DK153526B - Fluidiseringsfremgangsmaade, isaer til brug paa vanskeligt fluidiserbare materialer - Google Patents

Description

o C'·'./ * 1—’ r r. f r-»

L-; I \ i -Do .< C :.J

Forskellige typer fluidiseringsfremgangsmåder har været brugt i mange år til mange forskellige enhedsoperationer og/eller enhedsfremgangsmåder, herunder kemiske reaktioner og tørringsoperationer. I det sædvanlige flui-5 diserede system er en fast fase suspenderet i en opadgående fluidumstrøm, sædvanligvis en gasstrøm, hvorved massen af faste partikler har samme udseende som en kogende væske. Den faste fase kan være en katalysator til fremme af en kemisk reaktion, idet reaktanterne er inde-10 holdt i fluidiseringsgassen, eller den faste fase kan være et materiale, der er reaktivt med fluidiseringsgassen. Alternativt kan den faste fase være et materiale, som behandles med fluidiseringsgassen, hvilket ligeledes er tilfældet ved fluidiseret tørring.

15 En af de vigtigste fordele ved systemer, der ar bejder med fluidiseret -lej-e>består-i, at den-høje- turbulens, der forekommer i et fluidiseret leje, frembringer høj varmeoverførselsevne. Hertil kommer, at turbulens i det fluidiserede leje bevirker fuldstændig blanding af 20 de faste stoffer med fluidiseringsgassen til dannelse af et forholdsvis homogent gas-faststofsystem.

____ Systemer med fluidiseret leje er dog ikke fri for visse ulemper. Således er det velkendt for fagfolk, at brugen af fluidiserede systemer typisk fører til kanal-25 dannelse, et fænomen fremkaldt ved dannelsen af lommer i den faste fase, hvilket på sin side fører til, at gassen passerer gennem de faste stoffer, idet lejet dannes uden intim kontakt mellem gassen og den faste fase.

Problemet ved kanaldannelse i et system med flu-30 idiseret leje kan til dels gøres minimalt ved brugen af mange rørformede zoner, gennem hvilke fluidiseringsgassen ledes i kontakt med den faste fase. Hvert rør indeholder således et individuelt fluidiseret leje med et langt mindre tv ær s n i tsårea lT Såda nn e systemer med rørformige 35 lejer har endnu større varmeoverførselsevne, fordi de mange rørformede zoner forøger den overflade, der er tilgængelig

j'* ' f < Γ /' r Γ; !· I

o 2 for varmeoverførsel.

Imidlertid har brugen af mange rørformede zoner ikke fundet anerkendelse eller godtagelse ved fluidise-ringen af materialer, der på grund af deres sammenhængs-5 egenskaber er tilbøjelige til at danne aggregater og i konsekvens heraf er vanskelige at fluidisere. Vanskeligheden ved fluidisering af sådanne materialer er undersøgt af Gelhart og omtalt i "Types of Gas Fluidization" Powder Technology 7, side 285-292 (1973). I denne publikation 10 klassificerer forfatteren faste stoffer i grupperne A til D, begge inklusive, idet de materialer, der har en mindre 3 gennemsnitsstørrelse og/eller partikeltæthed end 1,4 g/cm , klassificeres som gruppe A-materialer. Partikler med en gennemsnitsstørrelse fra 40 pm til 500 pm og en massefylde 15 eller tæthed fra 1,4 til 4 g/cm3 beskrives som gruppe B-materialer. Ud fra et fluidiseringssynspunkt frembyder materialer fra grupperne A og B ikke usædvanlige problemer. På den anden side frembyder materialer fra grupperne C og D de alvorligste problemer ved fluidisering, idet 20 gruppe C-materialer er cohæsive, dvs. har tilbøjelighed til at hæfte sammen, og som resultat heraf udviser tendens til at tilstoppe rør med lille diameter.

Gelhart påpeger, at fluidisering af sådanne materialer kan gøres mulig eller forbedres ved brugen af meka-25 niske omrørere eller vibratorer, der skal minimere kanal-dannelsen i det fluidiserede leje. Imidlertid påpeger forfatteren, at et af de mest effektive midler til at undgå vanskeligheder med sådanne materialer er tilsætningen af fremmede faststoffer, dvs. udefra tilførte faste stoffer, 30 til systemet.

Der findes et antal faste materialer, der falder inden for de ovenfor omtalte kategorier gruppe C og D. Stivelse er et eksompel på et gruppe C-materiale, da stivelse er tilbøjelig til at blive ganske sammenhængende og 35 således har tendens til at tilstoppe rør med lille diameter. Der er tidligere foretaget forsøg på at behandle eller

ί,, Λ ! O O :! O > 3 O

forarbejde stivelser i et system med fluidiseret leje.

I f.eks. USA 2.845.368 beskrives en fremgangsmåde til omdannelse af stivelse til dextrin i et system med fluidiseret leje, hvori fluidiseringsreaktoren indbefatter mange 5 varmeoverføringsrør anbragt i reaktoren for at forsyne stivelsen med varme, medens den undergår omdannelse. En af de største vanskeligheder ved et system af den i ovennævnte patentskrift beskrevne type er, at stivelsen, når den bringes i kontakt med en sur katalysator, er tilbøjβίο lig til at danne klumper eller agglomerater inden i reaktorens fluidiserede leje i et endda større omfang. Således vil stivelsens egen tilbøjelighed til at klumpe sammen i tilknytning til den forøgede tilbøjelighed hos stivelse til at agglomerere, når den bringes i kontakt med en 15 katalysator, føre til ganske alvorlig kanaldannelse. På sin side indebærer kanaldannelsen ufuldstændig omdannelse af stivelsen til dextrin.

Hertil kommer, at reaktorer anvendt ved stivelses-dextrinisering hyppigt karakteriseres ved en "død zone" 20 ved reaktorens øvre ende eller overdel, hvor stivelsen eventuelt kan ligge eller afsættes og udsættes for høje temperaturer i langstrakte tidsrum. Selvantændelse kan forekomme, hvilket bevirker brand og/eller eksplosioner.

Dette problem kan i særdeleshed forværres i et apparat i 25 den i ovennævnte patentskrift omhandlede type, hvor varme-overførselsoverfladerne er til stede i reaktorens fluidiserede lag, når der forefindes tilstrækkeligt overfladeareal til at tilvejebringe den nødvendige varmeover-førsel, og fluidumstrømmen inden i reaktoren afbrydes, · 30 således at der dannes sådanne "døde zoner".

USA-patentskrift nr. 3.735.498 angår et apparat til fluidisering af faste partikler, således at en særdeles stor mængde af partiklerne kontinuerligt cirkuleres inden for efter hinanden følgende cirkulerende zoner i 35 det fluidiserede leje, og formålet med apparatet er at opretholde en stabil tilstand af recirkulation, idet nogle J"~ * S * r* f<\ S * Λ L ; \ ϋ 4 o af de snævre passager mellem den øvre og den nedre zone tjener til opadgående transport af fluidiserede partikler, medens de øvrige snævre passager tjener til nedadgående transport.

5 Ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfin delse ønskes der tværtimod en jævn fremadføring af det partikelformede materiale oppefra og nedefter og i modstrøm med den tilførte fluidiseringsgas. Dette har hidtil voldt store tekniske vanskeligheder, som imidlertid nu er over-10 vundet ved, at fluidiseringen sker i tre over hinanden liggende zoner med omrøring i såvel den øvre som den nedre zone, idet disse er forsynet med så snævre passager, at de fluidiseréde partikler kun kan fremføres i en retning, nemlig nedad.

