung der im wesentlichen zusammenhängenden Überzugsschicht in der Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungskammer durchgeführt wird, so daß die Teilchen mit dem teilweise verfestigten Überzug mäßig klebrig sind, so daß sie dazu tendieren, lose Agglomerate zu bilden, wenn sie miteinander in Berührung kommen, und die mäßig klebrigen Teilchen auf einem Bett aus einem luftdurchlässigen Material in Form von losen Agglomeraten gesammelt und weiter auf dem Bett getrocknet werden, um im wesentlichen vollständig die Überzugsschicht auf den agglomerierten Teilchen zu trocknen. Ein derartiges Bett aus luftdurchlässigem Material kann ein bewegliches Bett aus einem Filtertuch sein, wie beispielsweise in einer "Filtermatten"-Anlage, wie es im folgenden beschrieben wird.
Es versteht sich, daß das Sprühtrocknen, das hierin betrachtet wird, sowohl ein Trocknen durch Verdampfung als auch ein Trocknen durch Verfestigung einer geschmolzenen Beschichtungszusammensetzung durch Abkühlen sein kann. Demgemäß ist das Trocknungsgas entweder ein Gas, das eine Temperatur oberhalb der Temperatur des Transportgases aufweist, wodurch es die Beschichtungszusammensetzung im wesentlichen trocknet, indem es dieser Wärme zuführt, oder ein Gas, das eine solche Temperatur unterhalb der Temperatur des Transportgases aufweist, daß es die Verfestigung der Beschichtungszusammensetzung durch Abkühlen zur Folge hat.
Wie es im folgenden in größerer Einzelheit besprochen wird, ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß sie wirksam zur Beschichtung von Trägerteilchen verwendet werden kann, die aus einem Material sind, welches in Wasser löslich oder quellbar ist.
Man gelangte zu den Entdeckungen, die zu der vorliegenden Erfindung führten, im Zusammenhang mit einer gründlichen Untersuchung des Beschichtungsverfahrens, das mit einem Modellsystem durchgeführt wurde, welches aus einem intensiv roten Beschichtungsmittel und einem fast weißen Pulver bestand. Durch dieses Verfahren konnte die Qualität der Beschichtung direkt durch Mikroskopie der Endprodukte verfolgt werden.
Die Untersuchungen konzentrierten sich auf Beschichtungen in Verbindung mit Sprühtrocknen. Das weiße, zu beschichtende Pulver bestand aus Pektin-Fasern, die bei Kontakt mit Wasser so schnell quollen, daß es unmöglich war, es in dem Beschichtungsmittel zu dispergieren. Das Beschichtungsmittel bestand aus einer rot gefärbten Proteinlösung, von deren Tröpfchen bekannt ist, daß ein extrem schnelles Trocknen der Schale stattfindet.
Die Untersuchungen zeigten, daß selbst mit einer geringen Menge an Beschichtungszusammensetzung, verglichen mit dem Pulver, eine vollständige Beschichtung erhalten werden konnte, d.h., keine sichtbaren weißen Teilchen in dem roten Endprodukt entdeckt werden konnten, welches gemäß der Erfindung hergestellt war.
Man nimmt an, daß die Beschichtungszusammensetzung durch ihre hohe Geschwindigkeit von der Sprüheinrichtung weg einen großen Teil der Luftmoleküle in einem ringförmigen Bereich um die Einrichtung herum verdrängt. Dadurch wird, wenn die Maßnahme gemäß der vorliegenden Erfindung nicht getroffen wird, ein Vakuum geschaffen, das die trocknende Luft ansaugt. Durch die Kollision zwischen den Beschichtungströpfchen und den Molekülen der trocknenden Luft findet eine allmähliche Abbremsung der erstgenannten bei gleichzeitigem Füllen des Vakuums statt. Der Energieaustausch zwischen der heißen trocknenden Luft und den Tröpfchen ist in dieser Phase sehr intensiv, was eine fast explosionsartige Ausstoßung von Wassermolekülen aus der Oberfläche der Tröpfchen zur Folge hat. Dadurch wird die Fähigkeit der Tröpfchen, sich auf der Teilchenoberfläche auszubreiten, schnell verringert, was bei Verfahrensweisen besonders offenkundig ist, in denen eine dünne Schicht an Beschichtungsmittel über alle Teilchen auszubreiten ist.
Das Verfahren der Erfindung löst dieses Problem. Man nimmt an, daß das in Luft dispergierte Pulver in dem innersten Teil des oben erwähnten Vakuumbereichs eingeführt wird, so daß die Kollision zwischen Teilchen und Tröpfchen in einem ringförmigen Bereich stattfindet, der so nahe um die Sprüheinrichtung herum liegt, daß die trocknende Luft nicht oder nur in einem geringen Ausmaß eingedrungen ist. Dadurch ist die Dispersion selbst an dem Zerstäubungsverfahren beteiligt, indem das Beschichtungsmittel in Form eines Filmes von der Sprüheinrichtung weggeschleudert wird, welcher u.a. durch die Kollisionen mit Gas, wie Luft, Molekülen und Teilchen der Dispersion in feine Tröpfchen zerteilt wird.
Das Gas, wie z.B. Luft, das für die Dispergierung des Pulvers verwendet wird, sollte sowohl bezüglich der Menge als auch bezüglich der Temperatur gesteuert werden. Die Menge sollte so gering sein, daß der oben erwähnte Vakuumbereich nicht ausgefüllt wird. Falls dies geschieht, erscheinen sofort weiße Teilchen im Endprodukt. Die Temperatur sollte so niedrig sein, daß sich die Eigenschaften der Tröpfchen bezüglich einer Beschichtung nicht merklich verschlechtern.
