EP4255600A1 - Kristallisationsvorrichtung zum kristallisieren eines vorproduktes und trocknungsvorrichtung - Google Patents

Kristallisationsvorrichtung zum kristallisieren eines vorproduktes und trocknungsvorrichtung

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Publication number
EP4255600A1
EP4255600A1 EP21865323.6A EP21865323A EP4255600A1 EP 4255600 A1 EP4255600 A1 EP 4255600A1 EP 21865323 A EP21865323 A EP 21865323A EP 4255600 A1 EP4255600 A1 EP 4255600A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
crystallization
receiving unit
rotatable receiving
rotatable
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21865323.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Lübbers
Markus Lübbers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luebbers Fts GmbH
Original Assignee
Luebbers Fts GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Luebbers Fts GmbH filed Critical Luebbers Fts GmbH
Publication of EP4255600A1 publication Critical patent/EP4255600A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/005—Selection of auxiliary, e.g. for control of crystallisation nuclei, of crystal growth, of adherence to walls; Arrangements for introduction thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K5/00—Lactose
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/10—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour carrying the materials or objects to be dried with it
    • F26B3/12—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour carrying the materials or objects to be dried with it in the form of a spray, i.e. sprayed or dispersed emulsions or suspensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/0004—Crystallisation cooling by heat exchange
    • B01D9/0013—Crystallisation cooling by heat exchange by indirect heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/0018—Evaporation of components of the mixture to be separated
    • B01D9/0031—Evaporation of components of the mixture to be separated by heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/0063—Control or regulation

Definitions

  • the invention relates to a crystallization device for crystallizing a preliminary product , the crystallization device having an inlet for receiving the preliminary product , a rotary drive and a rotatable receiving unit . Furthermore, the invention relates to a drying device, in particular a spray tower, for drying an item to be dried to form a pre-dried product and/or for post-drying a crystallized product.
  • the substance to be crystallized can in principle be fed to a crystallizer as a liquid, melt and/or as a solid.
  • a crystal layer in a crystallizer arises primarily when the substance to be crystallized wets and/or covers a surface of the crystallizer that is usually cooler.
  • whey permeate is used in the confectionery industry .
  • the whey permeate is produced during the manufacture of whey protein concentrates from whey from cheese production.
  • the liquid that was left over Whey permeate is concentrated, dried and crystallized.
  • Whey permeate usually contains 44 to 50 g/1 a-lactose.
  • ⁇ -lactose is converted into the desired ß-lactose crystals in a crystallizer and then a secondary drying and cooling process can follow.
  • a crystallization belt conveyor is known, for example.
  • the crystallization belt conveyor is designed with an electric geared motor drive and a tensioning system for the belt guide.
  • the belt itself is constructed in an open weave manner to allow cleaning through the weave of the belt. Nevertheless, the fabric of the belt is easily colonized by microorganisms and consequently there is a risk of insufficient or even non-existent hygiene during CIP (clean in place) cleaning. Due to the hygiene requirements, especially in the food industry and pharmaceutical industry, the possible use of such a crystallizer is limited.
  • the large amount of space required due to the linear conveying section of the crystallization belt conveyor is disadvantageous .
  • the crystallization belt conveyor is set up at an incline so that a correspondingly large amount of installation space is required not only in the direction of conveyance, but also in terms of height.
  • Crystallization of PET Masterbatches from 07/27/2012 describes an infrared rotary tube in a crystallization and drying plant for PET granules and regrind.
  • DE 21 57 267 A3 also discloses a closed crystallizer in the form of a rotatable tank for precipitating metal salts from a mineral column.
  • DE 100 47 162 A1 describes a closed crystallization or precipitation apparatus with a rotary tube and an at least partially microstructured, self-cleaning surface.
  • DE 101 49 814 A1 discloses a device for producing crystals, in which an essentially cylindrical crystallization container for receiving a solution has a coaxial, rotatable, essentially cylindrical inner part forming a radial annular space, in which Annulus the flow profile of a Couette flow
  • DE 21 2020 000 057 U1 also discloses a closed crystallization device with an outer heat-insulating cylinder and an inner, rotatable heat-conducting cylinder, with a pressure plate inside the heat-conducting cylinder being used to move the crystals in the direction of a round hole and carry out .
  • a disadvantage of such closed, rotating crystallization devices is that at the same time there is always a mixing of the crystallizing precursor occurs and thus the precursor is always present in different crystallization stages.
  • the object of the invention is to improve the prior art .
  • the object is achieved by a crystallization device for crystallizing a preliminary product, wherein the crystallization device has an inlet for receiving the preliminary product, a rotary drive and a rotatable receiving unit, and the rotatable receiving unit has a circular and/or ring-shaped surface for crystallizing on its upper side has, so that when the rotatable receiving unit rotates, the received preliminary product can be recrystallized in a defined manner on the circular and/or ring-shaped surface of the rotatable receiving unit and can be discharged as a crystallized product.
  • the preliminary product to be crystallized can be applied directly to the surface of the rotatable receptacle through its inlet , without the need for a conveying device .
  • the pre-dried powder from the spray tower or from another aggregate of another pre-treatment process falls onto the upper surface of the rotatable receiving unit.
  • the precursor to be crystallized after application to the Circular and/or ring-shaped surface of the rotatable receiving unit is no longer mixed, but is constantly crystallized in a fixed position on the circular and/or ring-shaped surface during the rotation of the receiving unit and thus the circular and/or ring-shaped surface and thus under defined conditions . Consequently, by means of the circular and/or ring-shaped surface of the rotatable receiving unit, a rotating receiving and/or resting band is provided for defined crystallization and conversion of one crystal modification into another crystal modification. In addition, a high quality of the crystallized product is obtained through the defined crystallization with defined crystallization conditions in a circular movement. In the case of the crystallization of whey permeate powder in the crystallization device, a high degree of conversion of ⁇ -lactose into the desired ⁇ -lactose crystals is achieved and these are obtained in a high purity.
  • An essential idea of the invention is that the upper, circular and/or ring-shaped surface for crystallization is not to be allowed to undergo a linear movement, but rather to use a rotary movement of the rotatable receiving unit in a compact design. Due to the homogeneous application of the preliminary product to be crystallized and taken up without mixing, a defined crystallization and a defined residence time is made possible by a circular movement of the upper surface of the receiving unit. Due to the fact that the preliminary product to be crystallized is only If, in particular, a smooth surface is applied to the rotatable receiving unit, it is easy to clean and all the requirements for CIP cleaning, for example in the food and pharmaceutical industries, can be met without great effort.
  • the circular and / or ring - shaped surface of the rotatable receiving unit is present at least partially or completely as a free surface .
  • no further components are arranged or absolutely necessary, which could come into contact with the crystallizing preliminary product during crystallization.
  • other units such as conveyor units or a belt tensioner, apart from the rotatable receiving unit itself and the associated rotary drive, are not absolutely necessary for operation.
  • a crystallization device that is compact in construction, inexpensive to produce and hygienically easy to clean is thus provided.
  • the crystallization device can also be configured in reverse with regard to rotation, so that instead of a rotatable receiving unit, the receiving unit is fixed and/or stationary and instead the inlet, a discharge and/or a removal device moves in a circular manner. In this case, the rotary drive is therefore assigned to the inlet, outlet and/or the removal device.
  • a "crystallization device” is in particular a device with which the physical process of crystallization and thus hardening, formation and/or growth of crystals takes place. Crystallization takes place in and/or on the crystallization device, in particular in an accelerated manner. During crystallization, crystals are formed in particular in a solution, a melt, an amorphous solid and/or by recrystallization from other crystals.
