NO138613B - Fremgangsmaate for agglomerering av et pulverformet produkt - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for agglome-rer ing av et pulverformet produkt, hvorved en strøm av det pulverformede produkt bringes i kontakt med en strøm av damp og med en strøm av gassformig fluidum som har en temperatur under temperaturen for dampen.

Agglomerering av tørre pulvere, særlig matvarepro-dukter og drikker, forbedrer visse av deres egenskaper. De agglomererte produkter er således oppbygget av partikler med jevn størrelse, idet dimensjonene kan innstilles som ønsket.. Disse produkter som er fri for støv, dvs. partikler med små di-mensjoner, er frittflytende og har forbedret fuktbarhet i sam-menligning med det opprinnelige pulver. Dessuten gjør agglomereringen det mulig å innstille tettheten for det behandlede produkt og forbedre dets utseende og homogenitet.

Agglomereringen av pulverformede produkter blir vanligvis gjennomført i to hovedtrinn. Ved det første trinn blir pulverpartiklene gjort klebrige ved fukting av overflaten og agglomerert med hverandre. I det andre trinn blir de tilforme-

de agglomerater tørket, f. eks. i et tørkekammér.

OverfTatefukting av de pulverformede partikler blir vanligvis gjennomført med damp, fortrinnsvis ved en temperatur som er tilstrekkelig høy (f. eks. 100 - 130°C) til å tilføre tilstrekkelig vann for effektiv fukting av pulveret. Det er ønskelig at temperaturen for pulveret som skal fuktes er så lav som mulig for å fremme kondenseringen av damp. Dessuten kan en for sterk oppvarming av pulveret virke inn på visse egenskaper. for produktet.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for agglomerering som er egnet for behandling av store mengder av pulverformede produkter under betingelser som krever særlig effektiv fukting av produktet uten i vesentlig grad å påvirke kvaliteten.

Denne hensikt blir oppnådd med en fremgangsmåte for agglomerering av pulverformede produkter, hvorved en strøm av. det pulverformede produkt bringes i kontakt med en strøm av damp og med en strøm av gassformig fluidum som har en temperatur under temperaturen for dampen, hvilken fremgangsmåte er kjenneteg-net ved det som fremgår av kravene.

Fortrinnsvis har dampen en temperatur i størrelses-orden 100 - 140°C og er fortrinnsvis mettet, mens temperaturen til det gassformede fluidum fordelaktig ligger i området 10 - 40°C. Det gassformede fluidum skal unngå for sterk oppvarming av produktet og fremmer også kondenseringen av damp på pulverpartiklene. Fortrinnsvis føres strømmene av damp og gassformet fluidum, ihvert fall over den første del av deres baner mot koaksiale omdreiningsflater, hvorved aksen er i det vesentlige parallell til aksen for innstrømningen av pulver. Det er særlig hensiktsmessig å innføre strømmen av gassformet fluidum mellom strømmen av damp og det bevegede pulver, med strømmen av damp konvergerende mot pulveret. Under disse betingelser blir de fuktede partikler eller de som blir fuktet ved fremgangsmåten, plasert i en sone av turbulent strømning i hvilken det er en forbedret kontakt mellom partiklene og dampen og det gassformede fluidum, og hvor kontakten mellom pulverpartiklene innbyrdes er øket. Det gassformede fluidum kan velges under hensyntagen til egenskapene for det produkt som skal agglomereres og- den temperatur som benyttes. Fortrinnsvis er det gassformede fluidum en gass eller en blanding av gasser som er i det vesentlige inert i forhold til det pulverformede produkt, f. eks. nitrogen, karbondioksyd eller luft.

I avhengighet av egenskapene til det pulver som skal behandles og de ønskede egenskaper for det agglomererte produkt kan agglomereringsteknikken som er beskrevet ovenfor gjentas for den samme pulvermengde.