Die Steuerung, daß nicht so viel von der Pulver/Luft-Dispersion zugeführt wird, daß der Vakuumbereich gefüllt wird, ist in Modellsystemen einfach, aber in der Praxis tritt im allgemeinen nicht ein solcher Farbunterschied zwischen dem Pulver und dem Beschichtungsmittel auf, daß er bei der Optimierung des Beschichtungsverfahrens verwendet werden kann.
Im Verfahren der Erfindung findet die Einführung der Dispersion jedoch auf solche Weise statt, daß die Teilchen und die Tröpfchen das oben erwähnte charakteristische Fließmuster bilden, solange ein Vakuum in dem ringförmigen Kollisionsbereich vorhanden ist. Der Teil des Fließmusters, der von den Teilchen angenommen wird, ist als scharf abgegrenzter Zylinder geformt, wohingegen der Weg, der von den Tröpfchen eingeschlagen wird, im Fall eines Düsensprühens wie ein Konus und im Fall eines zentrifugalen Sprühens wie eine Scheibe geformt ist. Der Übergang zwischen dem Zylinder und dem Konus/der Scheibe ist gleichermaßen scharf abgegrenzt. Wenn die Zufuhr der Dispersion zu hoch eingestellt wird, beginnt dieser Übergangsbereich verwischt und staubig zu werden, und im Modellsystem findet man weiße Teilchen in dem ansonsten roten Produkt als Anzeige einer unvollständigen Beschichtung.
Bei Beschichtungsverfahren, bei denen das Beschichtungsmittel durch Sprühkühlen aus einem flüssigen in einen festen Zustand überführt wird, gelten die gleichen Prinzipien bezüglich der Steuerung des Pulver-zu-Luft-Verhältnisses und des Verhältnisses zwischen der Pulverdispersion und dem Beschichtungsmittel, wie sie zutreffen, wenn man mittels Sprühtrocknung beschichtet. Andererseits sollte in diesem Fall die Temperatur der Luft, die für das Dispergieren des Pulvers verwendet wird, so warm sein, daß das Beschichtungsmittel nicht anfängt, sich im Kollisionsbereich zu verfestigen.
Natürlich erfordert eine vollständige Beschichtung, daß eine ausreichende Menge an Beschichtungsmittel verfügbar ist, um die gesamte Teilchenoberfläche zu bedecken. Falls dies nicht der Fall ist, hat ein geringer Mangel an Beschichtungsmittel eine Mischung von überzogenen und agglomerierten Teilchen zur Folge, wohingegen bei einem größeren Mangel an Beschichtungsmittel ein rein agglomeriertes Produkt erhalten wird.
Das Verfahren der Erfindung hat sich demgemäß auch als ein effizientes Herstellungsverfahren für agglomerierte Produkte erwiesen, welche aus teilweise pulverförmigen und teilweise flüssigen Ausgangsmaterialien bestehen.
Es hat sich herausgestellt, daß eine spezielle Verwendung der Erfindung in Verbindung mit Produkten sehr vorteilhaft ist, welche nicht auf normale Weise sprühgetrocknet werden können, da sie in einem heißen, getrockneten Zustand in einer amorphen plastischen Form vorliegen, die überall in der Trocknungsanlage an Oberflächen klebt. Die plastische Form kann verursacht werden, indem die Produkttemperatur am Ende des Trocknungsprozesses einfach höher ist als der Schmelzpunkt des Produkts, oder indem die Kristallisation zu langsam voranschreitet, verglichen mit der Zeit, während der die Tröpfchen frei suspendiert im Sprühturm vorliegen. Solche Produkte müssen normalerweise gefriergetrocknet oder vakuumgetrocknet werden, da dann die Produkttemperatur sehr niedrig gehalten werden kann, und die Trocknungszeit ist sehr lang.
Durch Verwendung von gefrier- oder vakuumgetrocknetem Pulver zu Beginn des Sprühtrocknens und Überziehen desselben mit dem Produkt ist es in vielen Fällen möglich, das Kleben auf ein annehmbares Maß zu verringern. Ein Teil des erhaltenen Produkts wird in das Verfahren zurückgeführt und gemäß dem Verfahren der Erfindung als das zu beschichtende Pulver verwendet.
Bei sehr schwierigen Produkten kann es notwendig sein, einen sehr hohen Anteil des erzeugten Pulvers, z.B. 80%, zurückzuführen. Dadurch wird erreicht, daß das Pulver aus dem ringförmigen Kollisionsbereich in Form von festen Teilchen austritt, die mit einer dünnen Schicht aus flüssigem Produkt beschichtet sind und die deshalb leichter als entsprechende Tröpfchen in nicht-klebrige Teilchen überführt werden.
Demgemäß ist es eine sehr wichtige Ausführungsform, wenn die Zusammensetzung der Trägerteilchen die gleiche oder im wesentlichen die gleiche ist wie die Zusammensetzung der Beschichtungszusammensetzung und worin die anfänglichen Trägerteilchen Teilchen sind, die durch andere Verfahren als Sprühtrocknen, beispielsweise durch Gefriertrocknen oder Vakuumtrocknen oder Kristallisation, hergestellt worden sind. In dieser Ausführungsform wird ein Teil des resultierenden beschichteten Produkts in das Verfahren zurückgeführt und als die zu beschichtenden Trägerteilchen verwendet. Der Anteil der erzeugten beschichteten Teilchen, der zurückgeführt wird, kann beispielsweise mindestens 50%, wie etwa 80%, betragen, oder er kann bei gewissen Herstellungen, z.B. Trocknen von Zuckerlösungen, die in einem herkömmlichen Verfahren schwierig zu kristallisieren sind, wie Glucose- oder Fructose-Lösungen, sogar bis zu 200-300% hinaufgehen. Durch dieses Verfahren der Erfindung kann ein volles Trocknen des Zuckers erreicht werden, was wenig oder keine rückständigen Melassen zur Folge hat.