  • a "preliminary product” is understood in particular as an intermediate product in the course of a physical and/or chemical processing and/or reaction to form a salable product, in particular a crystallized product.
  • any solid substance such as a bulk material or powder can be used.
  • the precursor can also be produced in various branches of industry, such as the food industry, basic chemicals or the pharmaceutical industry.
  • the precursor is in particular non-hygroscopic permeate, such as whey permeate powder. In the case of concentrated and dried Whey permeate as a preliminary product, this is then subjected to a conversion from ⁇ -lactose to ⁇ -lactose and crystallization in the crystallization device.
  • An "inlet” is in particular a component with which the precursor to be crystallized on the Top of the circular and / or ring-shaped surface of the rotatable receiving unit is applied.
  • the inlet is arranged in particular above the circular and/or ring-shaped surface of the receiving unit, so that the preliminary product to be crystallized falls directly onto the circular and/or ring-shaped surface and/or can be applied to it.
  • An inlet can be, for example, a feed pipe from a spray dryer.
  • a "receiving unit” is in particular a unit of the crystallization device which receives the preliminary product coming from the inlet.
  • the receiving unit has a circular and/or ring-shaped surface in particular on its upper side, to which the preliminary product to be crystallized is applied for crystallization and dwells during the rotation.
  • the receiving unit can, for example, have the shape of a disk or a ring.
  • the receiving unit and/or its surface can optionally be cooled, heated and/or conditioned in some other way.
  • the crystallization device and/or the receiving unit is used in particular in continuous operation operated .
  • a "circular surface” is understood in particular to mean a surface of the receiving unit which has the shape of a circle when viewed from above.
  • An “annular surface” is understood in particular to be a surface which has the shape of a ring when viewed from above.
  • An annular surface is in particular a circular ring and thus the area between two concentric circles with a common center.
  • the surface on the upper side of the receiving unit can also be formed by a first inner circular surface and a second annular surface arranged around it on the outside.
  • a “rotational drive” is understood in particular to mean a drive which imparts a rotational movement to the rotatable receiving unit.
  • the rotational drive is in particular a prime mover, such as a motor. which converts three-phase current into mechanical rotation.
  • the rotatable receiving unit can be driven via its outer side edge, its outer underside and/or via a central axis of rotation by means of the rotary drive.
  • a drive on the outside diameter of the receiving unit designed as a disk or ring is advantageous, particularly in the case of large diameters of the disk or ring. This can be done, for example, via a motor with a rack and rollers.
  • a driven central axis is advantageous, for example via a geared motor and
  • the term “recrystallizable in a defined manner” is understood in particular to mean that defined crystallization conditions for recrystallizing the preliminary product to be crystallized from one crystal form into another desired crystal form and / or a certain purity of a crystal form is realized.
  • the defined crystallization and/or recrystallization is achieved in particular by the preproduct taken up resting on the upper surface of the receiving unit without mixing the preproduct and/or the crystals forming and the defined residence time due to the rotation of the receiving unit.
  • the rotatable receiving unit is designed as a disk and / or as a ring .
  • the rotatable receiving unit is designed as a single disk and/or as a ring, each of which has a sufficiently large diameter so that the preliminary product that crystallizes out and/or recrystallizes without further components, in particular walls or a housing, on the top surface of the disc and/or ring during the
  • a "disk” is understood in particular to mean a geometric body in the form of a cylinder whose radius is many times greater than its thickness. A disk can also be a plate.
  • a "ring” is, in particular, a geometric body in which the area between two concentric circles has a greater dimension than its thickness in the vertical direction.
  • the disc can, for example, have an outer diameter of 0.5 m to 6.5 m, preferably in a range of 4.0 m to 5.5 m.
  • the mass flow of crystallized product is, for example, in a range from 0.5 t/h to 8 t/h, preferably from 3 t/h to 5 t/h.
  • the temperature in the crystallizer can be, for example, in a range from 10°C to 90°C.
  • the disk and/or the ring are preferably made of a dimensionally stable material. This can be, for example, welded stainless steel or food grade plastic.
  • the surface of the disk and/or the ring is or are in particular designed to be very smooth, so that the crystallized pre-product can be easily removed, cannot adhere to a surface structure of the surface and can make cleaning more difficult.
  • the rotatable Recording unit an outer boundary wall, an inner boundary wall, a cover and / or a housing.
  • the rotatable receiving unit , disc and / or the ring can have an outer boundary wall on the outside diameter and an inner boundary wall all around at a distance from the center of the disc or the ring .
  • a crystallization space open at the top is formed between the outer boundary wall and the inner boundary wall.
  • the receiving unit, disc and/or the ring can have a cover resting on the boundary walls or an enclosing housing. The covered outer boundary wall and the inner boundary wall thus form an annular chamber for the crystallization. This provides conditioned conditions for crystallization and enables in-flow purification in a largely closed housing.
  • the upper surface of the receiving unit can be freely accessible and/or open in the area of the inlet, so that the preliminary product to be crystallized can fall and/or be applied directly from the inlet onto the upper surface.
  • the crystallization device has a second rotatable receiving unit, a third rotatable receiving unit and/or further rotatable receiving units, the respective rotatable receiving units being arranged next to one another and/or one behind the other.
  • the crystallization and / or transformation can be distributed over several rotatable receiving units and thus over several rotatable upper surfaces .
  • the crystallization processes can in particular be specifically set in each case and/or take place in stages one after the other.
  • a parallel and/or series-connected arrangement is understood to mean, in particular, the process engineering arrangement of the receiving units.
  • the receiving units can also be arranged one above the other to save space.
  • the at least partially crystallized preliminary product and / or product accordingly falls directly onto the rotatable receiving unit of the subsequent stage .
  • This parallel and/or series connection of rotatable receiving units is particularly advantageous when very high crystallization capacities are required, since very large diameters of the disc and/or ring can only be increased with increasing effort.
  • the disk can be supported from below by a counter bearing, for example a subframe with rollers, in order to ensure that the surface of the disk or the ring is aligned horizontally.
  • a "second, third and/or further rotatable recording unit” is in principle a recording unit as defined above in terms of function and structure.
  • the recording units can each have different surface dimensions, rotational speeds and/or other different geometric parameters and/or have operating parameters.
  • the crystallization device has a distribution device for distributing the primary product taken on the circular and/or ring-shaped surface of the rotatable
  • Acquisition unit the j respective rotatable acquisition unit or the acquisition units.
  • the distributor device for homogeneously distributing the received preliminary product on the surface of the rotatable receiving unit can be arranged in the outlet of an upstream unit , such as a drying tower , and / or in the inlet of the crystallization device .
  • the pre-product to be crystallized can be distributed homogeneously by a specific geometric arrangement of baffles and/or perforated plates and/or by using a cutter at the point at which it is fed.
  • the crystallization device can have a single rotary drive, so that all rotatable receiving units can be operated at the same speed.
  • the rotary drive can also be assigned different transmission gears for the respective rotatable receiving unit, so that the respective rotatable receiving units can have different speeds.
  • the respective receiving units can also each have their own rotary drive, or two or more rotary drives are each assigned to two or more receiving units.
  • the speed is preferably in a range from one revolution per hour to 10 revolutions per hour .
  • the rotational speed of the rotatable receiving unit is three revolutions per hour.
  • a relatively low speed and thus relatively slow rotational movement is preferably used for the crystallization.
  • rotatable recording units can be installed in the Crystallization device are used.
  • an increase in the crystallization capacity can be achieved by increasing the number of rotatable receiving units.
  • the rotatable receiving units can be arranged and interconnected in parallel and/or one after the other in order to provide the required longer residence time and/or higher crystallization capacity and thus the desired product mass flow.
