NO300753B1 - Fremgangsmåte og anordning for pulverhåndtering - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for agglomerering av et løslig pulverformet materiale. Oppfinnelsen vedrører også et apparat for å utøve fremgangsmåten .

Pulverformede produkter som for eksempel pulverkaffe er vanligvis agglomerert for å forbedre fuktbarheten og løseligheten til partiklene og for å øke den midlere partikkeldiameteren. Materialet som skal agglomereres utsettes for virkningen av en kraftig dampstrøm med bøy hastighet. Overflaten til partiklene må vanligvis gjennom-fuktes av dampen for å erholde tilfredsstillende agglomerering eller en tilfredsstillende overflatestruktur. EP 207 384 beskriver en prosess og et apparat for agglomerering og forbedring av overflatestrukturen til pulverformede materialer. I dette kjente apparatet er imidlertid fuktesonen ikke lang nok til å erholde god agglomerering eller mørkning, i tillegg til at apparatet kan tette seg etter en relativt kort driftsperiode.

Problemene som foreliggende oppfinnelse er rettet mot var å frembringe en forbedret prosess for behandling av oppløselig pulverformet materiale, hvor partiklene fuktes i en lang sone, risikoen for tilstoppelse minimaliseres og det erholdte agglomeratet utviser forbedrede oppløsningsegenskaper og overflateegenskaper.

I fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil det sentralt strømmende pulverformede materialet fuktes av to gasstrømmer koaksialt til denne i en nedstrømsretning hvor i det minste den ytre gasstrømmen er damp. Den indre gasstrømmen er luft eller damp. Funksjonen til denne gasstrømmen er å forhindre at pulverpartiklene klebes til hverandre. Den indre gasstrømmen er raskere enn den ytre gasstrømmen og hastig-hetsdifferansen er avhengig av mengden og typen av produkt. Desto større produktmengde, jo høyere er hastighetsforholdet mellom den indre gasstrømmen og den ytre gasstrømmen. Dette forholdet er mellom 1:1 og 8:1. Funksjonen til den ytre gasstrømmen er å sikre at pulverstrømmen forblir jevn så lenge som mulig. De to strømmene frembringer fukting av partiklene og muliggjør at fuktesonen blir betydelig forlenget, slik at agglomereringen blir forbedret. En annen funksjon til den ytre strømmen er å sikre at så lite sekundær luft som mulig trekkes inn i strømmen.

De to dampstrømmene er sirkulære og har lik hastighet over hele omkretsen av dampen, slik at det oppnås en jevn fukting.

I henhold til oppfinnelsen er den indre dampstrømmen tynnere enn den ytre strømmen. I tillegg er den lineær eller roterer.

Dampen som føres inn er overhetet eller mettet damp ved en temperatur fra 100 til 130°C med et trykk på 1 til 1.5 bar. I de fleste tilfellene er temperaturen ca. 100°C og trykket er i størrelsesorden 1 til 1,5 bar. Det er også mulig å bruke fuktig damp som er en tåke av fine vanndråper i mettet damp. Det kan også brukes andre vannholdige gasser som består av en tåke av mikroskopiske vanndråper, dispergert i andre gasser enn damp.

Fremgangsmåten er anvendelig for ethvert pulverformig materiale, hvilke egenskaper skal forbedres med hensyn til flyt, fuktbarhet, løslighet, hardhet og farge, for eksempel pulverformige matvarer. Pulverformige matvarer som kan agglomereres eller formørkes, omfatter oppløslig kaffe, oppløslig te, oppløslig sikoripulver, oppløslige korn-ekstraktopulver, melkepulver, laktose og blandede drikkevarer basert på karbohydrater. Kombinasjoner av disse materialene kan også agglomereres eller formørkes.

I de tilfellene hvor fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen blir brukt, er prosentandelen av ikke agglomerert pulvermateriale lavere enn med konvensjonelle dyser. Foreliggende oppfinnelse vedrører også et apparat for å utføre fremgangsmåten, bestående av et fyllerør for føding av partikkelformet materiale som er karakterisert ved at det omfatter to fukteanordninger koaksialt til fyllerøret, hvor den indre fukteanordningen utgjøres av en sirkulær slisse og den ytre fukteanordningen utgjøres av en ringformet sintret metallplate og ved at åpningen i fyllerøret for materialet, åpningen til slissen for gasstrømmen og åpningen i den sintrede metallplaten for tilførsel av damp ligger hovedsaklig i samme plan.