Etter agglomereringen og i avhengighet av fuktighets-opptaket under denne, kan produktet tørkes til ønsket fuktighetsinnhold, f. eks. i et tørketårn.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan gjennomføres i et apprat som omfatter:

a) minst ett hult element med en sentral gjennomgående åpning som danner en dyse og avgrenser et kammer som står i forbindelse med en dampinnmatingskanal og som ender i minst en damp-utstrømningsåpning for retting av en dampstrøm som konvergerer mot aksen til den sentrale åpning, og b) en tilførselskanal for pulverproduktet plasert i den sentrale åpning til det hule element for å tilveiebringe en gjennom-gang for gassformet fluidum mellom den ytre vegg til kanalen og den indre vegg til den sentrale åpning.

Fortrinnsvis er det hule element sirkulært, og damp-utsprøytningsåpningen kan være en ringformet åpning eller kan være utstyrt med en rekke avstandsplaserte hull, fortrinnsvis plasert i regelmessige intervaller rundt den sentrale åpning.

Kanalen for tilførsel av pulverproduktet kan utgjøre den nedre .del av en innmatingstrakt eller kanal eller den kan mates .fra en annen egnet innretning. Passasjen mellom tilfør-selskanalen og den indre vegg til den sentrale åpning på det hule element gir en isolasjon av pulveret fra det hule element når det foretas en -.dampoppvarming. Denne-passasje er fortrinnsvis ringformet og .kan forbindes med et kammer som inneholder en gass, såsom nitrogen eller karbondioksyd, ved ønsket temperatur. Den kan også være i .forbindelse med den omgivende atmosfære. Det . er særlig fordelaktig hvis damputsprøytningsåpningen retter en strøm.av damp .inn i den sentr.ale 'åpning pg frembringer en trykksenkning, •slik at den •.omgivende luft .blir suget inn i passasjen mellom pulvertilførselskanalen og den indre vegg til den sentrale åpning.

Hvis -ønsket .kan to eller ;f.lere hule elementer være anordnet over hverandr.e på • en . f elles akse, med hvert element adskilt fra det hosliggende ved en avstand som gir adgang for gassformet fluidum. Hv.is man benytter en slik anordning, blir produktet utsatt for.etter hverandre følgende agglomereringer og passerer gjennom en kjølig sone mellom hver agglomerering, som tillater en kontroll og innstilling av de fysikalske egenskaper til sluttproduktet, såsom tettheten og farven.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen, som viser: fig. 1 et sideriss av apparatet for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og

fig. 2 et snitt langs linjen II - II på fig. 1.

Som vist på fig. 1 og 2 omfatter agglomereringsappa-ratet en trakt 1 for innmating av pulverproduktet, med en nedre sylindrisk endedel 2 anordnet i den sentrale åpning 3a til det ringformede hule element 3.

Trakten 1 og elementet 3 er avstøttet på braketter 4 og 5 som er innstillbart anordnet på en ramme bygget opp av to stendere 7 og 8 og er avstøttet av en grunnplate 6 med en åpning 6a. Apparatet omfatter også et andre ringformet hult element 9 plasert koaksialt til trakten 1 og elementet 3 og er adskilt fra elementet 3 med et fritt rom. Dette element 9 er også festet innstillbart til stenderne 7 og 8 ved hjelp av brakettene 10.

Elementet 3 er bygget opp av to ringformede deler 11 og 12 som er sammenskrudd ved 13, og disse deler avgrenser en sentral åpning 3a og et ringformet kammer 14. Dette kammer til-føres damp gjennom to diametralt motsatt liggende rør 15 og har en nedre ringformet åpning som bestemmer en damputsprøytnings-åpning 16. Åpningen 16, hvis størrelse kan innstilles ved å skru delen 12 inn i delen 11 i større eller mindre grad, har en profil som konvergerer mot aksen til åpningen 3a.

Størrelsen til trakten 1 ved dens nedre endedel 2 og åpningen 3a er slik at trakten og dens ende 2 er adskilt fra delen 3 av et ringformet rom som tillater at den omgivende luft går forbi.

Det andre hulelement 9 er likeledes bygget opp av to deler 17 og 18 som sammenskrus ved 19 og avgrenser en sentral åpning 9a og et ringformet kammer 20. Kammeret 20 tilføres damp gjennom to diametralt motsatt liggende rør 21, som ender i den nedre del av elementet 9 i en ringformet damputsprøytnings-åpning 22. Størrelsen til denne åpning kan likeledes innstilles ved sammenskruing av delene 18 og 17 i større eller mindre grad og åpningen konvergerer mot aksen til den sentrale åpning 9a.

