WO2003039730A1 - Vorrichtung zum pelletieren oder granulieren eines flüssigen oder pastösen stoffes mit kühlmittelreinigung - Google Patents

Vorrichtung zum pelletieren oder granulieren eines flüssigen oder pastösen stoffes mit kühlmittelreinigung Download PDF

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Wolfgang Hoffmanns
Stefan Kosock
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Messer Griesheim Gmbh
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    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/36—Freezing; Subsequent thawing; Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/06—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a liquid medium

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for pelletizing or granulating a liquid or pasty substance in a liquefied, low-boiling coolant, the coolant being circulated.
  • a method and an apparatus for pelleting or granulating a liquid or pasty substance using a cryogenic liquid is e.g. known from US 4655047, US 5881561, EP 0605147 A2, DE 19837600 A1 and DE 19956168 A1.
  • the known pelletizing and granulating processes have the disadvantage that the liquid nitrogen is enriched with product residues in the course of production and the system must therefore be switched off and cleaned.
  • the object of the invention is to improve the use of the cooling medium in methods and devices for producing pellets.
  • Devices for manufacturing deep-frozen objects are equipped or connected to a filter device for the liquid coolant.
  • Existing (known) plants in particular pelleting and granulating devices, are advantageously combined with a filter device (filter device) for the liquid coolant, the filter device, for example, being a separate unit which is connected to the plant.
  • a filter device for the liquid coolant
  • Known systems which can advantageously be combined with the filter device are described in US 4655047, US 5881561, EP 0605147 A2, DE 19837600 A1 and DE 19956168 A1, to which reference is hereby made.
  • Frozen objects are preferably particles such as pellets, granules or powder, which are made in particular from a liquid or pasty substance.
  • Devices for producing frozen objects are preferably devices for pelleting or granulating, in particular with a liquid coolant.
  • the material to be pelletized, granulated or pulverized is generally liquid or pasty. Examples are liquid or pasty preparations for the production of ice cream or other foods.
  • the liquid coolant is preferably a cryogenic liquid such as refrigerated liquefied gases, in particular refrigerated liquefied nitrogen (LN 2 ).
  • a cryogenic liquid such as refrigerated liquefied gases, in particular refrigerated liquefied nitrogen (LN 2 ).
  • the filter device for the liquid coolant contains a filter medium and / or 5 filter elements.
  • the filter medium is, for example, a filter material such as filter paper,
  • a filter device that allows continuous cleaning or removal of separated impurities, e.g. a filter belt that works o like a conveyor belt (for the contaminants).
  • Impurities e.g. particles of the substance to be processed and ice particles formed during cooling or pelletizing liquid coolant
  • the device usually contains a reservoir for the liquid coolant, e.g. B. a trough, and a device for returning coolant to the actual pelletizing or granulating device, in particular to a storage container in the actual pelleting or granulating device.
  • a pump for the liquid coolant o is generally used for the coolant return.
  • the procedure is as follows: The liquid nitrogen is contaminated in the production process of the existing system. For cleaning, the The bottom of this plant is stripped of liquid nitrogen. This nitrogen is passed through a filter device.
  • An effect supporting the cleaning of the production plant could e.g. a supply of the purified nitrogen at an increased pressure via nozzles.
  • These nozzles are above system parts that are susceptible to contamination, e.g.
  • 1 shows a diagram of a device with a stationary filter device.
  • 2 shows a diagram of a device with a filter belt.
  • FIG. 1 schematically shows a device with a device 1 for pelleting generally liquid or pasty substances and a separate filter device 2.
  • An existing system serves as the actual device 1 for pelleting or granulation.
  • This device works with liquid nitrogen as the liquid coolant and is combined with a separate filter device 2 or an integrated (built-in) filter device, a separate filter device 2 being shown in FIG. 1.
  • the pelletizing / granulating device 1 contains a metering / feeding unit 12 of liquid or pasty substance to be processed, a channel 13 with liquid coolant and a conveying device 14 for the product particles.
  • the sensors 15, 16 are used to determine the fill level, a corresponding signal being fed to a control or control unit which controls the open state of the controllable shut-off valve 10 and thus the supply of liquid coolant via the line 3.
  • the liquid nitrogen to be cleaned as liquid coolant is fed via a line with the valves 6 and 9 to the filter device 2 with a filtering device 5.
  • the filter of the filtering device 5 consists e.g. from sieve mesh. This fabric is unfolded several times to enlarge the filter area.
  • the cleaned liquid nitrogen (the filtrate) is collected in the room 8 (collecting container) and returned to the peeling / granulating device 1 by means of the pump device or pump 4 via the line 3 (return).
  • the line 3 advantageously has a controllable shut-off valve 10 (e.g. solenoid valve). Fresh liquid nitrogen can be fed to the system via valve 7.
  • the filter After a production time of e.g. The filter is removed for 2 hours and replaced with a new or cleaned filter. The old filter can be cleaned and reinserted. With the filter, particles are separated as impurities, which arise during pelleting or granulation or are also formed ice particles.
  • a moving band of filter fabric is used in the filtering device 5 so that it can be continuously filtered and cleaned here.
  • the filter belt device is constructed like a conveyor belt. The contaminants collected on the belt, e.g. frozen liquid particles and ice particles are transported away and e.g. continuously removed from the belt with a scraper 11.
  • the cleaned liquid nitrogen collects in room 8 (collecting container) Cleaning system and is made available to production system 1 again with a pump.
  • the production plant has retained its control. Instead of the previous nitrogen supply line, the line for purified nitrogen was connected. Fresh nitrogen is e.g. dosed in the cleaning system 2 via the valve 7 if there is no liquid coolant.
  • the liquid nitrogen level in the cleaning system 2 is advantageously detected by the sensors 17, 18, 19 (see FIG. 1). If the liquid coolant falls below a predetermined fill level, additional coolant is supplied via the valve 7 with the aid of a control.
  • a shut-off device 9 was installed in the production plant 1 between the production plant 1 and the cleaning plant 2. This closes automatically when there is too much waste in the production plant 1. It also serves to interrupt the cleaning process when changing the filter.