  • the crystallization device has a control and/or regulating device so that a crystallization time can be set via the speed of the rotatable receiving unit by means of the rotary drive.
  • a crystallization and / or conversion time can be specifically set via the rotational speed of the rotatable receiving unit or the respective receiving unit by means of the rotary drive and / or the control and regulation device .
  • the preliminary product to be crystallized is continuously poured in place onto the surface of the disc or the ring via the inlet. It is particularly advantageous that the necessary crystallization time is reached and the crystallized product is present after essentially one revolution of the disc or ring.
  • the disc and/or the ring rotates, for example, through 359°. This can be realized in that fixed between the location Inlet of the crystallization device and a removal device there is an angle in a range from 340° to 360°.
  • a "control device” is understood in particular to mean a device which sets a predetermined value.
  • a “regulating device” is understood in particular to mean a device which feeds back a measured value and sets a control value in each case. The optimum crystallization time and/or conversion time of the individual rotatable receiving units can thus be set and/or regulated by means of the control and/or regulating device.
  • the crystallization device has a removal device, in particular a discharge screw, for removing the crystallized product from the circular and/or ring-shaped surface of the rotatable receiving unit and/or the rotatable receiving units.
  • a discharge screw or a scraper can be used as a removal device .
  • a pusher can also be used and/or the crystals formed can be discharged by means of blowing off and/or suction.
  • the removal device is set up in particular in such a way that the crystals are completely removed from the surface and/or from the annular chamber and, in the case of the boundary walls, do not remain on the edges. As a result, colonization with microorganisms is made more difficult and efficient CIP cleaning is possible.
  • a wet and/or dry automatic cleaning station must be integrated between the discharge and inlet in order to avoid mixing of the preliminary product and the crystallized product as well as between batches and to eliminate the emergence of hygienic weak points.
  • the removal device is arranged in such a way that between the inlet and the removal device there is an angle in a range from 300° to 360°, in particular from 340° to 360° , is present on the circular and / or annular surface.
  • the crystallization device has an air supply device for overflowing the received and / or distributed preliminary product on the surface .
  • the crystallization process can be promoted and/or the crystallized product can be further conditioned.
  • the object is achieved by a drying device, in particular a spray tower, for drying an item to be dried to form a pre-dried product and/or for post-drying a crystallized product, the drying device having a crystallization device as described above.
  • a drying device which, for example, to dry a material to be dried, such as liquid whey permeate, to a pre-dried Product, such as solid whey permeate powder, and / or for drying a crystallized product can be used.
  • the crystallization device can be either upstream or downstream of the drying device.
  • the drying device has an open outlet for discharging the pre - dried product , through which the pre - dried product falls directly onto the top of the disc and / or ring through the inlet of the crystallizer arranged below . After the drying device and the crystallization device, a transfer can then follow to a secondary further drying and cooling.
  • the crystallization device can be used after secondary drying, for example after a fluidized bed, which is downstream of a spray tower.
  • the crystallization device with, for example, the rotatable disk can be connected both to a spray tower with an open, lower outlet and to a spray tower with a downstream external fluidized bed. In this case, only the bearing point of the pane is shifted relative to the central axis of the spray tower.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • a crystallization rotor 101 has a
  • Crystallization disk 103 on .
  • the crystallization disk 103 is rotatably mounted via a rotation axis 115 and can be driven via a disk drive 113 .
  • the crystallization disc 103 is surrounded by a housing 105 which has an outer wall 107 .
  • an inner wall 109 is arranged above the crystallization disk 103 within the housing 105 , as a result of which an annular chamber 111 is formed.
  • the annular chamber 111 runs all the way around the axis of rotation 115 at 360° in the outer area of the crystallization disk 103 .
  • An inlet 119 is arranged at a fixed position in this outer area, which is connected to a spray tower outlet 203 of a spray tower 201 arranged above (only the lower part of the spray tower 201 is shown in FIG. 1).
  • the inlet 119 leads down into the annular chamber 111, being spaced from the inlet 119 and thus the spray tower outlet 203 by an angular distance of 5°
  • Discharge screw 117 is located above the top surface of crystallization disc 103 .
  • a liquid whey permeate is first conventionally pre-dried in the spray tower 201 to form whey permeate powder and continuously enters the inlet 119 of the crystallization rotor 101 via the spray tower outlet 203 .
  • the whey permeate powder falling through the inlet 119 is distributed evenly over the distributor plates (not shown) and a cutter onto the upper surface of the rotating crystallization disk 103, which rotates counterclockwise at a speed of five revolutions per hour (see Figure 2). turns .
  • the whey permeate powder applied through the spray tower outlet 203 and the inlet 119 arranged below it onto the surface of the crystallization disk 103 in the annular chamber 111 thus each time performs a uniform rotation of 355° during the crystallization and conversion until it reaches the discharge screw 117 and by means of the discharge screw 117, the whey permeate crystals with a high ß-lactose content due to the optimal conversion of a-lactose into ß-lactose crystals are discharged by means of the discharge screw 117 via the discharge 121 from the crystallization rotor 101.
  • a very compact crystallization rotor 101 which has a very smooth surface due to its execution in stainless steel, whereby an unwanted accumulation of the crystals is prevented, a targeted conversion into ß-lactose and a easy cleaning of the crystallization disc 103 is made possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kristallisationsvorrichtung (101) zum Kristallisieren eines Vorproduktes, wobei die Kristallisationsvorrichtung einen Einlass (119) zum Aufnehmen des Vorproduktes, einen Rotationsantrieb (113) und eine rotierbare Aufnahmeeinheit (103) aufweist, wobei die rotierbare Aufnahmeeinheit an ihrer Oberseite eine kreis- und/oder ringförmige Oberfläche zum Kristallisieren aufweist, sodass beim Rotieren der rotierbaren Aufnahmeeinheit das aufgenommene Vorprodukt auf der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit definiert umkristallisierbar und als kristallisiertes Produkt austragbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Trocknungsvorrichtung.

Description

Kristallisationsvorrichtung zum Kristallisieren eines
Vorproduktes und Trocknungsvorrichtung
[ 01 ] Die Erfindung betri f ft eine Kristallisationsvorrichtung zum Kristallisieren eines Vorprodukts , wobei die Kristallisationsvorrichtung einen Einlass zum Aufnehmen des Vorproduktes , einen Rotationsantrieb und eine rotierbare Aufnahmeeinheit aufweist . Des Weiteren betri f ft die Erfindung eine Trocknungsvorrichtung, insbesondere Sprühturm, zum Trocknen eines zu trocknenden Gutes zu einem vorgetrockneten Produkt und/oder zur Nachtrocknung eines kristallisierten Produktes .
[ 02 ] In verschiedenen Industriezweigen, wie in der Lebensmittelindustrie , der Grundchemie und der pharmazeutischen Industrie , werden Vorprodukte und/oder Produkte kristallisiert , um diese in eine gewünschte Form und/oder chemische Modi fikation zu überführen . Hierbei kann der aus zukristallisierende Stof f prinzipiell als Flüssigkeit , Schmel ze und/oder als Feststof f einem Kristallisator zugeführt werden . Eine Kristallschicht in einem Kristallisator entsteht vor allem dann, wenn der zu kristallisierende Stof f eine üblicherweise kühlere Oberfläche des Kristallisators benetzt und/oder belegt .