15 Den følgende mere detaljerede beskrivelse tjener til nærmere belysning af opfindelsen ved illustration af visse udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen, navnlig den i tegningen og den tilhørende tekst mere detaljeret beskrevne udførelsesform.

2o Opfindelsen angår en fluidiseringsfremgangsmåde, især til brug på vanskeligt fluidiserbare, stærkt indbyrdes klæbende faststofpartikler såsom stivelse, ved hvilken tilførte faststofpartikler fluidiseres ved hjælp af en opadstrømmende fluidiseringsgas i et antal på hinanden 25 følgende flydezoner, under fluidiseringen underkastes en behandling og derpå afdrives.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at fluidiseringen sker i tre over hinanden liggende flydezoner, en nedre zone, en mellemzone og en øvre 30 zone, hvoraf mellemzonen er opdelt i flere delzoner med et mindre tværsnit end den øvre og den nedre zone, hvorved faststofpartiklerne føres ind i den øvre eller nedre flydezone, føres gennem mellemzonen til den nedre eller øvre flydezone og ledes ud fra denne, samt at faststof-35 partiklerne i den øvre og nedre flydezone foruden af Γ·'-S Λ C y η Γ, r-, ι-Ά ; --3 ^ : ·.> o 5 o fluidiseringsgassen yderligere omrøres mekanisk og i mellemzonen underkastes en varmeudveksling.

Varmeoverføringen til eller bort fra det fluidi-serede system finder i overvejende grad sted i den mellem -5 liggende zone. De rørformede zoner med disse diametre, der danner eller udgør den mellemliggende zone, forsynes med varmevekslingsorganer, og de mange rørformede zonerz små diametre tilvejebringer et stort varmeoverførings-areal.

10 Fluidiseringsfremgangsmåden ifølge den forelig gende opfindelse er særlig velegnet til behandling af stivelser, herunder til brug ved f.eks. dextrinisering eller oxidation af stivelser, da stivelser har sammenhængningstilbøjeligheder og således er vanskelige at fluidisere.

15 Opfindelsen omfatter fysiske såvel som kemiske fremgangsmåder såsom tørring. Stivelser kan tørres effektivt ved brugen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Desuden kan andre fysiske og/eller kemiske fremgangsmåder gennemføres på andre faste stoffer, som er vanskelige at fluidisere, 20 herunder f.eks. kul.

Som nævnt ovenfor skal fremgangsmåden ifølge opfindelsen gennemgås nøjere nedenfor i tegningen, hvor fig. 1 viser et tværsnitsbillede af en reaktor med fluidiserede lejer, der er velegnet til brug ved frem-25 gangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 2 viser et tværsnitsbillede taget langs linierne 2-2 i fig. 1, idet der af hensyn til overskueligheden kun er udvalgt fire rør, og fig. 3 viser en illustration af fremgangsmåden-30 ifølge opfindelsen gengivet i stiliseret eller skematisk form.

Ifølge en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendes opfindelsens principper på omdannelse af stivelse til dextrin ved en syrekatalyseret reaktion 35 foretaget ved forhøjet temperatur, ved hvilken stivelsen indføres i en fluidiseret zone, der omrøres konrinuerligt.

0 6 j ' . ' S *\ * r- r *· . v » v V· v; ^

Fra denne fluidiserede zone sendes stivelsen, enten i medstrøm eller fortrinsvis i modstrøm med fluidiserings-gassen gennem mange rørformede fluidiserede zoner og videre ind i en anden fluidiseret zone, der ligeledes er under-5 kastet omrøring.

Ved den foretrukne udførelsesform for opfindelsen indføres stivelse i en øvre fluidiseret zone og omrøres kontinuerligt i denne øvre fluidiserede zone. Fra den øvre fluidiserede zone sendes stivelsen nedad i modstrøm til io fluidiseringsgassen gennem mange rørformede fluidiserede zoner og ind i en nedre fluidiseret zone, der ligeledes holdes omrørt. Det dannede produkt udtages så fra den nedre fluidiserede zone.

Et af de vigtige træk ved fremgangsmåden ifølge 15 opfindelsen er, at både den øvre og den nedre fluidiserede zone holdes voldsomt omrørt for at sikre fuldstændig blanding i begge zoner. Denne omrøring tjener ikke alene til at forhindre kanaldannelse og således til at undgå ufuldstændig omdannelse af stivelsen, men den drives også for 20 at forhindre opbygning og ophobningen af de såkaldte "døde zoner" i reaktionskammeret og til derved at undgå svidning og uønskelig varmenedbrydning af stivelsen.

Således som det vil være velkendt for fagfolk, er dextriner stivelsesnedbrydningsprodukter, der fås ved 25 opvarmning af stivelse i forholdsvis tør tilstand i nærværelse eller i fraværelse af en syre. Normalt indeholder majsstivelse fra ca. 10 til ca. 12 vægtprocent fugt; men under den tørre opvarmning af naturligt forekommende tør stivelse gjernes denne fugt, hvorefter dextrinisering 30 og forgrening sætter ind. Under dextriniseringsreaktionen sker både hydrolyse og kondensation. Forgrening forekommer som resultat af genpolymerisering af delvis hydrolyseret stivelse, når fugten i stivelsen er under ca. 3 vægtprocent.

35 Udtrykket "dextroseækvivalenttal" (DE) benyttes til at betegne indholdet af reducerende sukkerarter hos 0 7 ρ · s -i f' r η /* ! ") = .,, \ ! -J v. .. ·_· ,j de opløste faststoffer i et stivelseshydrolysat eller en dextrin udtrykt som dextroseprocent således som målt efter Schorrl's metode (jvf. Encyclopedia of Industrial Chemical Analysis, bind 11, side 41-42). Stivelsesdex-5 triner har sædvanligvis et dextroseækvivalenttal på mindre end ca. 7 og hyppigst i området fra ca. 1 til ca. 7.

Ubehandlet stivelse har normalt en forgreningsgrad på ca. 3,6%. Dextriner har på den anden side sædvan-10 ligvis en forgreningsgrad på mindst 7% og sædvanligvis fra 7% til 16%.

Forgreningsgraden i en dextrin bestemmes ved tre typer analyse, dvs. dextroseækvivalenttallet (DE bestemt ifølge Schoorl's således som ovenfor nævnt), tør-15 stofindholdet og den mængde myresyre, der dannes efter oxidation med periodat. Sidstnævnte analyse er også kendt som myresyretallet (FAV), der udtrykkes i milliækvivalen-ter myresyre pr. gram tørstof og bestemmes ved oxidation ved lav temperatur (2°C) med natriummetaperiodat under 20 nøje regulerede betingelser. Denne metode findes mere fuldstændigt besirevet af R.W. Kerr og F.C. Cleveland, J. Am. Chem. Soc., 74, 4036-4039 (1952) og af de samme forfattere i Die Stårke, 5, 261-266 (1953) , hvor nærmere oplysning om ønsket kan indhentes.

25 Periodatoxidation frembringer et molekyle myre syre ud fra hver ikke-reducerende endestillet glucoseenhed og to molekyler myresyre ud fra hver reducerende endestillet glucoseenhed. Ændringer i myresyretallet indicerer således, når de beregnes på grundlag af ét mol, forgrenings-30 graden i dextrin. Ud fra ovenstående tre analyser beregnes forgreningsgraden som følger: 1. Gennemsnitsmolekylvægten efter antal (Mn) beregnes efter følgende udtryk: o= ,- 20.500 35 Mn --

D E X X

8 ✓ ; * r ,· i -, · V . v %_. _ ...