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Abstract

Die Vorrichtung enthält eine Vorrichtung 1 zum Herstellen von tiefgefrorenen Objekten wie Pellets oder Granulen aus einem flüssigen oder pastösen Stoff mit Hilfe eines flüssigen Kühlmittels und eine Filtereinrichtung (2) dient zur Abtrennung von festen Verunreinigungen aus dem Kühlmittel während des Betriebes der Vorrichtung 1.

Description

Vorrichtung zum Pelletieren oder Granulieren eines flüssigen oder pastösen Stoffes mit Kühlmittelreinigung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pelletieren oder Granulieren eines flüssigen oder pastösen Stoffes in einem verflüssigten, tiefsiedenden Kühlmittel, wobei das Kühlmittel in einem Kreislauf geführt wird.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pelletieren oder Granulieren eines flüssigen oder pastösen Stoffes mittels einer cryogenen Flüssigkeit ist z.B. aus US 4655047, US 5881561 , EP 0605147 A2, DE 19837600 A1 und DE 19956168 A1 bekannt.
Die bekannten Pelletier- und Granulierverfahren haben den Nachteil, daß sich der Flüssigstickstoff im Laufe der Produktion mit Produktresten anreichert und die Anlage deshalb abgeschaltet und gereinigt werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatz des Kühlmediums bei Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Pellets zu verbessern.
Gelöst wurde die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen.
Vorrichtungen zum Herstellen von tiefgefrorenen Objekten, wobei die tiefgefrorenen Objekte durch Kontaktieren mit einem flüssigen Kühlmittel erhalten werden, werden mit einer Fiitereinrichtung für das flüssige Kühlmittel ausgestattet oder verbunden. Vorteilhaft werden bestehende (bekannte) Anlagen, insbesondere Pelletier- und Granuliervorrichtungen, mit einer Filtereinrichtung (Filtriereinrichtung) für das flüssige Kühlmittel kombiniert, wobei die Filtereinrichtung z.B. eine separate Einheit darstellt, die mit der Anlage verbunden ist. Bekannte Anlagen, die mit der Filtereinrichtung vorteilhaft kombiniert werden können, sind in US 4655047, US 5881561 , EP 0605147 A2, DE 19837600 A1 und DE 19956168 A1 beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird. Tiefgefrorene Objekte sind vorzugsweise Teilchen wie Pellets, Granulen oder Pulver, die insbesondere aus einem flüssigen oder pastösen Stoff hergestellt werden. Vorrichtungen zum Herstellen von tiefgefrorenen Objekten sind vorzugsweise Vorrichtungen zum Pelletieren oder Granulieren, insbesondere mit einem flüssigen Kühlmittel.
Der zu pelletierende, zu granulierende oder zu pulverisierende Stoff ist in der Regel flüssig oder pastös. Beispiele sind flüssige oder pastöse Zubereitungen für die Herstellung von Eiskrem oder anderer Lebensmittel. 0
Das flüssige Kühlmittel ist vorzugsweise eine cryogene Flüssigkeit wie kälteverflüssigte Gase, insbesondere kälteverflüssigter Stickstoff (LN2).
Die Filtereinrichtung für das flüssige Kühlmittel enthält ein Filtermittel und/oder 5 Filterelement. Das Filtermittel ist beispielsweise ein Filtermaterial wie Filterpapier,
Filtergewebe, Siebmaterial.
Vorteilhaft ist eine Filtereinrichtung, die eine kontinuierliche Reinigung oder Entnahme von abgetrennten Verunreinigungen erlaubt, z.B. ein Fiiterband, das o wie ein Förderband (für die Verunreinigungen) arbeitet.
Verunreinigungen, z.B. beim Pelletieren oder Granulieren anfallende Partikel des zu verarbeitenden Stoffes und gebildete Eispartikel flüssige Kühlmittel
5 Die Vorrichtung enthält in der Regel einen Vorratsbehälter für das flüssige Kühlmittel, z. B. eine Wanne, und eine Einrichtung zur Kühlmittelrückführung zur eigentlichen Pelletier- oder Granuliervorrichtung, insbesondere zu einem Vorratsbehälter in der eigentlichen Pelletier- oder Granuliervorrichtung. Zur Kühlmittelrückführung wird in der Regel eine Pumpe für das flüssige Kühlmittel o eingesetzt.
Die Arbeitsweise ist wie folgt: Im Produktionsprozeß der vorhandenen Anlage wird der flüssige Stickstoff verunreinigt. Zur Reinigung wird kontinuierlich aus dem Sumpf dieser Anlage flüssiger Stickstoff abgezogen. Dieser Stickstoff wird über eine Filtriereinrichtung geleitet.
Vorstellbar sind auch andere Ausführungen in denen z.B. keine separate Füilstandsregelung in der Reinigungsanlage installiert ist. Hier wird dann das gesamte System von Produktions- und Reinigungsanlage miteinander verbunden und ist mit flüssigem Stickstoff gefüllt. Hierdurch kann die Produktionsanlage am Tank angeschlossen bleiben und das Niveau wie bisher regeln. Das Umpumpen des Stickstoffes hat dann keinen Einfluß auf den Füllstand. Hier sind dann aber andere Filteranordnungen vorzusehen.