Apparatet anordnes vanligvis vertikalt på toppen av et tørkekammer. Det pulver som skal agglomereres faller fra trakten på grunn av tyngdekraften og passerer gjennom de sentrale åpninger til elementene 3 og 9, mens damp, fortrinnsvis mettet, tilføres til kamrene 14 og 20. Ved bunnen av elementet 3 danner dampen en hul kjegle som er i kontakt med pulveret og frembringer samtidig en trykksenkning i den kjegleformede del hvorved omgivende luft trekkes inn i ringrommet mellom endede-len 2 til trakten 1 og den indre vegg til den sentrale åpning 3a. Pulveret kommer således i kontakt med dampen under turbu-lente betingelser såvel som med en strøm av kjølig luft som fremmer kondenseringen av damp på pulverpartiklene og forhinda rer overoppheting av produktet.

Etter å ha gjennomgått den første agglomerering, faller pulveret ned i den sentrale åpning til elementet 9 og ut-settes for en andre agglomerering under analoge betingelser, med en andre strøm av frisk luft som trekkes inn i åpningen 9a fra rommet som adskiller elementene 3 og 9.

Temperatur, trykk og strømningshastighet kan innstilles under hensyntagen til den materialtype som blir agglomerert og de egenskaper som er ønsket av det endelige produkt. Likeledes kan rommet mellom de hule elementer og størrelsen til damputstrømningsåpningene innstilles.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan benyttes for agglomerering av mange forskjellige pulverformede materialer, mer spesielt for agglomerering av produkter, såsom pulverformede ekstrakter av kaffe eller te, eller pulverformede produkter som inneholder f. eks. sukker, kakao og/eller melk i fast form.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere ved hjelp av følgende eksempler, hvor prosentangivelser er angitt som vekt-prosent .

Eksempel 1

En kunstig.appelsinsaftsammensetning som inneholdt 80 % sukro.se, 8 % dehydradisert naturlig appelsinsaft, 7 % sit-ronsyre, 3 % blakkingsmiddel og farvestoffer og smaksstoffer agglomereres.

Denne pulverformede blanding hadde en gjennomsnittlig partikkelstørrelse under 500 mikron og en tetthet på 900 g/l.

Agglomereringen ble gjennomført med et apparat som

omfattet et enkelt hult element. Dette hadde en .sentral åpning på 4,5 cm i diameter og en.ringformet damputstrømningsåpning med en diameter på 5 cm, en bredde på 1 mm og med en skråstilling i forhold til aksen på 20°.

Dette apparat er montert vertikalt på toppen av et tørketårn.

Det pulverformede produkt mates inn i apparatet med en hastighet på 500 kg/time, mens mettet damp under trykk på 1,2.atmosfærer tilføres til det ringformede kammer med en temperatur på 105°C og en hastighet på 1200 kg/time. Tørkeren drives med en luftinnløpstemperatur på 130°C og en luftutløpstempe-ratur på 100°C. Det tørkede agglomeratprodukt hadde homogen farve og partikkelstørrelse (gjennomsnittlig diameter på partiklene 2 mm), en tetthet på 500 g/l og et fuktighetsinnhold på 0,7 %. Produktet hadde utmerkede fuktbarhetsegenskaper, og ved fordeling i koldt vann ved en konsentrasjon på 50 g/l fremkom en drikk med det samme utseende og smak som naturlig appelsinsaft.

Av sammenligningsgrunner ble det gjennomført en agglomerering av samme produkt med en vanlig dyse (dvs. uten frisk-luftinntak) med mettet damp, noe som førte til lokal smelting, og det resulterende agglomerat hadde ikke en homogen partikkel-størrelse og utseende.

Eksempel 2

En drikk som omtalt i eksempel 1 agglomereres i et apparat omfattende to hule koaksiale elementer méd følgende mål:

Dette apparat er anordnet vertikalt på toppen av et tørketårn og drives med en luftinnløpstemperatur på 130°C og en luftutløpstemperatur på 100°C.