Die Zufuhr eines gleichmäßigen Teilchenstroms zu dem Kollisionsbereich kann auf verschiedenen Wegen bewerkstelligt werden, abhängig davon, ob die Beschichtung in Sprühanlagen mit Zerstäuberrädern oder mit Düsen durchgeführt wird.
Die Zufuhr wird am leichtesten in Sprühanlagen mit Zerstäuberrädern gelöst, da eine bevorzugte Ausführungsform der Zuführeinrichtung aus einem Mantel um das konische oder zylindrische Zerstäubergehäuse in einem geeigneten Abstand von demselben besteht, so daß der Strom von in Luft dispergierten Teilchen in den resultierenden Zwischenraum eintreten kann. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Teilchen tangential am oberen Ende des Zwischenraums eingeblasen, und die Teilchen bewegen sich deshalb auf schraubenförmigen Pfaden nach unten zu der ringförmigen Ausgangsöffnung unmittelbar oberhalb des ringförmigen Kollisionsbereichs.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der tangentiale Einlaß auf solche Weise angeordnet, daß sich der Teilchenstrom am Auslaß in entgegengesetzter Richtung bezüglich des Zerstäubungsrades dreht. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird teils eine vollständig gleichförmige Zufuhr zu dem gesamten ringförmigen Kollisionsbereich und teils eine maximale relative Geschwindigkeit zwischen Teilchen und Tröpfchen im Augenblick der Kollision erhalten.
Wie oben erwähnt, besteht der Vorteil dieser Erfindung darin, daß ein Verdampfen des Beschichtungsmaterials mittels der heißen Luft vor der Kollision zwischen dem zu beschichtenden Teilchen und dem Beschichtungsmaterial verhindert wird.
Im Vergleich zu dem oben erwähnten Stand der Technik beinhaltet das vorliegende beanspruchte Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Teilchenprodukts eine Anzahl von signifikanten Vorteilen Diese Vorteile schließen die folgenden ein:
- kommerziell erhältliche Sprühanlagen können verwendet werden,
- die vorliegende Erfindung umfaßt ein kontinuierliches Verfahren, welches im Vergleich zu traditionellen Beschichtungsverfahren niedrigere Produktionskosten verursacht,
- das Verfahren der vorliegenden Erfindung weist einerseits den Vorteil auf, daß der Transportgasstrom mit den darin dispergierten Teilchen aus dem Trägermaterial und andererseits der Trocknungsgasstrom im wesentlichen parallel zueinander geführt und so reguliert werden, daß sie eine deutlich ausgeprägte Grenzfläche mit einer im wesentlichen konstanten Form in einem Bereich stromaufwärts von und angrenzend an und ebenfalls vorherrschend in dem Bereich bilden, in dem die Kollision zwischen den flüssigen Tröpfchen und den Teilchen stattfindet. Im Vergleich zum bekannten Stand der Technik, z.B. der EP 423701, stellt die vorliegende Erfindung auf einfache und effiziente Weise die Trennung zwischen der Beschichtungszusammensetzung und den Tröpfchen der Beschichtungszusammensetzung durch die Regulierung der Luftströme bereit, was eine effiziente und flexible Regulierung ist, die ein viel effizienteres und kontrollierteres Verfahren und eine vollständige Flexibilität bezüglich der Verwendung von herkömmlichen Sprühtrocknungsanlagen zu Folge hat,
- die vorliegende Erfindung macht es möglich, Teilchen zu beschichten, die wasserlöslich sind und unregelmäßige Formen aufweisen.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 3 zeigt eine Beschichtung in Verbindung mit einer Sprühanlage mit einem konischen Zerstäubergehäuse 36 und einem Zerstäuberrrad 37. Ein Mantel 38 ist in einem Abstand vom Zerstäuberrad angeordnet, welcher eine geeignete Luft- und Teilchengeschwindigkeit in dem Zwischenraum zwischen dem Zerstäubergehäuse und dem Mantel sicherstellt. Die Bezugszeichen 39 und 40 bezeichnen den ringförmigen Kollisionsbereich.
In Anlagen mit Düsenzerstäubung, die normalerweise mehrere Düsen aufweisen, besteht die Zuführeinrichtung zu der einzelnen Düse in der bevorzugten Ausführungsform aus einem doppelwandigen Rohr, bei dem die Düse und ihr Zuführrohr mittig angeordnet sind und bei der die Teilchen tangential in den Zwischenraum zwischen den Wänden an dem Ende, das der Düse gegenüberliegt, eingeblasen werden.
Fig. 2 zeigt eine Beschichtung in Verbindung mit einer Sprühanlage mit Düsenzerstäubung. Eine Düse 7 mit einer durchlöcherten Scheibe 35 zerstäubt das Beschichtungsmittel so, daß sich die Tröpfchen von der Scheibe 35 weg entlang Wegen, die einen hohlen Konus beschreiben, bewegen. Ein doppelwandiges Rohr begrenzt einen Zwischenraum 31, der den Teilchenstrom zu dem ringförmigen Kollisionsbereich 34 leitet.