Ein die Reinigung der Produktionsanlage unterstützender Effekt könnte z.B. eine Zufuhr des gereinigten Stickstoffes mit einem erhöhtem Druck über Düsen sein. Diese Düsen sind über für Verunreinigungen anfälligen Anlagenteilen, wie z.B.
Förderbändern oder Austragstrommeln, angebracht. Durch den mit hohem Druck zugeführten Stickstoff werden anhaftende Verunreinigungen gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt ein Schema einer Vorrichtung mit stationärer Filtereinrichtung. Die Fig. 2 zeigt ein Schema einer Vorrichtung mit Filterband.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung mit Vorrichtung 1 zur Pelletierung von in der Regel flüssigen oder pastösen Stoffen und einer separaten Filtervorrichtung 2 schematisch abgebildet. Als eigentliche Vorrichtung 1 zur Pelletierung oder Granulierung dient z.B. eine bestehende Anlage (bekannte Vorrichtung). Diese Vorrichtung arbeitet mit flüssigem Stickstoff als flüssiges Kühlmittel und wird mit einer separaten Filtervorrichtung 2 oder einer integrierten (eingebauten) Filtereinrichtung kombiniert, wobei eine separate Filtervorrichtung 2 in Fig. 1 gezeigt wird. Die Pelletier-/Granulier- Vorrichtung 1 enthält eine Dosier-/Zuführ-Einheit 12 von zu verarbeitendem flüssigen oder pastösen Stoff, eine Rinne 13 mit flüssigem Kühlmittel und eine Fördereinrichtung 14 für die Produktteilchen. Die Sensoren 15, 16 dienen zur Ermittlung des Füllstandes, wobei ein entsprechendes Signal einer Steuerung oder Steuereinheit zugeführt wird, die den Öffnungszustand des steuerbaren Absperrventiles 10 und damit die Zufuhr von flüssigem Kühlmittel über die Leitung 3 steuert.
Der zu reinigende flüssige Sticktstoff als flüssiges Kühlmittel wird über eine Leitung mit den Ventilen 6 und 9 der Filtervorrichtung 2 mit einer Filtriereinrichtung 5 zugeführt. Das Filter der Filtriereinrichtung 5 besteht z.B. aus Siebgewebe. Zur Vergrößerung der Filterfläche ist dieses Gewebe mehrfach aufgefaltet. Der gereinigte flüssige Stickstoff (das Filtrat) in dem Raum 8 (Sammelbehälter) gesammelt und mittels der Pumpeinrichtung oder Pumpe 4 über die Leitung 3 (Rückführung) in die PeIleiier-/Granulier-Vorrichtung 1 zurückgeführt. Die Leitung 3 weist vorteilhaft ein steuerbares Absperrventil 10 (z.B. Magnetventil) auf. Frischer flüssiger Sticktstoff kann der Anlage über das Ventil 7 zugeführt werden.
Nach einer Produktionszeit von z.B. 2 Stunden wird der Filter entnommen und durch einen neuen oder gereinigten Filter ersetzt. Der alte Filter kann gereinigt und wieder eingesetzt werden. Mit dem Filter werden als Verunreinigungen Teilchen abgetrennt, die während der Pelletierung oder Granulierung entstehen oder auch gebildete Eispartikel sind.
Im Beispiel von Fig. 2 ist ein bewegtes Band aus Filtergewebe in der Filtriereinrichtung 5 eingesetzt, so daß hier kontinuierlich filtriert und abgereinigt werden kann. Die Filterbandeinrichtung ist wie ein Förderband aufgebaut. Die auf dem Band gesammelten Verunreinigungen, z.B. gefrorene Flüssigkeitspartikel und Eispartikel, werden wegtransportiert und z.B. mit einem Abstreifer 11 kontinuierlich vom Band entfernt.
Der gereinigte flüssige Stickstoff sammelt sich im Raum 8 (Sammelbehälter) der Reinigungsanlage und wird mit einer Pumpe wieder der Produktionsanlage 1 zur Verfügung gestellt.
In den Ausführungsbeispielen hat die Produktionsanlage ihre Steuerung behalten. Es wurde lediglich anstatt der früheren Stickstoffzuleitung die Leitung für gereinigten Stickstoff angeschlossen. Frischer Stickstoff wird z.B. in der Reinigungsanlage 2 über das Ventil 7 zudosiert, wenn flüssiges Kühlmittel fehlt. Das Flüssigstickstoff-Niveau in der Reinigungsanlage 2 wird vorteilhaft von den Sensoren 17, 18, 19 (siehe Fig. 1 ) erfaßt. Bei Unterschreitung eines vorbestimmten Füllstandes des flüssigen Kühlmittels wird mit Hilfe einer Steuerung zusätzliches Kühlmittel über das Ventil 7 zugeführt. Ferner wurde in der Produktionsanlage 1 noch eine Absperreinrichtung 9 zwischen der Produktionsanlage 1 und der Reinigungsanlage 2 eingebaut. Diese schließt automatisch bei einem zu starken Abfall des in der Produktionsanlage 1. Ferner dient sie zur Unterbrechung des Reinigungsprozesses bei Filterwechsel.
Bezugzeichen
I Pelletier-/Granulier-Vorrichtung 2 Filtriereinrichtung für cryogene Flüssigkeit
3 Rückführleitung für cryogene Flüssigkeit
4 Pumpe für cryogene Flüssigkeit
5 Filtriereinrichtung (Filter)
6 Ablaßventil für cryogene Flüssigkeit 7 Zufuhr für cryogene Flüssigkeit
8 Sammelbehälter für cryogene Flüssigkeit 9, 10 steuerbares Absperrventil
I I Fiiterbandreinigung (Abstreifer)
12 Dosiereinrichtung für die Flüssigkeitstropfen 13 Rinne mit flüssigem Kühlmittel
14 Fördereinrichtung für die Produktteilchen 15, 16 Füllstandssensor 17, 18, 19 Füllstandssensor