0

Bemærk: Der tages ikke hensyn til ϋχΕχ for dextrose i dextrin, fordi den i dextriner tilstedeværende mængde dextrose er negligérbar.

2. Myresyretallet (FAV) omregnes fra milliækviva-5 lenter pr. gram tørstof til ækvivalenter pr. mol ved følgende udtryk: FAV, eg/mol = FAV, meq/g.t.s. x j_^qqq 10 3. Forgreningstallet pr. mol beregnes ved føl gende udtryk:

Forgreninger pr. mol = 3 15 Bemærk: Periodatoxidation frembringer et molekyle myresyre ud fra hver ikke-reducerende endegruppe og 2 molekyler myresyre ud fra hver reducerende endegruppe.

4. Det totale antal bindinger pr. mol beregnes: 20 π. . Μη - 18 ,

Bindinger pr. mol = —— -1 5. Forgreningsgraden beregnes: 25 Forgreningsprocent = ^?--^en^n^er Pr · mo-*- x χοθ 3 3 ^ bindinger pr. mol

Formlen for stivelsesdextrin kan skrives som , hvor n er en variabel (nærmere end en matematisk 6 10 5 n konstant) og mindre end værdien for n i stivelse. Dextriner 30 fås i flere forskellige kvaliteter ved opvarmning af stivelse i varierende tidsrum til temperaturer på op til ca. 240°c. Amylodextrin, erythrodextrin, achrodextrin osv. fremstillet ved disse foranstaltninger kan groft inddeles efter molekylstørrelse ved standardiodprøve.

35 Dextriniseringsreaktionen kan katalyseres ved behandling af den naturligt forekommende tørre stivelse r ·': =' i* < i · -Ί ! .·. \ . ·' . -. . j

9 O

med en syre, enten før eller under stivelsens opvarmning.

Enhver syre kan anvendes til dette formål, d.eks. svovlsyre, svovlsyrling, saltsyre og lignende. Fortrinsvis sprøjtes vandig fortyndet saltsyre på eller ledes vandig 5 hydrogenchloridgas gennem stivelsespartiklerne før eller under opvarmningsprocessen. Andre kemikalier såsom boraks kan også inkorporeres i stivelsen under dextriniseringsbe-handlingen.

Idet der nu henvises til den i tegningens fig. 1 10 viste praktiske udførelsesform for opfindelsen ses i detaljer et tværsnitsbillede af det fluidiseringsapparat, der fortrinsvis anvendes til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Apparatet indbefatter et aflangt lodret hus betegnet 10, der i sin overdel afgrænser et kam-15 mer 12 forsynet med indgangsorgan 14 til tilførsel af stivelse. Huset 10 afgrænser også et nedre kammer 16 anbragt praktisk talt ved bunden. Både det øvre kammer 12 og det nedre kammer 16 indbefatter respektive omrørerorganer 18 og 20. Omrørerorganet 18 omfatter en aksel 22 monteret 20 til rotation inden i det øvre kammer 12. Monteret på akselen 22 til omdrejning sammen med denne findes mange vinge-plader 24, der kan foreligge i form af flade skovle, der kan rotere sammen med akselen 22. Omrørerorganet 20 i det nedre kammer 16 indbefatter ligeledes en roterbar aksel 26, 25 på hvilken er monteret vingeplader 28 til omdrejning sammen med denne.

Ved den foretrukne udførelsesform for opfindelsen er omrørerorganet 18 udformet med flerbladede opad bøjede vingeplader 24 anbragt med indbyrdes mellemrum, 30 idet der monteret i en vinkel på 90° mellem hver af vingeplader ne 24 er monteret yderligere vingeplader 30, når der benyttes tobladede vingeplader. Omrørerorganet 20 i det nedre kammer 16 har fortrinsvis en lignende udformning. Om ønsket kan nogle eller alle vingepladerne an-35 bringes i en vis vinkel med hensyn til de her illustrerede, hvilket afhænger af antallet af blade pr. vinge- 10 \ . ( ' ! V V ;· Γ ‘ ‘ · « 1 v v. . ·. . . j. < 0 plade.

Anbragt i et hus 10 i et mellemliggende afsnit 32 findes mange rør 34 med en øvre ende 36, der står i forbindelse med det øvre kammer 12, og en nedre ende 38, der 5 står i forbindelse med det nedre kammer 16. På denne måde strømmer stivelse indført gennem indgangen 14 ved tyngdens indvirkning nedad gennem det øvre kammer 12 og videre igennem de mange rør 34 ned i det nedre kammer 16.

Det nedre kammer 16 indbefatter også et udgangsorgan 40 O til udtagning af stivelsesdextrin derfra.

Anbragt under det nedre kammer 16 findes et hus 42, der afgrænser et overtrykskammer 44. Fluidiserings-gas indføres til overtrykskammeret gennem et fluidiserings-gasindgangsorgan 46 og passerer gennem en åbning 48 ind 15 i det nedre kammer 16.

Arrangementet af rørene i mellemafsnittet 32 kan varieres i betydelig grad. Et hensigtsmæssigt arrangement for rørene 34 i afsnittet 32 er vist i tegningens fig. 2.

Således som vist i denne figur er rørene 34 arrangeret 20 i et mønster omkring midten af afsnittet 32.

I det mindste det rørformede afsnit er forsynet med organer til at tilføre og/eller fjerne varme derfra.

Til dette formål afgrænser afsnittet 32 fortrinsvis en kappe til varmevekslingsmedier, der kan tilføres til af-25 snittet 32 gennem et indgangsorgan 49 og udtages fra afsnittet eller kappen 32 gennem et udgangsorgan 50 således som vist i fig. 1. Det er også ønskeligt i mange tilfælde at benytte varmevekslingsorganer sammen med de øvre og nedre kamre. Til dette formål er det almindeligvis til-30 strækkeligt at tilvejebringe en kappe 52, der omgiver det øvre kammer 12, idet kappen 52 indbefatter et indgangsorgan 54 til forsyning med varmevekslermedier til kappen 52 og et afgangsorgan 56 til udtagelse af varmevekslingsmedier fra kappen 52.

35 Således som vist i tegningens figur 1 kan det være tilstrækkeligt, at varmevekslerkappen 52 til det øvre

O

11 I"- ! V r---· Γ- ' . ,., L- A i .....' : . j kammer 12 kun strækker sig op til indgangsorganet 14, eller det kan være ønskeligt, at kappen dækker hele det øvre afsnit for at forhindre kondensering. Almindeligvis foretrækkes det imidlertid, at det øvre kammer 12 indbe-5 fatter en dermed sammenhængende kuppeldel 58, hvorfra flui-diseringsgassen kan udtages fra reaktoren ved hjælp af et afgangsorgan 60. Således som det vil forstås af fagfolk, udtages ikke alene fluidiseringsgassen gennem afgangsorganet 60; men eventuelle "fine partikler" indfanget i flui-10 diseringsgassen medrives sammen med denne og føres gennem afgangsorganet 60. Således som det vil forstås af fagfolk, er det muligt og sommetider ønskeligt at udforme det øvre kammer med et forøget tværsnitsareal for derved at formindske fluidiseringsgassens lineære hastighed og 15 derved hjælpe til ved fraskillelsen eller udskillelsen af medrevne partikler (hidrørende fra faststoffasen) fra fluidet ved dettes afgang. Tværsnitsarealet for selve kuplen kan forøges, eller tværsnitsarealet for hele kammeret 12 kan forøges i dette øjemed.