Im Fall von mehreren Düsen bedeutet dies jedoch, daß der angepaßte Teilchenstrom zu der Sprühanlage in eine Anzahl von gleichen Teilströmen zu jeweils jeder Düse aufgeteilt werden muß. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dies bewerkstelligt, indem man den angepaßten Gesamt-Teilchenstrom dem Zentrum eines zentrifugalen Ventilators zuführt, welcher so viele Auslässe hat, wie Düsen vorhanden sind. Indem man den Auslässen vollständig identische Formen verleiht, wird sichergestellt, daß die Teilströme von Teilchen zu den einzelnen Düsen genau die gleichen sein werden.
Fig. 4 zeigt einen zentrifugalen Ventilator mit sechs Auslässen für das Aufteilen eines Pulverstroms in sechs Teilströme. Das Bezugszeichen 43 bezeichnet ein Ventilatorgehäuse, und das Bezugszeichen 42 bezeichnet einen von sechs identischen Auslässen, die auf rotationssymmetrische Weise angeordnet sind. Das Bezugszeichen 45 bezeichnet das Ventilatorrad, das Bezugszeichen 46 bezeichnet den zentralen Einlaß für den Pulverstrom, und das Bezugszeichen 47 bezeichnet den Einlaß für die Transportluft.
Fig. 1 veranschaulicht in einem Diagramm, was als herkömmliche Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungsanlage angesehen werden kann. Diese Art von Sprühtrocknungs oder Sprühkühlungsanlage kann vorzugsweise verwendet werden, wenn das Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt wird. Die Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungsanlage umfaßt eine Sprühtrocknungs oder Sprühkühlungskammer 9, in der ein Trägermaterial mit einer Beschichtungszusammensetzung beschichtet wird. Die in Fig. 1 erläuterte Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungsanlage ist mit einer Düseneinrichtung zur Abgabe einer Beschichtungszusammensetzung in flüssiger Form versehen, jedoch könnte eine Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungsanlage mit einem Zerstäuberrad für die Abgabe der Beschichtungszusammensetzung in flüssiger Form ebenfalls verwendet werden. Die Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungsanlage in Fig. 1 könnte mit einer Anzahl von Düsen, wie 1-20, versehen sein, aber um die Beschreibung zu vereinfachen, ist die Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungsanlage in Fig. 1 nur mit einer Düse ausgestattet.
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in flüssiger Form in die Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungskammer 9 durch eine Hochdruck- Zerstäuberdüse 7 (angeordnet im oberen Teil, vorzugsweise 6-8 m, bevorzugt 7 m oberhalb des Bodens der Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungskammer 9) eingeführt, welche die flüssige Beschichtungszusammensetzung in Tröpfchen zerstäubt. Die Hochdruck- Zerstäuberdüse 7 wird unter Druck über ein Versorgungsrohr 5 mit der flüssigen Beschichtungszusammensetzung beschickt. Der Druck wird durch eine Hochdruck-Zuführpumpe 4 erzeugt, welche von einer Einspeisungspumpe 1 gespeist wird und mit einem Vorrat 3 in Verbindung steht, der die flüssige Beschichtungszusammensetzung enthält. Die Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungskammer 9 weist die Form eines hohlen Pyramidenstumpfes auf, mit einer Öffnung 2 im Boden - diese Öffnung 2 beträgt vorzugsweise 2 2 m - und einer oberen fast kreisförmigen Öffnung, die vorzugsweise einen Innendurchmesser in der Größenordnung von 1,2 m aufweist. Die Hochdruck-Zuführpumpe 4 (wie beispielsweise eine Rannie) erzeugt einen Druck im Bereich von 150-250 atm (15,2 mPa- 25,3 mPa), vorzugsweise im Bereich von 200 atm (20,3 mPa). Die Einspeisungspumpe 1 erzeugt vorzugsweise einen Druck im Bereich von 2-3 atm. Das Versorgungsrohr 5 ist ein Hochdruckrohr, vorzugsweise mit einem Innendurchmesser im Bereich von 8 mm. Die Länge des senkrechten Teils des Versorgungsrohrs 5 oberhalb der Sprühtrocknungs- und Sprühkühlungskammer 9 liegt vorzugsweise im Bereich von 1,3 m.
Die Teilchen des Trägermaterials, auf welche die Tröpfchen aus flüssiger Beschichtungszusammensetzung aufgebracht werden, werden aus einem Einlaß 19, der mit einem Teilchentransportrohr 10 in Verbindung steht, mit einem Strom eines Transportgases, vorzugsweise Luft, der Sprühtrocknungs oder Sprühkühlungskammer 9 zugeführt. Die Teilchen des Trägermaterials werden aus einem Rohr 13, vorzugsweise mit einem Innendurchmesser in der Größenordnung von 12 cm, in das Teilchentransportrohr 10 abgegeben und durch den Transportgasstrom in der Luft zum Einlaß 19 getragen. Der Transportgasstrom wird durch ein Einlaßluftfilter 11 mit einem Ventilator 12 aus der Atmosphäre angesaugt.
