HU220793B1 - Eljárás kondicionált por durva szemcsés vagy kristályos anyagokból való előállítására, főleg kondicionált porcukor előállítására - Google Patents

Description

A leírás terjedelme 8 oldal (ezen belül 4 lap ábra)

HU 220 793 Bl

A találmány tárgya tökéletesített eljárás kondicionált por durva szemcsés vagy kristályos anyagokból való előállítására, főleg kondicionált porcukor előállítására.

A porcukor kristályos cukorból aprítással előállított tennék, amelynek szemcsemérete általában 0,1 mm alatt van. Az őrölt cukor nagy felülete a szacharóz vízben való jó oldhatóságával összefüggésben erősen befolyásolja a porcukor tárolhatóságát. Száraz atmoszférában őrölt porcukor az őrlési művelet, illetőleg a cukor törésfelületeinek az őrléssel járó felmelegedése és a levegőáramban való gyors lehűlése következtében a felületén üvegszerű szerkezetet mutat. Adszorpciós izotermák felvételével kimutatható, hogy a porcukor nagy mennyiségű víz adszorbeálására képes. A víz felvételének nyomán a porcukor szemcséinek felületén újrakristályosodási folyamat indul be. A folyamat során a porcukor a felvett vizet gyorsan újra leadja. Ha a víz felvételének, illetve leadásának folyamata a porcukorzsákban lép fel, akkor a porcukor felülete nedvessé válik, és a porcukor összeragad. A porcukor megkeményedik [Roth, disszertáció, 1976, Universitát Karlsruhe, „Amorphisierung bei dér Zerkleinerung und Rekristallisation als Ursachen dér Agglomeration im Puderzucker” (Aprításnál és újrakristályosodásnál fellépő amorfosodás mint a porcukor agglomerálódásának kiváltója)].

Ismeretes, hogy a porcukormalom után telepített kondicionálóberendezésekkel, azaz olyan berendezésekkel, amelyek a porcukor tárolhatóságát meghatározott hőmérséklet és levegőnedvesség-tartalom beállításával megnövelik, elérték azt, hogy a víz felvételének és leadásának folyamata átkerült a kondicionálóberendezés területére, amivel lehetővé vált tárolható porcukor előállítása.

Hátránya az eljárásnak, hogy a porcukormalom után kondicionálóberendezéseket kell telepíteni, ami költségés helyigényes. Ezenkívül az őrlést követő kondicionálás időigényes.

A jelen találmány alapját képező műszaki probléma tehát olyan eljárás megalkotása kondicionált por durva szemcsés vagy kristályos anyagokból előállítására, főleg kristálycukorból való előállítására, amely eljárás a lehető legrövidebb idő alatt és jelentős építészeti ráfordítás nélkül jó tárolóképességű, azaz kondicionált por előállítását teszi lehetővé.

A találmány alapját képező műszaki problémát kondicionált por, főleg kondicionált porcukor előállítására szolgáló olyan eljárás megalkotásával oldjuk meg, amely eljárás során a felhasznált durva szemcsés vagy finomkristályos anyagot vagy anyagokat, főleg a felhasznált cukrot őrlik és kondicionálják, és az anyagok kondicionálását az őrlés alatt végzik. Vagyis a kondicionálást - azaz az anyagok olyan módon való kezelését, amelynek nyomán azok a tárolás során már nem keményednek meg - a találmány szerint nem egy őrlést követő külön lépésben hajtják végre, hanem az őrléssel egyidejűleg. A találmánynak tehát az az előnye, hogy az őrlés eredménye máris kondicionált anyag, főleg kondicionált cukor, így az időigényes utókezelés elmaradhat. Ezenkívül a pormalom után nem kell telepíteni külön kondicionálóberendezést, mert a kondicionálás magában az őrlőtérben folyik.