20 Det nedre kammer 16 kan ligeledes forsynes med varmevekslingsmedier, fortrinsvis i form af en kappe 62, til hvilken varmevekslingsmedierne tilføres gennem et indgangsorgan 64, og hvorfra varmevekslingsmedier kan udtages fra et afgangsorgan 66.

25 Fremgangsmåden til omdannelse af stivelser til dextrin er illustreret specielt i tegningens figur 3.

Således som vist i denne figur tilføres forsyningen med stivelse, der fortrinsvis indeholder en syre som katalysator, fra en tragt 70 til indgangsorganet 14, hvorigennem 30 det indføres til det øvre kammer 12. Ved den foretrukne udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen indføres damp gennem ledninger 72 og 74 i varmevekslingskappen 52 til forsyning af det øvre kammer med varme.

Akselen 22 og omrøringsorganerne 18 kan drives ved hjælp 35 af et hensigtsmæssigt organ 76 således som vist i fig. 3.

Den katalysatorholdige stivelse fluidiseres med 12 i · / /' i - r* / . ^ *···, i .·, :: i o fugtig luft, der indføres til overtrykskammeret 44 gennem indgangsorganet 46 og passerer opad gennem det nedre kammer 16, gennem rørene 34 i mellemafsnittet 32 og ind i det øvre kammer 12. Vanddamp tilføres som varmevekslings-5 medium desuden gennem ledninger 78 til kappen i afsnittet 32 og desuden gennem ledningen 80 til kappen 62, der omgiver det nedre kammer 16. På denne måde forsynes såvel det øvre som det nedre kammer og det rørformige afsnit med vanddamp til opvarmning af den stivelse, som passerer genio nem dem.

Således fluidiseres den syrnede stivelse, der tilføres til indgangsorganet 14, umiddelbart i det øvre kammer 12, medens det øvre kammer 12 omrøres kontinuerligt til modvirkning af fluidiseringsmediets virkning nedad 16 gennem det øvre' kammer, medens den underkastes omrøring.

Den syrnede stivelse fortsætter sin nedadløbende strøm ved tyngdekraftens påvirkning og i modsat retning af suspensionsvirkningen fra luften, som løber gennem rørene 34, hvori der ikke forekommer omrøring, bortset fra 20 den, der naturligt sker på grund af den iboende turbulens i rørene, der indeholder den fluidiserede stivelse. Efter at være sunket nedad gennem rørene 34, hvor stivelsen i det mindste delvis er omdannet til dextrin, fortsætter den sin nedadgående bevægelse videre ind i det nedre 25 kammer 16 stadig rettet mod indvirkningen fra fluidise-ringsgassen og udtages fra det nedre kammer 16 gennem afgangsorganet 40.

Ifølge en udførelsesform for den praktiske udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen sendes det 30 gennem ledningen 40 udtagne produkt gennem en rotationsluf tlås 82 ind i et pneumatisk drevet afkølingsrør, hvor produktets temperatur sænkes til under 65°C. Til dette formål udtømmes produktet gennem rotationsluftlåsen 82 ind i et kølerør 84 og videreføres til opsamlingsudstyr 35 gennem en ledning 86. Støv eller fine partikler udtømt gennem adgangsorganet 60 fjernes ved hjælp af en cyclon 88 13 r '.{ * c -* ϊ- ο -- · > ο og transporteres således ved hjælp af en støvafgangsledning 90 til opsamlingsudstyret gennem samme ledning 86.

Stivelsen, der dextriniseres ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, kan hidrøre fra mange forskellige 5 stivelsesholdige materialer, herunder stivelser fra forskellige kornsorter, stivelser fra voksholdige planter og/eller planterødder. Typisk for sådanne stivelsesmaterialer er de ikke-voksagtige kornstivelser (f.eks. majsstivelse og hvedestivelse), kartoffelstivelse, tapioka-10 stivelse, stivelse fra kornsorten sukkerdurra, risstivelse, voksholdige stivelser, f.eks. stivelse fra voksbønner, milobønner, voksagtig majsstivelse osv. De ikke-voksagtige kornsorters stivelser foretrækkes, idet majsstivelse er særlig foretrukken.

15 Ved den praktiske udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen blandes stivelsen med en katalysator, før den indføres i det omrørte fluidiserede leje. Hydrogen-chlorid eller saltsyre foretrækkes, skønt en hvilken som helst syre kan anvendes til dette formål, herunder svovl-20 syre, svovlsyrling og lignende. Syren blandes med stivelsen, fortrinsvis ved oversprøjtning af en afvejet mængde syre over et lag stivelse, medens stivelsen kontinuerligt blandes til tilvejebringelse af en homogen syrnet stivelsesblanding. Brugen af en båndblander har vist sig særlig 25 velegnet til dette formål. Mængden af syre, som blandes med stivelsen, er ikke kritisk og kan varieres inden for vide grænser, hvilket til dels afhænger af den anvendte type stivelse og den fremstillede type dextrin. I almindelighed benyttes sådanne mængder af en syre, som svarer 30 til intervallet 0,01 til 10 vægtdele 20°Be' af HCl pr.

1000 vægtdele stivelse, hvilket nogenlunde svarer til en gennemsnitlig surhed udtrykt som milliækvivalenter syre pr. gram stivelse (på tør basis) mellem 0,001 og 0,10.

Den syrnede stivelse sendes derefter gennem det 35 ovenfor beskrevne apparat, medens den holdes ved en temperatur, der i nogen grad er afhængig af den type sti-

O

14 $ - · s S Γ · - t t s t * I V ‘ ; . · .

velse/ som skal fremstilles. Almindeligvis holdes stivelsen ved en temperatur i intervallet 50 til 195°C og fortrinsvis fra 75 til 190°C i reaktorens fluidiserede leje. I almindelighed er stivelsens opholdstid i reaktorens fluidise-5 rede leje mindre end 1 time, og hyppigst ligger opholdstiden i intervallet fra 10 minutter til 30 minutter, selv om også længere eller eventuelt kortere opholdstider dog kan benyttes, hvilket afhænger noget af den ønskede dex-triniseringsgrad og den søgte omdannelsesgrad. Om ønsket 10 kan den som fludiseringsgas benyttede luft opvarmes eksternt, hvilket afhænger af den dextrinkvalitet, der skal fremstilles, selv om der ofte kun er lille fordel at vinde ved denne variant. I almindelighed kan det fluidiserede leje opvarmes til en temperatur i intervallet fra 15 30 til 175°C. Når f.eks. kanariedextrin fremstilles, fore trækkes sædvanligvis temperaturer i intervallet 107 til 168°C. Den som fluidiseringsgas tilførte luft indeholder fortrinsvis fugt for at fremme omdannelseshastigheden mere effektivt.

20 Således som det vil forstås af fagfolk, kan andre fluidiseringsmedier benyttes. F.eks. kan man bruge vanddamp eller indifferente gasser såsom argon, nitrogen eller carbondioxid, der fortrinsvis indeholder en vis mængde fugt. Desuden kan brændgasser fra forbrændingsope-25 rationer ligeledes anvendes som fluidiseringsmediet om ønsket. Det er ikke af afgørende betydning, at fluidiseringsmediet tilfører eventuel fri varme til stivelsen, der undergår dextrinisering, eftersom rørafsnittet i den ifølge den foreliggende opfindelses ideer anvendte reak-30 tor ved dextriniseringen af stivelser er i stand til at tilvejebringe al den nødvendige varme til effektivt at bevirke omdannelsen.

Ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen kan den her beskrevne fluidiseringsfremgangsmåde også 35 benyttes ved behandlingen af stivelser til frembringelse af blegede stivelser og oxiderede stivelser. Således 15 P : f Λ Γ c~ <'; - *"> : \ t **-- '.- * - e · ) o som det nu er velkendt blandt fagfolk, er blegede stivelser sådanne stivelser, der frembringes ved oxidativ behandling, der fører til en mærkbart hvidere stivelse. Almindeligvis styres oxidationsbehandlingens grundighed 5 således, at den i stivelsen naturligt forekommende caro-ten, xanthophyl og dermed beslægtede pigmenter effektivt oxideres til farveløse forbindelser, medens den frembragte stivelse kun oxideres svagt (ds > 0,1) således som nedenfor defineret (såfremt stivelsen i det hele taget 10 oxideres). Blegning gennemføres fortrinsvis i tør tilstand, og i overensstemmelse hermed kan forskellige oxidationsmidler benyttes, forudsat at oxidationsmidlet er et sådant, som er mildt nok under reaktionsbetingelserne, således at man undgår overdreven oxidation af stivelsen, 15 men stærkt nok til at sikre, at pigmenterne selv vil oxideres effektivt. Eksempler på anvendelige blegningsdygtige midler indbefatter uden nogen begrænsning chlor, brom, alkalimetalhypochloriter, alkalimetalpermanganater, ozon, alkalimetalchloriter eller alkalimetalchloriter i 20 kombination med alkalimetalpersulfater. Metoder til blegning af stivelse gennemgås mere detaljeret i "Chemistry and Industries of Starch", anden udgave, udgivet af R.W. Kerr på Academic Press, Inc., New York, New York (1950) .

25 Oxoderede stivelser er sådanne stivelser frem bragt ved oxidativ behandling af stivelsen, der fører til kemiske ændringer i stivelsen. F.eks. fører oxidation af primære alkoholgrupper til carboxylsyregrupper, oxidation af aldehydgrupper til carboxylsyregrupper, oxidation af-30 sekundære alkoholgrupper til ketongrupper, og oxidation af glycolgrupper til carboxylsyregrupper. Oxidationen af stivelse fører til et stivelsesprodukt, der lettere gøres opløseligt, og som udviser lavere viskositet ved opløsning i vand. Oxidation kan gennemføres ved anvendelse af 35 et hvilket som helst af flere forskellige oxidationsmidler. Ofte er oxidationsmidlerne, der benyttes til at 16 t ' f : ! ! ' 0 oxidere stivelse, de samme midler, som benyttes til at blege stivelse. Blot kræves skrappere reaktionsbetingelser såsom højere temperaturer, længere kontakttider, et andet pH osv. til at få disse midler til at reagere med stivel-5 sesmolekylerne fremfor blot med caroten osv. De ved oxidationen af stivelse anvendte reagenser indbefatter, dog uden begrænsning, luft, blegepulver, halogener, chlorami-ner, chlorsyre, chlorater, chromsyre, ferrichlorid, hydro-genperoxid, hypochlorit, mangandioxid, salpetersyre, nitro-10 gendioxid, perborater, periodsyre, persulfater, kalium-dioxid, kaliumpermanganat, sølvoxid, p-toluensulfochlor-amid og zinkoxid. Fremgangsmåder til oxidation af stivelse findes også beskrevet mere detaljeret i det ovenfor omtalte litteratursted "Chemistry and Industry of Starch".

15 De gentagne anhydroglycoseenheder i stivelse kan have forskellige substitutionsgrader (ds), dvs. fra 1 til 3, og stivelsesderivaterne inddeles sædvanligvis i kategorier under henvisning til deres substitutionsgrad. I en given mængde af et stivelsesderivat vil der almindeligvis 20 være nogle anhydroglucoseenheder, der slet ikke er substitueret (dvs. ds = 0), og som forefindes sammen med andre anhydroglucoseenheder, der har derfra forskellige substitutionsgrader, nemlig fra 1 til 3. Et statistisk gennemsnit benyttes til at karakterisere hele portionens gennem-25 snitlige substitutionsgrad, selv om tallet almindeligvis anføres som substitutionsgraden og ikke som den gennemsnitlige substitutionsgrad. Den oxiderede stivelse, der behandles ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, kan have et varierende interval af substitutionsgrader (carb-30 oxylsubstitution), der kan være så ringe som 0,0001 og op til et maksimumniveau på 3,0. Uanset antallet af stivelsesmolekyler, der omsættes, eller den faktiske substitutions rækkefølge eller antallet af involverede anhydroglucoseenheder, er den almene formel beregnet på at 35 repræsentere produkter, hvor substitutionen kan forekomme i varierende substitutionsgrader ved alle eller færre anhydroglueoseenheder i alle eller færre stivelsesmole kyler .

Γ γ Ί Γ ·'- - η r> 17 Ο

Sondringen mellem oxiderede og blegede stivelser er nu velkendt blandt fagfolk, især inden for kornvådfor-5 malingsindustrien. En sådan sondring er beskrevet -i f.eks.

USA patentskrift nr. 3.598.622, hvori nærmere oplysning om ønsket kan hentes vedrørende disse begreber.

I almindelighed står sondringen mellem stivelses oxidation og blegning i direkte forbindelse med reaktions-10 betingelsernes strenghed. Det har vist sig, at stivelsesoxidation almindeligvis sker, hvor temperaturen for stivelsen, som undergår omdannelse, holdes på niveauer over 93°C og fortrinsvis på 93 til 204°C. Medens omdannelsen også står i forbindelse med mængden af anvendt oxidationsmid-15 del, har det dog vist sig, at reaktionstemperaturen i vid udstrækning dikterer, hvorvidt reaktionen er en blegningsreaktion eller en oxidationsreaktion. Til udvirkning af oxidation er det imidlertid at foretrække at benytte et oxidationsmiddel i en mængde i intervallet fra 0,5 til 20 5% oxidationsmiddel beregnet på stivelsens vægt på tør basis. Ved temperaturer under 93°C er reaktionen overvejende en blegningsreaktion, og stivelsen selv påvirkes kun i minimal udstrækning. I almindelighed gennemføres stivelsesblegning ved en reaktionstemperatur på mindst 25 27°C og fortrinsvis fra 27°C til 104°C med en mængde oxidationsmiddel i intervallet fra 0,05 til 2%, beregnet på stivelses vægt på tør basis.

Ved gennemførelse af fluidiseringsfremgangsmåden ifølge opfindelsen til oxidation eller blegning af sti--30 velse foretrækkes det sædvanligvis at indføre stivelsen, der er blandet med oxidations- og/eller blegemidlet, i den øvre omrørte fluidiserede zone, hvorfra stivelsen tillades at passere nedad fra den øvre omrørte fluidiserede zone i modstrøm til fluidiseringsgassen gennem 35 mange rørformede fluidiserede zoner ned i den nedre fluidiserede zone, medens stivelsen omrøres i både den øvre 18 f ' if ¢, ; - * r* . , ,--.