Nach Beschichten der Teilchen in der Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungskammer 9 werden die durch Luft getragenen, beschichteten Teilchen in Kontakt mit einem Trocknungs- oder Kühlgas, vorzugsweise Luft, gebracht, um den Überzug zumindest teilweise zu verfestigen. Die trocknende oder kühlende Luft wird durch ein Gitter 6 aus einem Einspeisungsrohr 14 geliefert, welches mit einem Ventilator 15 verbunden ist, der durch ein Einlaßluftfilter 16 Luft aus der Atmosphäre ansaugt. Das Gitter sorgt für eine kleinere Abnahme des Drucks der trocknenden oder kühlenden Luft und ergibt einen laminareren Strom der trocknenden oder kühlenden Luft in der Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungskammer 9. Abhängig von dem tatsächlich durchzuführenden Verfahren mittels der Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungsanlage kann das Einspeisungsrohr 14 mit einer lufterwärmenden Vorrichtung, wie einem Gasbrenner von Maxon, bzw. einer luftkühlenden Einrichtung 17 versehen sein.
Die Richtung und die Fließgeschwindigkeit des Transportgases werden mittels eines Regulators 18, vorzugsweise eines Schiebers, angepaßt, welcher den Fluß durch den Ventilator 12 reguliert. Diese Anpassung verhindert wesentlich einen Kontakt zwischen einerseits dem Trocknungsgas und andererseits den Tröpfchen, so daß die flüssige Beschichtungszusammensetzung vor irgendeinem nennenswerten Trocknen derselben eine im wesentlichen zusammenhängende flüssige Überzugsschicht auf den Teilchen bildet.
Alternativ oder zusätzlich kann die Zufuhr von Trocknungs- oder Kühlgas durch Regulatoren angepaßt werden, die nicht in den Zeichnungen dargestellt sind.
Die Teilchen mit einem zumindest teilweise verfestigten Überzug in der Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungskammer 9 sind mäßig klebrig, so daß sie dazu tendieren, lose Agglomerate 20 zu bilden, wenn sie einander berühren. Die Agglomerate 20 werden durch die Öffnung 2 transportiert und auf einem beweglichen Filtermattenband 21 aus luftdurchlässigem Material in Form von losen Agglomeraten gesammelt. Die Geschwindigkeit des Filtermattenbands 21 ist vorzugsweise anpaßbar. Die Agglomerate 20 werden durch das Band 21 in mindestens eine Trocknungskammer 22, die ein weiteres zweites Trocknen der Agglomerate 20 durchführt, und vorzugsweise in eine Kühlkammer 23 zum Abkühlen der Agglomerate 20 transportiert, bevor sie das bewegliche Filtermattenband 21 verlassen. Die fertigen Agglomerate 20 werden zu einem Punkt 25 transportiert, bei dem das Band umkehrt, die Agglomerate fallen hier in einen Silo 26 für ein fakultatives weiteres Verarbeiten. Das Band kann vorzugsweise eine Länge von 8-14 m und vorzugsweise eine Breite von 1,5-2,0 m, bevorzugter in der Größenordnung von 1,8 m, aufweisen.
Unter dem beweglichen Filtermattenband 21 sind in Positionen unter der Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungskammer 9, der Kammer 22 bzw. der Kammer 23 Ablufteinrichtungen 24, wie beispielsweise anpaßbare Abluftventilatoren, vorgesehen. Die Ablufteinrichtungen 24 ziehen die trocknende oder kühlende Luft aus der Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungskammer 9 durch die Matte aus dem Produkt und das luftdurchlässige Material. Das luftdurchlässige Material ist vorzugsweise aus Polyester oder Polypropylen und ist vorzugsweise eine Art von Tuch mit kleineren Schlingen in seinem äußeren Gewebe und größeren Schlingen in seinem inneren Gewebe, um zu verhindern, daß Material in dem Tuch eingelagert wird.
Die Hochdruck-Zerstäuberdüse 7, die in der in Fig. 1 erläuterten Sprühtrocknungs- und Sprühkühlungsanlage verwendet wird, ist vorzugsweise eine Wirbelkammerdüse von Delavan, die für einen Nebel mit einer hohlen konischen Form sorgt.
Das bewegliche Filtermattenband 21, die Trocknungskammer 22, die Kühlkammer 23, die Ablufteinrichtung 24 und die Ventilatoren 12 und 15 können vorzugsweise Teile aus einer F500 oder F5000 NIRO Filtermat- Anlage sein.
Fig. 2 erläutert die Zone um eine Hochdruck-Zerstäuberdüse 7 herum, die in einer wie in Fig. 1 beschriebenen Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungsanlage betrieben wird. In dieser Zone werden einerseits ein Transportgasstrom 31 mit darin dispergierten Teilchen aus einem Trägermaterial (zugeführt aus einem Teilchen-transportierenden Rohr 10) und andererseits ein Trocknungs- oder Kühlgasstrom 32 (zugeführt aus einem Einspeisungsrohr 14) im wesentlichen parallel zueinander geführt und so reguliert, daß sie eine deutlich ausgeprägte Grenzfläche mit im wesentlichen konstanter Form in einem Bereich 33 stromaufwärts und angrenzend an einen Bereich 34 bilden, in dem die Kollision zwischen den zerteilten flüssigen Tröpfchen und den Teilchen stattfindet. Die Tröpfchen werden aus der Hochdruck-Zerstäuberdüse 7 mit einer Scheibe 35 mit einer zentralen Öffnung abgegeben, aus der die Tröpfchen in einem hohlen konischen Nebel verteilt werden.