Apparatet kan omfatte to eller flere rom for tilførsel og kontroll av gasstrømmen. Med to-roms arrangementet, kan trykk og strømningsmengde av gassen justeres separat.

I tilfelle med et enkeltromsarrangement, kan fødehastigheten av damp varieres ved geometrien til slisseåpningen og porøsiteten til den sintrede metallplaten.

Platen omfatter et meget stort antall mikroskopiske porer som er jevnt fordelt over hele platens overflate. Avhengig av typen av sintret metallplate, har porene en midlere diameter på 10 til 100 um. Damphastigheten som erholdes med denne platen er lavere enn tilsvarende for slissen. For eksempel er hastighetene i slissen og i den sintrede metallplaten henholdsvis 20 til 30 m/sek. og 10 m/sek. og lavere. Åpningen i slissen er trangere enn bredden av den sintrede metallplaten. Som nevnt over er det også mulig å frembringe en ytterligere fukteanordning for å forbedre fukt ingen av produktstrømmen. Denne ytterligere fukteanordningen er plassert i midten av produktstrømmen og har også en åpning i planet nevnt over. Strømningshastigheten gjennoin denne ytterligere dysen er 20 til 100 m/sek.

For å minimalisere gasstrømmens turbulens, er det plassert en ring med åpninger og plateformede overflater over slissen. Disse hullene og plateformede overflatene kan være lineære eller avskrådde.

Det antas at under betingelsene som er tilstede i fuktesonen, vil partiklene komme i kontakt med hverandre ved relativt lave hastigheter over en relativt lang sone, slik at muligheten for agglomerering økes.

Agglomereringsdysen i henhold til oppfinnelsen kan brukes for flere anvendelsesområder, nemlig kun for agglomerering, for eksempel for kaffesubstitutt og kakaobaserte drikkevarer eller for kombinert anvendelse av sprøytetørking og agglomerering, for eksempel for kaffeekstrakter eller også for formørkning eller overflatestrukturering av partikler som allerede er tilstede i sin endelige størrelse.

Foretrukne utførelsesformer av apparatet i henhold til oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli beskrevet mer detaljert med henvisning til de medfølgende tegninger. Figur 1 er et diagram som viser et apparat som brukes ved agglomerering. Figur 2 viser et apparat for sprøytetørking og agglomerering. Figur 3 viser et tverrsnitt av apparatet vist i figur 1. Figur 4 er en forstørrelse av et tverrsnitt av en annen utførelsesform av apparatet. Figur 5 er et tverrsnitt langs linjen V-V i figur 3.

Agglomerering av kakao-holdig drikkepulver er vist i figur 1.

Komponentblandingen transporteres til pulvermatingen 18 ved hjelp av et transportsystem 20. Pulvermatingen 18 består av en bufferbeholder 21, en måleskrue 22, en drivmotor 23 og en matesilo 24. Fra denne tilføres dysen 13 pulver. I tørketårnet 14 blir væskebroene som dannes mellom partiklene forsterket ved krystallisasjon i en slik grad at de ikke lenger faller fra hverandre i tørkerens 19 fluidiserte sjikt. Sikten 15 fjerner for store partikler som føres tilbake via en mølle 16 og sluttproduktet 30 føres til fyllestasjonen.

Sprøytetørking og agglomerering av pulverkaffe er vist i figur 2. Ekstraktet 28 sprøytes inn parallelt med strømmen av varm luft som tørker i tørketårnet 14 før det når sikten 15. Fra sikten 15 og luftstøvseparatoren 26 blir de fine partiklene 298 oppsamlet via transportsystemet 20, avkjølt av varmeveksleren 27 og får en redusert størrelse i møllen 25. Produktet føres gjennom pulvermatingen 18 til dysen 13. Pulvermatingen 18 omfatter en bufferbeholder 21, en porsjo-neringsskrue 22, en drivmotor 23 og en matesilo 24. Etter å ha passert gjennom dysen 13, blir det dampfuktede pulveret ført inn i det integrerte tørketårnet 14, det tørker samtidig som ekstraktet 28 sprøytes inn. Sikten 15 fjerner for store partikler som føres tilbake via en mølle 16 og sluttproduktet 30 føres til fyllestasjonen.

Konstruksjonen av dysen er vist i figur 3.