[ 03 ] Beispielsweise wird Molkepermeat in der Süßwarenindustrie eingesetzt . Das Molkepermeat entsteht bei der Herstellung von Molkeprotein-Konzentraten aus Molke aus der Käseherstellung . Das dabei übrig gebliebene , flüssige Molkepermeat wird konzentriert , getrocknet und kristallisiert . Molkepermeat enthält üblicherweise 44 bis 50 g/ 1 a-Laktose . Nach dem Sprühtrocknungsprozess wird a- Laktose in die gewünschten ß-Laktosekristalle in einem Kristallisator überführt und anschließend kann ein sekundärer Trocknungs- und Kühlprozess folgen . Um eine Kristallisation des vorgetrockneten Permeatpulvers zu erzielen, ist beispielsweise ein Kristallisationsbandförderer bekannt . Der Kristallisationsbandförderer ist mit einem elektrischen Getriebemotorantrieb und einem Spannsystem für die Bandführung ausgestaltet . Das Band selbst ist in der Art eines of fenen Gewebes ausgebildet , um eine Reinigung durch das Gewebe des Bandes hindurch zu ermöglichen . Dennoch wird das Gewebe des Bandes leicht durch Mikroorganismen besiedelt und folglich besteht die Gefahr einer nicht ausreichenden oder sogar fehlenden Hygiene bei der CIP ( Clean in Place ) -Reinigung . Aufgrund der Hygieneanforderungen, vor allem in der Lebensmittelindustrie und pharmazeutischen Industrie , ist die Einsatzmöglichkeit eines derartigen Kristallisators begrenzt .
[ 04 ] Vor allem ist der große Platzbedarf aufgrund der linearen Förderstrecke des Kristallisationsbandförderers nachteilig . Des Weiteren wird der Kristallisationsbandförderer schräg fördern ansteigend in die Höhe aufgestellt , sodass nicht nur in Förderrichtung, sondern auch in der Höhe ein entsprechend hoher Bauraum erforderlich ist .
[ 05 ] Die Firmenschri ft Kreyenborg GmbH & Co . KG
„Kristallisation von PET Masterbatches" vom 27 . 07 . 2012 beschreibt ein Infrarot-Drehrohr in einer Kristallisationsund Trocknungsanlage für PET-Granulat und Mahlgut . Auch aus der DE 21 57 267 A3 ist ein geschlossener Kristallisator in Form eines drehbaren Tankes zum Aus fällen von Metallsal zen aus einer Mineralsäule bekannt . Ebenso ist in der DE 100 47 162 Al ein geschlossener Kristallisations- oder Fällungsapparat mit einem Drehrohr und einer zumindest teilweisen mikrostrukturierten, selbstreinigenden Oberfläche beschrieben .
[ 06 ] In der DE 101 49 814 Al ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Kristallen of fenbart , in welcher ein im Wesentlichen zylindrischer Kristallisationsbehälter zur Aufnahme einer Lösung ein koaxiales , rotierbares , im Wesentlichen zylindrisches Innenteil unter Ausbildung eines radialen Ringraums aufweist , wobei in dem Ringraum das Strömungsprofil einer Couette-Strömung der
Kristallisationslösung erzeugt wird .
[ 07 ] Auch aus der DE 21 2020 000 057 Ul ist eine geschlossene Kristallisationsvorrichtung mit einem äußeren Wärmedämmzylinder und einem innenliegenden, rotierbaren Wärmeleit zylinder bekannt , wobei eine im Inneren des Wärmeleit Zylinders liegende Druckplatte dazu dient , die Kristalle in Richtung eines Rundloches zu bewegen und aus zutragen .
[ 08 ] Nachteilig bei derartigen geschlossenen, rotierenden Kristallisationsvorrichtungen ist , dass gleichzeitig stets eine Vermischung des kristallisierenden Vorproduktes auftritt und somit das Vorprodukt stets in unterschiedlichen Kristallisationsstadien vorliegt .
[ 09 ] Aufgabe der Erfindung ist es , den Stand der Technik zu verbessern .
[ 10 ] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Kristallisationsvorrichtung zum Kristallisieren eines Vorprodukts , wobei die Kristallisationsvorrichtung einen Einlass zum Aufnehmen des Vorproduktes , einen Rotationsantrieb und eine rotierbare Aufnahmeeinheit aufweist , und die rotierbare Aufnahmeeinheit an ihrer Oberseite eine kreis- und/oder ringförmige Oberfläche zum Kristallisieren aufweist , sodass beim Rotieren der rotierbaren Aufnahmeeinheit das aufgenommene Vorprodukt auf der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit definiert umkristallisierbar und als kristallisiertes Produkt austragbar ist .
[ 11 ] Es ist besonders vorteilhaft , dass das zu kristallisierende Vorprodukt direkt auf die Oberfläche der rotierbaren Aufnahme durch deren Einlass aufbringbar ist , ohne dass es einer Fördereinrichtung bedarf . Beispielsweise fällt das vorgetrocknete Pulver aus dem Sprühturm oder aus einem anderen Aggregat eines anderen Vorbehandlungsprozesses auf die obere Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit . Dadurch, dass das zu kristallisierende Vorprodukt direkt die obere kreis- und/oder ringförmige Oberfläche der Aufnahmeeinheit belegt und durch diese gekühlt wird, findet eine verbesserte Kristallisation statt . Vor allem wird das zu kristallisierende Vorprodukt nach Aufbringen auf die kreis- und/oder ringförmige Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit nicht mehr vermischt , sondern wird bei orts fester Lage auf der kreis- und/oder ringförmigen während der Rotation der Aufnahmeeinheit und somit der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche stetig und somit unter definierten Bedingungen kristallisiert . Folglich wird mittels der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit ein sich drehendes Aufnahme- und/oder Ruheband zur definierten Kristallisation und Umwandlung von einer Kristallmodi fikation in eine andere Kristallmodi fikation bereitgestellt . Zudem wird durch das definierte Kristallisieren mit definierten Kristallisationsbedingungen in einer Kreisbewegung eine hohe Qualität des kristallisierten Produktes gewonnen . Im Falle des Kristallisierens von Molkepermeat-Pulver in der Kristallisationsvorrichtung wird dadurch ein hoher Umwandlungsgrad von a-Laktose in die gewünschten ß-Laktose- Kristalle erzielt und diese in einer hohen Reinheit gewonnen .
[ 12 ] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt darin, die obere , kreis- und/oder ringförmige Oberfläche zum Kristallisieren eben gerade nicht eine Linearbewegung durchlaufen zu lassen, sondern in kompakter Bauweise eine Rotationsbewegung der rotierbaren Aufnahmeeinheit zu nutzen . Aufgrund des homogenen Aufbringens des zu kristallisierenden und auf genommenen Vorproduktes frei von einer Vermischung wird durch eine Kreisbewegung der oberen Oberfläche der Aufnahmeeinheit ein definiertes Kristallisieren und eine definierte Verweil zeit ermöglicht . Dadurch, dass das zu kristallisierende Vorprodukt lediglich auf eine , insbesondere glatte , Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit aufgebracht wird, ist diese leicht zu reinigen und alle Anforderungen an eine CIP-Reinigung, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie und pharmazeutischen Industrie , sind ohne großen Aufwand erfüllbar .
[ 13 ] Es ist besonders vorteilhaft , dass die kreis- und/oder ringförmige Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit zumindest teilweise oder vollständig als freie Oberfläche vorliegt . Somit sind auf der Oberfläche mit dem kristallisierenden Vorprodukt gerade nicht weitere Bauteile angeordnet oder zwingend erforderlich, welche beim Kristallisieren mit dem kri stallisierenden Vorprodukt in Kontakt kommen könnten . Zudem sind auch weitere Aggregate , wie Förderaggregate oder ein Bandspanner, abgesehen von der rotierbaren Aufnahmeeinheit selbst und des zugehörigen Rotationsantriebs , für einen Betrieb nicht zwingend erforderlich . Somit wird eine kompakt bauende , günstig herstellbare und hygienisch leicht zu reinigende Kristallisationsvorrichtung bereit gestellt .