BEISPIEL

Herstellung eines mit Fett und Proteinen beschichteten Pektin- Produkts, das als Futterzusatz für Ferkel nützlich ist, die entwöhnt werden.
Dieses Beispiel erläutert die Verwendung des Verfahrens der Erfindung für die Herstellung von Pektin-Teilchen, die mit einer fett- und proteinhaltigen Emulsion beschichtet sind.
Pektin quillt in Wasser, was eine wäßrige Phase mit hoher Viskosität zu Folge hat, und konnte deshalb nicht durch übliches Eintauchen in eine Emulsion des fraglichen Typs beschichtet werden.
Als Beschichtungszusammensetzung wurde eine Emulsion mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:
Molkenkonzentrat, 33 Gew.% Trockenmaterial 100 kg
Blutkonzentrat, 33 Gew.% Trockenmaterial 100 kg
Schweineschmalz 27 kg
Fischöl 7 kg
Insgesamt 234 kg
Das Blutkonzentrat wurde erhalten, indem man den Trockenmaterialgehalt von Schweine-Vollblut von 16-17 Gew.% auf 33 Gew.% Trockenmaterialgehalt in einer Vakuumverdampfungsvorrichtung steigerte.
Das Molkenkonzentrat, das Blutkonzentrat, das Schweineschmalz und das Fischöl wurden bei einer Temperatur von 40ºC bis 42ºC gemischt, wodurch man eine Emulsion erhielt, die in zwei Schritten bei einem Druck von 120 bar (12,0 mPa) im ersten Schritt und 30 bar (3,0 mPa) im zweiten Schritt homogenisiert wurde, um die Größe der Fettkügelchen in der Emulsion auf einen Durchmesser von weniger als 2 µm zu verringern.
Die resultierende Emulsion wurde der Düse einer Sprühtrocknungs- Vorrichtung von dem in Fig. 1 erläuterten Typ ("Filtermat F500" von Damrow mit einer Verdampfungskapazität von 500 lbs/Stunde (227 kg/Stunde), Sprühdüse Typ Delavan, die bei einem Druck von 150 bar (15,0 MPa) arbeitet und ein offenes hohles konisches Spray ergibt) zugeführt.
Ein Pektin-Pulver wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
Die Pektin-Pulverteilchen weisen eine durchschnittliche Größe von 50 µm (in den Bereichen von 10 µm bis 100 µm) auf.
25 kg des oben erwähnten Pektin-Pulvers wurden als Dispersion in Luft zu der Filtermat F500 gegeben und in der Filtermat F500 Sprühtrocknungsanlage mit der erhaltenen Emulsion beschichtet.
Die Filtermat F500 bestand aus den folgenden Komponenten:
- einem Sprühtrocknungsturm mit einem quadratischen Boden von 2 2 m, wobei der Abstand von der Sprühdüse zum Förderband 7 m betrug,
- einem Einsatzrohr für die Teilchen des Trägermaterials mit einem Durchmesser von 12 cm und einer Länge von 1,30 m,
- das Einsatzrohr war im Zentrum mit einem inneren Rohr versehen, das einen Innendurchmesser von 8 mm aufwies, wobei das innere Rohr in der Düse endete,
- einem Filtermattenband mit einer Breite von 1,80 m und einer Gesamtlänge von 11 m, der Teil des Bandes, das die beschichteten Pulver sammelte, betrug 5 m. Das Filtermattenband umfaßte ein luftdurchlässiges Filtertuch, das aus einem gewobenen zweischichtigen polymeren Material bestand und so gewoben war, daß die luftdurchlässigen Poren der oberen Schicht kleinere Durchmesser als die Poren der unteren Schicht aufwiesen,
- einer Rückhaltekammer über dem Filtermattenband neben dem Sprühturm,
- einer zweiten Trocknungskammer neben der Rückhaltekammer und einer Kühlkammer am Auslaßende des Bands.
Die trocknende Luft im Sprühturm wies eine Einlaßtemperatur von 250ºC und eine Auslaßtemperatur von 75ºC auf. Als die beschichteten Teilchen aus dem Sprühturm ausgetragen wurden, wurden sie weiter mittels Luft mit einer Einlaßtemperatur von 75ºC und einer Auslaßtemperatur von 60ºC bei der Rückhaltekammer und der Trocknungskammer des Filterbetts getrocknet. Die getrockneten und beschichteten Teilchen wurden weiter bei Umgebungstemperatur gekühlt.
Ein beschichtetes, agglomeriertes, Pektin-haltiges Produkt, das eine Teilchengröße von 50 µm aufwies und 20 Gew.% Pektin-Pulver umfaßte, wurde erhalten.
Im folgenden werden einige Beispiele für einige Parameter des Verfahrens angegeben:
Das flüssige Beschichtungsmaterial wird bei einem Druck im Bereich von 0 bis 400 bar (0 bis 40,0 MPa), vorzugsweise im Bereich von 1 bis 300 bar (0,1 bis 30,0 MPa), bevorzugter im Bereich von 10 bis 200 bar (1,0 bis 20,0 MPa) und am bevorzugtesten im Bereich von 25 bis 150 bar (2,5 bis 15,0 MPa) in dem Luftstrom dispergiert.