1· * \ t ' V V . . / 0 og nedre fluidiserede zone. Den oxiderede eller blegede stivelse udvindes således fra den nedre fluidiserede zone. Ligesom tilfældet er ved dextrinisering, tjener den voldsomme omrøring i den øvre og den nedre fluidiserede zone 5 ikke alene til at forhindre kanaldannelse og således til at undgå ufuldstændig omdannelse af stivelsen, men den drives også for at hindre dannelsen og ophobningen af såkaldte "døde zoner" i reaktionskammeret for derved at undgå svidning og uønskelig varmenedbrydning af stivelsen.

10 Alternativt kan stivelsen blandet med oxidations midlet eller blegemidlet også tilføres til den nedre fluidiserede zone, hvorved stivelsen sendes opad fra den nedre fluidiserede zone gennem de - rørformede zoner og ind i den øvre fluidiserede zone i medstrøm med fluidiserings-15 gassen. Ved denne praktiske udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen udvindes den oxiderede eller blegede stivelse således fra fluidiseringssystemet ved udtagning fra den øvre fluidiserede zone.

Den til blegnings- eller oxidationsreaktionen 20 tilførte varme formidles gennem varmevekslingsmedierne, der omgiver de rørformede zoner. På grund af det høje overfladeareal til varmeoverførselen, som de rørformede zoner frembyder, er det unødvendigt at opvarme hverken den øvre eller den nedre omrørte fluidiserede zone.

25 I almindelighed er stivelsens opholdstid i reak- • toren med fluidiserede lag mindre end 1 time, hvilket gælder både ved frembringelsen af oxiderede stivelser og ved frembringelsen af blegede stivelser. Hyppigst ligger opholdstiden i intervallet fra 10 minutter til 30 minut-30 ter, hvilket afhænger af, om man ønsker oxidation eller blegning.

Ifølge yderligere en udførelsesform for den foreliggende opfindelse kan fluidiseringsfremgangsmåden også benyttes ved tørringen af stivelse eller lignende sammen-35 hængende faste partikler. Det har vist sig, at man ved fluidiseringsfremgangsmåden ifølge opfindelsen er i

O

19 OX 15X X '2 C 3 stand til effektivt at tørre stivelser og lignende materialer, der er af sammenhængende karakter og som følge heraf er vanskelige at fluidisere. Fluidiseringsfremgangsmåden ifølge opfindelsen tilvejebringer bemærkelses-5 værdige energibesparelser og dermed prisreduktion i forhold til de tørringsmetoder, der for øjeblikket benyttes til behandling af stivelse.

Således som det er velkendt for fagfolk, er lyntørring en metode til tørring af stivelser, der i øvrigt 10 er meget billig, fordi den minimerer stivelsens opholdstid til nødvendig varmeoverføring. Dog er en af de væsentlige ulemper ved lyntørring anvendt på stivelse eller et hvilket som helst andet materiale, at der kræves et højt ΔΤ eller en høj drivende kraft til varmeoverføring, 15 fordi al tørringsenergien skal indtræde sammen med gassen eller overhedet damp. Ved lyntørring af stivelser har det almindeligvis været praksis at benytte varm luft med indgangstemperaturer i intervallet fra 175 til 260°C. Den således opvarmede luft tjener som varmekilde 20 såvel som bæremedium for den udtrædende fugt.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen afhjælper ulemperne ved lyntørring, da fluidiseringsfremgangsmåden ifølge opfindelsen er i stand til at tilvejebringe et ekstremt højt overfladeareal til varmeoverføring såvel 25 som høje varmeoverføringskoefficienter på grund af turbulensen i det fluidiserede systems rørformige mellemzoner. Samtidig gør fremgangsmåden ifølge opfindelsen det ikke nødvendigt at bruge så højt ΔΤ, som kræves ved lyntørring, da den drivende kraft, der behøves til at 30 udvirke den nødvendige tørringsgrad, kan tilføres ved hjælp af et overføringsfluidum i kontakt med de rørformede mellemfluidiseringszoner.

Det har faktisk vist sig, at fluidiseringsfrem-gangsmåden ifølge opfindelsen kan anvendes ved tørring 35 af stivelse, idet man som varmeoverføringsfluidum bruger spilddamp fra turbinedrevne generatorer, der benyttes

O

20 i · ·' < i : ·' S : ’ i \ i ...

til at frembringe elektrisk kraft. Sådan damp er sædvanligvis mættet ved kun få atmosfærers tryk. Enten til at kunne udnytte spilddamp ved tørringen af stivelse repræsenterer en betydelig økonomisk fordel, eftersom man 5 undgår brugen af ekstremt høje lufttemperaturer, der ellers er karakteristisk for lyntørring, og idet man samtidig udnytter den lave tilbageværende energi i afgangsdamp.

Ved anvendelse af fremgangsmåden ifølge opfin-10 delsen til tørring kan stivelse eller lignende materiale tilføres enten til den øvre omrørte fluidiserede zone eller til den nedre omrørte fluidiserede zone^og den tørrede stivelse udtages fra den modsatte zone. Fluidise-ringsgassen kan være en hvilken som helst af de ovenfor 15 beskrevne fluidiseringsgasser, skønt det dog almindeligvis er mest økonomisk at benytte luft. Varme til tørringsoperationen kan tilføres alene ved hjælp af varmevekslings-mediet, der omgiver midterzonen udformet med rør, der tilvejebringer et højt overfladeareal til varmeoverførsel, 20 idet der samtidig tilvejebringes høje varmeoverførsels-koefficienter på grund af den fluidiserede stivelses turbulens i de mange rørformede zoner. Almindeligvis kan man gøre brug af varmeoverførselsmedier med temperaturer i intervallet fra 38°C til 260°C, hvilket afhæn-25 ger af det materiale, som tørres, og mængden af tilstedeværende fugt.

Efter ovenstående detaljerede beskrivelse af opfindelsen skal følgende specifikke eksempler tjene til at illustrere opfindelsen yderligere under gennem-30 gang af nogle karakteristiske udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen og det herved fremstillede produkt.

Eksempel 1 35

Det foreliggende eksempel illustrerer brugen af en 21 r- 1/ /] i- -·? r- r. S ’i

L «\ i c.,· j :·. J

o reaktor med et omrørt fluidiseret leje af den type, der er illustreret i tegningens fig. 1 og 3, og som har 7 rør i mellemafsnittet, ved dextrinisering af stivelse.

En syrnet stivelse fremstilles ved at føde rå 5 stivelse til en dækket båndblander, hvortil man derefter fører gasformig saltsyre. Den tilsatte mængde saltsyre bestemmes ved titrering og er angivet som en titer, der repræsenterer det antal milliliter 0,1 N NaOH, der kræves for at bringe 20 g stivelse opslæmmet i 100 milli-10 liter destilleret vand til et pH på 6. Den syrnede stivelse indføres i det fluidiserede lag gennem indgangsorganet 40, og luft indføres til overtrykskammeret 44.

Dextriner kan karakteriseres som enten hvide dex-triner eller kanariegule dextriner. Desuden kan hvide dex-15 triner være enten højopløselige eller lavopløselige. Opløseligheden anføres som procent og betegner den mængde af en 2 g's prøve, der opløses efter at være suspenderet i 250 milliliter vand ved 25°C og rystet i 1 time.

Kanariegule dextriner klassificeres som enten 20 tykke (med høj viskositet) eller tynde (med lav viskositet). Dextrins viskositet anføres normalt som dens fluiditet.