Produktet føres gjennom siloen 9 inn i pulverrøret 8. Etter en massestrømmåling 2, føres dampen gjennom en metnings-og overhetningsenhet 1. Temperaturen og trykket måles i 3. Dampfordelingsrommet 31 mates via innløpet 12. Derfra strømmer dampen fra åpningen 5 gjennom en ring med hyller 6. Ledeplatene 7 bestemmer retningen til dampstrømmen. Dampen blir tilsvarende behandlet for den sintrede metallplaten 4. Den passerer gjennom åpningen 11 inn i det sintrede metall-damprommet 32 som er separert fra dampfordelingsrommet 31 av en mellomliggende plate 33 og fordelingsrøret 34. Dampen strømmer fra den sintrede metallplaten 4 med lav hastighet og med en meget fin dråpetåke. Kondensat som samles opp i de to rommene 31, 32 fjernes fra disse via kondensatutløpene 10. Figur 5 viser et tverrsnitt gjennom den sintrede metallplaten langs linjen V-V i figur 3. Figur 4 tilsvarer beskrivelsen til figur 3 og viser kun en ytterligere mulighet med å tilføre en midtre dampstrøm. Denne føres inn gjennom et rør 35. Utløpshastigheten er variabel gjennom den midtre dyseåpningen 36.

Eksempel.

For en matehastighet på 1 tonn pulver pr. time, besto den indre strømmen av 25 kg/time damp ved 1.3 bar. Utløpshas-tigheten er ca. 100 m/sek. og temperaturen er 110" C. For fordelingsringen 5 er mengden av damp 60 kg/time ved 1.1 bar, 105 °C og 30 m/sek. Den koaksiale ytre strømmen (sintret metallplate) består av 100 kg damp/time ved 1.16 bar, 102°C og 7 m/sek. Den utstrømmende strømmen forblir upåvirket av innstrømmende sekundær luft i minst 1 m.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte ved agglomerering av løslig, pulverformig materiale, hvor et midtre strømmende pulverformet materiale fuktes av to gasstrømmer koaksialt til dette i en nedstrøms-retning, hvor minst den ytre gasstrømmen er damp, karakterisert ved at den indre gasstrømmen er raskere enn den ytre gasstrømmen og at den ytre gasstrøm-men har en hastighet på 10 meter pr. sekund eller mindre, slik at materialet fuktes i en lang sone, hvilken indre gasstrømmen er luft eller damp, og at hastighetsforholdet mellom den indre gasstrømmen til den ytre gasstrømmen er fra 1:1 til 8:1.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at de to gasstrømmene er sirkulære og har lik hastighet over hele strømmens omkrets.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 2, karakterisert ved at den indre gasstrømmen er tynnere enn den ytre gasstrømmen.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 3, karakterisert ved at den indre gasstrømmen er lineær eller roterende.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 4, karakterisert ved at det anvendes mettet eller overvannet damp hvor temperaturen er i området fra 100 til 130°C og trykket er i området fra 1 til 1,5 bar.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 5, karakterisert ved at det partikkelformige materialet fliktes med en ytterligere strøm av vann eller damp sentralt til den pulverformede produktstrømmen.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 6, karakterisert ved at det partikkelformede materialet er løslig kaffe eller en blandet drikkevare basert på karbohydrater.

8. Apparat for behandling av et løslig pulverformig materiale innbefattende et fyllerør (8) for mating av materialet og to fuktedyser koaksialt til fyllerøret (8), karakterisert ved at den indre fuktedysen er dannet av en sirkulær slisse og den ytre fuktesonen er dannet av en ringformet sintret metallplate (4) og at åpningen til fyllerøret (8) for materialet, åpningen av slissen for gasstrømmen og åpningen til den sintrede metallplaten (4) for tilførsel av damp, ligger i det vesentlige i samme plan og at fordelingsåpningen til slissen er mindre enn bredden av den sintrede metallplaten (4).

9. Apparat i henhold til krav 8, karakterisert ved at de to fuktedysene innbefatter et eller to rom (31, 32).

10. Apparat i henhold til krav 8, karakterisert ved at den innbefatter en ytterligere fuktedyse koaksialt og i midten av fyllerøret (8).

11. Apparat i henhold til krav 8 til 10, karakterisert ved at det over slissen er anbragt en ring med åpninger og plateformede overflate.

12. Apparat i henhold til krav 11, karakterisert ved at åpningene og plateoverf låtene er rette eller avskrådde.