Mettet damp med en temperatur på 106°C og et trykk på 1,25 atmosfærer tilføres til de hule elementer med en hastighet på 1200 kg/time. Det pulverformede produkt blir behandlet under disse betingelser med en hastighet på 500 kg/time.

Et agglomerert produkt med en tetthet (i ikke sammen-presset tilstand) på 500 g/l ble oppnådd, som er mørkere i farve enn det som ble oppnådd i eksempel 1. Fuktighetsinnholdet er 0,3 %.

Produktet hadde utmerkede fuktbarhetsegenskaper, og ved fordeling i koldt vann, til et nivå på 50 g/l, var utbyttet en drikk som hadde smak og farve som naturlig appelsinsaft.. Eksempel 3

En sjokoladedrikk som inneholdt følgende substanser

agglomereres:

Denne pulverformede blanding, i hvilken partiklene har en gjennomsnittsdiameter mellom 100 dg 500 mikron, har en tetthet på 680 g/l. Den ble agglomerert i et apparat som omfattet et hult element hvis kjennetegn svarer til de.i elementet som er beskrevet i eksempel 1 med unntak av.at den ringformede åpning er 0,9 mm bred. Som i foregåénde eksempel ble apparatet montert vertikalt på et tørketårn. -

Mettet damp'under trykk på 1,5 atmosfærer ved en temperatur på 111 C tilføres til det ringformede kammer.og tørkeren blir drevet med en luftinnløpstemperatur på 150°C og en utløps-temperatur på 110°C.

Det ble agglomerert 600 kg pulver pr. time. Produktet hadde jevn farve og partikkelstørrelse og en tetthet på 465 g/l med et fuktighetsinnhold på 1,5%. Dette produkt gir en sjokoladedrikk ved oppløsning i varmt eller koldt vann eller melk med en konsentrasjon på 50 g/l. f/ \- "■ Eksempel 4 'v '■ ...

Det pulver som er beskrevet i eksempel .3 ble .agglomerert med. et apparat som omfatter to koaksiale hule elementer anordnet vertikalt på toppen til et varmlufttørketårh (innløpstem-peratur = 150°C, utløpstemperatur = 110°C).

Agglomerering ble utført under følgende betingelser:

Det totale dampforbruk er 1200 kg/time for agglomerering av 600 kg pulver pr. time.

Det agglomererte tørkede produkt hadde en tetthet på 350 g/l og et fuktighetsinnhold på 1,0 %. Dets farve er mer ut-preget enn ved produktet fremstilt i eksempel 3.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for agglomerering av et pulverformet produkt, hvorved en strøm av det pulverformede produkt bringes i kontakt med en strøm av damp og med en strøm av gassformig fluidum som har en temperatur under temperaturen for dampen, karakterisert ved at strømmene av damp og gassformig fluidum i hvert fall over de første deler av deres baner ligger på koaksiale omdreiningsflater hvis akser i det vesentlige er parallelle med aksene til strømmen for det pulverformede .produkt, og at strømmen av damp konvergerer mot strømmen av pulverformet produkt og strømmen av gassformig fluidum i hvert fall over en del av sin bane er plasert mellom strømmen av pulverformet produkt og strømmen av damp.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strømmen av gassformig fluidum er en strøm av gass som utgjøres av atmosfæren i hvilken agglomereringen gjennomføres og trekkes inn i agglomereringssonen ved en sugning som frembringes av strømmen av damp. ■3..

Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foranståen-de krav, karakterisert ved at det gassformige fluidum som anvendes i det vesentlige er inert i forhold til det pulverformede produkt.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det som gassformig fluidum anvendes luft, nitrogen eller karbondioksyd.

5.. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foranståen-de krav, karakterisert ved at det anvendes mettet damp.

6. Fremgangsmåte ifølge ett.eller flere av de foranståen-de krav, karakterisert ved at det anvendes damp med en temperatur på 100 140°C.

7. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foranståen-de krav, karakterisert ved at det anvendes gassformig fluidum med en. temperatur på. 10 - 4 0°C.