A találmány különösen alkalmas kondicionált porcukor előállítására cukorból, például galaktózból vagy előnyösen szacharózból, amely például mint raffinátum (EG - Európai Közösség - I. minőségi osztály) vagy kristálycukor (EG II. minőségi osztály) formájában állhat rendelkezésre. Természetesen a találmány más összetételű, de azonos vagy hasonló fizikai tulajdonságokkal rendelkező anyagok esetében is alkalmazható. Ezek a durva szemcsés vagy kristályos szerkezetű anyagok lehetnek pektinek is. A találmány szerint különböző összetételű anyagok keverékeit is lehet egyetlen technológiai lépésben együtt őrölni és kondicionálni.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módjánál a kondicionálást megnövelt víztartalom, főleg a levegő megnövelt víztartalma, előnyösen minimum 17 g/kg, előnyösebben 17 és 30 g/kg közötti és különösen előnyösen 25 és 26 g/kg közötti abszolút levegőnedvesség-tartalom (1 kg száraz levegőre jutó víz grammban) kíséretében végzik.

Tehát az őrlés alatt történő kondicionálás egy előnyös megvalósítási mód esetén csak és kizárólag azáltal jön létre, hogy az őrlőtérben a levegőnedvességtartalmát megnöveltük. Őrlési adalékok - például szerves oldószerek - alkalmazására nincs szükség, sőt a találmány előnyös megvalósítási módja esetén ez ki van zárva.

A találmány szerinti eljárás egy másik megvalósítási módja esetén a kondicionálást minimum 25 °C-os hőmérsékleten, előnyösen 25 és 70 °C közötti, és különösen előnyösen 40 és 48 °C közötti hőmérsékleten, főleg 45 °C-os hőmérsékleten végzik.

Hangsúlyozzuk azonban, hogy a találmány nem korlátozódik a levegőnedvesség-tartalomra és hőmérsékletre fentebb megadott minimumokra. A találmány szerinti eredmény elérése szempontjából elsősorban az őrlés és kondicionálás egyidejűségének van döntő jelentősége; a kondicionáláshoz beállítandó paramétereket egyszerűen és ismert módon meg lehet állapítani úgy, hogy kondicionálást az a_w érték (Wasseraktivitát, vízaktivitás), a csomók száma vagy az invertcukorhányad meghatározásával minősítik, majd a paramétereket a minősítés alapján módosítják.

A találmány szerint előnyös, ha a hőmérsékletet és a levegőnedvesség-tartalmat a kondicionálás és az őrlés alatt állandó értéken tartjuk, például elektronikus szabályozóberendezésekkel.

Végül a találmánynak van olyan megoldási módja is, amelynél közvetlenül az egyidejűleg végzett őrlés és kondicionálás után közbenső tárolást végeznek, aminek az időtartamát lényegében véve a környező tér technológiai paraméterei határoznak meg.

A találmány szerinti kondicionálást követő opcionális közbenső tárolás végrehajtható úgy, hogy a malom és a csomagolóberendezés közé beiktatnak egy egyszerű keverőtartályt, ami egyszersmind puffertartály is, amiben a porcukor jól definiált közbenső tárolási ideig tartózkodik. Ilyen puffertartállyal folyamatosan mozgatni is lehet a porcukrot.

HU 220 793 Bl

A találmány szerinti eljárást megvalósítási példák és azokhoz kapcsolódó rajzok alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzokon az

1. ábra egy a találmány szerinti eljárás végrehajtására alkalmas berendezés vázlata; a

2. ábra különböző levegőnedvesség-tartalmak mellett őrölt porcukorminták a^, értékének időbeli menetét szemléltető diagramsorozat; a

3. ábra az a,,, érték időbeli menetét egy őrlés után beiktatott közbenső tárolás időtartama függvényében szemléltető diagramsorozat; és a

4. ábra az a^^. érték időbeli menetét egy őrlés után beiktatott és kondicionáló levegő betáplálása nélkül végzett közbenső tárolás időtartama függvényében szemléltető diagramsorozat.

1. példa

Kondicionált porcukor előállítása szacharózból.