F.eks. beregnes en fluiditet på 3:4 således som bestemt ved prøve 4050 anført i nedenstående tabel på følgende måde. Tre vægtdele dextrinprøve blandes med fire vægt-25 dele vand, opvarmes på dampbad i 30 minutter og afkøles derefter til 25°C. Eventuel afdampning af vand således som bestemt ved vejning kompenseres ved tilsætning af vand. Materialet presses derefter gennem et nylonnet nr. 5029 ned i et bægerglas og holdes ved 25°C i et totålt 30 afkølingstidsrum på 1 time. Derpå placeres materialet i en standardtragt og holdes ved 25°C. Fluiditeten betegnes normalt i milliliterenheder og repræsenterer den mængde materiale, der strømmer ud af standardtragten i løbet af nøjagtigt 70 sekunder. Boraxfluiditetsmetoden 35 er £en samme som beskrevet ovenfor, dog med den undtagelse, at 10 vægtprocent af prøven erstattes med

O

22 borax (Na2B40^·10Η2Ο).

Således som vist i nedenstående tabel frembringes en højopløselig hvid dextrin (prøve 4050) , en lavopløselig hvid dextrin (prøve 4060), en tynd kanariegul 5 dextrin (prøve 4064) og en tyk kanariegul dextrin (prøve 4074) .

Prøve nr. 4050 4060 4064 4074 10 Stivelses fugt, % 10,7 10,7 10 '11 ·

Stivelses titer, ml · ‘ 4,6 4,2 “ 5,3 4,1

Drifts temperatur, °C 135 93 · 154 163

Naninel opholdstid, minutter- 15,3 14,8 13,3 12,6 15 Luftmængde/rør, skmnaVrør 0,156 0,156 0,156 · 0,156

Lufthastighed, n/sek,^ 0,64 0,64 0,64 0,64

Kappedåmptryk, ato 3,87 0,35 7,87 10,55

Produkt fugt, % · 2,5 5,0 2,2 1,9 20 Produkt opløseligt stof, % 94,5 19,8 98,1 97,9

Produkt fluiditet, ml 22c) 25d) 16e) 36f) ► a) skum = standard kubik meter pr. minut.

b) beregnet på indvendig rørdiameter 7,20 an 25 c) 3:4 fluiditet, san' den er d) 1:3 10% borax fluiditet san den er e) 2:3 10% borax fluiditet, scan den er f) 1:2 10% borax fluiditet, san den er 30

Apparatet med det fluide lag indeholder 7 rør, idet rørene hver har en indvendig diameter på 7,20 cm.

Hvert enkelt rørs højde er 1,524 meter.

35 23

i ,· s s. ? r- o ,- I-, i \ i -J ·.- J iJ

o

Eksempel 2

Det foreliggende eksempel illustrerer en anden dextriniseringsreaktion udført i et system med fluidise-5 ret lag lige-som det i eksempel 1 beskrevne. Den anvendte reaktor er af samme type som illustreret i tegningens fig. 1-3 og har 7 rør i mellemsektionen.

Under anvendelse af den i eksempel 1 beskrevne fremgangsmåde fremstilles en syrnet stivelse ved at føde 10 rå stivelse til en blander sammen med gasformig saltsyre således som anført i nedenstående tabel. Mængden af tilsat saltsyre bestemmes på samme måde som beskrevet i eksempel 1.

Den syrnede stivelse indføres derpå i det fluidi-15 serede lag gennem indgangsorganet 14, og luft indføres til overtrykskammeret 44.

Således som vist i tabellen fremstilles en høj-opløselig hvid dextrin (prøve 5170), en lavopløselig hvid dextrin (prøve 5268), en tynd kanariegul dextrin 20 (prøve 5199) og en tyk kanariegul dextrin (prøve 5198).

25 30 35

O

24

Prøve nr. 5170 5268 5199 5198

Stivelses fugt, % ’ 9,9 12,0 11,3 12,3

Stivelses titer, ml 4,3 4,5 5,0 4,7 5 Driftstemperatur, °C 137 101 162 161

Naninel opholdstid, minutter 12,0 9,8 23,2 21

Luftmængde/rør, sknm3^/rør 0,093 0,102 0,088 0,088

Lufthastighed m/sek.^ 0,61 0,61 0,61 0,61 10 Kappedamptryk, ato 4,78 0,98 8,44 8,23 Øvre emrører cmdr. pr. min (diam 38,1 an)^ - ' 42 42 42 42

Nedre omrører cmdr. .pr. min (diam 25,4 cm)^ 66 66 66 66 15

Produkt fugt, % 2,0 5,7 1,7 1,5

Produkt opløseligt stof, % 98,3 17,4 98,9 98,5

Produkt fluiditet, ml 27C^ · 23^ 18e^ 42^ 20 a) skimi = standard kubik meter pr. minut b) beregnet på indvendig rørdiameter 7,20 cm c) 3:4 fluiditet, son den er d) 1:3 10% borax fluiditet, sem den er e) 2:3 borax fluditet, son. den er 25 f) 1:2 10% borax fluditet, son den er .

g) to 4-bladede opadsvungne - skovlplader h) tre 4-bladede opadsvungne skovlplader 30

Apparatet med det fluide lag indeholder 7 rør, som hver har en indvendig diameter på 7,11 cm. Hvert rørs højde er 1,5 meter.

35 Ο 25 V'.'S Λ -* ' C; -- - Λ

\ i ·, ; ... .. J

Eksempel 3

Det foreliggende eksempel illustrerer brugen af fluidiseringsfremgangsmåden ifølge opfindelsen ved tørring 5 af stivelse.

Under anvendelse af det i eksempel 1 beskrevne udstyr tilføres stivelse med et fugtindhold på 12 vægtprocent, beregnet på stivelsens vægt på tør basis, til indgangen 14, og tør luft taget fra omgivelserne indføres 10 som fluidiseringsgassen.

Varme til tørringsoperationen tilføres ved at føde dampkappen 32 med.damp ved 10,3 ato. Stivelsen flui-diseres til en gennemsnitlig opholdstid på 15 minutter og tørres til et fugtindhold på 3,3 vægtprocent på tør basis.

15

Ovenstående eksempler illustrerer brugen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen ved dextriniseringen af stivelse og ved tørringen af stivelse. Medens eksempel 3 ovenfor illustrerer, hvad der er kendt inden for teknik-20 ken som sekundær tørring af stivelse, dvs. nedbringelse af stivelsens fugtindhold fra et niveau på ca. 10 til 14% og ned til et niveau på ca. 3 til 5%, kan fremgangsmåden ifølge opfindelsen også anvendes ved tørringen af stivelse indeholdende større mængder fugt. F.eks. kan frem-25 gangsmåden ifølge opfindelsen anvendes ved tørringen af stivelse indeholdende ca. 35 vægtprocent fugt på tør vægtbasis. Foruden på stivelse kan fremgangsmåden ifølge opfindelsen også anvendes ved tørring af gluten, kim, majssirupfaststoffer eller sukkerarter, dextrose osv.

30 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ligeledes vel egnet til brug ved fremstilling af stivelsesderivater.

Sådanne derivater dannes ved omsætning af stivelse indeholdende op til 35% fugt på tørstofbasis med mange forskellige reagenser ifølge nu velkendte reaktioner. Så-35 danne derivater dannes ved omsætning af stivelse gengivet ved den almene strukturformel t -» / t . * f * ^ « <· · * fc t V_· V M - -/ 26 0

I I

Clio OH ! CII2OH ! Ciroii I >1 ( ^ η /---9 η i η J—ο η I i /i 9 π ^ y ! [/¾ M ! Γ « \011 !7_J.__I\oh n/__. __i\?n γ

HO 9 ( ^—“’j OH

H OH ' H OH I H 911 I ! L J.