[ 14 ] Prinzipiell ist heraus zustellen, dass die Kristallisationsvorrichtung auch umgekehrt bezüglich der Rotation ausgebildet sein kann, sodass anstelle einer rotierbaren Aufnahmeeinheit die Aufnahmeeinheit feststehend und/oder stillstehend ist und stattdessen sich der Einlass , ein Austrag und/oder eine Abtragseinrichtung kreis förmig bewegt . Somit ist in diesem Falle der Rotationsantrieb dem Einlass , Austrag und/oder der Abtragseinrichtung zugeordnet . [ 15 ] Folgendes Begri f fliche sei erläutert :
[ 16 ] Eine "Kristallisationsvorrichtung" ist insbesondere eine Vorrichtung, mit welcher der physikalische Vorgang der Kristallisation und somit ein Verhärten, eine Bildung und/oder ein Wachstum von Kristallen erfolgt . In und/oder auf der Kristallisationsvorrichtung erfolgt die Kristallisation insbesondere beschleunigt . Beim Kristallisieren entstehen Kristalle insbesondere in einer Lösung, einer Schmel ze , einem amorphen Festkörper und/oder durch Umkristallisation aus anderen Kristallen .
[ 17 ] Unter einem „Vorprodukt" wird insbesondere ein Zwischenprodukt im Verlauf einer physikalischen und/oder chemischen Aufbereitung und/oder Reaktion zu einem verkaufs fähigen Produkt , insbesondere einem kristallisierten Produkt , verstanden . Als zu kristallisierendes Vorprodukt kann prinzipiell j eder feste Stof f , wie beispielsweise ein Schüttgut oder Pulver verwendet werden . Ebenso kann das Vorprodukt in verschiedenen Industriezweigen, wie der Lebensmittelindustrie , Grundchemie oder pharmazeutischen Industrie hergestellt werden . Bei dem Vorprodukt handelt es sich insbesondere um nicht hygroskopisches Permeat , wie beispielsweise Molkepermeat-Pulver . Bei konzentrierten und getrockneten Molkepermeat als Vorprodukt wird dieses anschließend in der Kristallisationsvorrichtung einer Umwandlung von a-Laktose in ß-Laktose und Kristallisation unterzogen wird .
[ 18 ] Bei einem „Einlass" handelt es sich insbesondere um ein Bauteil , mit dem das zu kristallisierende Vorprodukt auf die Oberseite der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit aufgebracht wird . Der Einlass ist insbesondere oberhalb der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche der Aufnahmeeinheit angeordnet , sodass das zu kristallisierende Vorprodukt direkt auf die kreis- und/oder ringförmige Oberfläche fällt und/oder auf diese aufbringbar ist . Bei einem Einlass kann es sich beispielsweise um ein Zulauf rohr aus einem Sprühtrockner handeln .
[ 19 ] Eine „Aufnahmeeinheit" ist insbesondere eine Einheit der Kristallisationsvorrichtung, welche das Vorprodukt vom Einlass kommend aufnimmt . Die Aufnahmeeinheit weist insbesondere an ihrer Oberseite eine kreis- und/oder ringförmige Oberfläche auf , auf welche das zu kristallisierende Vorprodukt zum Kristallisieren aufgebracht wird und während der Rotation verweilt . Die Aufnahmeeinheit kann beispielsweise die Form einer Scheibe oder eines Ringes aufweisen . Die Aufnahmeeinheit und/oder ihre Oberfläche kann wahlweise gekühlt , gewärmt und/oder andersartig konditioniert werden . Die Kristallisationsvorrichtung und/oder die Aufnahmeeinheit wird insbesondere in einem kontinuierlichen Betrieb betrieben .
[ 20 ] Unter einer „kreis förmigen Oberfläche" wird insbesondere eine Oberfläche der Aufnahmeeinheit verstanden, welche in Draufsicht von oben die Form eines Kreises aufweist . Unter einer „ringförmigen Oberfläche" wird insbesondere eine Oberfläche verstanden, welche in Draufsicht die Form eines Ringes aufweist . Bei einer ringförmigen Oberfläche handelt es sich insbesondere um einen Kreisring und somit um die Fläche zwischen zwei konzentrischen Kreisen mit einem gemeinsamen Mittelpunkt . Selbstverständlich kann die Oberfläche an der Oberseite der Aufnahmeeinheit auch durch eine erste innenliegende kreis förmige Oberfläche und eine außen darum angeordnete zweite ringförmige Oberfläche ausgebildet sein .
[ 21 ] Unter einem „Rotationsantrieb" wird insbesondere ein Antrieb verstanden, welcher der rotierbaren Aufnahmeeinheit eine Drehbewegung aufprägt . Bei dem Rotationsantrieb handelt es sich insbesondere um eine Kraftmaschine , wie beispielsweise einen Motor . Bei einem Rotationsantrieb kann es sich beispielsweise um eine Drehmotor handeln, welcher Drehstrom in eine mechanische Drehung umwandelt .
[ 22 ] Die rotierbare Aufnahmeeinheit kann über ihren äußeren Seitenrand, ihre äußere Unterseite und/oder über eine mittige Rotationsachse mittels des Rotationsantriebs angetrieben werden . Hierbei ist ein Antrieb am Außendurchmesser der als Scheibe oder Ring ausgebildeten Aufnahmeeinheit , insbesondere bei großen Durchmessern der Scheibe oder des Ringes vorteilhaft . Dies kann beispielsweise über einen Motor mit Zahnstange und Rollen erfolgen . Bei kleineren Durchmessern der Scheibe und/oder des Ringes ist dagegen eine angetriebene Mittelachse vorteilhaft , beispielsweise über einen Getriebemotor und
Zahnriemen .
[ 23 ] Unter „definiert umkristallisierbar" wird insbesondere verstanden, dass definierte Kristallisationsbedingungen zum Umkristallisieren des zu kristallisierenden Vorproduktes von einer Kristall form in eine andere gewünschte Kristall form und/oder eine bestimmte Reinheit einer Kristall form realisiert ist . Die definierte Kristallisation und/oder Umkristallisation wird insbesondere durch das Ruhen des auf genommenen Vorproduktes auf der oberen Oberfläche der Aufnahmeeinheit ohne Vermischen des Vorproduktes und/oder der sich bildenden Kristalle und der definierten Verweil zeit aufgrund der Rotation der Aufnahmeeinheit erzielt .
[ 24 ] In einer weiteren Aus führungs form der Kristallisationsvorrichtung ist die rotierbare Aufnahmeeinheit als Scheibe und/oder als Ring ausgebildet .
[ 25 ] In ihrer einfachsten Form ist die rotierbare Aufnahmeeinheit als einzelne Scheibe und/oder als Ring ausgebildet , welche oder welcher einen j eweils ausreichend großen Durchmesser aufweist , sodass das auskristallisierende und/oder umkristallisierende Vorprodukt ohne weitere Bauteile , insbesondere Wände oder ein Gehäuse , auf der oberen Oberfläche der Scheibe und/oder dem Ring während des
Kristallisierens verbleibt .
[ 26 ] Dadurch, dass keine weiteren Bauteile direkt an der Oberfläche der Scheibe oder des Ringes angrenzen und diese ebenfalls frei von einem Rand oder einer äußeren Begrenzungswand in ihrer einfachsten Aus führungs form ausgestaltet ist , gibt es keine Ecken und/oder Kanten in der rotierbaren Aufnahmeeinheit , in und/oder an denen sich kristallisiertes Produkt festsetzen kann . Daher ist die rotierbare Aufnahmeeinheit einstückig als Scheibe oder Ring mit ihrer kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche an der Oberseite ausgebildet . [27] Unter einer „Scheibe" wird insbesondere ein geometrischer Körper in Form eines Zylinders verstanden, dessen Radius um ein Vielfaches größer ist als seine Dicke. Bei einer Scheibe kann es sich auch um eine Platte handeln.