Az 1. ábrán egy találmány szerint alkalmazandó őrlőteres 100 berendezés felépítésének vázlata látható. A 100 berendezésnek része egy 1 őrlőtér, egy 2 ürítőakna, egy rekeszes 3 zsilipelőkerék, valamint egy 5 szállítócsiga. Az 1 őrlőtérben egy 7 malom van elhelyezve, amely 9 etetőaknával (a kristályos cukor számára) és 8 szívónyílással van ellátva. Az 1 őrlőtérben ezenkívül egy 11 szűrő és egy 13 ventilátor is el van helyezve. Végül az 1 őrlőtérben még egy 19 nedvesítőberendezés is található, amely két egymással párhuzamos 21 porlasztócsővel rendelkezik. Ha a levegőnedvesség-tartalom az alapérték - előírt, névleges érték - alá süllyed, akkor a 21 porlasztócsöveket bekapcsolja egy elektronikus 15 szabályozó, amely az 1 őrlőtérben uralkodó abszolút levegőnedvesség-tartalom kijelzésére egy alap-/tényleges érték digitális 17 kijelzővel is el van látva. Az 1. ábrán még egy 23 fűtőberendezést is feltüntettünk.

A 100 berendezés a következőképpen működik.

A 23 fűtőberendezéssel az 1 őrlőtérben 40 °C-os, +1 és -1 °C ingadozáson belül állandó hőmérsékletet állítanak be. A 19 nedvesítőberendezés úgy van méretezve, hogy az őrlőtéri levegőbe 18 g vízterhelést lehet bejuttatni a száraz levegő minden 1 kg-jára. Erre a célra a 21 porlasztócsövek szolgálnak, amelyek 5 mikrométer átmérőjű vízszemcséket állítanak elő porlasztással. Amikor az 1 őrlőtérben beállították a kívánt klímát, a 7 malomba a 9 etetőaknán keresztül Z kristályos cukrot töltenek be, és azt a 7 malomban őrlik. Az őrlést tehát temperált és nedvesített 1 őrlőtérben végzik (az 1 őrlőtér térfogata 193 m²). A 7 malom 8 szívónyíláson keresztüli légszívásának szállítóteljesítménye 2300 m³/h. Az SL öblítőlevegő feladata all szűrő folyamatos tisztítása. A 13 ventilátor, amely all szűrő után van kapcsolva, 2520 m³/h szállítóteljesítményű. A 13 ventilátor mind az SL öblítőlevegőt, mind a 7 malom AL beszívott levegőjét elszállítja. A 7 malom AL beszívott levegője közvetlenül az 1 őrlőtérből származik, míg az SL öblítőlevegő száraz szabályozólevegő, ami kívülről kerül az 1 őrlőtérbe.

Az 1. ábrán látható 100 berendezést alkalmaztuk arra, hogy az örlőtéri levegő különböző értékűre beállított, 12 és 26 g/kg közötti száraz levegőre vonatkoztatott nedvességterhelései mellett kísérleteket végezzünk; az 1 őrlőtér hőmérséklete 40 °C volt. A 23 fűtőberendezéssel létrehozott hőmérsékletet a 23 fűtőberendezésbe épített szabályozókészülékkel állandó értéken kell tartani.

A 2. ábrán különböző porcukorminták (szacharóz) a„ értékének időbeli menetét szemléltető diagramok láthatók; a mintákat az őrlőtéri levegő különböző levegőnedvesség-tartalmai mellett őröltük, az őrlőtéri levegő hőmérséklete minden esetben 40 °C volt.

Az a_w értékkel (Wasseraktivitát, vízaktivitás) azt a relatív nedvességtartalmat definiáljuk, amelynek egy mintát körülvevő atmoszférában uralkodnia kell ahhoz, hogy a minta és a levegő között minden vízkicserélődést elkerüljünk. Az a_w értékét 0 és 1 közötti számmal adjuk meg, és értelemszerűen azt fejezi ki, hogy egy zárt térben lévő anyagminta fölött meghatározott hőmérsékleten mekkora relatív nedvességtartalom áll be.

Olyan esetekben, amikor a porcukor nincs kondicionálva, megfigyelhető, hogy a minta őrlőtérből való kivétele után egy meghatározott időponttól kezdve a porcukorban tárolt nedvesség gyors deszorpciója következik be. Az a_w érték időbeli menete jellegzetes S alakot mutat. Ha viszont a porcukor kondicionálva van, akkor ez az S alakú menet elmarad. Elfogadott nézet, hogy az a^^, értéknek egy mintavétel utáni meghatározott időtartamon belüli viselkedése és a porcukor tárolási viselkedése között közvetlen összefüggés van.