10 med flere forskellige reagenser, hvorved stivelsesmolekylet substitueres ved enten de primære og/eller de sekundære hydroxylgrupper. F.eks. kan stivelsesphosphater frem-15 stilles ved omsætning af stivelse med et alkalimetaltri-polyphosphat, hvorved stivelsen danner en stivelsesphos-phatester. Hertil kommer, at kationiske stivelser kan fremstilles ved omsætning af stivelse med glycidyltri-alkylammoniumhalogenider, fortrinsvis sådanne med struk-20 turformlen CH0 - CH - CH~ - N(R)t X~ ^ z ό 0 25 hvori R betegner en lavere alkylgruppe såsom methyl, ethyl, propyl osv., og X betegner en halogenidion. Desuden kan man bruge andre reagenser til fremstilling af kationiske stivelser såsom β-halogenerede aminer, herunder 2-dimethylaminoethylchlorid, 2-diethylaminoethyl-' 30 chlorid, 2-dimethylaminoisopropylchlorid, 2-diallylamino-ethylchlorid, 2-diisopropylaminoethylchlorid osv.

Aninoniske stivelsesderivater kan fremstilles ved praktisk brug af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, idet man omsætter stivelse med et alkalimetalsalt af en 35 omega-halogeneret substitueret carboxylsyre. Foretrukne reagenser til brug ved fremstillingen af anioniske sti- 0 27

Γ” ' ,- . · - :- - : -3 . \ i *J · ·.·' - . '-J

velser indbefatter natriumchloracetat, natrium-2,3-epoxypropyl sulfonat, natrium-3-chlor-2-hydroxypropylsul-fonat eller propiolaceton. Ved de ovenfor nævnte reaktioner til fremstilling af anioniske stivelser bringes 5 stivelsen i kontakt med reagenset i nærværelse af en basisk katalysator til fremme af reaktionen, hvilket ligeledes er fagfolk velbekendt.

En anden reaktion, hvortil fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ideelt egnet, er fremstillingen af stivel-10 sescarbamat. Ved denne reaktion omsættes urinstof med stivelse, hvorved stivelsen substitueres med carbamatgrupper, som har strukturen 0

II

15 0 - C - NH,

Andre stivelsesethere kan også fremstilles ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, nemlig i henhold til velkendte reaktioner. Ved sådanne reaktioner omsættes 20 stivelse med f.eks. acrylonitril, acrylamid, methacryl-amid, dialkylmethacrylamider osv.

Ved udøvelsen af hver af de ovenfor beskrevne reaktioner har det normalt vist sig foretrukket at bringe stivelsen, der indeholder fra ca. 3 til ca. 35 vægtprocent 25 fugt, i kontakt med reagenset, som skal benyttes ved derivatets fremstilling, for at sikre intim blanding af stivelsen med et sådant reagens. Stivelsen indeholdende det ønskede reagens tilføres derpå til systemet med det flui-diserede lag ved udøvelsen af fremgangsmåden ifølge den ' 30 foreliggende opfindelse, enten til den øvre fluidiserede zone eller til den nedre fluidiserede zone således som ovenfor beskrevet, og reaktionen gennemføres således som beskrevet i eksemplerne til fremstilling af de ønskede stivelsesderivater i henhold til ovenstående generelle 35 reaktionsskemaer. Ved udøvelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen bringes den ønskede omdannelse af stivelsen 28 o til stivelsesderivatet til ende i løbet af et forholdsvis kort tidsrum på normalt 5 til 30 minutter i det fluidise-rede system, idet man undgår uønskelig varmenedbrydning af stivelsen og samtidig minimerer risikoen for brand 5 og/eller eksplosion som resultat af overhedning i det fluidiserede reaktionssystem.

Som illustrativ for typiske reaktioner kan nævnes, at stivelse kan oxideres ved, at den blandes med et hensigtsmæssigt oxidationsmiddel (NaOCl) i en båndblander 10 i tilstrækkelig mængde til at tilvejebringe en stivelse indeholdende 1,0% oxidant udtrykt som chlor på grundlag - af tørre faststoffer. Den herved fremkomne blanding af stivelse og oxidant indføres derpå i det fluidiserede lag gennem indgangen 14, og en hensigtsmæssig fluidiserings-15 gas, fortrinsvis luft, indføres til overtrykskammeret 44.

Den nødvendige varme til fremme af oxidationsreaktionen tilføres ved, at de mange rørformede zoner bringes i kontakt med et hensigtsmæssigt varmevekslingsmedium såsom damp til opvarmning af fluidiserede lag 20 til den ønskede reaktionstemperatur. Den herved fremkomne oxiderede stivelse udtages dernæst fra den nedre fluidiserede zone, idet den har en viskositet bestemt ifølge Scott (på 100 g) på ca. 47 og et carboxyltal på 0,65.

Det vil forstås, at fremgangsmåden ifølge den 25 foreliggende opfindelse tilvejebringer en betydelig forbedring ved fluidiseringen af materialer, der er tilbøjelige til at hænge sammen og således er vanskelige at fluidisere. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er særlig velegnet til behandlingen af stivelse under anvendelse 30 af et system med omrørt fluidiseret lag, der indbefatter en øvre og en nedre mekanisk omrørt zone, der tjener til at opretholde homogeniteten i det fluidiserede lag og til at forhindre påbrænding eller svidning af stivelsen, efterhånden som den sendes gennem reaktorens mid-35 terste afsnit udformet med rørformige zoner. Fremgangsmåden indbefatter brugen af en mellemliggende indsnævret 29 Γ- ! r ,· ' -- ,--. ' : -

·'- . \ : ·> · · . · _J

Ο varmevekslingszone indskudt mellem den øvre og den nedre omrørte fluidiserede zone, idet den under behandling værende stivelse sendes hurtigt igennem mellemlaget for at forhindre, at stivelsen svides eller brænder på.

5 Det vil også forstås af fagfolk inden for denne gren af teknikken, at fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse ikke begrænses udelukkende til behandling af stivelse. Tværtimod kan fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendes ved behandlingen af mange forskellige 10 andre materialer, der har tilbøjelighed til at hænge sammen og således er vanskelige at fluidisere.

15 20 25 30 35

Claims (1)

1. u • s - — .-. • ♦ s < - * o Patentkrav. Fluidiseringsfremgangsmåde, især til brug på vanskeligt fluidiserbare, stærkt indbyrdes klæbende fast-5 stofpartikler såsom stivelse, ved hvilken tilførte fast stofpartikler fluidiseres ved hjælp af en opadstrøimnende fluidiseringsgas i et antal på hinanden følgende flyde-zoner, under fluidiseringen underkastes en behandling og derpå afdrives, kendetegnet ved, at fluidise-10 ringen sker i tre over hinanden liggende flydezoner, en nedre zone, en mellemzone og en øvre zone, hvoraf mellemzonen er opdelt i flere delzoner med et mindre tværsnit end den øvre og den nedre zone, hvorved faststofpartiklerne føres ind i den øvre eller nedre flydezone, føres 15 gennem mellemzonen til den nedre eller øvre flydezone og ledes ud fra denne, samt at faststofpartiklerne i den øvre og nedre flydezone foruden af fluidiseringsgassen yderligere omrøres mekanisk og i mellemzonen underkastes en varmeudveksling. 20 25 35