[28] Ein „Ring" ist insbesondere ein geometrischer Körper, bei dem die Fläche zwischen zwei konzentrischen Kreisen eine größere Abmessung aufweist als seine Dicke in vertikaler Richtung .
[29] Die Scheibe kann beispielsweise einen Außendurchmesser von 0,5 m bis 6,5 m, bevorzugt in einem Bereich von 4,0 m bis 5,5 m, aufweisen. Der Massenstrom an kristallisiertem Produkt liegt beispielsweise in einem Bereich von 0,5 t/h bis 8 t/h, bevorzugt bei 3 t/h bis 5 t/h. Die Temperatur in der Kristallisationsvorrichtung kann beispielsweise in einem Bereich von 10 °C bis 90 °C liegen.
[30] Bevorzugt sind die Scheibe und/oder der Ring aus einem formstabilen Werkstoff gefertigt. Hierbei kann es sich beispielsweise um geschweißten Edelstahl oder lebensmittelverträglichen Kunststoff handeln. Die Oberfläche der Scheibe und/oder des Ringes ist oder sind insbesondere sehr glatt ausgestaltet, sodass das kristallisierte Vorprodukt leicht abtragbar ist, sich nicht an einer Oberflächenstruktur der Oberfläche festsetzen und ein Reinigen erschweren kann.
[31] Damit das auskristallisierende Vorprodukt insbesondere durch die Drehbewegung nicht nach außen über den Rand der Scheibe oder des Rings bewegt wird und dadurch oder anderweitig verloren geht, weist die rotierbare Aufnahmeeinheit eine äußere Begrenzungswand, eine innere Begrenzungswand, eine Abdeckung und/oder ein Gehäuse auf .
[ 32 ] Somit kann die rotierbare Aufnahmeeinheit , Scheibe und/oder der Ring eine äußere Begrenzungswand am Außendurchmesser und eine innere Begrenzungswand rundumlaufend in einem Abstand zum Mittelpunkt der Scheibe oder des Ringes aufweisen . Dadurch wird ein oben of fener Kristallisationsraum zwischen der äußeren Begrenzungswand und der inneren Begrenzungswand ausgebildet . Weiterhin kann die Aufnahmeeinheit , Scheibe und/oder der Ring eine auf den Begrenzungswänden aufliegende Abdeckung oder ein umschließendes Gehäuse aufweisen . Die abgedeckte äußere Begrenzungswand und die innere Begrenzungswand bilden somit eine Ringkammer für die Kristallisation aus . Dadurch werden konditionierte Bedingungen für die Kristallisation bereitgestellt und bei einem weitgehend geschlossenen Gehäuse die Reinigung im Durchfluss ermöglicht . Hierbei kann im Bereich des Einlasses die obere Oberfläche der Aufnahmeeinheit frei zugängig und/oder of fen ausgestaltet sein, sodass das zu kristallisierend Vorprodukt direkt vom Einlass auf die obere Oberfläche fallen und/oder aufgebracht werden kann .
[ 33 ] In einer weiteren Aus führungs form weist die Kristallisationsvorrichtung eine zweite rotierbare Aufnahmeeinheit , eine dritte rotierbare Aufnahmeeinheit und/oder weitere rotierbare Aufnahmeeinheiten auf , wobei die j eweiligen rotierbaren Aufnahmeeinheiten nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sind . [ 34 ] Somit kann die Kristallisation und/oder Umwandlung auf mehrere rotierbare Aufnahmeeinheiten und somit auf mehrere rotierbare obere Oberflächen verteilt werden . Durch eine parallele und/oder hintereinander geschaltete Anordnung der Aufnahmeeinheiten können die Kristallisationsvorgänge insbesondere j eweils gezielt eingestellt und/oder stufenweise nacheinander erfolgen . Dadurch können die schrittweise Bildung, das Wachstum und das Verhärten sowie eine Umwandlung der Kristal le gezielt prozesstechnisch gesteuert werden . Unter einer parallelen und/oder hintereinander geschalteten Anordnung wird insbesondere die prozesstechnische Anordnung der Aufnahmeeinheiten verstanden . Selbstverständlich können die Aufnahmeeinheiten räumlich auch platzsparend übereinander angeordnet sein .
[ 35 ] Bei einer nachgeschalteten stufenweisen Anordnung der rotierbaren Aufnahmeeinheiten fällt dementsprechend das zumindest teilweise kristallisierte Vorprodukt und/oder Produkt direkt auf die rotierbare Aufnahmeeinheit der nachfolgenden Stufe . Diese Parallel- und/oder Reihenschaltung von rotierbaren Aufnahmeeinheiten ist insbesondere vorteilhaft , wenn sehr hohe Kristallisationskapazitäten erforderlich sind, da sehr große Durchmesser der Scheibe und/oder des Ringes nur mit ansteigendem Aufwand erhöht werden können . Insbesondere bei Scheiben mit großem Durchmesser kann die Scheibe von unten durch ein Gegenlager, beispielsweise ein Untergestell mit Rollen, gestützt werden, um eine hori zontale Ausrichtung der Oberfläche der Scheibe oder des Ringes zu gewährleisten . [ 36 ] Bei einer „zweiten, dritten und/oder weiteren rotierbaren Aufnahmeeinheit" handelt es sich prinzipiell in der Funktion und im Aufbau um eine oben definierte Aufnahmeeinheit . Jedoch können die Aufnahmeeinheiten j eweils unterschiedlich große Oberflächendimensionen, Rotationsgeschwindigkeiten und/oder weitere unterschiedliche geometrische Parameter und/oder Betriebsparameter aufweisen . Auch kann j ede Aufnahmeeinheit einstückig ausgebildet sein und/oder mehrere ringförmige und/oder kreis förmige Oberflächen aufweisen .
[ 37 ] Um eine gleichmäßige Verteilung und/oder Belegungsdicke des auf die j ewei lige obere Oberfläche aufgebrachten zu kristallisierenden Vorproduktes zu erzielen, weist die Kristallisationsvorrichtung eine Verteilereinrichtung zum Verteilen des auf genommenen Vorproduktes auf der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche der rotierbaren
Aufnahmeeinheit , der j eweiligen rotierbaren Aufnahmeeinheit oder der Aufnahmeeinheiten auf .
[ 38 ] Somit kann im Auslass eines vorgeschalteten Aggregats , wie beispielsweise eines Trockenturms , und/oder im Einlass der Kristallisationsvorrichtung die Verteilereinrichtung zum homogenen Verteilen des auf genommenen Vorproduktes auf der Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit angeordnet sein . Beispielsweise kann durch eine gezielte geometrische Anordnung von Leit- und/oder Lochblechen und/oder durch Einsatz einer Fräse am Aufgabepunkt des zu kristallisierenden Vorproduktes dieses homogen verteilt werden . [ 39 ] In einer weiteren Aus führungs form weist die rotierbare
Aufnahmeeinheit oder weisen die rotierbaren Aufnahmeeinheiten eine Drehzahl in einem Bereich von 0 , 5 U/h bis 20 U/h, bevorzugt von 1 U/h bis 10 U/h, mittels des Rotationsantriebes auf .