A 2. ábra frissen őrölt porcukor olyan mintáit szemlélteti, amelyeket különbözően beállított őrlőtér-nedvesítés mellett állítottunk elő. Azoknál a porcukormintáknál, amelyeket 12 és 15 g/kg közötti nedvességterhelés mellett állítottunk elő, a görbék S alakú menete figyelhető meg, míg a 17 és 26 g/kg közötti nedvességterhelés mellett előállított mintáknál egyenletes, állandó a menet. Ennélfogva az olyan frissen őrölt porcukor, amelyet az őrlőtéri levegő 17 g/kg-nál nagyobb száraz levegőre vonatkoztatott nedvességterhelése mellett állítottunk elő, kondicionálva van. Következésképpen utólagos, őrlés után beiktatott kondicionálásra nincs már szükség.

Végül arról is meg lehet bizonyosodni, hogy a találmány szerinti eljárással őrölt porcukor hosszabb tárolási idő után is kitűnő minőségű marad. Ez kvantitatív módon például úgy bizonyítható, hogy a porcukrot 0,300 mm lyukbőségű szitán átszitálják, és szitálás után nem marad vissza cukor.

Kondicionált cukor - ha meghatározott körülmények között tárolják - több év után sem mutat összecsomósodási hajlamot.

2. példa

Porcukor kondicionálása őrléshez csatlakozó közbenső tárolással.

Standardizált termékminőség elérése végett előnyös lehet, ha az őrölt porcukor közbenső tárolására beterveztünk egy tartályt. Ennek érdekében az 1. ábra szerinti 100 berendezést módosítani lehet úgy, hogy a 7 malom és a csomagolóberendezés közé (nincs ábrázolva),

HU 220 793 Bl amely például az 5 szállítócsiga után van elhelyezve, beiktatunk egy keverótartályt, amely átforgató tartályként van kialakítva, és puffertartályként, illetőleg közbenső tartályként funkcionál. A 3. ábrán őrölt porcukor a_w értékének ilyen közbenső tárolás alatt mutatott időbeli menete látható a közbenső tárolás időtartama függvényében (40 °C-on mérve). Az őrlőtéri levegő száraz levegőre vonatkoztatott nedvességterhelése (40 °C-os őrlőtéri hőmérséklet mellett) 25 és 26 g/kg közötti volt, míg a közbenső tárolás alatt a keverőtartály fejterében (átforgatás) cserélt kondicionáló levegő száraz levegőre vonatkoztatott nedvességterhelése 11 és 12 g/kg volt. Az a^, értékek Időbeli menete alapján a porcukorminták a közbenső tárolás kezdetétől egészen azok befejezéséig kondicionáltnak minősítendők.

A 4. ábrán porcukor a,,, értékének a kondicionálás alatt mutatott időbeli menete látható a közbenső tárolás időtartama függvényében (40 °C-on mérve). Az őrlőtéri levegő száraz levegőre vonatkoztatott nedvességterhelése 17 g/kg volt (40 °C-on), míg a közbenső tárolás temperált vagy nedvesített levegő betáplálása nélkül történt. A közbenső tárolásra alkalmazott puffertartályban tehát csupán átforgatás folyik, temperált vagy nedvesített levegő bevitele útján végzett kondicionálás nem. Az a_w értékek időbeli menete alapján a porcukorminták a közbenső tárolás kezdetétől egészen azok befejezéséig kondicionáltnak minősítendők.

Claims (7)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás kondicionált por durva szemcsés vagy kristályos anyagokból való előállítására, amely eljárás során az anyagokat őrlik, kondicionálják, és adott esetben tovább feldolgozzák, azzal jellemezve, hogy az anyagok kondicionálását az anyagok őrlése alatt végezzük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a durva szemcsés vagy kristályos anyagok cukrok.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a cukor szacharóz.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy az anyagok kondicionálását megnövelt víztartalom kíséretében végezzük.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anyagok kondicionálását az anyagok minimum 17 g víz/kg, előnyösen minimum 20 g víz/kg száraz levegőre vonatkoztatott abszolút levegőnedvesség-tartalom melletti őrlésével végezzük.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anyagok kondicionálását az anyagok minimum 25 °C-os hőmérsékleten, előnyösen 40 és 45 °C közötti hőmérsékleten történő őrlésével végezzük.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy közvetlenül az őrlés alatti kondicionálás után közbenső tárolást végzünk.