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Herstellen von tiefgefrorenen Objekten, wobei die tiefgefrorenen Objekte durch Kontaktieren mit einem flüssigen Kühlmittel erhalten werden, die eine Filtereinrichtung (5) oder Filtervorrichtung (2) für das flüssige Kühlmittel aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vorrichtung (1 ) zum Pelletieren oder Granulieren eines flüssigen oder pastösen Stoffes mit einem flüssigen Kühlmittel und eine Filtervorrichtung (2) für das flüssige Kühlmittel aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung (2) einen Partikelfilter (5) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung (2) ein bewegtes Filter (5) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung (2) ein Filterband (5) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (2) eine Reinigungseinrichtung (11 ) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kühlmittel zwischen einer Einheit zum Pelletieren oder Granulieren eines flüssigen oder pastösen Stoffes und einer Einheit mit Filtereinrichtung im Kreislauf geführt wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Rückführeinrichtung (3) für das in der Filtereinrichtung (5) gereinigte flüssige Kühlmittel aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kühlmittel kälteverflüssigter Stickstoff ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung (2) einen Sammelbehälter (8) für das flüssige Kühlmittel aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung von Pellets aus flüssigen oder pastösen Stoffen mit Hilfe eines flüssigen Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kühlmittel zwischen einer Einheit (1) zum Pelletieren oder Granulieren eines flüssigen oder pastösen Stoffes und einer Einheit (2) mit Filtereinrichtung (5) im Kreis geführt wird.
12. Verwendung einer Filtereinrichtung für das flüssige Kühlmittel in einer Anlage zum Pelletieren oder Granulieren eines flüssigen oder pastösen Stoffes mit einem flüssigen Kühlmittel.
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AL Designated countries for regional patents

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