[ 40 ] Prinzipiell kann die Kristallisationsvorrichtung einen einzelnen Rotationsantrieb aufweisen, sodass alle rotierbaren Aufnahmeeinheiten mit einer gleichen Drehzahl betreibbar sind . Jedoch können dem Rotationsantrieb auch unterschiedliche Übersetzungsgetriebe für die j eweilige rotierbare Aufnahmeeinheit zugeordnet sein, sodass die j eweiligen rotierbaren Aufnahmeeinheiten unterschiedliche Drehzahlen aufweisen können . Ebenso können die j eweiligen Aufnahmeeinheiten auch j eweils einen eigenen Rotationsantrieb aufweisen oder zwei oder mehrere Rotationsantriebe sind j eweils zwei oder mehreren Aufnahmeeinheiten zugeordnet .
[ 41 ] In Abhängigkeit von der erforderlichen Verweil zeit zum Kristallisieren liegt die Drehzahl bevorzugt in einem Bereich von einer Umdrehung pro Stunde bis 10 Umdrehungen pro Stunde . Beispielsweise beträgt bei einer Verweil zeit von 20 Minuten die Drehzahl der rotierbaren Aufnahmeeinheit drei Umdrehungen pro Stunde . Somit wird bevorzugt eine relativ niedrige Drehzahl und somit relativ langsame Rotationsbewegung zum Kristallisieren verwendet .
[ 42 ] Sollte eine längere Verweil zeit erforderlich sein, so können anstelle der Reduktion der Drehzahl zwei oder mehrere rotierbare Aufnahmeeinheiten in der Kristallisationsvorrichtung eingesetzt werden . Durch Erhöhen der Anzahl der rotierbaren Aufnahmeeinheiten kann zudem eine Steigerung der Kristallisationskapazität erzielt werden . Hierzu können die rotierbaren Aufnahmeeinheiten parallel und/oder nacheinander angeordnet und verschaltet werden, um die erforderliche längere Verweil zeit und/oder höhere Kristallisationskapazität und somit den gewünschten Produktmassenstrom bereitzustellen .
[ 43 ] Um definiert den Kristallisations- und/oder Umwandlungsvorgang einzustellen und/oder zu beeinflussen, weist die Kristallisationsvorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung auf , sodass eine Kristallisations zeit über die Drehzahl der rotierbaren Aufnahmeeinheit mittels des Rotationsantriebes einstellbar ist .
[ 44 ] Aufgrund der definierten Kreisbewegung kann über die Drehzahl der rotierbaren Aufnahmeeinheit oder der j eweiligen Aufnahmeeinheit mittels des Rotationsantriebes und/oder der Steuer- und Regeleinrichtung gezielt eine Kristallisations- und/oder Umwandlungs zeit eingestellt werden . Bei kontinuierlicher Rotation der Scheibe oder des Ringes wird kontinuierlich über den Einlass orts fest das zu kristallisierende Vorprodukt auf die Oberfläche der Scheibe oder des Ringes auf geschüttet . Es ist besonders vorteilhaft , dass bei im Wesentlichen einer Umdrehung der Scheibe oder des Ringes die notwendige Kristallisations zeit erreicht ist und das kristallisierte Produkt vorliegt . Zum definierten Kristallisieren führt die Scheibe und/oder der Ring beispielsweise eine Umdrehung von 359 ° aus . Dies kann dadurch realisiert werden, dass zwischen dem orts festen Einlass der Kristallisationsvorrichtung und einer Abtragseinrichtung ein Winkel in einem Bereich von 340 ° bis 360 ° besteht .
[ 45 ] Unter einer „Steuereinrichtung" wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, welche einen vorgegebenen Wert setzt . Unter einer „Regeleinrichtung" wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, welche einen Messwert rückkoppelt und j eweils einen Stellwert einstellt . Somit kann mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung die optimale Kristallisations zeit und/oder Umwandlungs zeit der einzelnen rotierbaren Aufnahmeeinheiten eingestellt und/oder geregelt werden .
[ 46 ] In einer weiteren Aus führungs form weist die Kristallisationsvorrichtung eine Abtragseinrichtung, insbesondere eine Austragsschnecke , zum Abtragen des kristallisierten Produktes von der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit und/oder der rotierbaren Aufnahmeeinheiten auf .
[ 47 ] Als Abtragseinrichtung können beispielsweise eine Austragsschnecke oder ein Abstrei fer eingesetzt werden . Auch kann ein Abschieber eingesetzt werden und/oder das Austragen der gebildeten Kristalle erfolgt mittels Abblasen und/oder Absaugen . Die Abtragseinrichtung ist insbesondere derart eingerichtet , dass die Kristalle von der Oberfläche und/oder aus der Ringkammer vollständig ausgetragen werden und im Falle vom Begrenzungswänden nicht an den Kanten verbleiben . Folglich wird eine Besiedlung mit Mikroorganismen erschwert und eine ef fi ziente CIP-Reinigung ermöglicht . Zudem kann eine nass- und/oder trockenarbeitende automatische Reinigungsstation zwischen Austrag und Einlass integriert sein, um eine Vermischung von Vorprodukt und kristallisierten Produkt sowie zwischen Chargen zu vermeiden sowie das Entstehen hygienischer Schwachstellen zu eliminieren .
[ 48 ] Um mittels dem Ausmaß der Umdrehung eine definierte Kristallisations zeit und/oder Umwandlungs zeit vorzugeben, ist die Abtragseinrichtung derart angeordnet , dass zwischen Einlass und Abtragseinrichtung ein Winkel in einem Bereich von 300 ° bis 360 ° , insbesondere von 340 ° bis 360 ° , auf der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche vorliegt .
[ 49 ] In einer weiteren Aus führungs form weist die Kristallisationsvorrichtung eine Luftzufuhreinrichtung zum Überströmen des auf genommenen und/oder verteilten Vorproduktes auf der Oberfläche auf . Dadurch kann der Kristallisationsprozess gefördert und/oder das kristallisierte Produkt weiter konditioniert werden .
[ 50 ] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Trocknungsvorrichtung, insbesondere einem Sprühturm, zum Trocknen eines zu trocknenden Gutes zu einem vorgetrockneten Produkt und/oder zur Nachtrocknung eines kristallisierten Produktes , wobei die Trocknungsvorrichtung eine zuvor beschriebene Kristallisationsvorrichtung aufweist .
[ 51 ] Somit wird eine Trocknungsvorrichtung bereitgestellt , welche beispielsweise zum Trocknen eines zu trocknenden Gutes , wie flüssigem Molkepermeat , zu einem vorgetrockneten Produkt , wie festem Molkepermeat-Pulver, und/oder zum Nachtrocknen eines kristallisierten Produktes einsetzbar ist . Somit kann die Kristallisationsvorrichtung der Trocknungsvorrichtung sowohl vorgeschaltet als auch nachgeschaltet sein .
[ 52 ] Beispielsweise weist die Trocknungsvorrichtung einen of fenen Auslass zum Auslassen des vorgetrockneten Produktes auf , durch welchen das vorgetrocknete Produkt durch den darunter angeordneten Einlass der Kristallisationsvorrichtung direkt auf die Oberseite der Scheibe und/oder des Ringes fällt . Anschließend kann sich nach der Trocknungsvorrichtung und der Kristallisationsvorrichtung ein Trans fer zu einer sekundären weitergehenden Trocknung und Kühlung anschließen .
[ 53 ] Ebenso kann die Kristallisationsvorrichtung nach einer sekundären Trocknung eingesetzt werden, beispielsweise nach einem Fließbett , welches einem Sprühturm nachgeschaltet ist . Somit ist die Kristallisationsvorrichtung mit beispielsweise der rotierbaren Scheibe sowohl mit einem Sprühturm mit einem of fenen, unteren Auslass als auch mit einem Sprühturm mit nachgeschaltetem externen Fließbett verschaltbar . Hierbei verschiebt sich lediglich der Lagerungspunkt der Scheibe relativ zur Mittelachse des Sprühturms .