Das Gewichtsverhältnis zwischen der Luft und den Teilchen des Trägermaterials kann im Bereich von 1:99 bis 99:1, vorzugsweise im Bereich von 5:95 bis 95:5, bevorzugter im Bereich von 20:80 bis 80:20, noch bevorzugter im Bereich von 30:70 bis 70:30 und am bevorzugtesten im Bereich von 40:60 bis 60:40, wie beispielsweise 50:50, liegen.
Das Gewichtsverhältnis zwischen der Menge der dispergierten Teilchen des Trägermaterials und der Beschichtungszusammensetzung kann im Bereich von 1:99 bis 50:50, vorzugsweise im Bereich von 5:95 bis 40:60, bevorzugter im Bereich von 10:90 bis 30:70, am bevorzugtesten im Bereich von 15:85 bis 25:75, wie 20:80, liegen.
Die Teilchen des Trägers sind beträchtlich in Wasser löslich und quellbar und weisen unregelmäßige Formen mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 100 µm, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 80 µm, bevorzugter im Bereich von 10 bis 60 µm und am bevorzugtesten im Bereich von 25 bis 50 µm auf.
Die Teilchen des Trägers können im wesentlichen aus einer Gruppe, die aus Gemüse, Getreide, Samen, Früchten, Gewürzen, Nahrungsmittelzusätzen, Bakterienkulturen, Metallen, polymeren Fasern, alkalischen Substanzen, sauren Substanzen und einer Mischung derselben besteht, oder aus einer Gruppe, die aus Proteinen, Kohlehydraten, Fetten, Vitaminen, Mineralien und einer Mischung derselben besteht, ausgewählt sein.
Die Beschichtungszusammensetzung kann vor dem Sprühtrocknungsoder Sprühkühlungsverfahren mittels eines Homogenisators in zwei Schritten homogenisiert werden, und zwar bei einem Druck, der im ersten Schritt im Bereich von 50 bis 200 bar (5,0 bis 20,0 MPa), vorzugsweise im Bereich von 75 bis 150 bar (7,5 bis 15,0 MPa), bevorzugter im Bereich von 100 bis 125 bar (10,0 bis 12,5 MPa), wie 120 bar (12, MPa), liegt, und bei einem Druck im zweiten Schritt, welcher im Bereich von 10 bis 75 bar (1,0 bis 7,5 MPa), vorzugsweise im Bereich von 20 bis 60 bar (2,0 bis 6,0 MPa) und am bevorzugtesten im Bereich von 30 bis 50 bar (3,0 bis 5,0 MPa), wie 40 bar (4,0 MPa), liegt.
Die Beschichtungszusammensetzung wird an der Düse bei einem Druck im Bereich von 250 bis 50 bar (25,0 bis 5,0 MPa), vorzugsweise im Bereich von 200 bis 100 bar (20,0 bis 10,0 MPa) und bevorzugter im Bereich von 125 bis 160 bar (12,5 bis 16,0 MPa), wie beispielsweise 150 bar (15,0 MPa), zerstäubt.
In diesem Zusammenhang wird ein Sprühtrocknen durchgeführt, indem man trocknende Luft in der Sprühtrocknungskammer mit einer Einlaßtemperatur im Bereich von 400ºC bis 100ºC, vorzugsweise im Bereich von 350ºC bis 150ºC, bevorzugter im Bereich von 300ºC bis 200ºC verwendet. Die Auslaßtemperatur der Luft aus der Sprühtrocknungskammer liegt im Bereich von 150ºC bis 25ºC, vorzugsweise im Bereich von 125ºC bis 50ºC, bevorzugter im Bereich von 110ºC bis 60ºC und am bevorzugtesten im Bereich von 100ºC bis 75ºC.
Wenn ein Sprühkühlen durchgeführt wird, muß die Temperatur unterhalb des Verfestigungspunkts des Beschichtungsmaterials liegen, und die Luft, die zum Kühlen verwendet wird, kann im wesentlichen eine Temperatur im Bereich von minus 25ºC bis plus 25ºC, vorzugsweise im Bereich von 0ºC bis 20ºC, bevorzugter im Bereich von 10ºC bis 15ºC aufweisen. Umgebungstemperaturen können verwendet werden.
Die beschichteten Pulver können weiter an einem Förderband, vorzugsweise vom Filtermatten-Typ, unter Verwendung von Luft mit einer Einlaßtemperatur im Bereich von 90ºC bis 40ºC, vorzugsweise im Bereich von 85ºC bis 50ºC und bevorzugter im Bereich von 75ºC bis 60ºC und einer Auslaßtemperatur im Bereich von 75ºC bis 30ºC, vorzugsweise im Bereich von 65ºC bis 40ºC und bevorzugter im Bereich von 60ºC bis 50ºC getrocknet werden.
Die getrockneten, beschichteten Pulver können schließlich bei Temperaturen im Bereich von 5ºC bis 25ºC, vorzugsweise im Bereich von 10ºC bis 20ºC gekühlt werden. Häufiger wird die Umgebungstemperatur verwendet.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung eines frei strömenden Pulvers, das Partikel aus einem Trägermaterial aufweist, beschichtet mit einer Beschichtungszusammensetzung, unter Verwendung einer Anlage, die eine Kammer und eine Zerstäubungsvorrichtung aufweist, wobei das Verfahren umfaßt:

Zuführen der Beschichtungszusammensetzung in flüssiger Form zur Zerstäubungsvorrichtung der Anlage und Zerstäuben der flüssigen Beschichtungszusammensetzung zu einem Tröpfchenstrom,

Zuführen eines Transportgasstromes mit darin verteilten Partikeln des Trägermaterials zur Sprühtrocknungskammer, getrennt von der Beschichtungszusammensetzung,

Zuführen eines Trocknungsgasstromes zur Kammer, wobei das Trocknungsgas eine Temperatur hat, die dazu führt, die flüssige Deschichtungszusammensetzung zu verfestigen,

Zulassen, daß Tröpfchen im Strom der flüssigen Tröpfchen der Beschichtungszusammensetzung mit partikeln des im Transportgas verteilten Trägermaterials kollidieren,

dann Zulassen, daß die so aufgebrachte, zusammenhängende Überzugsschicht auf den Partikeln zumindest teilweise durch den Kontakt mit dem Trocknungsgas trocknet,

und Entnahme der beschichteten Partikel aus der Sprühtrocknungskammer,

dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage eine Sprühtrocknungsanlage ist, daß die Kammer eine Sprühtrocknungskammer ist, wobei die Zerstäubungsvorrichtung gewählt ist mit einer Hochdruck-Zerstäubungsdüse und einem Zerstäubungsrad, angeordnet in der Sprühtrocknungskammer, daß Richtung und Geschwindigkeit des Transportgasstromes derart eingestellt sind, daß der Kontakt zwischen dem Trocknungsgas und den Tröpfchen im wesentlichen verhindert ist, so daß die flüssige Beschichtungszusammensetzung, bevor sie nennenswert trocknet, eine im wesentlichen zusammenhängende, flüssige Überzugsschicht auf den Partikeln ausbildet und daß der Transportgasstrom mit den in ihm verteilten Partikeln des Trägermaterials und der Trocknungsgasstrom im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und so reguliert sind, daß sie eine im wesentlichen eigene Berührungsfläche von im wesentlichen gleichbleibender Gestalt in einem Abschnitt stromaufwärts von und angrenzend an den Abschnitt bilden, wo die Kollision zwischen den flüssigen Tröpfchen und den Partikeln stattfindet.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Transportgasstrom mit den darin verteilten Trägerpartikeln und der Trocknungsgasstrom so reguliert sind, daß die im wesentlichen eigene Berührungsfläche von im wesentlichen gleichbleibender Gestalt auch in dem Abschnitt vorherrscht, wo die Kollision zwischen den flüssigen Tröpfchen und den Partikeln stattfindet.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Transportgasstrom mit den darin verteilten Trägerpartikeln und der Trocknungsgasstrom so reguliert sind, daß die im wesentlichen eigene Berührungsfläche von im wesentlichen gleichbleibender Gestalt auch stromabwärts von der Region, wo die Kollision zwischen den flüssigen Tröpfchen und den Partikeln stattfindet, vorherrscht.

4. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Trocknungsgasstrom und der Transportgasstrom im wesentlichen laminar sind, bis die Partikel mit der Beschichtungszusammensetzung beschichtet worden sind.

5. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Transportgasstrom mit den darin verteilten Trägerpartikeln in einer im wesentlichen im Querschnitt ringförmigen Form um die Zerstäubungsvorrichtung herum geführt wird.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Transportgasstrom mit den darin verteilten Trägerpartikeln in einer im wesentlichen im Querschnitt kreisförmigen Form um die Zerstäubungsvorrichtung herum geführt wird, wobei die Zerstäubungsvorrichtung im wesentlichen zentral in dem Kreis angeordnet ist.

7. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei nur eine partielle Verfestigung der im wesentlichen zusammenhängenden Überzugsschicht in der Sprühtrocknungs- oder Sprühkühlungskammer so durchgeführt wird, daß die Partikel mit partiell verfestigter Beschichtung noch so mäßig klebrig sind, daß sie dazu neigen, lose Agglomerate zu bilden, sobald sie einander berühren, und die mäßig klebrigen Partikel in Form loser Agglomerate auf einer Unterlage aus luftdurchlässigem Material gesammelt werden, und auf der Unterlage weiter getrocknet werden, um im wesentlichen vollständig die Überzugsschicht auf den agglomerierten Partikeln zu trocknen.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Unterlage aus luftdurchlässigem Material eine bewegliche Unterlage aus Filterstoff ist.

9. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Trocknungsgas entweder ein Gas mit einer Temperatur oberhalb der Temperatur des Transportgases ist, derart, daß es die Beschichtungszusammensetzung im wesentlichen durch die Bereitstellung von Wärme trocknet, oder ein Gas ist, das eine solche Temperatur unterhalb der Temperatur des Transportgases aufweist, daß es zu einer Verfestigung der Beschichtungszusammensetzung durch Kühlung kommt.

10. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Trägerpartikel Partikel aus einem Material sind, das lösbar oder quellbar in Wasser ist.

11. Ein Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Zusammensetzung der Trägerpartikel die gleiche oder im wesentlichen die gleiche ist wie die Zusammensetzung der Beschichtungszusammensetzung.

12. Ein Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Ausgangsträgerpartikel Partikel sind, die durch andere Verfahren als durch Sprühtrocknung, wie etwa durch Gefriertrocknung oder Vakuumtrocknung, hergestellt worden sind.

13. Ein Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei ein Teil des entstandenen beschichteten Produkts wieder in den Prozeß zurückgeführt wird und als zu beschichtende Trägerpartikel verwendet wird.

14. Ein Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Anteil der produzierten, beschichteten Partikel, der wieder zurückgeführt wird, mindestens 50% beträgt.

15. Ein Verfahren nach Anspruch 14, in welchem der Anteil der produzierten beschichteten Partikel, der zurückgeführt wird, etwa 80% beträgt.

16. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Trägerpartikel Pektinpartikel sind.

17. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und 16, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine Fett enthaltende Emulsion ist.

18. Ein Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Fett enthaltende Emulsion auch Proteine enthält.