[ 54 ] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert . Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines
Kristallisationsrotors mit einem darüber angeordneten Sprühturmauslass eines
Sprühturms , und
Figur 2 eine stark schematische
Draufsichtdarstellung des
Kristallisationsrotors mit
Sprühturmauslass und einer
Austragsschnecke im Querschnitt . [ 55 ] Ein Kristallisationsrotor 101 weist eine
Kristallisationsscheibe 103 auf . Die Kristallisationsscheibe 103 ist über eine Rotationsachse 115 rotierbar gelagert und über einen Scheibenantrieb 113 antreibbar . Die Kristallisationsscheibe 103 ist von einem Gehäuse 105 umgeben, welches eine äußere Wand 107 aufweist . Des Weiteren ist oberhalb der Kristallisationsscheibe 103 innerhalb des Gehäuses 105 eine innere Wand 109 angeordnet , wodurch eine Ringkammer 111 ausgebildet ist . Die Ringkammer 111 ist rundumlaufend mit 360 ° um die Rotationsachse 115 im äußeren Bereich der Kristallisationsscheibe 103 ausgeführt . An einer festen Position in diesem äußeren Bereich ist ein Einlass 119 angeordnet , welcher mit einem darüber angeordneten Sprühturmauslass 203 eines Sprühturmes 201 verbunden ist (vom Sprühturm 201 ist in Fig . 1 nur sein unterer Teil gezeigt ) . Der Einlass 119 führt nach unten in die Ringkammer 111 , wobei beabstandet zum Einlass 119 und somit dem Sprühturmauslass 203 mit einem Winkelabstand von 5 ° eine
Austragsschnecke 117 oberhalb der oberen Oberfläche der Kristallisationsscheibe 103 angeordnet ist . [ 56 ] Mit dem Kristallisationsrotor 101 werden folgende Arbeitsschritte durchgeführt :
[ 57 ] Ein flüssiges Molkepermeat wird zunächst im Sprühturm 201 konventionell zu Molkepermeat-Pulver vorgetrocknet und gelangt kontinuierlich über den Sprühturmauslass 203 in den Einlass 119 des Kristallisationsrotors 101 . Über nicht gezeigte Verteilerbleche und eine Fräse wird das durch den Einlass 119 fallende Molkepermeat-Pulver gleichmäßig auf die obere Oberfläche der rotierenden Kristallisationsscheibe 103 verteilt , welche sich mit einer Drehzahl von fünf Umdrehungen pro Stunde in einer Drehrichtung 123 gegen den Uhrzeigersinn ( siehe Figur 2 ) dreht . Das durch den Sprühturmauslass 203 und den darunter angeordneten Einlass 119 auf die Oberfläche der Kristallisationsscheibe 103 in der Ringkammer 111 auf gegebene Molkepermeat-Pulver führt somit j eweils eine gleichmäßige Umdrehung von 355 ° während der Kristallisation und Umwandlung durch, bis dieses zur Austragsschnecke 117 gelangt und mittels der Austragsschnecke 117 die Molkepermeat-Kristalle mit einem hohen ß-Laktosegehalt aufgrund der optimalen Umwandlung von a-Laktose in ß- Laktose-Kristalle mittels der Austrags schnecke 117 über den Austrag 121 aus dem Kristallisationsrotor 101 ausgetragen werden .
[ 58 ] Somit wird ein sehr kompakt bauender Kristallisationsrotor 101 bereitgestellt , der aufgrund seiner Aus führung in Edelstahl eine sehr glatte Oberfläche aufweist , wobei eine unerwünschte Anreicherung der Kristalle verhindert , eine gezielte Umwandlung in ß-Laktose und eine leichte Reinigung der Kristallisationsscheibe 103 ermöglicht wird .
Bezugs zeichenliste
101 Kristallisationsrotor
103 Kristallisationsscheibe
105 Gehäuse 107 äußere Wand
109 innere Wand
111 Ringkammer
113 Scheibenantrieb
115 Rotationsachse 117 Austragsschnecke
119 Einlass
121 Austrag
123 Drehrichtung
201 Sprühturm 203 Sprühturmauslass

Claims

24 Patentansprüche :
1. Kristallisationsvorrichtung (101) zum Kristallisieren eines Vorproduktes, wobei die Kristallisationsvorrichtung (101) einen Einlass (119) zum Aufnehmen des Vorproduktes, einen Rotationsantrieb (113) und eine rotierbare Aufnahmeeinheit (103) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierbare Aufnahmeeinheit (103) an ihrer Oberseite eine kreis- und/oder ringförmige Oberfläche zum Kristallisieren aufweist, sodass beim Rotieren der rotierbaren Aufnahmeeinheit (103) das aufgenommene Vorprodukt auf der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit (103) definiert umkristallisierbar und als kristallisiertes Produkt austragbar ist.
2. Kristallisationsvorrichtung (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierbare Aufnahmeeinheit als Scheibe (103) und/oder als Ring (111) ausgebildet ist.
3. Kristallisationsvorrichtung (101) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierbare Aufnahmeeinheit eine äußere Begrenzungswand (107) , eine innere Begrenzungswand (109) , eine Abdeckung und/oder ein Gehäuse (105) aufweist.
4. Kristallisationsvorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationsvorrichtung (101) eine zweite rotierbare Aufnahmeeinheit, eine dritte rotierbare Aufnahmeeinheit und/oder weitere rotierbare Aufnahmeeinheiten aufweist, wobei die jeweiligen rotierbaren Aufnahmeeinheiten nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sind.
5. Kristallisationsvorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationsvorrichtung (101) eine
Verteilereinrichtung zum Verteilen des auf genommenen Vorproduktes auf der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit (103) , der jeweiligen rotierbaren Aufnahmeeinheit (103) oder der Aufnahmeeinheiten aufweist. Kristallisationsvorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierbare Aufnahmeeinheit (103) oder die rotierbaren Aufnahmeeinheiten eine Drehzahl in einem Bereich von 0,5 Umdrehungen pro Stunde bis 20 Umdrehungen pro Stunde, bevorzugt von 1 Umdrehung pro Stunde bis 10 Umdrehungen pro Stunde, mittels des Rotationsantriebs (113) aufweist oder aufweisen . Kristallisationsvorrichtung (101) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationsvorrichtung (101) eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung aufweist, sodass eine Kristallisationszeit über die Drehzahl der rotierbaren Aufnahmeeinheit (103) mittels des Rotationsantrieb (113) einstellbar ist. Kristallisationsvorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationsvorrichtung (101) eine Abtragseinrichtung (117) , insbesondere eine Austragsschnecke, zum Abtragen des kristallisierten Produktes von der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche der rotierbaren Aufnahmeeinheit (103) und/oder der rotierbaren Aufnahmeeinheiten aufweist. Kristallisationsvorrichtung (101) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragseinrichtung (117) derart angeordnet ist, dass zwischen Einlass (119) und Abtragseinrichtung ein Winkel in einem Bereich von 300 ° bis 360°, insbesondere von 340 ° bis 360 °, auf der kreis- und/oder ringförmigen Oberfläche vorliegt. Trocknungsvorrichtung (201) , insbesondere Sprühturm, zum Trockenen eines zu trocknenden Gutes zu einem vorgetrockneten Produkt und/oder zur Nachtrocknung eines kristallisierten Produktes, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsvorrichtung (201) eine
Kristallisationsvorrichtung (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
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